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Dokumentenidentifikation DE19530977C2 09.04.1998
Titel Wellengelenk einer Exzenterschneckenpumpe
Anmelder Maschinen GmbH Otto Hölz, 88353 Kißlegg, DE
Erfinder Hölz, Herbert, 14193 Berlin, DE
Vertreter Riebling, P., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 88131 Lindau
DE-Anmeldedatum 23.08.1995
DE-Aktenzeichen 19530977
Offenlegungstag 20.03.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.04.1998
IPC-Hauptklasse F04C 2/107
IPC-Nebenklasse F16C 11/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Wellengelenk in einer Exzenterschneckenpumpe, bei dem in einem Gelenkkopf das kugelförmige Ende einer Gelenkstange mittels einer Kugelpfannenlagerung gelagert ist, wobei innerhalb des kugelförmigen Endes eine Doppelkegelbuchse angeordnet ist, die einen der Drehmomentübertragung zwischen der Gelenkstange und dem Gelenkkopf dienenden, durch Buchsenlagerung mit dem Gelenkkopf verbundenen Bolzen aufnimmt.

Ein derartiges Wellengelenk ist bekannt durch die DE 27 38 945 C2. Der dort eingesetzte Bolzen überträgt neben dem Drehmoment auch die auf das Wellengelenk wirkende Axialkraft. Dazu ist der Bolzen beiderseits des kugelförmigen Endes mittels Buchsen im Gelenkkopf gelagert. Die den Bolzen umgebende Führungsbuchse weist eine Bohrung auf, die gemäß der zitierten Patentschrift ausgehend von der Mitte nach beiden Seiten konisch langlochartig erweitert ist. Eine solche Buchse wird hier als Doppelkegelbuchse bezeichnet. Die an ihren Stirnflächen ballig ausgebildete Doppelkegelbuchse bzw. das kugelförmige Ende der Gelenkstange der vorbekannten Ausführung ist in kugelpfannenartig gestalteten Stirnflächen der im Gelenkkopf angeordneten Buchsen des Bolzens winkelbeweglich gelagert.

Aufgrund der bei einer kardanischen Auslenkung zu erreichenden Anlage des Bolzens an der Wand der Doppelkegelbuchse muß der kleinste Innendurchmesser der Doppelkegelbuchse größer sein als der Durchmesser des Bolzens. Wird aber von dem Wellengelenk gleichzeitig eine Axialkraft übertragen, so wird die Doppelkegelbuchse desaxiert, d. h. die Achse des Bolzens und die Achse der Doppelkegelbuchse laufen aneinander vorbei. Für die Drehmomentübertragung zwischen dem Bolzen und der Doppelkegelbuchse kann kein Linienkontakt mehr zustande kommen, da eine außermittige Schnittebene eines Kegels eine Hyperbel ergibt.

Aus der DE-OS 15 28 937 ist ein speziell für Schraubenpumpen ausgebildetes Kreuzgelenk bekannt, bei dem der das Drehmoment übertragende und aufnehmende Bolzen als gerader, zylindrischer Stab ausgebildet ist, welcher mit Spiel durch eine Querbohrung am Ende der Zwischenwelle hindurchtritt und dessen Enden in zwei diametral an der Außenseite des Rotors bzw. dem Ende der eintretenden Antriebswelle angebrachten, durch Schrauben oder dergleichen befestigten Gehäusen aufgenommen werden. Der Bolzen ist in der Bohrung der Zwischenwelle und in Vertiefungen der Gehäuse freiliegend und beweglich angeordnet, wobei die durch die exzentrische Bewegung des Rotors bedingte Pendelbewegung der Zwischenwelle derart auf den Bolzen einwirkt, daß diesem während der Drehmomentübertragung eine rollende Bewegung erteilt wird. Aufgrund der Art der Abstützung der Gelenkstange ist diese Kreuzgelenkanordnung aufgrund einer möglichen Beschädigung der Kugelflächen nicht zur Umkehr der Druckrichtung geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellengelenk für Exzenterschneckenpumpen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Bolzen und die Doppelkegelbuchse in einer Position zueinander gehalten werden, in der sie auch bei bei einem Auftreten großer Axialkräfte sowohl die jeweilige Axialkraft als auch das Drehmoment bei kleinen Flächenpressungen zu übertragen vermögen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Drehmomentübertragung auf den Schneckenrotor 4 der Bolzen 9 eine im kugelförmigen Ende 5 einer Gelenkstange 2 ausgebildete Doppelkegelbuchse 8 unter stetigem Linienkontakt durchgreift und mit jedem seiner Enden in eine Buchse 10 des die Gelenkstange 2 umschließenden, mit dem Schneckenrotor 4 verbundenen Gelenkkopfes 6 spielfrei gelagert ist.

Da die axiale Druckkraft durch die stirnseitig des kugelförmigen Endes der Gelenkstange angeordnete Kugelpfanne aufgenommen wird, wird die zwischen dem Bolzen und der ihn umgebenden Doppelkegelbuchse bestehenden Verbindung von der Axialkraft entlastet. Über diese Verbindung kann daher das Drehmoment in optimaler Weise über einen Linienkontakt übertragen werden.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1. eine Schnittdarstellung einer Exzenterschneckenpumpe, und in

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß gestalteten Wellengelenkes.

Wie die Fig. 1 zeigt, besitzt die Exzenterschneckenpumpe zwei Wellengelenke 1 der erfindungsgemäßen Art. Diese sind an den beiden Enden einer Gelenkstange 2 angeordnet, die die Drehbewegung einer mit einem - nicht dargestellten - Motor verbundenen Antriebswelle 3 auf einen Schneckenrotor 4 überträgt.

Das in Fig. 2 dargestellte Wellengelenk dient zur beweglichen Verbindung der Gelenkstange 2 mit dem Schneckenrotor 4. Das kugelförmige Ende 5 der Gelenkstange 2 wird umschlossen von einem mit dem Schneckenrotor 4 verbundenen Gelenkkopf 6. Der Abdichtung des Innenraumes des Gelenkkopfes 6 gegenüber der Umgebung dient eine Manschette 7.

In eine Bohrung des kugelförmigen Endes 5 ist eine Doppelkegelbuchse 8 eingepreßt. Ein Bolzen 9, der beiderseits in im Gelenkkopf 6 angeordneten Buchse 10 gelagert ist, wird von der Doppelkegelbuchse 8 aufgenommen. Die Fig. 2 zeigt nur ein Ende des Bolzens 9.

Durch eine stirnseitig im Gelenkkopf 6 angeordnete Kugelpfanne 11 wird das kugelförmige Ende 5 der Gelenkstange 2 axial gelagert. Die Symmetrieachse der Kugelpfanne 11 fällt mit der Achse des Schneckenrotors 4 und, in der dargestellten Position des Wellengelenks 1, auch mit der Achse der Gelenkstange 2 zusammen. Außerdem verlaufen die Symmetrieachse der Kugelpfanne 11 sowie die Achsen des Bolzens 9 und der Doppelkegelbuchse 8 in jeder möglichen Stellung des Wellengelenks 1 durch den Kugelmittelpunkt 12 des kugelförmigen Endes 5 der Gelenkstange 2.

Die durch das Wellengelenk 1 zu übertragende axiale Druckkraft wird über das kugelförmige Ende 5 und die Kugelpfanne 11 geleitet. Da dies aufgrund der gegebenen geometrischen Bedingungen in jeder möglichen Position des kugelförmigen Endes 5 innerhalb der Kugelpfanne 11 geschieht, wird die der Drehmomentübertragung dienende, zwischen dem Bolzen 9 und der Doppelkegelbuchse 8 bestehende Verbindung durch die axiale Druckkraft nicht belastet. Somit besteht zwischen dem Bolzen 9 und der Doppelkegelbuchse 8 stets ein Linienkontakt, der eine für diese Verbindung optimale Flächenpressung gewährleistet.

Wenn eine solche Verbindung auch die Axialkraft übertragen müßte, so würde die Doppelkegelbuchse 8 durch diese Kraft einseitig gegen den Bolzen 9 gepreßt, wodurch die Achse der Doppelkegelbuchse 8 und der Kugelmittelpunkt 12 gegenüber dem Bolzen 9 verschoben würden. Trifft aber die Achse des Bolzens 9 den Kugelmittelpunkt 12 nicht mehr, so ist auch kein Linienkontakt des Bolzens 9innerhalb der Doppelkegelbuchse 8 mehr möglich. Außerdem würde die Axialkraft punktförmig in der Mitte der Doppelkegelbuchse 8 abgestützt, was zu hohem Verschleiß führte.


Anspruch[de]
  1. Wellengelenkanordnung für Exzenterschneckenpumpen mit einem Gehäuse, in dem ein Pumpenrotor über eine Zwischenwelle mit Gelenken von einer Antriebswelle angetrieben wird, wobei das als Kugelkopf ausgebildete stirnseitige Ende der Zwischenwelle in einer Kugel fläche des Pumpenrotors zur Aufnahme der axialen Kräfte gelagert ist und ein durch eine Querbohrung des Kugelkopfes der Zwischenwelle in freiliegender und beweglicher Anordnung hindurchtretender und mit seinen Enden in zwei mit dem Pumpenrotor verbundenen Gehäusen eingreifender Bolzen zur Übertragung des Drehmomentes auf den Pumpenrotor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentübertragung auf den Schneckenrotor (4) der Bolzen (9) eine im kugelförmigen Ende (5) einer Gelenkstange (2) ausgebildete Doppelkegelbuchse (8) unter stetigem Linienkontakt durchgreift und mit jedem seiner Enden in eine Buchse (10) des die Gelenkstange (2) umschließenden, mit dem Schneckenrotor (4) verbundenen Gelenkkopfes (6) spielfrei gelagert ist.






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