KR20140029405A - 토크 및 축방향 힘을 전달하기 위한 조인트 - Google Patents

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KR20140029405A
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넷츠쉬 품펜 운트 시스테메 게엠베하
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Abstract

본 발명은 토크 및 축방향 힘을 편심 회전 운동과 연관하여 전달하기 위한 조인트(10)를 개시한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 조인트는 드라이브 입력을 펌프 회전자에 연결하기 위해 편심 스크루 펌프에 사용된다. 조인트는 연결봉(18)과 공구(20) 및/또는 드라이브 입력을 상호 연결시킨다. 조인트가 편심 스크루 펌프에 사용되는 경우에, 공구는 펌프의 회전자이다. 조인트에는 추가로 적어도 하나의 케이싱이 제공된다. 조인트에 작용하는 축방향 힘은 제1 조인트 부분(12)에 의해 전달될 수 있고 토크는 제2 조인트 부분(14)에 의해 전달될 수 있다.

Description

토크 및 축방향 힘을 전달하기 위한 조인트{JOINT FOR TRANSMITTING TORQUES AND AXIAL FORCES}
본 발명은 축방향 힘과 토크를 펌프의 편심 회전 운동과 연관하여 전달 또는 수용(take up)할 수 있는 조인트에 관한 것이다.
스위스 특허 명세서 CH 446 913호는 편심 스크루 펌프의 흡입 하우징 내의 구동 연결체를 위한 보호 장치에 관한 것이며, 상기 구동 연결체는 관절형 커플링 및 관절형 샤프트를 포함한다. 구동 연결체에는 보호 튜브가 제공되며, 상기 보호 튜브는 흡입 하우징 상에 공동-회전에 대항하여 지지된다. 관절형 샤프트에 추가적으로, 구동 연결체의 다른 부분도 보호 튜브에 의해 커버된다.
독일 특허 출원 DE 198 43 333 A1호는 하우징과 그 안에서 선회할 수 있는 구형(spherical) 헤드를 포함하는 각운동 가능한 동력 전달 장치를 개시하고 있으며, 상기 구형 헤드는 이 구형 헤드를 관통하는 볼트에 의해 하우징에 비회전 방식으로 연결된다. 구형 헤드의 보어는 볼트 상에 캠버형(cambered) 드라이버가 슬라이딩 방식으로 배치될 수 있도록 넓어지고, 상기 드라이버는 구형 헤드의 선회 운동을 따르며 종동 요소와 구동 유닛 사이의 요동하는 편심 운동 또는 각운동의 존재 하에 보어의 내면에 대해 부분 영역이 항상 인접한다. 축방향 스러스트의 존재 하의 구형 헤드의 지지는 하우징 내에 부유 방식으로 배치되는 구형 캡에 의해 이루어진다. 보어내 드라이버의 측방 가이드, 드라이버의 간단한 형태, 장치의 내부 공간의 밀봉, 및 축방향 견인 존재 하의 구형 헤드의 후방 지지는 추가 실시예에서 기술된다.
독일 특허 명세서 DE 103 35 966 B3호는 중간 샤프트를 거쳐서 회전자/고정자 조합체에 연결되는, 드라이브를 갖는 편심 스크루 펌프를 개시하고 있다. 중간 샤프트는 조인트의 개재 없이 회전자와 드라이브 또는 구동 샤프트 양자에 연결된다. 중간 샤프트의 단면은 반복적으로 감소되며, 중간 샤프트는 상호 오프셋 배치되고 중간 샤프트의 종축에 수직하게 연장되는 적어도 두 개의 웨브를 포함한다. 이들 웨브 사이에는 중간 벽이 배치된다.
본 발명의 기본이 되는 문제는 구동 샤프트의 토크 및 축방향 힘을 기계 및/또는 편심 스크루 펌프에 경제적이고 작동적으로 신뢰성있으며 복잡하지 않은 방식으로 전달할 수 있는 조인트를 생성하는 것이다.
상기 문제는 청구항 1의 특징을 포함하는 조인트에 의해 해결된다. 추가적인 유리한 특징은 종속항으로부터 도출될 수 있다.
본 발명의 추가 문제는 구동 샤프트의 토크 및 축방향 힘을 기계 및/또는 편심 스크루 펌프에 경제적이고 작동적으로 신뢰성있으며 복잡하지 않은 방식으로 전달할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이 문제는 청구항 11의 특징을 포함하는 방법에 의해 해결된다.
본 발명은 토크 및 축방향 힘을 편심 회전 운동과 연관하여 전달하기 위한 조인트를 개시한다. 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 조인트는 드라이브를 펌프 회전자에 연결하기 위해 편심 스크루 펌프에 사용된다. 조인트는 연결봉과 공구 또는 드라이브를 상호 연결시킨다. 조인트가 편심 스크루 펌프에 사용될 때, 공구는 편심 스크루 펌프의 회전자이다. 추가로, 조인트에는 적어도 하나의 케이싱이 제공된다. 힘 전달은 본질적으로 탄성중합체의 사용 없이 이루어지며, 조인트에 작용하는 축방향 힘은 제1 조인트 부분에 의해 전달 및/또는 수용될 수 있고 토크는 제2 조인트 부분에 의해 전달 및/또는 수용될 수 있으며, 제2 조인트 부분은 케이싱을 형성한다.
바람직한 실시예에서, 상기 제1 조인트 부분은 벤딩 암(bending arm), 볼트 또는 추가 조인트이며, 제1 조인트 부분은 제2 조인트 부분의 중심에 배치된다. 제1 조인트 부분은 굴곡 강성 재료로 제조되며, 다양한 기하학적 설계 형상을 가질 수 있다. 추가로, 제1 조인트 부분을 제조하는 재료는 탄성적이며 자유롭게 회전 가능하다. 이상적으로는, 따라서 제1 조인트 부분에 의해 토크를 전달하는 것이 불가능하다. 추가로, 제1 조인트 부분은 제1 부분과 제2 부분을 포함할 수 있다. 제1 부분과 제2 부분은 추가 조인트에 의해 상호 연결된다. 바람직한 실시예에서 추가 조인트는 볼-소켓 조인트이다.
제2 조인트 부분은 조인트용 비틀림 강성 케이싱이며, 이는 벨로우즈 또는 멤브레인으로 구성되는 것이 바람직하다. 제2 조인트 부분은 금속, 플라스틱 또는 복합 재료로 제조된다. 케이싱을 제조하는 재료는 그 비틀림 강성에도 불구하고 가요성이도록 선택되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 케이싱에 의해 축방향 힘을 전달하는 것은 불가능하다. 추가 실시예에서, 제2 조인트 부분은 다중-부분(multi-part) 설계를 갖는다. 다층 구조 실시예의 경우에는, 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제조되는 조인트 부분이 사용될 수 있다.
공구 및/또는 드라이브는 유압식 클램핑 요소에 의해 조인트에 연결된다. 유압식 클램핑 요소 대신에, 예를 들어 조인트를 공구에 연결하기에 적합한 대부분의 다양한 요소가 사용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 유압식 클램핑 요소는 착탈 가능하고 마찰-로크되는 연결체이다.
추가로, 본 발명에 따른 조인트의 사용 방법이 개시되며, 여기에서 제1 조인트 부분은 제2 조인트 부분 내에서 안내된다. 축방향 힘은 제1 조인트 부분에 의해 수용 및/또는 전달된다. 제2 조인트 부분이 비틀림 강성 재료로 제조되는 사실로 인해, 비틀림 강성 재료에 의해 토크의 전달을 수행하는 것이 가능하다. 가동 부분의 케이싱에 의해, 본 발명에 따른 조인트를 윤활유와 함께 또는 윤활유 없이 사용할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 조인트의 사용 시에 제품이 더 이상 윤활유로 오염될 수 없기 때문에 예를 들어 식품 이송 영역에서의 편심 스크루 펌프 사용으로 인해 상당한 장점을 초래한다.
유압식 클램핑 요소의 사용의 결과로서, 상기 공구 및/또는 드라이브는 조인트에 무나사(threadless) 연결 방식으로 연결된다. 제1 조인트 부분은 다양한 재료로 제조된다. 또한, 제1 조인트 부분은 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있으며, 상기 제1 부분 및 제2 부분은 추가 조인트에 의해 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 조인트에는 탄성중합체가 전혀 사용되지 않는다. 그 결과, 침습적 매체에 대한 내성으로 인해 문제가 거의 생기지 않는다. 추가적인 큰 장점은 매체가 훨씬 큰 온도 범위에서 취급되는 사실에 있다. 또한, 제2 조인트 부분의 외부 중간 공간을 이물질의 침투에 대해 보호할 수 있다. 이 보호는 제2 조인트 부분 주위에 배치되는 케이싱을 포함할 수 있다. 또한, 제2 조인트 부분의 외부 중간 공간은 탄성중합체 발포체(elastomer foam)로 충전될 수 있다. 이 탄성중합체 및/또는 케이싱은 작은 부분이 조인트 근처에 진입하지 못하게 하며 및/또는 제2 조인트 부분의 외부 중간 공간에 진입하여 손상시키는 것을 방지한다.
이하에서, 실시예의 예는 본 발명과 그 장점을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기 위한 것이다. 도면에서 개별 요소들의 서로에 대한 크기 비율은 실제 크기 비율과 항상 일치하지 않는데, 그 이유는 일부 형상은 단순하게 도시되고 다른 형상은 간명함을 위해 다른 요소와 관련하여 확대 도시되기 때문이다.
도 1은 본 발명에 따른 조인트의 개략 구조도이다.
도 2는 프로파일형(profiled) 제1 조인트 부분을 갖는 조인트의 개략 구조도이다.
도 3은 2-부분(two-part) 제1 조인트 부분을 갖는 조인트 및 추가 조인트의 개략 구조도이다.
도 4는 제2 조인트 부분의 외부 중간 공간이 탄성중합체로 충전되는 조인트의 도시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 조인트(10)의 개략 구조도이다. 조인트(10)는 제2 조인트 부분(14)에 의해 둘러싸이는 제1 조인트 부분(12)을 포함한다. 연결봉(18)과 대향하는 측에는 유압식 클램핑 요소(16)가 배치되며, 이 유압식 클램핑 요소에 의해 조인트(10)가 공구(20) 또는 드라이브(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 도 1에서 공구(20)는 편심 스크루 펌프의 회전자이다.
유압식 클램핑 요소(16)는 종래 기술에 공지되어 있는 클램핑 부시이다. 유압식 클램핑 요소(16)는 관절형 샤프트(30) 상에 푸시된다. 공구(20) 또는 드라이브는 클램핑 요소(16)의 벽(17) 상에 적용된다. 조절 나사(도시되지 않음)를 회전시킴으로써, 벽(17)이 팽창되어 공구 내벽(32)에 대해 가압된다. 벽(17)이 팽창됨으로써, 유압식 클램핑 요소(16)는 관절형 샤프트(30) 및 공구 내벽(32)에 대해 착탈 가능하고 마찰-로크되는 방식으로 연결된다.
도 2는 프로파일형 제1 조인트 부분(12)을 갖는 조인트(10)의 개략 구조도이다. 이 프로파일링으로 인해, 수직 편향에서 수평 편향으로의 이행 시의 굴곡 특성을 향상시킬 수 있다. 이 개선된 거동은 또한 제1 조인트 부분(12)에서의 홈-형상 교축부(도시되지 않음)에 의해 초래될 수 있다. 추가적인 홈-형상 교축부의 도입에 의해 다시 탄성이 증가된다. 이 제1 조인트 부분(12)의 경우에, 홈-형상 교축부는 상호 특정 간격으로 도입되며, 이는 제1 조인트 부분(12)의 강도에는 영향을 미치지 않지만 재료 절감을 제공한다. 추가로, 제1 조인트 부분(12)에서의 홈-형상 교축부에 의해 복원력이 감소된다. 수정된 제1 조인트 부분(12)을 수용하기 위해, 연결봉(도시되지 않음) 및 관절형 샤프트(30)에 대한 연결체(19)는 도 1에 비해서 요구에 맞게 적응되었다.
도 3은 2-부분 제1 조인트 부분(12)을 갖는 조인트(10) 및 추가 조인트(28)의 개략 구조도이다. 제1 조인트 부분(12)은 이 실시예에서 추가 힘을 수용하기 위해 제1 부분(24) 및 제2 부분(26)을 포함한다. 제1 부분(24)과 제2 부분(26)은 추가 조인트(28)에 의해 상호 연결된다.
도 4는 제2 조인트 부분(14)의 외부 중간 공간(15)이 탄성중합체(34)로 충전되는 조인트(10)의 도시도이다. 이 탄성중합체(34)는 외부 중간 공간(15)에 침투할 수 있는 입자들을 억제하기에 적합하다. 사용되는 탄성중합체(34)는 각종 이송 매체의 영향을 받지만, 밀봉 또는 동작-관련 기능을 전혀 수행하지 않기 때문에, 조인트(10)의 이 지점에서의 탄성중합체의 팽창 또는 화학적 변화는 문제가 없으며 따라서 무시할 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 제1 조인트 부분(12)은 벤딩 암으로 도시되어 있고 제2 조인트 부분은 벨로우즈로 도시되어 있다. 당업자의 입장에서 이들 실시예는 본 발명을 결정적으로 제한하지 않는다. 이와 관련하여 토크 및/또는 축방향 힘을 수용하기 위한 많은 장치 및 방법이 종래 기술에 공지되어 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었다.
10: 조인트
12: 제1 조인트 부분
14: 제2 조인트 부분
15: 중간 공간
16: 유압식 클램핑 요소
17: 클램핑 요소의 벽
18: 연결봉
19: 연결봉에 대한 연결체
20: 공구
24: 제1 부분
26: 제2 부분
28: 추가 조인트
30: 조인트 샤프트
32: 공구 내벽
34: 탄성중합체

Claims (16)

  1. 토크 및 축방향 힘을 편심 회전 운동과 연관하여 전달하기 위한 조인트(10)로서, 연결봉(18), 공구(20) 및/또는 드라이브를 연결하고, 적어도 하나의 케이싱을 구비하는 조인트(10)에 있어서,
    힘 전달은 본질적으로 탄성중합체의 사용 없이 이루어지며, 축방향 힘은 제1 조인트 부분(12)에 의해 전달될 수 있고 토크는 제2 조인트 부분(14)에 의해 전달될 수 있으며, 제2 조인트 부분(14)은 케이싱을 형성하는 것을 특징으로 하는 조인트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)은 벤딩 암, 볼트 또는 추가 조인트이며, 상기 제1 조인트 부분(12)은 제2 조인트 부분(14)의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)은 굴곡 강성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)은 다양한 기하학적 설계 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조인트.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)은 제1 부분(24) 및 제2 부분(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조인트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)의 제1 조인트 부분(24) 및 제2 부분(26)은 추가 조인트(28)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 조인트 부분(14)은 조인트(10)용 비틀림 강성 케이싱이고, 바람직하게는 벨로우즈 또는 멤브레인이며, 상기 제2 조인트 부분(14)은 또한 다층 구조로 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 조인트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 조인트 부분(14)은 금속, 플라스틱 또는 복합 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제2 조인트 부분(14)의 외부 중간 공간(15)은 이물질의 침투에 대해 보호되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  10. 제10항에 있어서, 상기 제2 조인트 부분(14)의 외부 중간 공간(15)은 탄성중합체(34)로 충전되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구(20) 및/또는 드라이브는 유압식 클램핑 요소(16)에 의해 조인트(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 조인트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유압식 클램핑 요소(16)는 착탈 가능하고 마찰-로크되는 폼핏 연결체인 것을 특징으로 하는 조인트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 조인트(10)가 사용되는 방법에 있어서,
    제1 조인트 부분(12)은 제2 조인트 부분(14) 내에서 안내되고;
    축방향 힘은 제1 조인트 부분(12)에 의해 수용 및/또는 전달되며;
    제2 조인트 부분(14)은 비틀림 강성 재료로 제조되고, 토크는 제2 조인트 부분(14)에 의해 전달되며;
    조인트(10)에 윤활유가 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 조인트 사용 방법.
  14. 제13항에 있어서, 공구(20) 및/또는 드라이브는 유압식 클램핑 요소(16)에 의해 조인트(10)에 무나사 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조인트 사용 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)은 다양한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 조인트 사용 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 조인트 부분(12)은 제1 부분(24) 및 제2 부분(26)을 포함하며, 상기 제1 부분(24) 및 제2 부분(26)은 추가 조인트(28)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 조인트 사용 방법.
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