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Dichte Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer Antriebs- und
Abtriebswelle
Die gegenständliche Erfindung betrifft eine dichte Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer
Antriebs- und Abtriebswelle, bestehend aus einem Antriebselement, das durch die Antriebswelle in Um- laufbewegung um eine gegenüber dem Gehäuse feststehende Achse versetzt wird, ferner einem Übertra- gungselement, das mit dem Antriebselement durch einen gegenüber der feststehenden Achse exzentri- . sehen Zapfen verbunden ist und das eine kreisförmige Translation ausfuhrt, um die Drehung der Antriebs- welle auf die Abtriebswelle zu übertragen und schliesslich einem undurchlässigen Balg, der mit seinem einen Ende an das Gehäuse und mit dem andern Ende an das Übertragungselement angeschlossen ist, um die Räume der beiden Wellen abzuschliessen.
Unter dem Begriff"Welle" sind nachstehend alle sich dre- denden Teile zu verstehen, unabhängig von ihrer Form und der Funktion.
Die Erfindung besteht darin, dass bei einer dichten Vorrichtung zur Kraftübertragung der eingangs ge- schilderten Art ausserdem mindestens ein Zwischenstück zur Synchronisation vorgesehen ist, das beweg- lich gegenüber dem Gehäuse und dem Übertragungselement ist und das mit diesen entsprechend durch zwei Führungen verbunden ist, deren jede eine Dreh- oder Schiebeführung ist.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird das Übertragungselement genau in einer kreisförmigen
Translation gehalten, wobei eine besonders gute mechanische Übertragungswirkung erzielt wird und der
Balg überdies gegen alle Zugbeanspruchungen geschützt ist und eine unbeschränkte Haltbarkeit aufweist.
Gegenüber den bisher bekannten Systemen dichter, sich drehender Verbindungen. durch die bedeu- tende Drehmomente übertragen werden können, bietet die gegenständliche Erfindung somit derartige Ver- bindungen, die in ihrem Aufbau einfach und robust sind und eine lange Lebensdauer gewährleisten.
Je nach Bauart können die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial oder nicht koaxial verlaufen, sie können die gleiche oder auch entgegengesetzte Drehrichtung haben, ihre Drehzahlen können gleich sein oder mehr oder weniger ungleich.
Das System kann umgekehrt werden, d. h. die Antriebswelle kann Abtriebswelle werden und umge - kehrt.
Das Dichtungsorgan kann entweder'als einteiliger Zylinder oder als Einfach- oder Mehrfachmembrane in passender Ausführung gebaut sein ; es kann aus Metall bestehen oder aus irgendeinem anderngeeigneten
Material.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungen der Erfindung an Hand der lediglich als Beispiel zu wertenden Figuren der Zeichnung erläutert. Es zeigen : Fig. l schematisch die Verdrehung eines Zahnrades durch kreisförmige Translation eines mit im Eingriff stehenden Zahnrades mit Aussenverzahnung ; Fig. 2 ein analoges Schema des Antriebes eines Zahnrades, wobei jedoch der Antrieb durch kreisförmige Trans-
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nes Zwischenstückes durch die synchronisierte Rotation zweier Elemente mit gleicher Exzentrizität gegen- über dem Antrieb und gleicher Drehrichtung ; Fig. 4 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe dichte Übertragungsvorrichtung, die nach dem Schema der Fig. 3 arbeitet, wobei der Schnitt durch die Linie IV-IV der Fig. 5 gelegt wurde ;
Fig. ö diese Vorrichtung von oben gesehen und mit abgenommenem Deckel ; Fig. 6 eine Variante der Erfindung, bei der Führungsmittel vorgesehen sind, um die kreisförmige Translation des Zwischenstückes zu kontrollieren : Fig. 7 schematisch einen praktischen Aufbau der Führungsmit-
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tel von Fig. 6 ; Fig. 8 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe dichte Übertragungsvorrichtung, die nach den in Fig. 6 und 7 gezeigten Schemata arbeitet ; Fig. 9, 10, 11, 12,13 die Vorrichtung nach Fig. 8 in ihre Einzelteile zerlegt in perspektivischer Darstellung ; Fig. 14 einen Schnitt durch eine weitere Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung beispielsweise verwendbar im molekularen Vakuum ; Fig. 15 einen Schnitt durch eine Vorrichtung in schematischer Darstellung, die für unbegrenzte Drehzahlen gedacht ist ;
Fig. 16 das gleiche Schema von oben gesehen ; Fig. 17 einen Schnitt durch eine Vorrichtung in schemati-
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von oben gesehen ; Fig. 19 einen Schnitt durch eine nach dem Schema der Fig. 17 und 18 ausgeführte Vorrichtung ; Fig. 20 und 21 eine Variante des Antriebsmechanismus in zwei verschiedenen Positionen ; Fig. 22 eine Teilansicht im Schnitt einer erfindungsgemässen dichten Übertragungsvorrichtung, die nach dem Schema der Fig. 20 und 21 arbeitet, wobei der Schnitt durch Fig. 23 längs der Linie XXIII-XXIII gelegt wurde ; Fig. 23 die Vorrichtung von Fig. 22 von oben gesehen, wobei der Deckel abgenommen wurde.
In der Fig. l ist ein Gelenkparallelogramm ABCD dargestellt, dessen Punkte BD festliegen. Die Punkte C und D sind die Mittelpunkte zweier Räder, die miteinander im Eingriff stehen. Die Seite AC ist mit dem Rad mit dem Mittelpunkt C verbunden. Sobald die Seite AB eine Drehbewegung um den Punkt B ausführt, verschiebt sich die Seite AC parallel zu sich selbst und lässt das Rad mit dem Mittelpunkt C eine kreisförmige Translation ausführen, ohne dass eine Rotation um C erfolgt, wobei jedoch das Zahnrad mit dem Mittelpunkt D angetrieben wird. Bei dieser Konstruktion sind die Seiten AB und CD jeweils gleich der Summe der Radien der beiden Räder, d. h. also R+r.
Bei der Fig. 2 wird die Planetenanordnung mit kreisförmiger Translation auf ein Zahnrad mit Innenverzahnung mit dem Mittelpunkt C und dem Radius R angewendet, das ein Zahnrad mit dem Mittelpunk : D und dem Radius r antreibt. Wie bei der Fig. l liegen die Punkte B und D fest. Das Antriebsrad ist aus dem Teil l herausgeschnitten, das durch eine Seite AB mit dem festen Punkt B verbunden ist. Die Ge- lenseiten AB und CD liegen einander parallel und sind gleich lang, d. h. X=R-r. Die Seite BA bildet einen Antriebsteil für den Übertragungsteil, wogegen die Seite DC einen Synchronisationsteilbildetder auf dem Gehäuse bei D und an dem Übertragungsteil l bei C gelagert ist.
Wie bei der Fig. 1 verschiebt sich auch hier die Seite AC parallel zu sich selbst, sobald AB eine Rotationsbewegung um B erteilt wird, wodurch das Antriebsrad eine Kreistranslation ohne Eigendrehung um seinen Mittelpunkt C durchführt, jedoch mitAntrieb des Zahnrades mit dem Mittelpunkt D. Bei dieser Kreistranslation beschreibt jeder Punkt des Teiles 1 einen Kreis mit dem Radius X = R-r.
Die Fig. 3 ist analog der Fig. 2, aber der Teil 1 wird durch die synchronisierte Rotation der Punkte A und A'um die festen Punkte Bund B'in Kreistranslation versetzt. Zu diesem Zweck kann man die Punkte A und A'mit zwei gleichen Zahnrädern 2 und 3 verbinden, die mit einem mittleren Zahnrad 4 mit dem Mittelpunkt D in Eingriff stehen. Der Teil 1 bildet ein Zwischenstück für die Bewegungsübertragung zwischen dem Antriebsorgan 4 und dem Abtriebsorgan D. Das bewegliche Ende des elastischen Organs, das die beiden Medien voneinander isoliert, sitzt vollkommen dicht auf dem Teil 1.
Die Übertragung zwischen dem Antriebsorgan und dem Zwischenstück wird durch das mittlere Antriebszahnrad 4 und die beiden Zahnräder 2 und 3 gebildet, welche die Synchronisationszapfen A und A'tragen, die gegenüber ihren feststehenden Mittelpunkten Bund B'um einen Wert R-r exzentrisch sitzen. Die Übertragung zwi- schen dem Zwischenstück und dem Abtriebsorgan kann aus einer Kurbel bestehen, deren Mittelpunkt D ist und deren Zapfen in C in einer Bohrung des Zwischenstückes zentriert ist. Sobald bei dieser Ausführung das Zwischenstück einen Ablauf vollführt hat, der einer ganzen Drehung der Zahnräder 2 und 3 entspricht, wird die Kurbel mit dem Mittelpunkt D und dem Radius DC = X ebenfalls eine ganze Drehung in der gleichen Richtung wie das Zwischenstück ausgeführt haben.
Wie in der Fig. 2 kann die Übertragung auf die Abtriebswelle durch ein Zahnrad mit dem Mittelpunkt D und einem Grundradius r gebildet werden, das in die Innenverzahnung des Zwischenstückes eingreift, wobei diese Verzahnung einen Grundradius R und einen Mittelpunkt C hat. Sobald in diesem Fall das Zwischenstück 1 einen Umlauf vollführt hat, der einer ganzen Drehung der Verzahnungen 2 und 3 entspricht, hat das durch die Innenverzahnung des Zwischen-
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Man sieht also, dass diese Sekundärtibertragung mittels eines Zwischenstückes mit Innenverzahnung in kreisförmiger Translation und mit einem Zahnrad mit feststehendem Mittelpunkt D bei Untersetzungen günstig ist. Man kann nämlich den Wert X vorteilhaft verkleinern und den Durchmesser des Zahnrades je nach Wunsch wählen.
Für fortlaufende Umdrehungen mit grösserer Drehzahl kann man mit einer derartigen Sekundärtransmission eine begrenzte Übersetzung erreichen. Um beispielsweise das Verhältnis 1 : 2 zu erreichen, muss
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die Exzentrizität X zweimal so gross sein wie der Radius des Zahnrades. Man braucht also reichlich lange
Faltenbälge mit entsprechend grossem Durchmesser, die bei dieser doppelten Übersetzung nur einen ein- zigen Ablauf kreisförmiger Translation aufnehmen, während das Zahnrad zwei Umdrehungen vollführt.
In den Fig. 4 und 5 ist die konstruktionsmässige Ausführung einer Vorrichtung dargestellt, die nach dem Schema der Fig. 3 arbeitet. Als Beispiel umfasst hiebei die Primärtransmission drei um 1200 versetz- te Elemente mit gleicher Antriebsexzentrizität X.
Das Gehäuse 5 der Drehverbindung ist unter Zwischenschaltung von Dichtringen fest mit der Aussen- fläche des Raumes verbunden, in den die Sekundärwelle 9 eintritt, die durch eine Hülse 8 geführt wird und vom äusseren Medium durch den Faltenbalg 6 isoliert ist. Dieser Faltenbalg ist einmal mit dem Ring
7 verschweisst, der wiederum auf der Hülse 8 aufgeschweisst ist und anderseits mit dem Zwischenstück 12.
Die Abtriebswelle 9 mit dem Mittelpunkt D trägt an ihrem Ende ein Zahnrad mit dem Radius r, des- sen Verzahnung 10 mit der Innenverzahnung 13 des Zwischenstückes 12 in Eingriff steht. Die Innenver- zahnung 13 mit dem Mittelpunkt C hat einen Radius R. Die Differenz aus den Radien der Verzahnungen
13 und 10 ist gleich R-r=X.
Das Zwischenstück 12 besitzt drei Bohrungen 14 mit dem Mittelpunkt A, die um 1200 versetzt sind und in welchen die Exzenter 16 auf Nadellager 15 laufen, deren Oberteil ausserhalb der Bohrungen die
Zahnräder 17 mit dem Mittelpunkt B bilden. Die Exzentrizität zwischen A und B ist gleich X.
Der Teil 16-17 dreht sich auf Nadellagern 19 um die Achse 18 mit dem Mittelpunkt B.
Die drei Zahnräder 17, welche gleichzeitig Antriebs-und Synchronisationsräder sind, stehen im Ein- griff mit dem mittleren Zahnrad 20, dessen Welle 22 koaxial mit der Abtriebswelle 9 ist, und die daher durch den Punkt D hindurchgeht. Sobald das Zahnrad 20 durch seine Welle 22 gedreht wird, treibt es syn- chron die Zahnräder 17 und ihre Exzenter 16 an. Diese synchrone Tätigkeit der Exzenter 16 erteilt dem
Zwischenstück 12 eine exakte kreisförmige Translation, d. h. also frei von jeder möglichen Rotation um seinen eigenen Mittelpunkt C.
Durch diese kreisförmige Translation wird die Abtriebswelle 9 über die mit der Verzahnung 10 im Eingriff stehende Verzahnung 13 in Drehung versetzt. Der Faltenbalg 6, der mit seinem oberen Teil fest am Zwischenstück 12 sitzt, nimmt während der Rotation nur eine seitliche Verschiebung auf, die frei von jeder Torsionsneigung ist. Bei dieser Konstruktion verlaufen also die Antriebswelle 22 und die Abtriebs- welle 9 koaxial, sie drehen sich in derselben Richtung und können gleiche oder verschiedene Drehzahlen haben, je nach dem Übersetzungsverhältnis der Verzahnungen.
Um bei hohen Drehzahlen arbeiten zu können, ist für die Drehverbindungen ein dynamischer Ausgleich erforderlich, der in den Fig. 4 und 5 nicht dargestellt ist. Ebenso sind die Druckkegellager, wel- che die Beeinflussungen des Zwischenstückes auf Grund der Druckunterschiede zwischen derr Inneren des Faltenbalges gegenüber dem Aussenraum absorbieren sollen, der Klarheit der Zeichnungen wegen nicht eingezeichnet.
Um nach Verschweissen des Faltenbalges auf dem Zwischenstück 12 und dem fest auf der Hülse 8 sitzenden Ring 7 die Montage vornehmen zu können, die durch das Oberteil des Gehäuses 5 erfolgen muss, sind der Teil 23 des Gehäuses 5, an dem die Hülse 8 verschraubt wird, und die Grundfläche dieses Hülse entsprechend ausgezackt, wie dies aus den Fig. 4 und 5 zu sehen ist. Die Zahnräder 17 und 20 werden vorzugsweise mit Schrägverzahnung versehen, wobei Wert darauf zu legen ist, dass die Verzahnung sehr genau gearbeitet wird, damit das Spiel im Antrieb so gering wie möglich gehalten wird.
Wie aus der Fig. 3 hervorging" wird die Seite AA'in kreisförmige Translation versetzt, sobald sie sich parallel zu sich selbst verschiebt und jeder Punkt derselben beschreibt einen Kreisbogen mit dem Radius X. Dieses Resultat kann durch synchronisierte Tätigkeit der beiden Kurbeln AB und A'B'mit dem Radius X erzielt werden.
Als Variante (Fig. 6) kann mannAA'in kreisförmige Translation versetzen, indem man die Tätigkeit der Kurbel A'B'fonfaLen lässt und an die Seite AC ein Gleitstück 24 anhängt, das sich in der Nut 25, die parallel zu BB'liegt, verschieben kann, wobei diese Nut 25 in einem beweglichen Teil 26 eingefräst ist, der selbst frei in den festen Führungen 27 gleiten kann, u. zw. in einer festliegenden Richtung, die vorzugsweise rechtwinkelig zu BB'gewählt wird. Der Teil 26 dient zur Synchronisation.
Unter der Einwirkung der einzigen Kurbel AB und durch die Führung des Gleitstückes 24 durch die Nut 25 und die Verschiebungen des Teiles 26 in seinen Führungen 27 erhält man eine kreisförmige Translation der Seite AC, sobald die Kurbel AB sich um ihren Mittelpunkt B dreht.
In der Fig. 7 ist ein einziges Element mit einer Antriebsexzentrizität X und dem Mittelpunkt D dargestellt, das im Mittelpunkt C des Teiles 12 angreift, der in kreisförmige Translation versetzt werden soll. Dieser Teil 12 besitzt diametral einen Schieber 24, der sich in der Nut 25 des beweglichen Teiles 26
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verschiebt, der sich entsprechend 1I1 den feststehenden Führungen 27 verschieben kann, wobei es in seiner
Nut 28 in einer Richtung gleitet, die rechtwinkelig zur Nut 2 ! 1 verläuft.
Die Rotation des exzentrischen Antriebselementes mit dem Radius CD=X um D, das im Mittelpunkt
C des Zwischenstückes 12 angreift, verleiht diesem auf Grund der Führungen des beweglichen Teiles 26 eine exakte kreisförmige Translationsbewegung. Die Orientierung des Zwischenstückes 12 bleibt festste- hend und jeder Punkt aesselben beschreibt den gleichen Kreisbogen mit dem Radius X.
Der bewegliche Teil 26 der Fig. 6 und 7 spielt die Rolle einer Kreuzverbindung mit radialen Gleit- schienen, der nach Art einer Oldham'schen Verbindung arbeitet. Die Einfachheit, die Robustheit und das sichere Arbeiten einer derartigen Konstruktion liegen auf der Hand.
In der Fig. 8 ist ein derartiger Aufbau von Fig. 7 konstruktionsmässig dargestellt. Hiebei sind die An- triebswelle 22 und die Abtriebswelle 9 über zwei Kurbelstücke mit gleicher Exzentrizität X fest mit dem
Zwischenstück 12 verbunden. Die Kurbelzapfen 11 sitzen in entsprechenden Bohrungen 14 in diesem Zwi- schenstück 12. Das Gehäuse dieser Drehverbindung ist mit 5 bezeichnet, mit 6 der Faltenbalg, der die
Abtriebswelle 9 vom äusseren Medium isoliert, und mit 8 eine Führungshülse. Die verschiedenenBauteile dieser Drehverbindung sind in den Fig. 9, 10,11, 12 und 13 perspektivisch dargestellt.
Wie Fig. 9 zeigt, besitzt der feststehende Deckel 21 das FUhrungselement 27, das in die entsprechen- de Nut 28 (Fig. ll) der Kreuzverbindung 26 eingreift. Rechtwinkelig zur Nut 28 verläuft an der entgegen- gesetzten Seite der Kreuzverbindung 26 die Nut 25, in der das Führungselement 24 (Fig. 12) gleitet, das oben auf dem Zwischenstück 12 sitzt. In diesem Zwischenstück 12 sind die beiden Bohrungen 14 ausge- führt, welche die Zapfen 11 der Antriebswelle 22 (Fig. 10) und der Antriebswelle 9 (Fig. 13) aufnehmen.
In der Konstruktion nach den Fig. 8-13 verlaufen die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial und drehen sich mit gleicher Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung. Umlaufzahl der kreisförmi- gen Translationsverschiebungen des Teiles 12, mit dem der Faltenbalg 6 fest verbunden ist, ist gleich der
Drehzahl der Antriebs- und der Abtriebswelle.
In der Fig. 14 wird eine Ausführung einer erfindungsgemässen dichten Drehverbindung beispielhaft dargestellt, die für Anlagen mit molekularem Vakuum verwendet werden kann.
Das Gehäuse 5 ist durch Schrauben 30 mit dem Unterteil der Führungshülse 8 verschraubt, wobei ein Abdichtring 29 eingepasst ist. Dieser. Unterteil der Hülse 8 wiederum ist durch die Schrauben 31 mit der Aussenfläche des Apparates 33 verschraubt, in dessen Inneren die Welle 36 in Drehung versetzt werden soll, wobei eine unbedingte Dichtheit zwischen dem diese Welle umgebenden Fluidum und dem äusseren Medium aufrechterhalten werden muss. Zwischen dem Teil 8 und der Aussenfläche des Apparates 33 sind zwei Dichtringe 34 und 35 eingepasst. Durch eine Keilnutverzahnung 37 steht die Welle 36 mit der Welle der Abtriebswelle 9 in fester Verbindung. Am Ende dieser Welle 9 sitzt ein Zahnrad mit dem Mittelpunkt D und dem Radius r, dessen Verzahnung 10 in die Innenverzahnung 13 mit dem Radius R und dem Mittelpunkt C des Zwischenstückes 12 eingreift.
Die Differenz der beiden Radien der Verzahnungen 13 und 16 ist gleich R-r=X. Der Faltenbalg 6. der beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt werden kann, ist einmal mit dem Ring 7 verschweisst, der wiederum mit der Hülse 8 verschweisst ist und zum andern am Unterteil des Zwischenstückes 12, wobei ein Zwischenring 38 die Verbindung herstellt. Auf diese Weise sind die Wellen 9 und 36 durch den Faltenbalg 6 vom äusseren Medium vollkommen isoliert. Das Zwischenstück 12 wird durch die kombinierte Tätigkeit des exzentrischen Antriebselementes 11 und der Kreuzverbindung 26 mit radialen Gleitschienen in exakte kreisförmige Translation versetzt.
Bei dieser industriellen Ausführung besteht das exzentrische Antriebselement 11 aus einem peripherischen Exzenter, dessen Aussenrand, der sich im Gehäuse 5 dreht und der auf die Achse D zentriert ist, während die Innenbohrung, die das Zwischenstück 12 aufnimmt, wiederum auf die Achse C zentriert ist. Aus der Figur ist zu ersehen, dass der Antrieb des Zwischenstückes 12 durch den Teil 11 über Kugellager 39 erfolgt, welche die Reaktionen auf den Teil 12 durch die Druckunterschiede im Inneren des Faltenbalges 6 gegenüber dem äusseren Medium aufnehmen können. Der Teil 11 weist aussen eine Schneckenverzahnung auf, in welche die Antriebsschnecke 40 eingreift. Wie in den vorhergehenden Figuren ist auch hier mit 27 das Führungselement des feststehenden Deckels 21 bezeichnet und mit 24 das Führungselement des Zwischenstückes 12.
Diese Führungselemente greifen in die Ausnehmungen 28 und 25, die beiderseits der Kreuzverbindung 26 rechtwinkelig zueinander in diese gefräst sind.
Dadurch, dass die Antriebsschnecke 40 in Drehung versetzt wird, wird der Teil 11 angetrieben, der über die Kreuzverbindung 26 dem Zwischenstück 12 eine kreisförmige Translation erteilt, die durch das Abrollen der Verzahnungen 10 und 13 aufeinander die beiden Wellen 9 und 36 in Drehung versetzt, wäh- rend der Faltenbalg 6, der diese Wellen isoliert, nur eine geringe Neigung aufzufangen braucht, ohne dass das zu übertragende Drehmoment ihn selbst in Drehung versetzt.
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Wie man sehen kann, sind der angetriebene Teil 11 und der Synchronisationsteil 26 von dem äusseren Medium des Faltenbalges durch Dichtringe 41 und 42 isoliert. Diese Anordnung gestattet eine Schmierung, ohne dass das Schmiermittel mit der Aussenwandung des Faltenbalges in Berührung kommt, dessen Dichtheit durch den Stopfen 43 im Gehäuse 5 kontrolliert werden kann.
Auf Grund der grossen Reduktion zwischen der Antriebsschnecke 40 und den Wellen 9 und 36 kommt diese Konstruktion vor allem für die Übertragung hoher Drehmomente bei geringen Drehzahlen in Betracht.
Zur Übertragung sehr hoher Drehmomente kann die Führung in der Kreuzverbindung 26 über Gleitnadeln erfolgen.
Bei den Verbindungen der Fig. 4,8 und 14 kann das Antriebsorgan eine Drehung vollführen, die so gross ist, wie man es gerne möchte, und kann beispielsweise sich so oft drehen, wie man dies wünscht, wobei die Vorrichtung einen sehr hohen Widerstand gegen die Ermüdung des Abdichtorganes bietet. Bei gewissen Anwendungen in der in Betracht gezogenen Industrie kann hingegen der Fall eintreten, dass das Abtriebsorgan nur einen begrenzten Teil einer Umdrehung auszuführen braucht.
Dies trifft beispielsweise unter anderem fur bestimmte Ventile zu, deren Abdichtorgan, wie eine Klappe od. dgl., durch die Betätigung mittels eines aufgeschraubten Abtriebsorganes nur eine geringe Drehung vollführen soll, die etwa einer
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benen Vorrichtungen sind vor allem gedacht für eine Verwendung unter Arbeitsbedingungen, die weniger schwer sind, solange die Drehung des sich drehenden Abtriebsorganes anhält. Die Fig. 17, 18 und 19 zeigen eine vorteilhafte Anordnung, die dann verwendet werden kann, wenn die Drehungen der Abtriebswelle in der Art eines Kurbeltriebes weniger als eine Vierteldrehung betragen oder gleich diesem Wert sind.
Die Fig. 19 zeigt ausserdem eine Variante, die bei begrenzten oder unbegrenzten Rotationen verwendet werden kann und aus zwei aneinander anschliessenden Gehäusen besteht, wobei das Antriebsdrehorgan einen Teil des Zwischenstückes umfasst, welches wiederum eine Kurbel des Abtriebsdrehorgans umfasst.
Aus der Fig. 15, die schematisch die Montage des Faltenbalges bei unbegrenzten Drehungen zeigt, sieht man, dass der Unterteil des Faltenbalges 6 in 7 am Führungsstück 8 angeschweisst ist, das wiederum auf die Achse der Wellen 9 und 22 zentriert ist. Der Oberteil des Faltenbalges 6 ist in 38 mit dem Zwischenstück verschweisst, das auf die Achse der in den Bohrungen des Teiles 12 montierten Kurbelzapfen 11 zentriert ist. Der Oberteil des Faltenbalges 6, der in 38 mit dem Zwischenstück 12 verbunden ist, ist stets (Fig.] 6) um einen Wert X gegenüber dem Unterteil 7 versetzt.
Während eines vollständigen Umlaufes des Zwischenstückes vollführt der Oberteil des Faltenbalges eine kreisförmige Translation, die in der Kurve 44 verläuft, die ihren Mittelpunkt in 0 hat und deren Radius E - e + X ist, wobei e der Radius des Faltenbalges ist.
In den Fig. 17 und 18 wird die Montage eines Faltenbalges gezeigt, wenn die Drehung des Abtriebsorganes auf den Winkel MON begrenzt ist, der hier als Beispiel mit 90 gewählt wurde, d. h. cx 450.
Bei der Stellung der Kurbelzapfen 11, bei der sie auf der Achse GH liegen, sieht man in der Fig. 17, dass der Unterteil7 und der Oberteil 38 des Faltenbalges 6 auf die Mittellinie der koaxialen Wellen 9 und 22 zentriert sind. Der Unterteil 7 ist mit dem Fuhrungsteil 8 verschweisst, der stets, wie auch in Fig. 15, auf die Achse 9-2 der koaxialen Wellen ausgerichtet ist. Der Oberteil ist in 38 mit dem Zwischenstück 12 verschweisst.
Als besonderer Vorteil dieser Konstruktion unterliegt der Faltenbalg keinerlei Zwang, wenn die Linie GH, die den Arbeitswinkel halbiert, gleichzeitig durch die Kurbelzapfen geht. Wenn die beiden Kurbelzapfen 11 nach einer Drehung um a = 430 auf die Linie OM gelangen, dann geht der Mittelpunkt des
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Oberteil des Faltenbalges verschiebt sich von der Position 38 in die Position 38a. Der Wert dieser kreisförmigen Translation"P"hängt vom Rotationswinkel und von dem Exzentrizitätswert X ab und errechnet sich aus folgender Gleichung:
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Hiebei ist für a = 45 P = 0, 765 X a =30 P =0, 517 X.
Für Rotationen gleich oder geringer als 1/4 Umdrehung bietet die Konstruktion nachFig. 17 und 18 also den zusätzlicuen Vorteli, dass die Verschiebung des Oberteiles des Faltenbalges wesentlich kleiner ist als die Exzentrizität X. Man kann auf diese Weise für Schieber mit einer Vierteldrehung und für einen an-
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nehmbaren Wert der Verschiebung"P"eine relativ bedeutende Exzentrizität X erzielen und aus diesem
Grunde einen sehr günstigen Aufbau für die Übertragung der Drehmomente. Noch vorteilhafter kann diese
Konstruktion bei Absperrschiebern angewendet werden, wenn sie hier zur Einstellung oder Regulierung verwendet wird.
Im allgemeinen vollführt hiebei die Schieberklappe einen Gesamt-Drehwinkel von etwa
60 , was eine maximale Verschiebung des Faltenbalges von etwa der Hälfte der Exzentrizität X ergibt.
Ausserdem verursachen alle Verschiebungen der Schieberklappe in dem Bereich nahe der Halbierungslinie des Gesamt-Drehwinkels nur eine geringe Verschiebung"P"des Oberteiles des Faltenbalges. Für dieses
Anwendungsgebiet kann man somit dichte Drehverbindungen schaffen, deren Faltenbalg eine sehr lange
Lebensdauer hat.
Die Fig. 19 stellt eine dichte Drehverbindung her, die unter Zuhilfenahme der vorstehend beschrie- benen Anordnungen aufgebaut ist. Der Teil 45 ist mit seinem Aussenrand in dem feststehenden Teil 46 in bezug auf die Achse der Welle 9 zentriert, wobei dieser Teil auf dem Doppelkugellager 47 läuft. Dieser
Teil 45 besitzt eine um X exzentrisch liegende Bohrung 48, in der sich auf einem Nadellager 49 der Teil des Zwischenstückes 12 dreht, in dem der Kurbelzapfen 11 eingreift. Die beiden Kurbeltriebe 48 und 11, die auf diese Weise gebildet werden, dringen infolgedessen ineinander ein, statt einander gegenüber zu stehen, was den Vorteil ergibt, die Kräfte in die Ebene der Kreuzverbindung 26 zu verlegen. Diese be- sitzt radiale Gleitnuten, wie bereits beschrieben. Die Teile 24 sind die in einer der Nuten des Teiles 26 gleitenden Führungselemente des Teiles 12.
Die andere rechtwinklig dazu verlaufende Nut des Teiles 26, die in der Zeichnung nicht sichtbar ist, nimmt die Führungselemente auf, die an dem feststehenden
Teil 46 sitzen.
Der Faltenbalg ist mit seinem Unterteil an dem Teil 7 festgeschweisst, der die Führungshülse 8 aufnimmt, die stets in der Achse der Welle 9 liegt. Mit seinem Oberteil ist der Faltenbalg in 38 am Kragen des Zwischenstückes 12 verschweisst, der in der in Fig. 19 gezeichneten Stellung auf die Achse der Welle 9 zentriert ist. Der Teil 45 wird durch die Trommel 50 in Drehung versetzt, dessen Rotationsachse mit der der Welle'9 und mit der äusseren Rotationsfläche des Teiles 45 zusammenfällt. Die Trommel 50 besitzt einen einstellbaren Hebel 51, dessen Zapfen 52 direkt mit der Betätigungsstange eines DruckluftServomotors gekuppelt sein kann. Die Kugellager 47 und 53 nehmen die axialen Stösse auf, die durch die verschiedenen Drücke im Inneren des Faltenbalges und aussen auftreten können.
Bei den vorstehend beschriebenen Konstruktionen, die ein einziges exzentrisches Antriebselement besitzen, wurden die herkömmlichen Exzenter in verschiedenen Formen verwendet, wie beispielsweise Kurbeltriebe mit gegenüberstehenden Zapfen, peripherische Exzenter, Exzenter mit Umhüllung, die einander unter Zwischenschaltung des Zwischenstückes umfassten. Als exzentrisches Antriebselement kann man auch (Fig. 22, 23) jede andere Anordnung verwenden, u. zw. beispielsweise das zentrale Gleitstück einer Oldham'schen Verbindung, deren beide Drehzapfen, die um Y = 2 versetzt sind, durch die gleiche Primärwelle angetrieben werden. In diesem Falle erfolgt die exakte kreisförmige Translation des Zwischenstückes stets durch die früher beschriebene Kreuzverbindung.
Die Fig. 20 stellt zwei parallele Drehplatten 54 und 55 dar, deren Achsen um Y gegeneinander versetzt sind und deren Drehverbindung durch das Gleitstück mit dem Mittelpunkt 56 gewährleistet ist, wobei das Ganze eine Oldham'sche Verbindung bildet.
Sobald (Fig. 21) jeder der Teile 54 und 55 sich um einen Winkel ou gedreht hat, hat sich der Mittelpunkt 56 des beweglichen Kreuzes selbst um 2 CI. gedreht, u. zw. auf einem Kreisbogen mit dem Durchmesser Y = 2 X.
Die Form des Antriebes der Abtriebswellen gemäss den Fig. 22 und 23 ist identisch mit der in bezug auf Fig. 14 beschriebenen. Das Zwischenstück 12 wird durch das bewegliche Kreuzstück 56 angetrieben, welches das zentrale Gleitstück einer Oldham'schen Verbindung ist, deren untere Welle 55 mit dem Mittelpunkt T in der Bohrung 57 umläuft, während die obere Welle 54 mit dem Mittelpunkt S in der Bohrung 58 umläuft. Der Wert TS ist gleich Y = 2 X. Die beiden Wellen 54 und 55 besitzen je einen Zahnkranz, wobei diese beiden Zahnkränze mit dem Zahnrad 59 in Eingriff stehen, das auf der Antriebswelle 60 sitzt, deren Achse durch U geht (Fig. 23).
Jede Fläche des Teiles 56 (Fig. 23) besitzt zwei hochstehende Führungsstücke 61, die auf ein und demselben Durchmesser liegen und wobei die Elemente auf der einen Fläche rechtwinklig zu denen auf der andern Fläche liegen. Fiese Führungselemente gleiten in den entsprechenden Nuten der Platten 54 und 55. In 26 sieht man die Kreuzverbindung, deren Nuten 25 und 28 die Elemente 24 und 27 aufneh- men.
Diese Konstruktion weist die Besonderheit auf, dass das Zwischenstück 12 ohne Zuhilfenahme eines Exzenters in kreisförmige Translation versetzt wird. Man kann somit ein Drehmoment bei einem sehr
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niedrigen Wert von X entwickeln, ohne Gefahr zu laufen, dass ein Verklemmen eintritt. Wenn die Teile 54 und 55 eine Umdrehung vollbracht haben, hat der Mittelpunkt des beweglichen Kreuzstückes 56 zweimal den Kreisbogen mit dem Durchmesser TS beschrieben und das Zwischenstück 12 zwei Abläufe kreisförmiger Translation vollbracht.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Dichte Vorrichtung zur Kraftübertragung zwischen einer Antriebs- und Abtriebswelle, bestehend aus einem Antriebselement, welches durch die Antriebswelle in Umlaufbewegung um eine gegenüber dem
Gehäuse feststehende Achse versetzt wird, ferner einem Übertragungselement, welches mit dem Antriebs- element durch einen gegenüber der feststehenden Achse exzentrischen Zapfen verbunden ist und welches eine kreisförmige Translation ausführt, um die Drehung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen, und schliesslich einem undurchlässigen Balg, der mit seinem einen Ende an das Gehäuse und mit dem andern Ende an das Übertragungselement angeschlossen ist, um die Räume der beiden Wellen abzu- schliessen, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem mindestens ein Zwischenstück zur Synchronisation (A', B'bzw.
26) vorgesehen ist, welches beweglich gegenüber dem Gehäuse und dem Übertragungs- element ist und welches mit diesen entsprechend durch zwei Führungen verbunden ist, deren jede eine
Dreh- oder Schiebe-Führung ist.