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Kardangetriebe für den Antrieb von Pumpen Die Erfindung bezieht sich
auf einen Pumpenantrieb mit während des Antriebs veränderlichem Hub.
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Für die Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin und her gehende
Bewegung mit veränderlicher Hubweite werden sogenannte Kardangetriebe bzw. Kurbelschleifenantriebe
verwendet. Die bisher bekannten Antriebe dieser Art eignen sich jedoch nicht für
die Abgabe hoher Arbeitskräfte. Zweck der Erfindung ist deshalb, ein Kardangetriebe
für große Belastungen zu schaffen, das für den Antrieb von Kolbenpumpen geeignet
ist.
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Bei dem Kardangetriebe gemäß der Erfindung ist das kleine innenliegende
Zahnrad der beiden das Kardankreispaar bildenden Zahnräder auf einer Kurbelwelle
befestigt, deren Zapfen die Pleuelstange der Pumpe bewegt. Die Kurbelwelle ist unmittelbar
neben der Kurbel mittels eines Lagers in einem Bauteil abgestützt, der seinerseits
im wesentlichen in der gleichen Querebene mittels eines Lagers in dem Getriebegehäuse
abgestützt ist. Die Kräfte, die auf den die hin und her gehende Bewegung ausführenden
Kurbelzapfen wirken, werden auf diese Weisse am kurzmöglichsten Hebelarm auf das
Getriebegehäuse abgesetzt. Vorzugsweise ist die Kurbelwelle in dem bereits erwähnten
Bauteil, das in Form eines Käfigs ausgebildet sein kann, zu beiden Seiten des Zahnrades
gelagert. Ebenso ist es zur Beherrschung der Kräfte zweckmäßig, den Käfig an beiden
Enden des Getriebes im Gehäuse abzustützen.
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Da Pumpen mit hoher Pumpenleistung eine verhältnismäßig niedrige Hubfrequenz
haben, ist es zweckmäßig, das Kardangetriebe mit einem Untersetzungsgetriebe zu
kombinieren, was in einfachster Weise dadurch erfolgen kann, daß auf einer in dem
Käfig des Kardangetriebes koaxial gelagerten Antriebswelle am inneren Ende ein Zahnrad
vorgesehen
wird, das als Sonnenrad eines mit einem Zahnrad auf
der Kurbelwelle zusammenwirkenden Umlaufgetriebes dient.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Pumpe mit einem Gestänge zur Betätigung der beweglichen
Pumpenelemente und einem als Antrieb dienenden Kardangetriebe; Fig. 2 zeigt das
Kardangetriebe; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, und
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2.
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Als Antriebsmaschine dient ein Elektromotor I. Die Welle 2 des Elektromotors
treibt über einen nicht gezeigten Riementrieb od. dgl. die Antriebswelle 3 eines
Kardangetriebes 4, dessen hin und her gehender Zapfen 5 die Bewegung der hin und
her gehenden Pumpenelemente bewirkt.
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Als Pumpe ist eine Duplexpumpe 6 dargestellt. In jedem Pumpenzylinder
ist ein hin und her bewegbares Pumpenelement 7 mit einer sich nach oben erstreckenden
Pumpenstange 8 vorgesehen. Mit dem Pumpenkörper 9 ist eine Wellenlagerstütze Io
fest verbunden, auf welcher eine Schwinghebelwelle II gelagert ist. Auf der Schwinghebelwelle
ist ein Schwinghebel I2 mit den Armen I3 angebracht, an deren Enden Zapfen I4 vorgesehen
sind, an denen die Stangen 8 angelenkt sind. Außerdem ist auf der Welle II ein Hebelarm
I5 befestigt. Am freien Ende dieses Hebelarmes ist ein Zapfen I6 vorgesehen, an
dem das eine Ende eines Lenkers 36 angelenkt ist, dessen anderes Ende auf dem Zapfen
5 des Kardangetriebes 4 gelagert ist. Die Drehbewegung des Motors I wird durch das
Kardangetriebe 4 in eine hin und her gehende Bewegung umgesetzt, die von denn Lenker
bzw. der Pleuelstange I7 dann über die eben beschriebenen Teile auf die Pumpe übertragen
wird.
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Dass Kardangetriebe 4 ist, wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich, in
dem Gehäuse I8 enthalten. Dieses Gehäuse wird von einem Hohlkörper I9 gebildet,
an dessen beiden Enden mittels Schrauben 2o Lagerdeckel 2I und 22 befestigt sind.
Der vordere Lagerdeckel 2I weist eine im Durchmesser große Lagerbohrung 23 und der
hintere Lagerdeckel 22 ein kleines Lager mit einer Lagerbüchse 24 auf. In diesen
beiden Lagern 23 und 24 sind mit Lagerflächen 25 bzw. 26 ausgebildete Endteile 27
bzw. 28 eines Käfigs 29 gelagert.
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Der Käfig 29 dient zur Lagerung des kleineren Rades der beiden das
Kardankreispaar bildenden Räder und eines zur Herabsetzung der Drehzahl des Elektromotors
I dienenden Umlaufgetriebes. Er besteht aus dem bereits erwähnten vorderen, sich
in Querrichtung erstreckenden Endteil 27 mit dem ringflanschförmigen Lager 25, dem
büchsenförmigen hinteren Endteil 28 mit dem Lager 26, einem am hinteren Ende des
Teils 28 vorgesehenen Querteil 3o, zwei im Abstand stehenden sich in Längsrichtung
erstreckenden Teilen 3I, welche die Teile 27 und 3o verbinden, und einem zwischen
den Teilen 27 und 3o angeordneten, die beiden Teile 3I verbindenden Zwischensteg
32.
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Unmittelbar hinter dem vorderen Lagerdeckel 2I ist in einer zylindrischen
Lagerfläche 33 des Gehäuseteils I9 ein Innenzahnkranz 34 abgestützt, der das eine
Element des Kardankreispaares bildet. Die axiale Lage des Zahnkranzes 34 ist einerseits
durch den Zentrierbund des vorderen Lagerdeckels 27 und andererseits einen Bund
35 in dem Hohlkörper I9 gesichert. Ein Drehen des Zahnkranzes ist durch die allgemein
mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnete Verstellvorrichtung für den Zahnkranz verhindert,
deren Aufbau später beschrieben wird.
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Das zweite Element des Kardankreispaares wird von einem Zahnrad 37
gebildet, das in bekannter Weise den halben Teilkreisdurchmesser wie der Innenzahnkranz
34 aufweist. Dieses Zahnrad 37 ist auf einer Welle 38 aufgekeilt, an deren äußerem
Ende eine Kurbel 39 mit dem Kurbelzapfen 5 vorgesehen ist, wobei zur Erzielung der
geradlinigen Hinundherbewegung dieses Zapfens der Kurbelradius in bekannter Weise
dem Radius des Teilkreises des Zahnrades 37 entspricht. Die Kurbelwelle 38 ist unmittelbar
neben dem Kurbelarm 39 über ein Wälzlager 4o in dem vorderen Endteil 27 des Käfigs
abgestützt, welcher selbst wieder im wesentlichen in der gleichen Ebene, wie bereits
oben gesagt, in der Lagerbohrung 23 des vorderen Deckels 2I abgestützt ist. Das
hintere Ende der Kurbelwelle 38 ist über ein Wälzlager 4I in dem Querteil 3o des
Käfigs gelagert.
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Die Antriebskraft für die Pumpe wird von dem Elektromotor I über ein
nicht gezeigtes Getriebe, z. B. ein Keilriemengetriebe auf die Eingangswelle 3 des
Kardangetriebes übertragen. Die Welle 3 ist mittels Wälzlager 42 und 43 in dem büchsenförmigen
Teil 28 des Käfigs 29 gelagert und weist am inneren Ende ein Ritzel 44 auf, das
als Sonnenrad eines die Drehzahl herabsetzenden Umlaufgetriebes dient. Mit diesem
Ritzel 44 steht ein Zahnrad 45 im Eingriff, das auf einer in den Querteilen 3o und
32 des Käfigs abgestützten Achse 46 läuft. Dieses Zahnrad 45 bildet eine Einheit
mit einem zweiten Zahnrad 47, das seinerseits mit einem Zahnrad 48 kämmt, welches
mit dem bereits obenerwähnten, den zweiten Flansch des Kardankreispaares bildenden
Zahnrand 37 eine Einheit bildet und somit auf der Welle 38 befestigt ist.
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Bei einer der Eingangswelle 3 erteilten Drehbewegung wälzt sich das
Zahnrad 37 in dem Zahnkranz 34 ab, wobei dann der Zapfen 5 die hin und her gehende
Bewegung auf einer bestimmten geraden Linie ausführt. Die Winkelstellung der Bewegungsbahn
des Zapfens 5 gegenüber der Verbindungslinie von Zapfen I6 an dem Pumpenhebel I5
und Mitte des Kardangetriebes 4 und damit der den beweglichen Teilen 7 der Pumpe
6 mitgeteilte Hub kann in bekannter Weise durch Verdrehung des Innenzahnkranzes
34 geändert werden. Diese Verdrehung wird mittels der bereits obenerwähnten Verstelleinrichtung
36 ausgeführt.
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Diese Verstelleinrichtung 36 umfaßt eine Schnecke 49, die mit einer
Schneckenradverzahnung
5o am Umfang des Zahnkranzes 34 im Eingriff
steht und durch ein Handrad 5I gedreht werden kann.
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Wie aus der Zeichnung deutlich erkennbar, hat das Kardangetriebe einen
sehr robusten Aufbau, der sich zur Übertragung schwerer Belastungen eignet. Die
von der Pumpe herrührende Last wird über ein Pleuel auf eine Kurbelwelle übertragen,
die gleichzeitig die Welle für das kleine Zahnrad der beiden das Kardankreispaar
bildenden Räder dient, und der Hauptteil der Belastung wird unmittelbar neben der
Kurbel über den Käfig auf das Gehäuse abgesetzt.