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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein Getriebe zum Wechseln der Drehzahl
eines Mechanismus und insbesondere ein modulares Getriebesystem
für eine Pumpe,
das Flexibilität
bei der Auswahl von Untersetzungsverhältnissen und Antriebsmotoren
schafft.
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Mechanische
Pumpen zur Förderung
eines Strömungsmittels
werden für
verschiedene Anwendungen eingesetzt, die einen Betrieb mit verschiedenen
Energiequellen erfordern können.
In einer Industrieanlage befindliche Pumpen können z. B. durch elektrische
Wechselstrom-Antriebsmotoren wirksam angetrieben werden. Pumpen,
die auf einer ortsbeweglichen Konstruktion oder einer Bergwerkseinrichtung
angebracht sind, können
je nach Verfügbarkeit einen
Antrieb durch elektrische Gleichstrommotoren mit Bürsten, bürstenlose
elektrische Gleichstrommotoren oder hydraulische Motoren erfordern.
Diese Motoren haben typischerweise unterschiedliche Betriebskennwerte,
insbesondere unterschiedliche Drehzahl für einen gegebenen Leistungspegel.
Außerdem
müssen
Pumpen in Abhängigkeit
von einer bestimmten funktionellen Anwendung, geforderten Strömungsgeschwindigkeit,
Viskosität
des gepumpten Strömungsmittels
und dem Bereich der Betriebstemperaturen sehr unterschiedliche Leistungs-
und Drehmomentanforderungen erfüllen.
Die Anforderungen sind nicht immer im voraus bekannt.
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Idealerweise
sollten Pumpen für
die Verbindung mit verschiedenen Gruppen von der Energiequellen
eingerichtet werden können.
Viele Pumpen waren leider nicht in dieser Weise einzurichten und infolgedessen
in der Anwendung beschränkt.
Typischerweise nimmt eine Drehantriebswelle von dem Motor Leistung
und Drehmoment auf zur Übertragung
auf die Pumpe. Ein Zwischengetriebesystem reduziert die von dem
Motor gelieferte Drehzahl auf die von der Pumpe benötigte Drehzahl.
Wegen der weiten Bereiche zwischen diesen Parametern haben frühere Pumpen
typischerweise motorspezifische Getriebesysteme enthalten. Das setzt
die Flexibilität beim
Einsatz der Pumpe für
verschiedene Anwendungen und bei verschiedenen Motoren herab.
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Es
wird auf die Internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO 00/11372
hingewiesen, die ein Getriebesystem mit mehreren Getriebemodulen
zeigt, von denen jedes Federklemmen zur Schnappverbindung mit einem
anderen ähnlich
ausgebildeten Getriebemodul hat.
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Summarischer
Abriss der Erfindung
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Unter
den verschiedenen Aufgaben und Merkmalen der vorliegenden Erfindung
können
genannt werden die Schaffung eines Getriebesystems, das Leistung überträgt und unterschiedliche
Untersetzungen für
verschiedene Drehzahl- und Leistungsanforderungen schafft, die Schaffung
eines solchen Getriebesystems, das an verschiedene Motoren angepasst
werden kann, die Schaffung eines solchen Getriebesystems, das modular
für einstufigen oder
mehrstufigen Betrieb ist, die Schaffung eines solchen Getriebesystems,
das verschleißarm
ist und die Schaffung eines solchen Getriebesystems, das zuverlässig im
Betrieb ist.
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Die
Aufgaben der Erfindung wurden durch die Merkmale des Anspruchs 1
erfüllt.
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Ein
modulares Getriebesystem der vorliegenden Erfindung überträgt im Allgemeinen
Leistung von einem Motor mit einer Ausgangsdrehwelle auf ein Gerät, das Leistung
aufnimmt und eine Drehantriebswelle hat. Das System umfasst einen
Getriebekasten, der allgemein zur Anbringung an dem Motor und dem
Gerät eingerichtet
ist und einen Hohlraum begrenzt. Ein erstes Getriebesatzaggregat
ist in dem Hohlraum aufnehmbar und zwischen der Motorausgangswelle
und der Antriebswelle des Geräts
betriebsmäßig anschließbar, um
Leistung von der Ausgangswelle auf die Antriebswelle zu übertragen
und zwischen den Wellen eine erste Drehzahleinstellung vorzunehmen,
so dass die Antriebswelle mit einer anderen Drehzahl als die Motorausgangswelle
rotiert. Ein zweites Getriebesatzaggregat ist in dem Hohlraum aufnehmbar
und betriebsmäßig in Reihe
mit dem ersten Getriebesatzaggregat anschließbar, um Leistung zu übertragen
und eine zweite Drehzahleinstellung vorzunehmen. Das System kann
in 1) einer einstufigen Bauweise, in der zur Vornahme der ersten
Drehzahleinstellung das erste Getriebesatzaggregat und nicht das
zweite Getriebesatzaggregat in dem Hohlraum aufgenommen sind, oder
2) einer mehrstufigen Bauweise ausgebildet sein, in der das erste
und zweite Getriebesatzaggregat in dem Hohlraum aufgenommen und
zwischen der Motorausgangswelle und der Antriebswelle des Geräts betriebsmäßig zur
Vornahme einer Drehzahleinstellung in Reihe geschaltet sind, die
die erste und die zweite Einstellung kombiniert.
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Nach
einem anderen Aspekt ändert
ein Verfahren der vorliegenden Erfindung eine Betriebsweise eines
Getriebesystems zwecks Veränderung
einer durch das Getriebesystem gegebenen Drehzahleinstellung bei
der Leistungsübertragung
zwischen einer Ausgangsdrehwelle eines Motors und einer Antriebsdrehwelle
eines Leistung aufnehmenden Geräts.
Das Getriebesystem umfasst einen an dem Motor befestigten Getriebekasten,
der einen wenigstens ein Getriebesatzaggregat enthaltenden Hohlraum begrenzt.
Das Verfahren umfasst die Stufen des Lösens des Getriebekastens von
dem Motor, um Zugang zu dem Hohlraum zu schaffen, und des Wechselns
der durch das Getriebesystem vorgesehenen Drehzahleinstellung. Ein
oder mehrere Getriebesatzaggregate werden in den Hohlraum in Reihe
mit wenigstens einem Getriebesatzaggregat eingebaut, um dadurch
die Anzahl der Getriebestufen zu erhöhen, oder wenigstens ein Getriebesatzaggregat
von zwei oder mehr Getriebesatzaggregaten wird aus dem Hohlraum
entfernt, um dadurch die Anzahl der Getriebestufen herabzusetzen.
Ein Getriebeaggregat in dem Hohlraum wird mit der Ausgangswelle
des Motors oder einer Ausgangswelle eines anderen Motors gekuppelt.
Der Getriebekasten wird an dem Motor oder dem anderen Motor befestigt.
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Andere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
teilweise offenkundig und teilweise ausgeführt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Getriebesystems
nach der vorliegenden Erfindung im Zusammenbau mit einer Pumpe und
einem Motor;
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2 ist
eine Aufsicht des Aggregats der 1;
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3 ist
eine Seitenansicht des Aggregats der 1;
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4 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht, die die Bestandteile
des Getriebesystems zeigt;
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5 ist
eine Stirnansicht des Aggregats der 1, wobei
Teile weggebrochen sind;
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6 ist
eine Stirnansicht des Getriebesystems in einstufiger Bauweise;
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7 ist
ein Schnitt nach der Linie 7-7 der 6;
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8 ist
eine Stirnansicht des Getriebesystems in mehrstufiger Bauweise;
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9 ist
ein Schnitt nach der Linie 9-9 der 8;
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10 ist
eine Stirnansicht eines ersten Planetengetriebesatzaggregats, bei
der Teile weggebrochen sind, um den inneren Aufbau zu zeigen;
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11 ist
eine Seitenansicht des ersten Planetengetriebesatzaggregats der 10;
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12 ist
eine Stirnansicht eines zweiten Planetengetriebesatzaggregats, wobei
Teile weggebrochen sind, um den inneren Aufbau zu zeigen;
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13 ist
eine Seitenansicht des zweiten Planetengetriebesatzaggregates in
der 12;
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14 ist
eine Stirnansicht eines Getriebesatz-Abstandshalters;
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15 ist
eine Seitenansicht des Getriebesatz-Abstandshalters der 14;
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16 ist
eine Stirnansicht eines Adapters zur Verbindung des Motors mit dem
ersten Getriebesatzaggregat bei der einstufigen Bauweise;
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17 ist
ein Schnitt nach der Linie 17-17 der 16;
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18 ist
eine Seitenansicht des Motors;
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19 ist
eine Stirnansicht einer Ausgangswelle des Motors,
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20 ist
eine Seitenansicht einer Antriebswelle der Pumpe;
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21 ist
eine Seitenansicht eines Verbinders zur Verbindung des ersten Getriebesatzaggregats
und der Antriebswelle der Pumpe;
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22 ist
eine auseinandergezogene Ansicht ähnlich der 4,
aber mit einem anderen Motortyp; und
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23 ist
eine schematische Darstellung, die den Verbinder zeigt, der einen
Fluchtungsfehler zwischen dem ersten Getriebesatzaggregat und der Antriebswelle überbrückt.
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Entsprechende
Bezugszeichen bezeichnen in den Ansichten der Zeichnung entsprechende
Teile.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Unter
Bezugnahme nunmehr auf die Zeichnung und insbesondere auf die 1 und 4 ist eine
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen modularen
Getriebesystems allgemein mit 30 bezeichnet. Das Getriebesystem 30 überträgt Leistung
von einem Motor 32 auf eine Gerät 34, das zum Betrieb Leistung
aufnimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Gerät 34 eine
Pumpe. Es ist jedoch verständlich,
dass das Gerät
irgendeine Leistung aufnehmende Geräteart sein kann, ohne dass der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Das Getriebesystem 30 ist
betriebsmäßig zwischen
einer Ausgangsdrehwelle 36 des Motors und einer Antriebsdrehwelle 38 der
Pumpe angeschlossen. Es nimmt Drehzahl- und Drehmomenteinstellungen
zwischen den Wellen vor, so dass die Antriebswelle 38 mit
einer anderen Drehzahl als die Motorausgangswelle 36 rotiert
und ein anderes Drehmoment befördert.
Das Getriebesystems 30 umfasst einen Getriebekasten 40,
ein erstes Getriebesatzaggregat 42 (z. B. ein Planetengetriebesatzaggregat) und
wahlweise ein zweites Getriebesatzaggregat 44.
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Der
Getriebekasten 40 umfasst ein Gehäuse mit einer im Allgemeinen
zylindrischen Innenwand 46 (7), die
in dem Getriebekasten einen Hohlraum begrenzt. Wie unten erläutert wird,
bietet der Getriebekasten ein gemeinsames Gehäuse alternativ für ein, zwei
oder mehr Getriebesatzaggregat(e). Eine erste Stirnseite 48 des
Getriebekastens ist zur Anbringung an dem Motor 32 eingerichtet,
und eine zweite Stirnseite 50 ist zur Anbringung an der
Pumpe 34 eingerichtet. Wenn diese Anbringung erfolgt ist (wie
in den 1–3 gezeigt),
sind das Getriebesystem 30, der Motor 32 und die
Pumpe 34 zu einem kompakten Aggregat vereinigt. Der Getriebekasten 40 ist
vorzugsweise ein einteiliges Gussstück aus einem geeigneten starren
Werkstoff, wie etwa einer Aluminiumlegierung. Gewichtsreduzierende
Leerstellen (nicht gezeigt) können
in dem Getriebekasten 40 an wenig belasteten Stellen angeordnet
sein, so dass das an den Leerstellen fehlende Material die bauliche
Ganzheit des Getriebekastens nicht herabsetzt.
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Das
Motorende 48 des Getriebekastens (6 und 7)
hat Montageanformungen 52 mit Vorsprüngen mit Öffnungen 54 zur Aufnahme
von Befestigungsmittel 56 (4) für die Anbringung
des Getriebekastens an dem Motor. Die Anformungen 52 sind
in zwei verschiedenen Montageausbildungen entsprechend zwei unterschiedlichen
Motoren angeordnet. Bei der in den 4 und 6 gezeigten
besonderen Ausführungsform
nimmt eine dreieckige Anordnung (120° Trennung) der Montageanformungen 52 drei
Befestigungsmittel 56 auf zur Anbringung des Getriebekastens
an einem Gleichstrommotor 32. Diese Anordnung korrespondiert
mit einem beispielhaften Gleichstrommotor, besonders einem bürstenlosen
Permanentmagnet-Motor der Serie 34 oder 36, der
durch die Motor Appliance Corporation, Brushless Motor Company,
St. Louis, Missouri, USA, verkauft wird. Unter Bezugnahme auf 22 nimmt
eine rechtwinkelige Anordnung (90° Trennung)
der Montageanformungen 52 vier Befestigungsmittel 56 auf und
befestigt den Getriebekasten an einem Wechselstrommotor 58.
Diese Anordnung korrespondiert mit einem beispielhaften Wechselstrommotor,
insbesondere einem Wechselstrommotor, der von der Marathon Electric
Manufacturing Corporation in Wausau, Wisconsin, USA, verkauft wird.
Andere Anordnungen der Anformungen 52 oder eine einzige
Anordnung, die Gleichstrom- und Wechselstrommotoren gemeinsam angepasst
ist, können
zur Anwendung kommen, ohne dass der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Das
Motorende 48 des Getriebegehäuses 40 hat eine Rille 60 (4 und 6)
zur Aufnahme einer O-Ringdichtung 62, die mit einem Außengehäuse des
Motors 32 in Eingriff bringbar ist. Eine im Allgemeinen
kreisförmige Öffnung 64 in
dem Motorende 48 des Getriebegehäuses hat solche Größe, dass
ein schnelles Einsetzen oder Entfernen von Getriebesatzaggregaten 42, 44 in
den Hohlraum oder aus dem Hohlraum erleichtert wird, wenn der Getriebekasten
von dem Motor getrennt ist.
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Das
Pumpenende 50 des Getriebegehäuses 40 hat eine allgemein
kreisförmige Öffnung 66,
die kleiner als die Öffnung
an dem Motorende ist. Ein Montagerand 68 an der Öffnung 66 hat
mehrere Befestigungsmittel-Gewindeöffnungen 70 für die Aufnahme von
Befestigungsmitteln 72 (4) zur Befestigung
des ersten Getriebesatzaggregats 42 in dem Getriebekasten.
Vier Montageösen 74 mit Öffnungen 76 zur
Aufnahme von Befestigungsmitteln 78 stehen seitlich von
dem Pumpenende 50 des Gehäuses vor zwecks Anbringung
des Getriebekastens an der Pumpe. Ein rechtwinkliger Keil 80 (6)
erstreckt sich axial entlang der Innenwand 46 des Hohlraums
zwecks Ausfluchtung mit einer entsprechenden Keilnut 82 auf
jedem Getriebesatzaggregat 42, 44 und Verhinderung
der Drehung des Getriebesatzaggregats relativ zu dem Getriebekasten 40.
Ein Getriebesystem mit abweichender Art und Form des Gehäuses oder
der Montageeinrichtung oder das nicht direkt an dem Motor oder der
Pumpe montiert ist, liegt verständlicherweise
nicht außerhalb
des Erfindungsumfangs.
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Die
Pumpe 34 der dargestellten Ausführungsform hat die Funktion,
Schmiermittel aus einem (nicht gezeigten) Behälter zu einem Schmierung erfordernden
Mechanismus zu fördern.
Die Pumpe ist über
einen Pumpenhub hin und her beweglich und hat eine Lanze 84,
die in einen Vorrat eines pumpbaren Produktes ragt, um das Produkt
zu pumpen. Die Pumpe 34 hat ein Pumpengehäuse 86 mit
einer integralen Montageanformung 88 (4),
an der der Getriebekasten 40 befestigt werden kann. Die
Antriebswelle 38 ist in dem Gehäuse (5) in Lagern 90 drehbar
gelagert und mit einem Exzenter 92 verbunden, der ein (nicht
gezeigtes) Pumpenrohr relativ zu einem fest angeordneten Kolben
hin und her bewegt, um abgemessene Schmiermittelmengen zu fördern. Zu
weiteren Einzelheiten bezüglich
der Konstruktion und des Betriebs dieser Pumpe wird auf US-Patent Nr.
6,102,676 hingewiesen, das am 15. August 2000 mit dem Titel „Pumpe" erteilt wurde und
das durch Bezugnahme hier eingefügt
wird. Es ist verständlich, dass
andere Pumpen oder Geräte
unter den Erfindungsumfang fallen.
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Das
erste Getriebesatzaggregat 42 ist in dem Getriebekasten 40 aufgenommen
und verbindet betriebsmäßig die
Motorausgangswelle 36 und die Antriebswelle 38 der
Pumpe, um Leistung von der Ausgangswelle auf die Antriebswelle zu übertragen. Das
Getriebesatzaggregat 42 nimmt zwischen den Wellen eine
erste Drehzahleinstellung vor, so dass die Antriebswelle 38 mit
einer anderen Drehzahl als die Motorausgangswelle 36 rotiert
und ein unterschiedliches Drehmoment transportiert. Die Einstellung
hängt von
der Anordnung und Größe der Zahnräder in dem
Getriebesatzaggregat ab. Die Einstellung ist typischerweise eine
Untersetzung der Drehzahl und entsprechende Heraufsetzung des Drehmoments.
Die Zahnräder
können
verständlicherweise jedoch
so angeordnet sein, dass die Einstellung die Ausgangsdrehzahl heraufsetzt
und dabei das Drehmoment reduziert, die Ausgangsrichtung umkehrt oder
eine Nulleinstellung ist, die ohne wesentliche Drehzahländerung
nur Leistung überträgt.
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Unter
Bezugnahme auf die 10–13 ist
eine Ausführungsform
des ersten Getriebesatzaggregats 42 ein Planetengetriebesatz
mit einem Sonnenrad 94 in der Mitte, mehreren (vorzugsweise
drei oder vier) Planetenrädern 96 mit
jeweils nach außen weisenden
Zähnen,
einem die Planetenräder
umschließenden äußeren Zahnring 98,
der mit den Planetenrädern
in Eingriff bringbare, nach innen gerichtete Zähne hat, und einem Planetenträger 100,
der die Planetenräder
in passender Relation zu dem Sonnenrad und dem Getriebering hält. Die
Planetenräder 96 können um
ihre eigene Achsen frei rotieren, während sie in dem Getriebering 98 um
das Sonnenrad 94 „wandern". Das durch das Aggregat
geschaffene Drehzahl-Untersetzungsverhältnis liegt
typischerweise zwischen 3:1 und 7:1, obgleich es außerhalb
dieses Bereiches liegen kann. Das Sonnenrad 94 ist mit
einem mit äußeren Keilnuten
versehenen Wellenstumpf 102 verbunden, der von einer Seite des
Aggregats ausgeht. Der Wellenstumpf 102 wird durch das
Sonnenrad 94 gehaltert, kann mit dem Sonnenrad einteilig
ausgebildet sein und rotiert mit der Drehzahl der Motorausgangswelle 36.
Ein innen mit Keilnuten versehener Stutzen 104 ist auf
der entgegengesetzten Seite des Aggregats 42 für den Anschluss
an die Pumpe vorgesehen. Der Stutzen 104 ist mit dem Träger 100 einteilig
ausgebildet und rotiert mit einer Drehzahl, die durch das Getriebesatzaggregat
relativ zu der Drehzahl der Motorausgangswelle eingestellt wurde.
In dem äußeren Zahnring 98 befinden
sich Befestigungslöcher 106 für die Aufnahme der
Befestigungsmittel 72 zur Befestigung des Aggregats in
dem Getriebekasten. Die oben erwähnte Keilnut 82 ist
in dem äußeren Zahnring 98 angeordnet
zur Aufnahme des Keils 80 des Getriebekastens und zur Verhinderung
einer Drehung des äußeren Rings
relativ zu dem Getriebekasten.
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Ein
beispielhaftes Getriebesatzaggregat ist ein Planetenaggregat, speziell
das Sintermetallmodul Model LGU 75-M, das von Matex Products, Inc., Cleveland,
Ohio, USA vertrieben wird. Ähnliche
Getriebesatzaggregate sind beschrieben in US-Patent Nr. 4,617,839, Nr. 4,674,360
und Nr. 5,098,358, die alle auf Matex Co., Ltd., Osaka, Japan übertragen wurden.
Es ist verständlich,
dass andere Ausführungen
und Typen von Getriebesatzaggregaten einschließlich Typen ohne Planetenräder zum
Einsatz kommen können,
ohne dass der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Das
zweite Getriebesatzaggregat 44 (12 und 13)
ist in dem Hohlraum des Getriebegehäuses 40 aufnehmbar
und mit dem ersten Getriebesatzaggregat 42 betriebsmäßig in Reihe
geschaltet, um Leistung zu übertragen
und eine zweite Drehzahleinstellung vorzunehmen. Das zweite Getriebesatzaggregat 44 ist
im Wesentlichen das gleiche wie das erste Aggregat 42 (z.
B. ein Planetengetriebesatzaggregat), aber es hat einen innen mit
Keilen versehenen zentralen Stutzen 108 zur Aufnahme des
Wellenstumpfes 102 des ersten Getriebesatzaggregats und
einen zur entgegengesetzten Seite weisenden zentralen Stutzen 110 zur
Aufnahme der Ausgangswelle 36 des Motors. Die Zahnräder des zweiten
Aggregats 44 können
zur Schaffung einer Drehzahleinstellung eingerichtet sein, die gleich
der von dem ersten Aggregat 42 geschaffenen Einstellung
ist oder von dieser verschieden ist.
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Ein
ringförmiger
Abstandshalter 112 (14 und 15)
passt zwischen die äußeren Zahnringe 98 des
ersten und zweiten Aggregats 42, 44 in direkter
Anlage an die äußeren Ringe.
Der Abstandshalter 112 ist aus einem geeigneten starren
Werkstoff gebildet, wie etwa einem Metall oder bevorzugter einem Kunststoff
von leichtem Gewicht. Der Abstandshalter enthält eine Keilnut 82 zur
Aufnahme des Keils 80 des Getriebekastens und Befestigungslöcher 106 zur Aufnahme
der Befestigungsmittel 72.
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Das
System 30 kann in verschiedener Art und Weise ausgebildet
sein. Bei einer ersten einstufigen Ausführung (7) ist das
erste Getriebesatzaggregat 42 und nicht das zweite Getriebesatzaggregat 44 in
dem Getriebekasten 40 aufgenommen, um die erste Drehzahleinstellung
vorzunehmen. Bei einer zweiten mehrstufigen Ausführung (5 und 9)
sind das erste und das zweite Getriebesatzaggregat 42, 44 in
dem Getriebekasten aufgenommen und zwischen der Motorausgangswelle 36 und der
Antriebswelle 38 der Pumpe betriebsmäßig in Reihe geschaltet, um
eine Drehzahleinstellung vorzunehmen, die die erste und die zweite
Einstellung kombiniert. Wie dem Fachmann verständlich ist, ist das kombinierte
Untersetzungsverhältnis
typischerweise ein Produkt der Untersetzungsverhältnisse der Einzelstufen. Der
Benutzer kann eine Getriebesatzaggregatkombination auswählen, die
ein Untersetzungsverhältnis
entsprechend den Anforderungen einer besonderen funktionellen Anwendung
des Leistung aufnehmenden Geräts
(z. B. Pumpe 34) und/oder den Erfordernissen eines bestimmten
Motors ergibt. Es ist auch verständlich,
dass die mehrstufige Ausführung
drei oder mehr Getriebesatzaggregate in dem Getriebekasten enthalten
könnte, ohne
den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Ein
Adapter 114 (16 und 17) verbindet
die Ausgangswelle 36 des Motors und das erste Getriebesatzaggregat 42,
wenn das System in der einstufigen Bauart ausgebildet ist. Der Adapter 114 hat
eine Hülse,
deren entgegengesetzte Enden der Größe und Form nach für die Aufnahme
der Ausgangswelle 36 des Motors und des Wellenstumpfes 102 des
ersten Getriebesatzaggregats eingerichtet sind. Der Adapter 114 hat
inneren Nuten 116 und kann irgendeine geeignete äußere Form
haben. Der Hohlraum des Getriebekastens 40 enthält bei der
einstufigen Bauart bezeichnenderweise nur einen Getriebesatz. Das
schafft ein geringeres Gewicht und einen zuverlässigeren Betrieb relativ zu
einem einstufigen System, bei dem der Getriebekasten zwei oder mehr
Getriebesätze
enthält,
aber nur einer der Getriebesätze
für den
Eingriff und vollen Betrieb ausgewählt ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 18 und 19 hat
die Ausgangswelle 36 des Motors einen ersten Kupplungsteil 118 für den Eingriff
mit dem Getriebesystem 30 und die Leistungsübertragung
auf das Getriebesystem, wenn es in der einstufigen Bauart ausgebildet
ist, und einen zweiten Kupplungsteil 120 für den Eingriff
mit dem Getriebesystem und die Leistungsübertragung auf das Getriebesystem,
wenn dieses in der mehrstufigen Bauart ausgebildet ist. Der erste
Kupplungsteil 118 der Ausgangswelle umfasst einen Wellenabschnitt
mit äußeren Nuten 122, die
mit den inneren Nuten 116 des Adapters 114 in Eingriff
bringbar sind.
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Der
zweite Kupplungsteil 120 der Ausgangswelle umfasst einen
Wellenabschnitt mit einer ebenen Fläche 124 auf einer
Seite. Der Abschnitt ist im Allgemeinen von kreisförmigem Querschnitt
mit Ausnahme der ebenen Oberfläche 124.
Diese Querschnittsform korrespondiert mit dem zentralen Stutzen 110 des
zweiten Getriebesatzaggregats 44 zur Aufnahme in diesem.
Der zweite Kupplungsteil 120 ist von dem Motor 32 weiter
entfernt als der erste Kupplungsteil 118. Mit Hilfe des
ersten und zweiten Kupplungsteils kann der Motor ungeachtet der
Bauart des Getriebesystems an dem Getriebesystem angebracht werden,
und er kann austauschbar bei unterschiedlichen Bauarten eingesetzt
werden.
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Die
Antriebswelle 38 (20) der
Pumpe der bevorzugten Ausführungsform
ist um eine Mittelachse 126 drehbar, die mit einer Getriebesatzachse 128 (11)
des ersten Getriebesatzaggregats 42 korrespondiert. Die
Antriebswelle 38 hat eine abgestufte zylindrische Form
mit einem Keil 130 zur Verbindung mit dem Exzenter 92 in
der Pumpe. In einem Ende der Antriebswelle ist eine Fassung 132 (20)
angeordnet. Die Fassung 132 hat einen weiteren Teil 134 und
einen engeren Teil 136, wobei wenigstens der engere Teil
mit Keilnuten versehen ist. Die Mittelachse 126 und die
Getriebesatzachse 128 sind im Allgemeinen ausgefluchtet
und sollten idealerweise zusammenfallen. Die Toleranzzunahme der
verschiedenen Teile des Motors, Getriebesystems und der Pumpe können jedoch
zu geringen Abweichungen von der gewünschten Ausfluchtung führen. In
der Praxis haben sich die Mittelachse und die Getriebesatzachse
um so viel wie 0,012 Zoll getrennt.
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Ein
Verbinder 138, der bei einer Ausführungsform eine Verbindungswelle
(21) aufweist, verbindet das erste Getriebesatzaggregat 42 und
die Antriebswelle 38 und ist darauf gerichtet, Fluchtungsfehler
zwischen der Mittelachse 126 und der Getriebesatzsachse 128 zu
kompensieren. Die Verbindungswelle hat an einem Ende einen ersten
Antriebsteil 140 für
den Eingriff mit der Antriebswelle 38 und einen zweiten
Antriebsteil 142 an seinem entgegengesetzten Ende für den Eingriff
mit dem ersten Getriebesatzaggregat 42. Der erste Antriebsteil 140 ist außen mit
Keilnuten versehen und größenmäßig für die Aufnahme
in der Fassung 132 der Pumpenantriebswelle, insbesondere
in dem engeren Teil 136 der Fassung eingerichtet. Der zweite
Antriebsteil 142 ist außen mit Keilnuten versehen
und größenmäßig für die Aufnahme
in der Fassung 104 des ersten Getriebesatzaggregats 42 eingerichtet.
Der erste und der zweite Antriebsteil sind durch einen axialen Abstand
D (23) voneinander beabstandet. Dieser Abstand D
kann z. B. in dem Bereich von 0,5 bis 3,0 Zoll, bevorzugter bei
etwa 1,5 Zoll liegen.
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Wenn
die Mittelachse 126 der Pumpenantriebswelle und die Getriebesatzachse 128 schlecht ausgefluchtet
sind, überbrückt die
Verbindungswelle 128 den Fluchtungsfehler. Der axiale Abstand
auf dem Verbinder trägt
zur Verringerung eines Winkels A (in 23 schematisch
und vergrößert gezeigt) bei,
der sich zwischen dem Verbinder 138 und den Achsen 126, 128 bildet,
wobei ein kleinerer Winkel als der gebildet wird, der sich mit einem
Verbinder ohne signifikanten axialen Abstand gebildet hätte. Bei
einer Ausführungsform
verringert z. B. der axiale Abstand des Verbinders 138 den
Winkel A von 2,0 bis 3,5 Grad auf 0,4 Grad. Das trägt dazu
bei, in dem System bei der Drehung das radiale „Wobbeln" zu verringern, hemmt die Relativbewegung
zwischen in Eingriff befindlichen Teilen, erleichtert die Selbstausrichtung
und verringert den Verschleiß an
dem Verbinder, der Antriebswelle und dem Getriebesatzaggregat. Infolgedessen
verbessert der Verbinder 138 die Haltbarkeit und den zuverlässigen Betrieb.
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Bei
der Benutzung ist das Getriebesystem 30 der vorliegenden
Erfindung so einrichtbar, um die Auswahl eines weiten Bereiches
von Untersetzungsverhältnissen
und diverser Gruppen von Motorarten zu ermöglichen. Die einstufige Bauart
oder die mehrstufige Bauart können
mit einem Getriebesatzaggregat oder mit Getriebesatzaggregaten des
gewünschten
Untersetzungsverhältnisses
ausgewählt
werden.
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Wenn
es nötig
ist, die Betriebsweise zu wechseln, um eine durch das Getriebesystem
vorgegebene Drehzahleinstellung zu ändern, wird der Getriebekasten 40 von
dem Motor 32 gelöst,
um Zugang zu dem Hohlraum zu schaffen. Der Benutzer kann dann die
Anzahl der Getriebestufen dadurch erhöhen, dass er ein Getriebesatzaggregat
in Reihe mit dem in dem Hohlraum schon aufgenommenen Getriebesatzaggregat 42 einbaut.
Alternativ kann der Benutzer die Anzahl der Getriebestufen dadurch
herabsetzen, dass er ein Getriebesatzaggregat aus dem Hohlraum entfernt,
um die durch das Getriebesystem vorgegebene Drehzahleinstellung
zu verringern. Der Benutzer kuppelt dann die Ausgangswelle 36 des
Motor mit einem Getriebesatzaggregat in dem Hohlraum. Wenn mehr
als ein Getriebesatzaggregat in dem Hohlraum eingebaut ist, wird
die Ausgangswelle des Motors direkt in eine entsprechende zentrale
Fassung 110 in einem Getriebesatzaggregat eingebaut. Wenn
ein einziges Getriebesatzaggregat in dem Hohlraum verbleibt, dient
der Zwischenadapter 114 zur Verbindung der Ausgangswelle 36 des
Motors mit dem Wellenstumpf 102 des ersten Getriebesatzaggregats 42.
Der Benutzer befestigt den Getriebekasten 40 dann wieder
an dem Motor 32. Wenn der Benutzer auch wünscht, den
Motor auszutauschen, etwa von einem Gleichstrommotor 32 zu
einem Wechselstrommotor 58 zu wechseln oder umgekehrt,
kann der Getriebekasten schnell an den neuen Motor mit Befestigungsmitteln
angeschlossen werden, die in andere, dem neuen Motor entsprechende Montageanformungen 52 gesteckt
werden:
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Im
Hinblick auf das Obige ist ersichtlich, dass die verschiedenen Aufgaben
der Erfindung erreicht und andere vorteilhafte Ergebnisse erzielt
werden.
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Bei
der Einführung
von Elementen der vorliegenden Erfindung oder ihrer bevorzugten
Ausführungsform(en)
sollen die Artikel „ein", „der", „die", „das" und „genannte(r)" bedeuten, dass es
ein oder mehrere der Elemente gibt. Die Bezeichnung „umfassend", „einschließlich" und „mit" sollen umfassend sein
und bedeuten, dass weitere Elemente über die aufgeführten Elemente
hinaus vorhanden sein können.
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Da
verschiedene Änderungen
an dem Obigen vorgenommen werden könnten, ohne von dem Erfindungsumfang
abzuweichen, soll die gesamte in der obigen Beschreibung enthaltene
und in der beige fügten
Zeichnung dargestellte Materie als beispielhaft und nicht in einem
einschränkenden
Sinne interpretiert werden.