DE3312310C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einer Drehmomenten-Übertragungseinrichtung von einer Antriebswelle auf einen sich in einem Stator drehenden Rotor, wobei die Drehmomenten- Übertragungseinrichtung aus einer mit der Antriebswelle verbundenen ersten drehstarren Ausgleichskupplung besteht, die über eine Welle mit einer am Rotor befestigten zweiten drehstarren Ausgleichskupplung verbunden ist, und jede Ausgleichskupplung eine axial einstellbare, stirnseitige Kegelradverzahnung aufweist, deren Kegelräder fest miteinander verbunden sind.

Bei Exzenterschneckenpumpen besteht das Problem, daß die Rotorachse eine bestimmte Winkelversetzung zur Antriebsachse aufweist. Bisher hatte man als Ausgleichskupplung eine sogenannte Stirnzahn-Kupplung verwendet, die eine selbstzentrierende Kupplung mit radialen, stirnseitigen Zähnen ist, die allerdings eine starke axiale Vorspannung erfordert. Zur Aufbringung dieser axialen Vorspannung wird eine zugübertragende Schraube verwendet. Nachteil dieser bekannten Ausführung ist, daß die Schraube großen Wechselbelastungen und hohen Zugbelastungen ausgesetzt ist, insbesondere dann, wenn die Kraftrichtung der Pumpe wechselt. Das Ausgleichsgelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 führte also eine Taumelbewegung durch, die dazu führte, daß am Gewinde der lastübertragenden Schraube eine erhöhte Kerbwirkung mit verbundener Bruchanfälligkeit entstand.

Die DE 29 20 043 A1 beschreibt schon eine Exzenterschneckenpumpe mit den eingangs genannten Merkmalen, bei der die Kegelräder jeder Ausgleichskupplung durch Flanschbuchsen, die auf einen Gewindebolzen aufgeschraubt sind, verbunden sind. Diese starre Verbindung der Kegelräder ist aber ebenfalls nachteilig, insbesondere wenn größere Drehmomente übertragen werden müssen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, das Drehmomenten-Übertragungsglied bei einer Exzenterschneckenpumpe so weiterzubilden, daß es bei gleichem Raumbedarf in der Lage ist, wesentlich größeren Kräften und Drehmomenten standzuhalten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die beiden antriebs- und abtriebsseitigen Kegelräder 2, 20 fest über einen axial einstellbaren Zuganker (Hülse 5, Spieleinstellschraube 6) miteinander verbunden sind.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist also die Hintereinanderschaltung zweier drehstarrer Ausgleichskupplungen, die über den axial einstellbaren Zuganker fest miteinander verbunden sind. An jeweils einem Ende der Gelenkwelle ist ein stirnseitig verzahntes Kegelrad angebracht, das mit einem zugeordneten, gegenüberliegenden Kegelrad auf der Antriebsseite (Antriebswelle) oder mit einem entsprechend zugeordneten Kegelrad auf der Abtriebsseite (Rotor) kämmt. Dadurch wird ein verbesserter Belastungszustand der Übertragungsglieder erzielt.

Falls eine axiale Spieleinstellung der beiden einander zugeordneten Kegelradverzahnungen in jeweils einer Ausgleichskupplung vorgenommen wird, kann die axiale Spieleinstellung der Welle über eine ein Innengewinde aufweisende, koaxial im Innenraum der Welle angeordnete Hülse erfolgen, in die stirnseitig jeweils das Außengewinde einer Spieleinstellschraube eingreift, welche die antriebs- und abtriebsseitigen Kegelräder durchdringt und sie mit ihrem Kopf am axial außen liegenden Kegelrad abstützt.

Wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform ist, daß das Zugelement über beide Ausgleichskupplungen durchgehend ausgebildet ist. Das Zugelement wird hierbei als Spieleinstellschraube auf der einen Seite, in Verbindung mit der Welle, sowie mit der an der gegenüberliegenden Seite der Welle ansetzenden Spieleinstellschraube definiert. Bei dieser Ausführungsform bleibt der Abstand zwischen dem Kopf der einen Spieleinstellschraube in bezug zum Kopf der anderen, gegenüberliegenden Spieleinstellschraube stets konstant. Dieser Abstand ist dann nur von der Länge des Zugelementes abhängig, d. h. von der Einstellung der Spieleinstellschrauben. Hierdurch wird sozusagen eine schwimmende Welle vorgeschlagen, die sich selbsttätig axial zwischen den beiden antriebs- und abtriebsseitigen Kegelrädern einstellt. Eine vorher beschriebene und beim Stand der Technik vorhandene Taumelbewegung findet nicht mehr statt, weil die Welle nur noch geringfügige Axialschwingungen von weniger als 1/100 mm ausführt. Diese Axialschwingungen sind ungefährlich und können von den vorhandenen Zugelementen ohne weiteres aufgenommen werden. Die Welle in Verbindung mit den stirnseitig daran ansetzenden Spieleinstellschrauben wird also lediglich mit einer axialen Kraft belastet, nicht aber mehr mit einer radialen Kraft.

Der Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber einer Exzenterschneckenpumpe nach dem Stand der Technik wird mit folgendem Zählenbeispiel erläutert.

Bei Verwendung einer Exzentersshneckenpumpe vom Typ ES 80 und einem Kegelradgelenk von 70 mm Durchmesser mit einem wirksamen Radius von 27 mm ergibt sich bei Q = 45 qbm/h Fördermenge und p = 8 bar Förderhöhe bei 367 Upm eine erforderliche Leistung von 20 KWh. Der freie Statorquerschnitt des Stators beträgt 101,26 cm², die wirksame Statorlänge beträgt 40 cm. Wenn man als kraftübertragende Schraube eine Schraube der Größe M16 wählt, dann ergibt sich eine Schraubenspannung von 199 N/mm² schwellend.

Im Vergleich zu diesem Rechnungsbeispiel nach dem Stand der Technik ergibt sich nach der vorliegenden Erfindung bei Einsatz gleichartiger Spieleinstellschrauben eine Schraubenspannung von 51,6 N/mm² statisch.

Hieraus ergibt sich der wesentliche Vorteil nach der vorliegenden Erfindung, daß nämlich mit gleichdimensionierten Bauteilen wesentlich höhere Kräfte und Drehmomente übertragen werden können.

Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich dadurch, daß der Bolzen der Spieleinstellschraube jeweils eine Kegelpfanne durchgreift, die sich mit ihrer einen, ebenen Stirnseite am axial außen liegenden Kegelrad abstützt und die eine gegenüberliegende, konvexe Lagerfläche aufweist, an der sich eine zugeordnete konkave Lagerfläche einer Gegenpfanne abstützt, die auf einem Bund vergrößerten Durchmessers des Schraubenbolzens gelagert ist und an deren Außenseite der Kopf der Spieleinstellschraube anliegt.

Mit dieser Ausführungsform wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die beiden Kegelfpannen der Antriebs- und Abtriebsseite immer parallel zueinander liegen, so daß kein außermittiger Zug entstehen kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstände der übrigen Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher er­ läutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Perspektivische Ansicht einer Exzenter- Schneckenpumpe mit teilweisem Schnitt,

Fig. 2 axialer Mitten- Längsschnitt durch das Dreh­ momenten-Übertragungsglied der Exzenter- Schneckenpumpe nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Exzenter-Schneckenpumpe besteht aus einem Gehäuse (22) in denn ein Stator (23) angeordnet ist. Der Stator (23) weist innen eine Förderkammer auf in der ein exzentrischer Rotor (24) rotiert. Das zu fördernde Medium wird beispielsweise am einen Anschluß­ flansch (25) angesaugt und über den jenseits des Rotors (24) liegenden anderen Anschlußflansch (26) herausge­ drückt. Eine Umkehr der Förderrichtung ist jederzeit durch Umkehr der Drehrichtung des Rotors (24) möglich.

Der Rotor (24) wird von einer Antriebswelle (29) ange­ trieben, die beispielsweise mit einem Elektromotor ge­ kuppelt ist. Nachdem die Längsachse der Antriebswelle (29) nicht stets mit der Längsachse der Rotors (24) fluchtet, muß zwischen der Antriebswelle (29) und dem Rotor (24) eine Drehmomenten-Übertragungseinrichtung vorgesehen wer­ den. Im vorliegenden Fall besteht diese aus jeweils einer Ausgleichskupplung, wobei die eine Ausgleichskupplung (28) einerseits mit der Antriebswelle (29) und anderer­ seits mit einer Welle (1) verbunden ist, während die Welle (1) an ihrem gegenüberliegenden Ende wiederum mit der gegenüberliegenden Ausgleichskupplung (27) verbunden ist, die auf der anderen Seite mit dem Rotor (24) verbunden ist.

Kern der vorliegenden Erfindung ist, daß sich die Welle (1) axial schwimmend zwischen den beiden Ausgleichs­ kupplungen (27, 28) einstellt und hierdurch Taumelbe­ wegungen und Schlagbewegungen vermieden werden.

In Fig. 2 sind weitere Einzelheiten der Drehmomenten- Übertragungseinrichtung gezeigt.

Die linke Ausgleichskupplung (28) weist ein antriebs­ seitig angeflanschtes Kegelrad (20) auf welches einen zur Antriebswelle (29) hin geöffneten Aufnahmeraum (32) auf­ weist in dem Bohrungen (34) angeordnet sind. Die An­ triebswelle (29) wird in diesen Aufnahmeraum (32) einge­ führt und durch die Bohrungen (34) werden Stifte einge­ trieben, die in entsprechende Aufnahmen in der Antriebs­ welle (29) eingreifen (nicht dargestellt).

Das antriebsseitige Kegelrad (20) weist stirnseitige, radiale Zähne auf, welche mit zugeordneten, stirnseitigen und radialen Zähnen eines fest mit der Welle (1) ver­ bundenen Kegelrades (3) kämmen. Das gegenüberliegende Ende der Welle (1) ist wiederum mit einem gleichartigen Kegelrad (30) fest verbunden welches mit einem an der Abtriebsseite angeordneten Kegelrad (2) kämmt. Am Kegel­ rad (2) ist wiederum ein axialer Aufnahmeraum (33) vor­ gesehen in welchen das eine Ende des Rotors (24) einge­ führt wird und dort mit Hilfe von in Bohrungen gesteckten Bolzen festgelegt wird.

Die Welle (1) weist ein mittiges axiales Verbindungs­ rohr (4) auf was den Vorteil hat, daß die Welle (1) in verschiedenen Baulängen einfach dadurch ausgeführt werden kann, indem verschieden lange Verbindungsrohre (4) gewählt werden. Somit wird ein baukastenartiges System für die Anpassung der Welle (1) an verschiedene Bau­ längen der Pumpe vorgeschlagen.

Um die beiden einander zugeordneten Kegelräder (3, 20) bei der Ausgleichskupplung (28) und die Kegelräder (2, 30) bei der Ausgleichskupplung (27) axial vorzuspannen sind sogenannte Zugeinstellschrauben (6) vorgesehen. Nachdem die Ausgleichskupplungen (27, 28) im Bezug auf die ver­ wendeten Bauteile genau symetrisch sind wird im Folgenden nur noch vorwiegend eine Ausgleichskupplung beschrieben. Diese Beschreibung gilt dann auch für die andere, gegen­ überliegende Ausgleichskupplung.

Zur Spieleinstellung der Kegelräder (3, 20) ist eine Spieleinstellschraube (6) vorgesehen welche mit ihrem Außengewinde in ein entsprechend zugeordnetes Innenge­ winde (31) einer Hülse (5) eingreift. Das Gewinde (31) ist möglichst lang gewählt, um die Belastungen der Zahn­ flanken gering zu halten. Der Bolzen der Spieleinstell­ schraube (6) durchgreift das wellenseitige Kegelrad (3) in axialer Richtung und durchgreift auch ein zwischen den Kegelrädern angeordnetes Distanzstück (8), welches das minimal einstellbare Spiel zwischen den Kegelrädern bestimmt.

Die Spieleinstellschraube (6) durchgreift ferner eine Kegelpfanne (9) die sich mit ihrer einen, ebenen Stirn­ seite an einer zugeordneten Fläche des antriebsseitigen Kegelrades (20) anlegt, während die gegenüberliegende Lagerfläche (37) konvex ausgebildet ist und an einer zu­ geordneten konkaven Lagerfläche (38) einer Gegenpfanne (10) anliegt. Der Bolzen der Spieleinstellschraube (6) ist im Bereich der Gegenpfanne (10) mit einem Bund (16) ver­ größerten Durchmessers ausgebildet.

Bezüglich der gegenüberliegenden Spieleinstellschraube (6) in der Ausgleichskupplung (27) liegen die einander zugeordneten Lagerflächen (37, 38) immer parallel, so daß kein außermittiger Zug entstehen kann.

Zur Einstellung des Spiels (7) zwischen den Kegelrädern (3, 20) bzw. (2, 30) wird die den Kopf (36) der Spielein­ stellschraube (6) abdeckende Kappe (12) entfernt und die Spieleinstellschraube (6) kann dann mehr oder weniger in das Gewinde (31) der Hülse (5) eingeschraubt werden. Zur Schmierung der Kegelräder (3, 20) bzw. (2, 30) ist jeweils in der Gelenkwelle (18) eine radiale Bohrung (17) vorgesehen, die mit einem Stopfen (18) verschließbar ist. Das dort eingefüllte Öl wird über Ölbohrungen (11) im Bereich der gelenkwellenseitigen Kegelräder (3, 30) den ineinandergreifenden Zähnen zugeführt.

Zur Arretierung zur Spieleinstellung ist die Hülse (5) mit einer Arretierschraube (14) versehen in der eine Innensechskantschraube (15) angeordnet ist. Durch fest­ ziehen der Innensechskantschraube (15) wird damit die Spieleinstellschraube (6) unverdrehbar zur Hülse (5) festgelegt. Die Innensechskantschraube (15) drückt hier­ bei auf einen Bereich des Bolzens der Spieleinstellschrau­ be (6) der nicht mit einem Außengewinde (35) versehen ist.

Nachdem die Hülse (5) mit radialem Spiel im Innenraum (39) der Welle (1) gelagert ist kann das eingefüllt Öl frei zirkulieren.

Um Ölverluste nach außen zu vermeiden ist jede Ausgleichs­ kupplung (27, 28) von einer elastisch verformbaren Schutzkappe (13) umgeben die mit Hilfe von in Nuten liegenden 0-Ringen (21) gegenüber den Kegelrädern (3, 20) bzw. (2, 30) abgedichtet ist.

Claims (5)

1. Exzenter-Schneckenpumpe mit einer Drehmomenten-Übertragungsein­ richtung von einer Antriebswelle auf einen sich in einem Stator drehenden Rotor, wobei die Drehmomenten-Übertragungseinrichtung aus einer mit der Antriebswelle verbundenen ersten drehstarren Ausgleichskupplung besteht, die über eine Welle mit einer am Rotor befestigten zweiten drehstarren Ausgleichskupplung verbunden ist, und jede Ausgleichskupplung eine axial einstellbare, stirnseitige Kegelradverzahnung aufweist, deren Kegelräder fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden antriebs- und abtriebsseitigen Kegelräder (2, 20) fest über einen axial einstellbaren Zuganker (Hülse 5, Spieleinstellschrauben 6) miteinander verbunden sind.

2. Exzenter-Schneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Spieleinstellung (Spiel 7) der Welle (1) über eine ein Innengewinde (31) aufweisende, koaxiale im Innenraum (39) der Welle (1) angeordnete Hülse (5) erfolgt, in die stirnseitig jeweils das Außengewinde (35) einer Spieleinstellschraube (6) eingreift, welche die antriebs- und abtriebsseitigen Kegelräder (2, 20; 3, 30) durchdringt und sich mit ihrem Kopf (36) am axial außen liegenden Kegelrad (2, 20) abstützt.

3. Exzenter-Schneckenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen der Spieleinstellschraube (6) jeweils eine Kegelpfanne (9) durchgreift, die sich mit ihrer einen, ebenen Stirnseite am axial außen liegenden Kegelrad (2, 20) abstützt und die eine gegenüberliegende, konvexe Lagerfläche (37) aufweist, an der sich eine zugeordnete konkave Lagerfläche (38) einer Gegenpfanne (10) abstützt, die auf einem Bund (16) vergrößerten Durchmessers des Schraubenbolzens gelagert ist und an deren Außenseite der Kopf (36) der Spieleinstellschraube (6) anliegt.

4. Exzenter-Schneckenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (36) jeder Spieleinstellschraube (6) mittels einer Kappe (12) abgedichtet in Richtung zum Aufnahmeraum (32, 33) für die Aufnahme der Antriebswelle (29) oder des Rotors (24) ist.

5. Exzenter-Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial in der Welle (1) gelagerte und spieleinstellbare Hülse (5) axial feststellbar in bezug zur Welle (1) mittels radialer, in der Gelenkwelle (1) angeordneter Innensechskantschrauben (15) ist.