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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Exzenterschneckenpumpen
oder Moineau-Pumpen.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Verbesserung einer klassischen Anordnung
einer solchen Pumpvorrichtung, die in 1 der anliegenden Zeichnungen
dargestellt ist, wobei die Pumpvorrichtung umfasst:
- – eine
Exzenterschneckenpumpe 1, die einen schneckenförmigen Rotor 2 in
einem schneckenförmigen
Hohlraum 4 eines äußeren Stators 3 aufweist;
- – Antriebsmittel 5 für den Antrieb
des Rotors 2, wobei die Antriebsmittel eine zur Achse 7 des
Statorhohlraums 4 im wesentlichen koaxiale Antriebswelle 6 antreiben;
- – eine
Zwischenwelle 8, die mit der Antriebswelle 6 und
mit der Welle 14 des Rotors 2 jeweils drehbar
gekoppelt ist;
- – eine
erste Gelenkkupplung 10, deren eines Ende mit der Antriebswelle 6 und
deren anderes Ende mit der Zwischenwelle 8 zusammengeschlossen
ist;
- – eine
zweite Gelenkkupplung 9, deren eines Ende mit der Zwischenwelle 8 und
deren anderes Ende mit der Welle 14 des Rotors 2 zusammengeschlossen
ist; und
- – Zusammenschlussmittel
für das
Zusammenschließen
von wenigstens zwei der vorgenannten zusammengeschlossenen Teile.
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Darüber hinaus
schützt
ein Gehäuse 11 die Zwischenwelle 8 und
ist in abgedichteter Form mit dem Stator 2 der Pumpe 1 zusammengeschlossen, wobei
das Gehäuse
eine seitliche Öffnung 12 aufweist,
die den Einlass (Pfeil 13) für das Produkt bildet, das durch
die Pumpe 1 verdrängt
wird.
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In
der traditionellen Weise ist die Antriebswelle 6 außen glatt
und von einem Dichtungsorgan 15 beispielsweise in der Art
einer Stopfbüchse
umschlossen, das axial durch ein Zwischengehäuse (oder einen Flansch) 16 gehalten
wird, das die strukturelle Verbindung zwischen dem Ende des vorgenannten
Gehäuses 11 und
dem Gehäuse
der Antriebsmittel 5 sicherstellt.
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Das
Dokument
US 3539279 beschreibt
eine Pumpvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Trotz
ihrer bis heute weit verbreiteten Verwendung zeigt diese bekannte
Anordnung dennoch verschiedene Nachteile.
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Zunächst sind
alle drehbar und axial zusammengeschlossenen Elemente in der klassischen Weise
mittels Bolzen, im Allgemeinen diametrale Bolzen, zusammengeschlossen.
Nun erfordert aber eine Bolzenverbindung, dass die zusammengeschlossenen
Elemente diametral durchbohrt sind. Durch die vorhandenen diametralen
Bohrungen werden die Teile deutlich geschwächt, so dass die übertragbaren Momente
geringer sind als jene, die durch massive Teile übertragen werden könnten. Mit
anderen Worten: die Übertragung
eines gegebenen Drehmoments erfordert eine Überdimensionierung der durch Bolzen
zusammengeschlossenen Elemente, was im Hinblick auf die Drehmassen
und das Gewicht und folglich auch auf die Kosten dieser Elemente
nachteilig ist.
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Ebenso
erfordert eine korrekte Funktion einer solchen Anordnung jeweils
ein möglichst
geringes Spiel. Insbesondere der Bolzen muss ohne nennenswertes
Spiel in den aufeinander ausgerichteten Bohrungen der zusammenzuschließenden Elemente sitzen.
Nun erfordert die Anbringung des Bolzens im Zuge der Montage eine
Ausrichtung der zusammenzuschließenden Elemente aufeinander,
die umso präziser
sein muss und daher umso schwieriger zu erzielen ist, als die Bohrungen
in ihren Abmessungen besser an den Durchmesser des Bolzens angepasst sind.
Dann aber wird die Anbringung des Bolzens ein schwieriger Vorgang,
der qualifiziertes Personal verlangt.
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Schließlich verbleiben
zwischen dem Bolzen und den zusammengeschlossenen Elementen Spielräume, selbst
wenn diese soweit wie möglich
reduziert wurden. Insbesondere während
des Betriebs bewirkt die exzentrische Drehung der Rotorwelle relativ
zur Antriebswelle (die koaxial zur Statorachse ist), dass sich die
Zwischenwelle auf einer konischen Hüllkurve bewegt. Daraus ergeben
sich Drehbewegungen der Elemente (Enden der Gelenkkupplungen und
Enden der entsprechenden Wellen), die um den Bolzen herum zusammengeschlossen
sind. Zwar haben diese Bewegungen eine sehr schwache Amplitude,
doch führen
sie zu einer Erwärmung,
die umso stärker
ist, je geringer das Spiel ist, und die auf die Dauer bewirkt, dass
die Elemente an der Oberfläche miteinander
verschweißt
werden (Fritting-Effekt genannt), wodurch die Demontage erschwert
wird, zeitaufwändig
und damit kostenintensiv ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die aufgezeigten Nachteile zumindest
zum Teil zu beseitigen und eine verbesserte Anordnung vorzuschlagen,
die verschiedene praktische Anforderungen besser erfüllt, insbesondere
im Hinblick auf die konstruktive Einfachheit, die Einfachheit der
Montage und Demontage und im Hinblick auf die Kosten.
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Zu
diesem Zweck ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Pumpvorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die beiden
zusammengeschlossenen Elemente ausgebildet sind in Form eines Vaterelements,
das einen axialen Ansatz aufweist, und eines Mutterelements, das
einen für
die Aufnahme des Ansatzes ohne nennenswertes Spiel geeigneten Sitz
aufweist, dass die Seitenwand, die den axialen Sitz des Mutterelements
begrenzt, mit mindestens zwei radialen Gewindebohrungen versehen
ist, die unter einem Winkel versetzt und nicht aufeinander ausgerichtet
sind und jeweils zwei Schrauben aufnehmen, von denen wenigstens
eine eine Arretierschraube ist, und dass der axiale Ansatz des Vaterelements
wenigstens zwei radiale Aussparungen aufweist, die sich jeweils
gegenüber
den vorgenannten radialen Bohrungen befinden und von denen zumindest
eine gegenüber
der vorgenannten Arretierschraube konisch oder kegelstumpfförmig ist, um
das Ende derselben aufzunehmen.
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Aufgrund
dieser Anordnung müssen
die beiden zusammenzuschließenden
Elemente zueinander nicht mehr unter einem präzisen Winkel angeordnet sein:
die beiden Elemente können
ungefähr
aufeinander ausgerichtet sein, da sie im Zuge des Festziehens der
Arretierschraube durch dieselbe präzise in eine korrekte Orientierung
gebracht werden, während
das Ende der Schraube bis zu dem Boden der konischen Aussparung,
die in dem Vaterorgan vorgesehen ist, eindringt. Dies führt zu einer
wesentlichen Vereinfachung des Kopplungsvorgangs.
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Darüber hinaus
sind die zusammengeschlossenen Elemente nicht mehr diametral durchbohrt:
sie behalten somit ihre mechanische Festigkeit, und es wird daher
möglich,
ein deutlich höheres Drehmoment
zu übertragen
(typisch in einer Größenordnung
von mehr als 30%). Anders ausgedrückt: für die Übertragung eines gegebenen
Drehmoments können
die zusammengeschlossenen Elemente kleiner dimensioniert werden
und sind daher weniger teuer.
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Vorzugsweise
weist die Seitenwand des axialen Sitzes des Mutterelements drei
radiale Gewindebohrungen auf, die unter einem Winkel verteilt sind,
und der axiale Ansatz des Vaterelements weist drei radiale Aussparungen
auf, die unter einem Winkel verteilt sind und die den vorgenannten
Bohrungen jeweils gegenüberliegen.
Vorteilhafterweise sind die jeweiligen Bohrungen und Aussparungen
unter einem Winkel abstandsgleich verteilt. Eine solche Montage
erfordert keine perfekte Justierung zwischen den zusammengeschlossenen
Elementen mehr, was nicht nur die Herstellungskosten verringert und
die Montage erleichtert, sondern auch den eingangs erwähnten Fritting-Effekt
beseitigt. Die Elemente können
somit leichter und schneller demontiert werden.
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Gemäß den Konstruktionen,
die in Erwägung gezogen
werden, kann vorgesehen sein, dass sämtliche Schrauben Arretierschrauben
sind und dass sämtliche
Aussparungen konisch oder kegelstumpfförmig sind, oder ebenso, dass
eine einzige Schraube eine Arretierschraube ist und dass die andere oder
die anderen Schrauben Ansatzschrauben sind, denen gegenüber die
jeweiligen Aussparungen rotationszylindrisch sind.
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Da
die erfindungsgemäßen Anordnungen der
allgemeinen Art entsprechen, können
sie eingesetzt werden, um wenigsten zwei Elemente der drehbaren
Einrichtung der Pumpvorrichtung zusammenzuschließen.
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Es
kann somit in Erwägung
gezogen werden, dass die Rotorwelle für die Bildung des Vaterelements
und das korrespondierende Ende der zweiten Gelenkkupplung für die Bildung
des Mutterelements ausgebildet wird; und/oder dass die Zwischenwelle für die Bildung
des Vaterelements und das entsprechende Ende für die Bildung des Mutterelements ausgebildet
wird; und/oder dass die Zwischenwelle für die Bildung des Vaterelements
und das entsprechende Ende der ersten Gelenkkupplung für die Bildung
des Mutterelements ausgebildet wird; und/oder dass die Antriebswelle
für die
Bildung des Vaterelements und das entsprechende Ende der ersten
Gelenkkupplung für
die Bildung des Mutterelements ausgebildet wird. In der Praxis kann
vorgesehen sein, dass die Antriebswelle eine Verbindungswelle oder einen
Mitnehmer umfasst, die/der zwischen einer Ausgangswelle der Antriebsmittel
und dem entsprechenden Ende der ersten Gelenkkupplung angeordnet
ist: in diesem Fall ist es das entsprechende Ende des Mitnehmers,
das als Vaterelement ausgebildet ist. Es ist ebenfalls möglich, dass
der Mitnehmer zumindest zum Teil ein abnehmbares Futterteil für die Anpassung
an eine Ausgangswelle mit einem durch die Antriebsmittel gegebenen
Durchmesser aufnimmt: in diesem Fall ist der Mitneh mer dafür vorgesehen,
das Mutterteil zu bilden, und das Anpassfutterteil ist dafür vorgesehen,
das Vaterteil zu bilden.
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Zum
besseren Verständnis
wird die Erfindung nachfolgend anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben, die lediglich als Beispiel für die Darstellung dienen. In
dieser Beschreibung wird auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Darin zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht der Gesamtanordnung einer durch die Erfindung
angestrebten Pumpvorrichtung;
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2 eine
diametrale Schnittansicht von zwei Elementen der Pumpe von 1,
die erfindungsgemäß zusammengeschlossen
sind;
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3A, 3B zwei
transversale Schnittansichten entlang der Linie III-III von 2,
in einem größeren Maßstab, jeweils
zur Darstellung von zwei Beispielen möglicher Ausführungen
der Anordnungen von 2; und
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4A, 4B diametrale
Schnittansichten zur Darstellung der Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnungen
im Falle des Zusammenschlusses der Antriebswelle mit einem Ende
der korrespondierenden Gelenkkupplung, jeweils in zwei möglichen beispielhaften
Ausführungen.
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Es
folgt die Beschreibung der wesentlichen Anordnungen gemäß der Erfindung,
wobei zunächst insbesondere
auf 2 Bezug genommen wird. Obwohl die erfindungsgemäßen Anordnungen
zur Verwendung für
den Zusammenschluss eines beliebigen Paares von innerhalb des drehbeweglichen
Organs der in 1 gezeigten Pumpe axial und
drehbeweglich verbundenen Elementen A und B geeignet sind, wie das
aus der nachstehenden Beschreibung deutlich wird, kann als Beispiel
und zur besseren Veranschaulichung angenommen werden, dass 2 (in einer
zur Darstellung in 1 umgekehrten Position) die
Kupplungshälfte 10b (Element
A) der ersten Gelenkkupplung 10 und das Ende der Zwischenwelle 8 (Element
B) zeigt.
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Erfindungsgemäß sind die
beiden zusammengeschlossenen Elemente A und B in Form eines Vaterelements
B, das einen axialen Ansatz 17 aufweist, und eines Mutterelements
A, das einen für
die Aufnahme des Ansatzes 17 ohne nennenswertes Spiel geeigneten
axialen Sitz 18 aufweist, ausgebildet. Wie auch in den 3A und 3B erkennbar ist,
ist die den axialen Sitz 18 des Mutterelements A definierende
Seitenwand 19 mit mindestens zwei radialen Gewindebohrungen 20, 21 versehen,
die unter einem Winkel versetzt und nicht aufeinander ausgerichtet
sind und jeweils zwei Schrauben 22, 23 aufnehmen,
von denen wenigstens eine eine Arretierschraube 22 ist.
Schließlich
umfasst der axiale Ansatz 17 des Vaterelements B wenigstens
zwei radiale Aussparungen 24, 25, die sich jeweils
gegenüber
den genannten radialen Bohrungen 20, 21 des Mutterelements
A befinden und von denen zumindest eine 24 gegenüber der
vorgenannten Arretierschraube 22 konisch oder kegelstumpfförmig ist,
um das Ende derselben aufzunehmen.
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Aufgrund
dieser Ausbildung können
die beiden Elemente A und B ineinandergesteckt werden, ohne dass
die Bohrungen 20, 21 und die jeweiligen Aussparungen 24, 25 einander
genau gegenüberliegend
angeordnet sein müssen;
es ist die Arretierschraube 22, die im Zuge ihres Festziehens
die beiden Elemente A, B gegenseitig sowohl axial als auch den Winkel
betreffend in die korrekte Position bringt, derart, dass die andere
Bohrung und die andere Aussparung aufeinander ausgerichtet werden
können, so
dass die andere Schraube 23 folglich einfach in Anordnung
gebracht werden kann. Da die beiden Schrauben 22, 23 nicht
einander diametral gegenüberliegend
angeordnet sind und nicht aufeinander ausgerichtet sind, bilden
diese beiden Schrauben keine Rotationsachse für die beiden zusammengeschlossenen
Elemente A, B. Folglich können
die beiden Elemente A, B nicht mehr zu gegenseitigen Schwenkbewegungen
veranlasst werden, sondern werden relativ zueinander fest gehalten.
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Jedoch
wird die relative Stabilität
der beiden Elemente A, B verbessert, wenn die Seitenwand 19 des
Sitzes 18 des Mutterelements A drei radiale Gewindebohrungen 20, 21 und 26 aufweist,
die unter einem Winkel verteilt sind, und wenn der axiale Ansatz 17 des
Vaterelements B drei radiale Aussparungen 24, 25 und 27 aufweist,
die unter einem Winkel verteilt sind und den vorgenannten Bohrungen 20, 21 und 26 jeweils
gegenüberliegen
(wobei die dritte Schraube mit Bezugsziffer 28 bezeichnet
ist), wie das in den 3A und 3B dargestellt
ist. Die den wirksamsten Zusammenschluss erzielende Lösung besteht
darin, dass die jeweiligen Bohrungen 20, 21 und 26 und
Aussparungen 24, 25 und 27 unter einem Winkel
(120°) abstandsgleich
verteilt sind, wie das in den 3A und 3B gezeigt
ist.
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Es
können
verschiedene Ausführungsbeispiele
dieser Anordnungen ins Auge gefasst werden. Ein erstes Beispiel
besteht darin, dass sämtliche Schrauben
Arretierschrauben sind und dass sämtliche Aussparungen konisch
oder kegelstumpfförmig sind
(das in den 2 und 3A dargestellte
Beispiel). Ein weiteres einfacheres Ausführungsbeispiel (eine einzige
herzstellende konische Bohrung) besteht darin, dass eine einzige
Schraube 22 eine Arretierschraube ist und dass die andere
oder die anderen Schrauben 23, 28 Ansatzschrauben
sind, denen gegenüber
die jeweiligen Aussparungen 25, 27 des Ansatzes 17 rotationszylindrisch
sind, wie das in 3B dargestellt ist.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die Anordnungen gemäß vorliegender
Erfindung verwendet werden, um alle oder einen Teil der Elemente
zusammenzuschließen,
die ausgehend von den Antriebsmitteln 5 an der Bildung
des Drehantriebsorgans des Rotors 2 der Pumpe beteiligt
sind, wie das in 1 dargestellt ist.
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Es
ist daher möglich
vorzusehen, dass die Welle 14 des Rotors 2 für die Bildung
des Vaterelements B ausgebildet wird und dass das entsprechende
Ende oder die entsprechende Kupplungshälfte 9b der zweiten
Gelenkkupplung 9 für
die Bildung des Mutterelements A ausgebildet wird; und/oder es kann vorgesehen
sein, dass die Zwischenwelle 8 für die Bildung des Vaterelements
B und das entsprechende Ende oder die Kupplungshälfte 9a der zweiten
Gelenkkupplung 9 für
die Bildung des Mutterelements A ausgebildet wird; und/oder es kann
vorgesehen sein, dass die Zwischenwelle 8 für die Bildung
des Vaterelements B und das entsprechende Ende oder die Kupplungshälfte 10b der
ersten Gelenkkupplung 10 für die Bildung des Mutterelements
A ausgebildet wird; und/oder es kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle 6 für Bildung
des Vaterelements B und das entsprechende Ende oder die Kupplungshälfte 10a der
ersten Gelenkkupplung 10 für die Bildung des Mutterelements
A ausgebildet wird.
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Wie
in 4A dargestellt ist, umfasst die Antriebswelle 6 in
der Praxis eine Verbindungswelle 29, die zwischen dem entsprechenden
Ende oder der Kupplungshälfte 10a der
ersten Gelenkkupplung 10 und einer Ausgangswelle 30 (anhand
der Spektrallinie dargestellt) der Antriebsmittel 5 angeordnet
ist; die Ausgangswelle 30 ist zum Beispiel in einer bei Pos. 32 axial
genuteten Bohrung 31 aufgenommen, die in dem entsprechenden
Ende der Verbindungswelle 29 vorgesehen ist, und die Drehverbindung
der Ausgangswelle 30, die ebenfalls genutet ist, und der Verbindungswelle 29 erfolgt
durch einen Keil (nicht erkennbar). Es ist daher das entsprechende
Ende 17 der Verbindungwelle 29 als Vaterelement
B ausgebildet, während
die Kupplungshälfte 10a der
ersten Gelenkkupplung 10 das Mutterelement A bildet.
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Gemäß einer
anderen Konfiguration, die in der Praxis ebenfalls zum Einsatz kommt
und die in 4B dargestellt ist, ist das
auf der Seite der Antriebsmittel 5 liegende Ende der Verbindungswelle 29 mit
einer axialen Bohrung 33 versehen, die zumindest teilweise
ein abnehmbares Futterteil 34 (Anpassfutterteil) aufnimmt,
das selbst wiederum bei Pos. 32 von der axialen genuteten
Bohrung 31 durchgriffen ist, die einen Durchmesser aufweist,
der an einen gegebenen Durchmesser der Ausgangswelle 30 (anhand
der Spektrallinien gezeigt) der Antriebsmittel 5 angepasst
ist. In diesem Fall kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das entsprechende
Ende der Verbindungswelle 29 für die Bildung des Mutterelements A
und das Anpassungsfutterteil 34 für die Bildung des Vaterelements
B ausgebildet ist (es ist hier nur die Arretierschraube 22 zu
erkennen).