DE921495C

DE921495C - Cardan drives for driving pumps

Info

Publication number: DE921495C
Application number: DED10245A
Authority: DE
Original assignee: Dorr Co
Current assignee: Dorr Co
Priority date: 1951-09-18
Filing date: 1951-09-18
Publication date: 1954-12-20

Description

Kardangetriebe für den Antrieb von Pumpen Die Erfindung bezieht sich auf einen Pumpenantrieb mit während des Antriebs veränderlichem Hub.Cardan drives for driving pumps The invention relates to on a pump drive with a variable stroke during the drive.

Für die Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin und her gehende Bewegung mit veränderlicher Hubweite werden sogenannte Kardangetriebe bzw. Kurbelschleifenantriebe verwendet. Die bisher bekannten Antriebe dieser Art eignen sich jedoch nicht für die Abgabe hoher Arbeitskräfte. Zweck der Erfindung ist deshalb, ein Kardangetriebe für große Belastungen zu schaffen, das für den Antrieb von Kolbenpumpen geeignet ist.For converting a rotary motion into a reciprocating motion Movements with a variable stroke length are called cardan drives or slider crank drives used. The previously known drives of this type are not suitable for the abandonment of high labor. The purpose of the invention is therefore a cardan drive to create for large loads that is suitable for driving piston pumps is.

Bei dem Kardangetriebe gemäß der Erfindung ist das kleine innenliegende Zahnrad der beiden das Kardankreispaar bildenden Zahnräder auf einer Kurbelwelle befestigt, deren Zapfen die Pleuelstange der Pumpe bewegt. Die Kurbelwelle ist unmittelbar neben der Kurbel mittels eines Lagers in einem Bauteil abgestützt, der seinerseits im wesentlichen in der gleichen Querebene mittels eines Lagers in dem Getriebegehäuse abgestützt ist. Die Kräfte, die auf den die hin und her gehende Bewegung ausführenden Kurbelzapfen wirken, werden auf diese Weisse am kurzmöglichsten Hebelarm auf das Getriebegehäuse abgesetzt. Vorzugsweise ist die Kurbelwelle in dem bereits erwähnten Bauteil, das in Form eines Käfigs ausgebildet sein kann, zu beiden Seiten des Zahnrades gelagert. Ebenso ist es zur Beherrschung der Kräfte zweckmäßig, den Käfig an beiden Enden des Getriebes im Gehäuse abzustützen.In the cardan drive according to the invention, the small internal one Gear of the two gears forming the pair of gimbals on a crankshaft attached, the pin moves the connecting rod of the pump. The crankshaft is immediate supported next to the crank by means of a bearing in a component, which in turn essentially in the same transverse plane by means of a bearing in the gear housing is supported. The forces acting on the reciprocating motion Crank pins work, are in this way on the shortest possible lever arm on the Gearbox housing removed. Preferably the crankshaft is in that already mentioned Component, which can be designed in the form of a cage, on both sides of the gear stored. It is also useful to control the forces, the cage on both Support ends of the gearbox in the housing.

Da Pumpen mit hoher Pumpenleistung eine verhältnismäßig niedrige Hubfrequenz haben, ist es zweckmäßig, das Kardangetriebe mit einem Untersetzungsgetriebe zu kombinieren, was in einfachster Weise dadurch erfolgen kann, daß auf einer in dem Käfig des Kardangetriebes koaxial gelagerten Antriebswelle am inneren Ende ein Zahnrad vorgesehen wird, das als Sonnenrad eines mit einem Zahnrad auf der Kurbelwelle zusammenwirkenden Umlaufgetriebes dient.Since pumps with high pump output have a relatively low stroke frequency it is advisable to use a reduction gear for the cardan drive combine what can be done in the simplest way that on one in the Cage of the cardan drive coaxially mounted drive shaft at the inner end of a gear intended is that as a sun gear with a gear on the crankshaft cooperating epicyclic gear is used.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. I zeigt eine Pumpe mit einem Gestänge zur Betätigung der beweglichen Pumpenelemente und einem als Antrieb dienenden Kardangetriebe; Fig. 2 zeigt das Kardangetriebe; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, und Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2.Fig. I shows a pump with a linkage for actuating the movable Pump elements and a cardan drive serving as a drive; Fig. 2 shows this Cardan drives; Fig. 3 shows a cross section along the line 3-3 of Fig. 2, and FIG. 4 shows a cross section along the line 4-4 in FIG. 2.

Als Antriebsmaschine dient ein Elektromotor I. Die Welle 2 des Elektromotors treibt über einen nicht gezeigten Riementrieb od. dgl. die Antriebswelle 3 eines Kardangetriebes 4, dessen hin und her gehender Zapfen 5 die Bewegung der hin und her gehenden Pumpenelemente bewirkt.An electric motor I serves as the drive machine. Shaft 2 of the electric motor drives the drive shaft 3 via a belt drive (not shown) or the like Cardan drive 4, the reciprocating pin 5 of the movement of the back and forth causes forth going pump elements.

Als Pumpe ist eine Duplexpumpe 6 dargestellt. In jedem Pumpenzylinder ist ein hin und her bewegbares Pumpenelement 7 mit einer sich nach oben erstreckenden Pumpenstange 8 vorgesehen. Mit dem Pumpenkörper 9 ist eine Wellenlagerstütze Io fest verbunden, auf welcher eine Schwinghebelwelle II gelagert ist. Auf der Schwinghebelwelle ist ein Schwinghebel I2 mit den Armen I3 angebracht, an deren Enden Zapfen I4 vorgesehen sind, an denen die Stangen 8 angelenkt sind. Außerdem ist auf der Welle II ein Hebelarm I5 befestigt. Am freien Ende dieses Hebelarmes ist ein Zapfen I6 vorgesehen, an dem das eine Ende eines Lenkers 36 angelenkt ist, dessen anderes Ende auf dem Zapfen 5 des Kardangetriebes 4 gelagert ist. Die Drehbewegung des Motors I wird durch das Kardangetriebe 4 in eine hin und her gehende Bewegung umgesetzt, die von denn Lenker bzw. der Pleuelstange I7 dann über die eben beschriebenen Teile auf die Pumpe übertragen wird.A duplex pump 6 is shown as the pump. In every pump cylinder is a reciprocating pump element 7 with an upwardly extending Pump rod 8 is provided. With the pump body 9 is a shaft bearing support Io firmly connected, on which a rocker arm shaft II is mounted. On the rocker arm shaft a rocker arm I2 is attached to the arms I3, at the ends of which pins I4 are provided are, on which the rods 8 are articulated. In addition, there is a lever arm on shaft II I5 attached. A pin I6 is provided at the free end of this lever arm which one end of a link 36 is hinged, the other end on the pin 5 of the cardan gear 4 is mounted. The rotation of the motor I is controlled by the Cardan drive 4 implemented in a reciprocating motion, because of the handlebars or the connecting rod I7 then transferred to the pump via the parts just described will.

Dass Kardangetriebe 4 ist, wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, in dem Gehäuse I8 enthalten. Dieses Gehäuse wird von einem Hohlkörper I9 gebildet, an dessen beiden Enden mittels Schrauben 2o Lagerdeckel 2I und 22 befestigt sind. Der vordere Lagerdeckel 2I weist eine im Durchmesser große Lagerbohrung 23 und der hintere Lagerdeckel 22 ein kleines Lager mit einer Lagerbüchse 24 auf. In diesen beiden Lagern 23 und 24 sind mit Lagerflächen 25 bzw. 26 ausgebildete Endteile 27 bzw. 28 eines Käfigs 29 gelagert.That the cardan gear 4 is, as can be seen from FIGS. 2 to 4, in included in the housing I8. This housing is formed by a hollow body I9, at both ends of which bearing caps 2I and 22 are fastened by means of screws 2o. The front bearing cover 2I has a large diameter bearing bore 23 and the rear bearing cap 22 a small bearing with a bearing bush 24. In these Both bearings 23 and 24 are end parts 27 formed with bearing surfaces 25 and 26, respectively or 28 of a cage 29 is mounted.

Der Käfig 29 dient zur Lagerung des kleineren Rades der beiden das Kardankreispaar bildenden Räder und eines zur Herabsetzung der Drehzahl des Elektromotors I dienenden Umlaufgetriebes. Er besteht aus dem bereits erwähnten vorderen, sich in Querrichtung erstreckenden Endteil 27 mit dem ringflanschförmigen Lager 25, dem büchsenförmigen hinteren Endteil 28 mit dem Lager 26, einem am hinteren Ende des Teils 28 vorgesehenen Querteil 3o, zwei im Abstand stehenden sich in Längsrichtung erstreckenden Teilen 3I, welche die Teile 27 und 3o verbinden, und einem zwischen den Teilen 27 und 3o angeordneten, die beiden Teile 3I verbindenden Zwischensteg 32.The cage 29 is used to support the smaller wheel of the two Gimbal pair forming wheels and one to reduce the speed of the electric motor I used epicyclic gear. It consists of the previously mentioned front, self in the transverse direction extending end portion 27 with the annular flange-shaped bearing 25, the sleeve-shaped rear end part 28 with the bearing 26, one at the rear end of the Part 28 provided transverse part 3o, two spaced apart in the longitudinal direction extending parts 3I connecting the parts 27 and 3o, and one between the parts 27 and 3o arranged, the two parts 3I connecting intermediate web 32.

Unmittelbar hinter dem vorderen Lagerdeckel 2I ist in einer zylindrischen Lagerfläche 33 des Gehäuseteils I9 ein Innenzahnkranz 34 abgestützt, der das eine Element des Kardankreispaares bildet. Die axiale Lage des Zahnkranzes 34 ist einerseits durch den Zentrierbund des vorderen Lagerdeckels 27 und andererseits einen Bund 35 in dem Hohlkörper I9 gesichert. Ein Drehen des Zahnkranzes ist durch die allgemein mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnete Verstellvorrichtung für den Zahnkranz verhindert, deren Aufbau später beschrieben wird.Immediately behind the front bearing cap 2I is in a cylindrical Bearing surface 33 of the housing part I9 an internal ring gear 34 supported, the one Element of the cardan circle pair forms. The axial position of the ring gear 34 is on the one hand through the centering collar of the front bearing cover 27 and on the other hand a collar 35 secured in the hollow body I9. Rotating the ring gear is general through the with the reference number 36 designated adjusting device for the ring gear prevents, the structure of which will be described later.

Das zweite Element des Kardankreispaares wird von einem Zahnrad 37 gebildet, das in bekannter Weise den halben Teilkreisdurchmesser wie der Innenzahnkranz 34 aufweist. Dieses Zahnrad 37 ist auf einer Welle 38 aufgekeilt, an deren äußerem Ende eine Kurbel 39 mit dem Kurbelzapfen 5 vorgesehen ist, wobei zur Erzielung der geradlinigen Hinundherbewegung dieses Zapfens der Kurbelradius in bekannter Weise dem Radius des Teilkreises des Zahnrades 37 entspricht. Die Kurbelwelle 38 ist unmittelbar neben dem Kurbelarm 39 über ein Wälzlager 4o in dem vorderen Endteil 27 des Käfigs abgestützt, welcher selbst wieder im wesentlichen in der gleichen Ebene, wie bereits oben gesagt, in der Lagerbohrung 23 des vorderen Deckels 2I abgestützt ist. Das hintere Ende der Kurbelwelle 38 ist über ein Wälzlager 4I in dem Querteil 3o des Käfigs gelagert.The second element of the pair of gimbals is driven by a gear 37 formed, which in a known manner half the pitch circle diameter as the inner ring gear 34 has. This gear 37 is keyed on a shaft 38, on the outer End of a crank 39 is provided with the crank pin 5, wherein to achieve the rectilinear reciprocation of this pin of the crank radius in a known manner corresponds to the radius of the pitch circle of the gear 37. The crankshaft 38 is immediate next to the crank arm 39 via a roller bearing 4o in the front end part 27 of the cage supported, which itself again essentially in the same plane as already said above, is supported in the bearing bore 23 of the front cover 2I. That rear end of the crankshaft 38 is via a roller bearing 4I in the transverse part 3o of the Stored in a cage.

Die Antriebskraft für die Pumpe wird von dem Elektromotor I über ein nicht gezeigtes Getriebe, z. B. ein Keilriemengetriebe auf die Eingangswelle 3 des Kardangetriebes übertragen. Die Welle 3 ist mittels Wälzlager 42 und 43 in dem büchsenförmigen Teil 28 des Käfigs 29 gelagert und weist am inneren Ende ein Ritzel 44 auf, das als Sonnenrad eines die Drehzahl herabsetzenden Umlaufgetriebes dient. Mit diesem Ritzel 44 steht ein Zahnrad 45 im Eingriff, das auf einer in den Querteilen 3o und 32 des Käfigs abgestützten Achse 46 läuft. Dieses Zahnrad 45 bildet eine Einheit mit einem zweiten Zahnrad 47, das seinerseits mit einem Zahnrad 48 kämmt, welches mit dem bereits obenerwähnten, den zweiten Flansch des Kardankreispaares bildenden Zahnrand 37 eine Einheit bildet und somit auf der Welle 38 befestigt ist.The driving force for the pump is provided by the electric motor I via a transmission not shown, e.g. B. a V-belt gear on the input shaft 3 of the Cardan transmission. The shaft 3 is in the sleeve-shaped by means of roller bearings 42 and 43 Part 28 of the cage 29 is mounted and has a pinion 44 at the inner end, which serves as a sun gear of an epicyclic gear reducing the speed. With this Pinion 44 is a gear 45 in engagement, which on one in the cross parts 3o and 32 of the cage supported axis 46 is running. This gear 45 forms a unit with a second gear 47, which in turn meshes with a gear 48 which with the one already mentioned above, forming the second flange of the pair of gimbals Tooth edge 37 forms a unit and is thus fastened on shaft 38.

Bei einer der Eingangswelle 3 erteilten Drehbewegung wälzt sich das Zahnrad 37 in dem Zahnkranz 34 ab, wobei dann der Zapfen 5 die hin und her gehende Bewegung auf einer bestimmten geraden Linie ausführt. Die Winkelstellung der Bewegungsbahn des Zapfens 5 gegenüber der Verbindungslinie von Zapfen I6 an dem Pumpenhebel I5 und Mitte des Kardangetriebes 4 und damit der den beweglichen Teilen 7 der Pumpe 6 mitgeteilte Hub kann in bekannter Weise durch Verdrehung des Innenzahnkranzes 34 geändert werden. Diese Verdrehung wird mittels der bereits obenerwähnten Verstelleinrichtung 36 ausgeführt.When the input shaft 3 is given a rotary movement, it rolls Gear 37 in the ring gear 34, the pin 5 then being the reciprocating Moves in a specific straight line. The angular position of the trajectory of the pin 5 opposite the connecting line of pin I6 on the pump lever I5 and center of the cardan gear 4 and thus the moving parts 7 of the pump 6 communicated stroke can be done in a known manner by rotating the internal gear 34 can be changed. This rotation is achieved by means of the adjustment device already mentioned above 36 executed.

Diese Verstelleinrichtung 36 umfaßt eine Schnecke 49, die mit einer Schneckenradverzahnung 5o am Umfang des Zahnkranzes 34 im Eingriff steht und durch ein Handrad 5I gedreht werden kann.This adjusting device 36 comprises a worm 49, which with a Worm gear teeth 5o on the circumference of the ring gear 34 in engagement and can be turned by a handwheel 5I.

Wie aus der Zeichnung deutlich erkennbar, hat das Kardangetriebe einen sehr robusten Aufbau, der sich zur Übertragung schwerer Belastungen eignet. Die von der Pumpe herrührende Last wird über ein Pleuel auf eine Kurbelwelle übertragen, die gleichzeitig die Welle für das kleine Zahnrad der beiden das Kardankreispaar bildenden Räder dient, und der Hauptteil der Belastung wird unmittelbar neben der Kurbel über den Käfig auf das Gehäuse abgesetzt.As can be clearly seen from the drawing, the cardan drive has one very robust construction, which is suitable for the transmission of heavy loads. the Load from the pump is transferred to a crankshaft via a connecting rod, which is also the shaft for the small gear of the two gimbals forming wheels is used, and the main part of the load is immediately next to that The crank is placed over the cage on the housing.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Cardan gear for driving pumps, characterized in that the small internal gear (37) of the two gears (34, 37) forming the cardan circle pair on the shaft (38) of a crank (39) with which the back and forth running movement and via a connecting rod (I7) the pump (6) driving pin (5) is attached, which is supported directly next to the crank by means of a bearing (4o) in a rotatable cage (29), which in turn is essentially in the the same transverse plane is supported by means of a bearing (23, 25) in the housing (I8) of the transmission.

2. Device according to claim I, characterized in that the crankshaft (38) is on both sides of the small gear (37) in the cage (29) and preferably also the cage at both ends of the transmission is stored in the housing (I8).

3. Device according to claim I and 2, characterized in that that the crankshaft (38) via a planetary gear or planetary gear (45, 47, 48) of a shaft (3) with sun gear (44) mounted coaxially in the cage (29) will. Cited publications: German Patent Specifications Nos. 486 889, 4859: 23.