"Vorrichtung zur Übertragung einer Drehbewegung in einen geadicht
abgeschlossenen Raum» Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung
einer Drehbewegung in einen geadicht abgeschlossenen Raum mittels einer geteilten
Welle, wobei die Kraftübertragung von dem einen zu dem anderen Wellenteil
unter Zwischenschaltung einer mit der Antriebewolle fast verbundenen Kurbel und
mit einer Büchee erfolgt und die Ab-
dichtung den abgeschlossenen Raumes
mittels eines Faltenbalgeo be-
werkstelligt wird. Anwendungbgebiste für die
Erfindung eröffnen sich in der chemischen Industrie und vor allem in der
Kerntschnik, wo häufig das Problem auftauchtg Drehbewegungen von einen Raum in einen
zweiten zu übertragen, der gegenüber dem ersten völlig ges- und druckdicht
abgeschlosaen sein muß, Die Forderung absoluter Dichtheit reaultiert aus dem Vorhandensein
eines radioaktiv verseuchten Madiums in dem abgeschlossonen Raum, in den die Drehbewegung
eingeleitet werden sollt* es muß unter allen Umständen vermieden werden$
daß Teile der Radioaktivität in den Außenraum gelangen. Es kann jedoch nicht
darauf verzichtet worden, Drehbewegungen in den abgeschlossenen Raum - bei'apielaweias
in den Druckbahälter eines Kernreaktors - zu übertragenp da eine Anzahl
von
mittels Antriebe zu betätigender Organe, z.B» Steuer-oder Ragelorgane oder im Falle
eines Kernreaktors Teile der Beschickungsvorrightung, innerhalb den abgeschlossenen
Raumes angeordnet sein müssen, während die Antriebenschenismen selbst zum Zwecke
der Wartung zugänglich und daher außerhalb das verseuchten Raumes untergebracht
sein müssen, Es sind bereits Drohdurchführungen bekanntg bei denen die Kraftübertragung
von der Antriebs- zur Abtriebewolle mittels eines Exzenters oder einer Kurbel erfolgt
und die Abdichtung des abgeschlossenen Raumes mit einem Faltenbalg vorgenommen
wird. So ist in der Schweizer Patentschrift 217 306 eine Drahdurchführung
beschrieben, bei der den abgebogene Ende der Antriebewelle eine Haube trägt,
die in eine radiale Nut einer auf der Abtriebewelle angeordneten Scheibe ingreift.
Das abgebogene Wellenende und die Haube sind durch eine lastische Hülse in
der Art eines Faltenbalges abgedichtet. Diese Drohdurchführung hat den Nachteil,
daß die elastische Hüleag die an der-kreisenden Bewegung des Wellenendes
teilnimmt, sehr großen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist# wodurch die
Lebensdauer dieses wichtigen Bauteile stark herabgesetzt wird* In der britischen
Patentschrift 826 513 ist eine Kraftübertragung zwischen zwei geteilten Wellen
dargestellty bei derdes kurbalartig ausgebildete Ende der Antriebswelle einen Zahnkranz
in zirkulere Bewegung versetzt, der wiederum in die Innenverzahnung eines auf der
Abtriebewelle befestigten Teiles eingreift. Der abdichtende
Faltenbalg
ist einerseits an dem Zahnkranz und andererseits am Ge-
häuse der Drohdurchführung
angebracht, Eine ähnliche Anordnung zeigt die Fig. 1 der französischen Patentechrift
1 227 751, nur wird hier den Drehmanunt-von der Kugel nicht auf einen
Zahnkranz übertragen, der seinerseits die Abtriebewelle antreibt# sondern
auf ein Zwischenteilg den über eine-weitere Kurbel die Abtriebewelle Schwankungen
von 180 0 ausführen läßt* In der Fige 4 der genannten französischen Patentschrift
ist eine Drohdurchführung durgentelltt bei der mittel* eines zusätzlichen Antrieben
die Torsionsfreiheit den abdichtenden Faltenbalgeo gewährleistet wird, Der
Zusatzentrieb ist mit der Antriebewolle gekuppelt und ruft an dem Zwischenteil eine
Drehbewegung In entgegengesetzter Richtung zu der der Antriebs-wolle hervor,
no daß die Torsion das Zwischenteils und damit das
Faltenbalges kompensiert
wird* Durch die gleichen Mittel eine zwangsweise von der Drehbewegung der Antriebewelle
abgeleitete Gegenbewegung das mit den Faltenbalg verbundenen Kraftübertragungselementee
- wird auch bei einer weiteren Drohdurchführungg die in der deutschen Patentanmaldung
8 76 545 XII/47h beschrieben ist, eine Toreian das Faltenbalgen vermieden*
Diese beiden letztgenannten Anordnungen bedienen sich also sehr aufwendiger
Mittel, um den Dichtungselement frei von Torsionen zu halten. Sie sind daher
auch sehr störanfällig.
Die in der britischen Patentechrift 826
513 gezeigte Drohdurchführung erreicht den gleichen Zweck in einer einfacheren
Weine - nämlich dadurchp daß die Kraftübertragungselenente durch Anwandung
einer mechanischen Führung nur Taunalbewegungen um die Antriebnachen ausführen können.
Die*@ Anordnung hat jedoch da n Nachteilg daß dea'Drohnunent der Abtriebewolle
sich Ober den Faltenbalg und mehrere Bolzen an den Gehäuse der Anordnu'ng
abstütztg wen zu einer ständigen Belastung das Faltenbalgen führt. Wie experimentell@
Untersuchungen gezeigt haben# wirken sich derartige Belastungen sehr nachteilig
auf die Lebensdauer der Faltenbilge aus* Die an der Abstützung den Drohnomentee
beteiligten Bol-
zen tragen jeweils nur zur Hälfte zu der Abstützung bei»
wobei die mechanische Führung um nie eine Gleitbewegung ausführt und eine größere
Reibung erzeugt wird* Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gentellt,
die bei den genannten Stand der Technik zu Tage getretenen
Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zur Übertragung einer Drehbewegung
in einen geadicht abgeschlossenen Raum anzugebung bei der die der Kraftübertragung
dienende Büchse durch einfache Mittel von Toreionen freigehalten wird und der mit
ihr verbunden@ Faltenbalg weitgehend entlastet ist, Diese Aufgabe wird
gemäß der Erfindung dadurch gelöstg daß die Büchsog die in an sich bekannter
Weine eihe mit der Abtriebewolle in Eingriff stehende Verzahnung trägt, eine hülsonertige
Erweiterung aufweist,
auf der eine zweite Verzahnung aufgebracht
ist, und daß diese zweite Verzahnung entweder unmittelbar oder über ein Zwischenteil
In einen artetest an Gehäuse der Vorrichtung angebrachtun Zahnkranz eingreift.
Das Drohnoment der Abtriebewelle wird bei der erfindungegemäßen Vorrichtung
also nicht über den Faltenbalg, sondern über einen ortsfest angebrachten
Zahnkranz an Gehäuse der Vorrichtung abge-
stützt» wodurch einmal eine
Tornion des Faltenbalges unterbunden und zum anderen seine Belastung sehr gering
gehalten wird* Der Faltenbalg ist zweckmäßig aus Stahl hergestellte Er ist einerseite
mit der Hülse und andererseits mit der Stirnwand des Ge-
häuses dicht verschweißte
Die Übertragung den Drehmonentes von der Antriebewelle auf die
Büchse
erfolgt mittels mechanischer Lagerungealementeg die zwischen der Kurbel und-der
Hülse angeordnet sinde Wann z 1 die Zähnezahl der Büchse und z 2 die der
an der Abtriebewelle befindliche Verzahnung bedeutet, na wird bei jeder Umdrehung
der Antriebewelle die Abtriebewolle um (z 1 - Z 2 ) Zähne weitergedreht.
Vorteilhaft weist-der ortsfest an Gehäuse angebrachte Zahnkranz die gleiche Anzahl
von Zähnen auf# wie die zweite Verzahnung der Bücheav die in ihn eingreift* Die
Büchse kann dann nur eine oszillierende Bewegung um.einen Kreis ausführung dessen
Radius der Exzentrizität der Kurbel entspricht* Da der Stehlfeltenbalg auch in radialer
Richtung eine gewisse Elastizität besitztg wird das Drohnoment der Abtriebewolle
zum größten Teil von der zweiten Verzahnung der Büchea auf den Gehäuse übertragen*
Bei
einer anderen Ausführungeart der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Abetützung-der
Büchse an den Gehäuse über ein Rohr, das zwischen der.z.weiten Verzahnung
der Büchse und den ortsfesten Zahnkranz angeordnet istg wobei der letztere
an der Stirnwand das
Gehäuses angebracht ist, Das Ruhr weist an seinen
beiden Enden ja
eine Innenverzehnung auf, von denen die eine mit der Verzahnung
der Büchse und die andere mit dem ortefesten Zahnkranz in Eingriff steht* Diese
Art der Abstützung besitzt den Vorteil, daß sich ein in exialer Richtung auftretenden
Spiel ausgleichen kann* In Drahrichtung kann die die Abstützung bewirkende Zahnradkupplung
spielfrei gebaut worden* Günstig wirkt sich hier außerdem aus, daß die Reibwege
zwischen den Zahnrädern nur gering sind* Vorteilhaft kann zwischen der Büchse und
der mit der Antriebewelle verbundenen Kurbel eine Hülse angeordnet seing wobei sowohl
zwischen Büchse und Hülse als auch zwischen Hülse und Kurbel mechanische Lagerungselemente
vorgesehen eind, die der Übertragung das Drahmomentes dienen* Das
eine Ende den Stahlfaltenbalgee ist - wie üblich -
an Gehäuse
der Vorrichtung befestigt, während den andere an der Hül-se angeachweißt
ist, Bei diesem Auaführungebeispiel kann die Anzahl der Zähne der zweiten an der
Büchse befindlichen Verzahnung kleiner sein als die Zähnazahl des ortsfest angebrachten
Zahnkranzes. Dadurch wird die Büchse gezwungeng zusätzlich zu ihrer oszillierenden
Bewegung eine Drehbewegung auszuführen, Der Stahlfaltenbalg wird davon nicht betroffeng
da er nicht an der Büchseg sondern an der Hül-se befestigt ist» Durch
geeignete Wahl der Zahnradpaarungen läßt sich
das Übereutzungsverhältnie
zwischen An- und Abtriebewolle in weiten Grenzen variieren. Dies bedeutet einen
großen Vorteil für die erfindungegemäße Vorrichtungg da oft sehr unterschiedlich@
Drehzahlen für die Abtriebewolle verlangt vordenp die Umdrohungezahl der Antriebewolle
jedoch mit Rücksicht auf den Faltenbalg nicht beliebig hoch gewählt worden kenne
Bei dieaem Ausführungebeiapiel der erfindungegemäßen Vorrichtung ist es sogar möglich#
eine Umkehrung der Druhrichtung zu erzielen. Zu diesen Zweck wird die Kraftübertragung
von der Antriebewolle auf die Abtriebewolle mittel* einer Stirnverzehnung vorgenommen*
Der Stehlbalg wird dabei nur durch die Reibkräfte der Kurballager auf Torsion beansprucht*
In der Zeichnung sind drei Ausführungebeispiele der erfindungügemäßen-Vorrichtung
schematisch dargestellt, und zwar zeigen Fig., 1 einen Längsschnitt durch
ein erstes Ausführungebeispielg Fige 2 einen Schnitt noch der Linie II-II der Fige
1, bei dem nur ein Teil vor Verzahnungen gezeigt ist, Fig. 3 einen
Längsschnitt durch ein zweiten Ausführungebeispielg Fig. 4 einen Längsschnitt durch
ein weiteres Ausführungebeispiel mit einer Hülse zwischen Kurbel und Büchse,
Die Fino 1 läßt ein Gehäuse 1 einer geadichten Drohdurchführung
erkennen, das Teil einer (nicht dargestellten) Behälterwand bildet, in dessen Innenraum
2 eine Drehbewegung eingeleitet werden solle
in
den Gehäuse 1 Ist eine Antriebewolle 3 gelegertg
die an ihren Ende eine Kurbel 4 mit der Exzentrizität a trägte Über
der Kurbel 4 ist eine Büchen 5 angeordnet@ und zwischen beiden befinden *ich
Lager 6* Die SUchen 5 weint eine Verzahnung 7 auf, mit der ein in
eine Innenverzahnung 8 einen Teilen 9 eingreift, da@ fast mit einer
Abtriebewolle 10 verbunden ist. Diene ist ebenfalls in den Gehäuse
1
gelagert. Die Abdichtung der Antriebewelle 3 gegen den Rtüm 2 erfolgt
mittels einen Stehlteltenbalgen 119 der einerseits an der Stirnwand 12
des Gehäuse@ und andererseits an der Büohse 5 dioht angeachweißt ist*
An einen hüleenartig erweiterten Teil 13 der Süchee 5
ißt eine weitere
Verzahnung 14 angebracht, die in die Verzahnung eines Zahnkranzea 15 eingreift.
Diener ist fest an Nentel de* Gehäuse@ 1
angebracht. Aue der Fico
2 ist deutlich zu erkennen# wie die beiden Verzehnungen der Büchse
5 In die Verzahnung das Teilen 9 der Abtriebewolle
10 bzwe in den ortsfasten Zahnkranz 15 eingreifen. Die. Verzahnung
14 und der Zahnkranz 15 weisen die gleicht.- Zähnezahl auf* Die Übertragung
der Drehbewegung von der Antriebewolle auf die Abtriebewolle erfolgt über die Kurbel
49 die Lager 6, die Süchte 5
und deren Verzahnung 7 auf die Innenverzehnung
8 den Teilen 9. Über die Verzahnung 14 und den Zahnkranz
15 stützt sich die Büchen 5
auf den Gehäuse 1 abp
so daß eine Belastung den Stehlteltenbalgen-11 durch Toreionakräfte
weitgehend vermieden wird. Die Abetützung be-
wirkt, daß die Büchee
5 nur.eine oszillierende Bewegung um einen Kreis mit den Radius
9 (Exzentrizität der Kurbel 4) ausführen kanng
und der Faltenbalg
besitzt genügend Elastizität auch in radieler' Richtung, um die Übertragung
den Abtriebezonentne auf das Gehäuse zu gestatten* In den Fige
3 und 4 sind gleiche Teile mit denselben Bezugeziffern bezeichnet wie in
Fige le Die Fig* 3 zeigt eine Abetützung der Büchse
5 an Gehäuse der Vorrichtungg die mittels einen Rohren 16 erfolgt,
das zwischen-die Verzahnung 14 des hüleunartigen Teiles 13 und einen
an der Stirnwand 12 den Gehäuses 1 ortsfest angebrachten Zahnkranz
17 geschaltet ist. Das Rohr 16 trägt an seinen beiden Enden eine Innenverzahnung
18 und 19, die in die jeweiligen Verzehnungen der Bauteile
13
und 17 eingreifen* Bei dieser Auaführungeform kann die Zahnradkupplung
14, 18 in Druhrichtung ohne Spiel gebaut worden# und in exieler Richtung
ist die Möglichkeit einen Spielausgleiche gegeben, In der Fige 41 iat zwischen
der Büchse 5 und der Kurbel 4 eine .
Hülse 20 vorgesehang an der der
Stahlfeltenb alg 11 mit @einen einen Ende angeachweift ist* Die Bücheo
5 Ist auf der Hülte 20 mitteln eines Lagerpaares 21 gelagertg so daß
zwischen ihnen eine Kraftübertragung stattfinden kann* Die Abstützung der
Büchse 5 erfolgt wieder über die Verzahnung 14 den hülsonertigen Teile*
13p die in den ortefesten Zahnkranz 15 eingreift* Hierbei kann die
Anzahl der Zähne den
Zahnkranzes 15 größer sein als die der
Verzahnung 149 so daß die Büchse 5 gezwungen wirdy zusätzlich zu der oszillierenden
Bewegung eine Drehbewegung auszuführen* Diese Ausbildungeform ermöglicht sag das
Obereatzungaverhältnie zwischen der An- und der Abtriebewolle in einen großen Bereich
zu variieren*