EP1857680B1 - Rotorbaugruppe - Google Patents
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- EP1857680B1 EP1857680B1 EP06010218.3A EP06010218A EP1857680B1 EP 1857680 B1 EP1857680 B1 EP 1857680B1 EP 06010218 A EP06010218 A EP 06010218A EP 1857680 B1 EP1857680 B1 EP 1857680B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C2/126—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
- F04C15/0073—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
- F04C13/001—Pumps for particular liquids
Definitions
- the invention relates to a rotor assembly for a pump, in particular for a rotary piston pump.
- Rotary pumps usually have two parallel-lying rotor shafts, which are coupled in their rotational movement with each other and each carry a rotatable piston or a gear at one axial end.
- the pistons or gears mesh with each other and form a positive displacement pump. It is important for these pumps that the pistons run synchronously.
- both the piston and the transmission elements which couple the two shafts rotatably connected to the rotor shafts rotatably connect. At the same time an accurate adjustment of the elements on the shafts is required to ensure the synchronous running of the two pistons so that they rotate into each other.
- a first pinion is preferably arranged non-rotatably on a driven rotor shaft and arranged on a second, parallel rotor shaft, a second, meshing with the first pinion pinion, so that one rotor shaft is driven by the other.
- the drive pinion has a central recess with a conical inner peripheral surface. This inner circumferential surface extends conically around the longitudinal or rotational axis of the rotor shaft and the drive pinion.
- the drive shaft has a corresponding conical outer peripheral surface, wherein the conical inner peripheral surface and the conical outer peripheral surface for fixing the drive pinion on the rotor shaft engage or abut each other. In this way, the drive pinion is rotatably held on the rotor shaft.
- a cylindrical contact surface adjoining the smaller diameter end of the conical inner peripheral surface is formed in the recess of the rotor, and the rotor shaft has a corresponding cylindrical contact surface which adjoins the smaller diameter end of the conical outer peripheral surface.
- the drive pinion is further axially displaced relative to the rotor shaft, so that the conical inner peripheral surface runs onto the corresponding conical outer circumferential surface and thus the drive pinion is fixed firmly, in particular rotationally fixed on the rotor shaft.
- the rotor assembly according to the invention for a pump in particular for a rotary piston pump, preferably has at least one rotor mounted on the rotor shaft.
- the rotor forms the piston in the rotary piston pump, which preferably engages with the piston of a second rotor shaft.
- the rotor has a recess into which the rotor shaft engages.
- the rotor shaft preferably has at least one cross-sectionally circular pocket on the outer circumference.
- the cross-sectionally circular-shaped pocket forms a cylinder-segment-shaped recess whose Diameter or central axis preferably extends parallel to the longitudinal or rotational axis of the rotor shaft.
- Opposite is formed on the inner circumference of the recess of the rotor a corresponding, circular cross-section shaped pocket. That is, this pocket also forms a cylinder-segment-shaped recess whose longitudinal or central axis preferably extends parallel to the longitudinal or rotational axis of the rotor.
- the longitudinal or rotational axis of the rotor is identical to the longitudinal or rotational axis of the rotor shaft.
- the two opposite, circular segment-shaped pockets preferably together form a circular-cylindrical recess or a circular-cylindrical hole which extends parallel to the longitudinal axis of the rotor shaft between the inner circumference of the recess and the outer circumference of the rotor shaft.
- a corresponding cross-section, preferably circular, ie circular cylindrical connecting element is used. This connecting element produces the positive, rotationally fixed connection between rotor and rotor shaft.
- the circular segment-shaped cross-sectional areas of the pockets on the outer circumference of the rotor shaft and on the inner circumference of the recess of the rotor are preferably dimensioned such that together they form a circular cross-section.
- the two pockets are semicircular in cross section, so that the pockets on the outer circumference of the rotor shaft and on the inner circumference of the recess of the rotor each have a semi-cylindrical shape, which together define a cylindrical recess into which a cylindrical connecting element can be used.
- the pockets in the rotor or in the outer circumference of the rotor shaft are preferably milled there, so that they can be formed there with high accuracy at the desired angular position.
- the cylindrical connecting element can then only be used appropriately be when the pockets on the inner circumference of the rotor and on the outer circumference of the rotor shaft exactly opposite each other, that is, the rotor is with respect to the rotor shaft in a predetermined angular position.
- both the central and longitudinal axes of the pockets on the rotor shaft and on the rotor and the longitudinal axis of the circular cross-section connecting element extend parallel to the axis of rotation of the rotor shaft and thus of the rotor.
- a plurality of semicircular in cross-section pockets and formed on the inner circumference of the recess of the rotor, a corresponding plurality of respectively opposite and semi-circular in cross-section pockets, each in the opposite pockets a circular cross-section connecting element is inserted. That is, the pockets on the outer circumference of the rotor shaft are arranged corresponding to the pockets on the inner circumference of the recess of the rotor in the same angular positions, so that always one pocket on the outer circumference of the rotor shaft of a pocket on the inner circumference of the recess exactly opposite, so that these two pockets together a cross-sectionally circular, d. H.
- the plurality of pockets on the rotor shaft and the corresponding opposite pockets on the rotor are preferably irregular arranged distributed over the circumference.
- the connecting elements are glued in the pockets on the rotor and / or in the pockets on the rotor shaft.
- the fasteners are secured in the pockets so that they can not slip out or come loose. So a durable connection between rotor and rotor shaft can be created.
- the connecting elements may be designed to be spreadable in their diameter direction. This makes it possible to easily insert the connecting elements in the opposite pockets and then to spread so that they tense in the pockets. So then a firm connection between rotor and rotor shaft is created. At the same time this allows an automatic accurate alignment or adjustment of the opposite pockets during spreading of the connecting element.
- the rotor is then automatically aligned and fixed in the defined, predetermined angular position with respect to the rotor shaft. Also, the exact centering can be done by spreading the fasteners.
- the connecting elements can be formed be that their spread is reversible, they can be solved again, so that, for example, for maintenance or replacement of wearing parts to be able to remove the rotor from the rotor shaft.
- the connecting elements are preferably made of two axially arranged cylindrical bodies and at least one expansion element located axially between the cylinder bodies, wherein the two cylinder bodies are mutually axially adjustably connected to each other. This can be done for example by a screw which connects the two cylinder body together. If the two cylinder body to be moved toward each other by adjusting the adjusting element, such as a screw, the spreading element located between them can be spread.
- At least one of the two cylinder body of a connecting element is preferably fixedly connected to the rotor and / or the rotor shaft, preferably non-rotatably connected to the rotor and / or the rotor shaft.
- the rotationally fixed connection can be made for example by a positive engagement or by clamping or gluing.
- the rotor assembly as described above is preferably part of a rotary piston pump, which preferably has two rotor assemblies as described above.
- the rotor assembly according to the invention is particularly suitable for use in a rotary piston or rotary piston pump, as for example in the sectional view in Fig. 1 is shown.
- rotary piston pumps have in their interior two mutually parallel rotor assemblies 2 and 4, which via pinion 6 and 8 are engaged with each other.
- the rotor assembly 2 is driven via its shaft end 10 by a motor, not shown.
- the shafts of the rotor assemblies 2 and 4 are each connected to a rotor or rotary pistons 12, 14, which mesh with each other and thus form a positive displacement pump.
- the invention relates to the rotor assemblies 2 and 4 and there the attachment of the rotors 12 and 14 to the rotor shafts 16, 18. Further, the invention relates to the attachment of the pinion 6 and 8 on the rotor shafts 16, 18. If below the further embodiments of these fasteners only will be described with reference to one of the two rotor assemblies 2 and 4, it is understood, however, that the configuration is selected according to the respective other rotor assembly.
- Fig. 2 to 4 show a first embodiment according to the invention of the attachment of the rotor 12 to the rotor shaft 16.
- the rotor 12 is connected to the rotor shaft 16 at a shaft end, in such a way that it is plugged onto the rotor shaft in the direction of the axis of rotation or rotation.
- the rotor 12 has in its interior, concentric with the longitudinal or rotational axis X, a recess 20, into which the rotor shaft 16 engages with its shaft end 22.
- semicircular or semi-cylindrical pockets 24 are formed, the longitudinal axes and circumferential surfaces extending parallel to the axis of rotation X.
- pockets 26 are formed on the inner circumference, which also have a semi-circular cross-section or a semi-cylindrical shape and their central axes extend parallel to the axis of rotation X.
- the pockets 26 are arranged on the inner periphery of the recess 20 so that they are arranged around the longitudinal axis X at the same angular positions as the pockets 24 so that at the desired angular position of the rotor 12 with respect to the rotor shaft 16 is always a pocket 24 a pocket 26th exactly opposite.
- a cylindrical recess formed in the plane of contact between the inner circumference of the recess 20 and the outer circumference of the shaft end 22 is always formed by a pocket 24 together with a pocket 26, into which a cylindrical or roller-shaped connecting element 28 is inserted.
- the connecting elements 28 produce a positive connection between the rotor shaft 16 and the rotor 12, which enables a torque transmission from the rotor shaft 16 to the rotor 12.
- the defined orientation of the rotor 12 in the radial direction of the rotor shaft 16 can also be done by the connecting elements 28, since they are distributed over the entire circumference of the rotor shaft 16 and the shaft end 22 and with appropriate fit the rotor 12 without play in the radial direction of the Fix shaft end 22.
- a fixing screw 30 which is screwed into a front-side threaded bore 32 in the direction of the longitudinal axis X in the shaft end 22 and thus secures the rotor 12 in the axial direction of the rotor shaft 16.
- the head of the fixing screw 30 engages over the peripheral edge of the recess 20.
- connecting elements 28 it is massive reel body, for example made of steel.
- these can be glued in the pockets 24 and 26.
- FIGS. 5 to 8 An alternative connection between rotor 14 and rotor shaft 18 will be described.
- the shaft end 22 is formed with the pockets 24 as described above with reference to the first embodiment.
- the recess 20 with the pockets 26 is formed identical to the first embodiment according to the foregoing description.
- This second embodiment differs only in the configuration of the connecting elements 28, which are designed here as clamping or clamping elements and in more detail with reference to FIG FIGS. 7 and 8 to be discribed.
- These connecting elements 28 can be tensioned after insertion into the pockets 24 and 26, so that they expand in the radial direction and thus generate a clamping force between the rotor 12, 14 and the associated rotor shaft 16, 18.
- a complete fixation of the rotor 12, 14 on the rotor shaft 16, 18 can be achieved, and it can be dispensed with the fixing screw 30, which can also be arranged in addition.
- the connecting elements 28 according to the second embodiment are also circular in cross-section, that is, they are generally circular-cylindrical or barrel-shaped. They are formed by two axially spaced cylinder bodies 34, which are interconnected by a screw 36. In this case, the screw 36 penetrates the one cylinder body 34 through a hole 38 without thread and engages in the other cylinder body 34 in a thread 40 a. By turning the Screw 36 can thus be the cylinder body 34 in the axial direction towards each other and moved apart.
- a ring 42 is arranged, which does not come into contact with the adjacent cylinder bodies 34 at the axial end faces.
- the ring 42 has centrally on the outer circumference a projection 44 which is bevelled or gripped on the cylinder bodies 34 facing sides. Accordingly, the end faces of the cylinder body 34, which face the projection 44, are chamfered such that between the cylinder bodies 34 and the projection 44 annular grooves are formed, which widen outwardly. In these grooves clamping rings 46 are arranged.
- the pinion or drive pinion 6 has a conical, central recess 48, with which the pinion 6 is placed on a corresponding, ie inclined at the same angle, conical contact surface 50 on the rotor shaft 16.
- a cylindrical contact surface 52 connects, wherein the conical contact surface 50 is separated from the contact surface 52 by a recess 54.
- a cylindrical contact surface 56 is formed on the inner periphery of the recess 48 at the tapered end of the conical inner peripheral surface, which has substantially the same diameter as the cylindrical contact surface 52.
- This embodiment of the connection between the pinion 6 and the rotor shaft 16 facilitates the alignment of the pinion 6 in a certain angular position with respect to the longitudinal axis X during assembly. This alignment is required because the rotors 12 and 14 must be arranged at a certain angle to each other and rotate each other.
- the pinion 6 can first be pushed onto the rotor shaft such that initially only the cylindrical contact surfaces 52 and 56 come to rest. In this position, the pinion 6 is aligned in the radial direction on the rotor shaft 16, but can still be moved in the axial direction along the longitudinal axis X and in the circumferential direction. When the desired angular orientation is achieved, the pinion 6 is further displaced in the axial direction toward the shaft end 22, so that the conical inner surface of the recess 48 comes to rest on the conical bearing surface 50 of the rotor shaft 16.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Rotorbaugruppe für eine Pumpe, insbesondere für eine Drehkolbenpumpe.
- Drehkolbenpumpen weisen üblicherweise zwei parallelliegende Rotorwellen auf, welche in ihrer Drehbewegung miteinander gekoppelt sind und an einem Axialende jeweils einen drehbaren Kolben oder ein Zahnrad tragen. Die Kolben oder Zahnräder greifen ineinander und bilden so eine Verdrängerpumpe. Es ist bei diesen Pumpen wichtig, dass die Kolben synchron laufen. Insofern sind sowohl die Kolben als auch die Getriebeelemente, welche die beiden Wellen drehbeweglich koppeln, mit den Rotorwellen drehfest zu verbinden. Dabei ist gleichzeitig eine genaue Justage der Elemente auf den Wellen erforderlich, um den synchronen Lauf der beiden Kolben, so dass sie drehend ineinander greifen, sicherzustellen.
- Bei bekannten Wellen-Naben-Verbindungen ist die genaue Ausrichtung aufgrund der gegebenen Toleranzen schwierig.
- Aus
US 4,490,102 ist ein Schraubenkompressor bekannt, welcher zwei ineinandergreifende Schraubenwellen aufweist, welche durch eine Zahnradpaarung miteinander verbunden sind. Eines dieser Zahnräder ist über eine Kegelverbindung an der zugehörigen Rotorwelle festgelegt. Bei einer solchen Kegelverbindung ist die drehwinkelgenaue Ausrichtung des Antriebszahnrades auf der Welle schwierig, da das Zahnrad, wenn es mit der Welle in Kontakt kommt, aufgrund der Kegelflächen relativ schnell blockiert und im Drehwinkel nicht mehr ausgerichtet werden kann. - Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Rotorbaugruppe für eine Pumpe zu schaffen, welche eine einfachere drehwinkelgenaue Justage von Getriebeelementen an der Rotorwelle ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch eine Rotorbaugruppe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Bei der erfindungsgemäßen Rotorbaugruppe ist zumindest eine Rotorwelle und ein mit dieser drehfest verbundenes Antriebs- bzw. Abtriebsritzel vorgesehen. Diese Rotorbaugruppe ist insbesondere für die Verwendung in einer Drehkolbenpumpe vorgesehen, in welcher mehrere Rotorwellen in ihrer Drehbewegung miteinander gekoppelt werden müssen. Hierzu ist vorzugsweise an einer angetriebenen Rotorwelle ein erstes Ritzel drehfest angeordnet und an einer zweiten, parallelen Rotorwelle ein zweites, mit dem ersten Ritzel kämmendes Ritzel angeordnet, so dass die eine Rotorwelle von der anderen mit angetrieben wird.
- Erfindungsgemäß weist das Antriebsritzel eine zentrale Ausnehmung mit einer konischen Innenumfangsfläche auf. Diese Innenumfangsfläche erstreckt sich dabei konisch um die Längs- bzw. Rotationsachse der Rotorwelle und des Antriebsritzels. Die Antriebswelle weist eine korrespondierende konische Außenumfangsfläche auf, wobei die konische Innenumfangsfläche und die konische Außenumfangsfläche zur Fixierung des Antriebsritzels auf der Rotorwelle miteinander in Eingriff bzw. in Anlage sind. Auf diese Weise wird das Antriebsritzel drehfest auf der Rotorwelle gehalten.
- Vorzugsweise ist in der Ausnehmung des Rotors eine sich an das im Durchmesser kleinere Ende der konischen Innenumfangsfläche anschließende zylindrische Kontaktfläche ausgebildet und die Rotorwelle weist eine korrespondierende zylindrische Kontaktfläche auf, welche sich an das im Durchmesser kleinere Ende der konischen Außenumfangsfläche anschließt. Diese Ausgestaltung erleichtert das Aufsetzen des Antriebsritzels auf die Rotorwelle, da zunächst die zylindrischen Kontaktflächen miteinander in Eingriff gebracht werden können. Dabei wird das Ritzel bereits zentrisch auf der Rotorwelle ausgerichtet, bleibt jedoch zunächst noch um diese drehbar, so dass das Antriebsritzel anschließend in seiner Winkelposition bezüglich der Rotorwelle ausgerichtet werden kann. Anschließend wird das Antriebsritzel weiter axial relativ zu der Rotorwelle verschoben, so dass die konische Innenumfangsfläche auf die korrespondierende konische Außenumfangsfläche aufläuft und so das Antriebsritzel fest, insbesondere drehfest auf der Rotorwelle fixiert wird.
- Zusätzlich ist es möglich, dass das Antriebsritzel und die Rotorwelle miteinander verklebt werden, um eine noch festere Verbindung zu realisieren.
- Die erfindungsgemäße Rotorbaugruppe für eine Pumpe, insbesondere für eine Drehkolbenpumpe weist vorzugsweise zumindest einen auf der Rotorwelle befestigten Rotor auf. Der Rotor bildet bei der Drehkolbenpumpe den Kolben, welcher vorzugsweise mit dem Kolben einer zweiten Rotorwelle in Eingriff tritt. Der Rotor weist eine Ausnehmung auf, in welche die Rotorwelle eingreift.
- Zur drehfesten Anbringung des Rotors an der Rotorwelle weist die Rotorwelle bevorzugt am Außenumfang zumindest eine im Querschnitt kreissegmentförmige Tasche auf. Die im Querschnitt kreissegmentförmige Tasche bildet eine zylindersegmentförmige Ausnehmung, deren Durchmesser oder Mittelachse sich vorzugsweise parallel zur Längs- bzw. Rotationsachse der Rotorwelle erstreckt. Gegenüberliegend ist am Innenumfang der Ausnehmung des Rotors eine korrespondierende, im Querschnitt kreissegmentförmige Tasche ausgebildet. Das heißt, auch diese Tasche bildet eine zylindersegmentförmige Ausnehmung, deren Längs- bzw. Mittelachse sich vorzugsweise parallel zur Längs- bzw. Rotationsachse des Rotors erstreckt. Dabei ist die Längs- bzw. Rotationsachse des Rotors identisch zu der Längs- bzw. Rotationsachse der Rotorwelle. Die beiden gegenüberliegenden, kreissegmentförmigen Taschen bilden vorzugsweise gemeinsam eine kreiszylindrische Ausnehmung bzw. ein kreiszylindrisches Loch, welches sich parallel zur Längsachse der Rotorwelle zwischen Innenumfang der Ausnehmung und Außenumfang der Rotorwelle erstreckt. In diese so einander gegenüberliegenden Taschen ist ein im Querschnitt korrespondierendes, bevorzugt kreisförmiges, d. h. kreiszylindrisches Verbindungselement eingesetzt. Dieses Verbindungselement stellt die formschlüssige, drehfeste Verbindung zwischen Rotor und Rotorwelle her.
- Die kreissegmentförmigen Querschnittsflächen der Taschen am Außenumfang der Rotorwelle sowie am Innenumfang der Ausnehmung des Rotors sind vorzugsweise so dimensioniert, dass sie gemeinsam einen Kreisquerschnitt bilden. Besonders bevorzugt sind die beiden Taschen im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet, so dass die Taschen am Außenumfang der Rotorwelle und am Innenumfang der Ausnehmung des Rotors jeweils eine halbzylindrische Form aufweisen, welche gemeinsam eine zylindrische Ausnehmung definieren, in welche ein zylindrisches Verbindungselement eingesetzt werden kann.
- Die Taschen in dem Rotor bzw. im Außenumfang der Rotorwelle werden dort vorzugsweise eingefräst, so dass sie dort mit hoher Genauigkeit an der gewünschten Winkelposition ausgebildet werden können. Das zylindrische Verbindungselement kann dann nur passend eingesetzt werden, wenn die Taschen am Innenumfang des Rotors und am Außenumfang der Rotorwelle einander genau gegenüberliegen, d. h. sich der Rotor bezüglich der Rotorwelle in einer vorbestimmten Winkelposition befindet. Durch entsprechende enge Passung kann hier eine spielfreie, formschlüssige Verbindung zwischen Rotor und Rotorwelle erreicht werden.
- Vorzugsweise erstrecken sich sowohl die Mittel- bzw. Längsachsen der Taschen an der Rotorwelle und am Rotor als auch die Längsachse des im Querschnitt kreisförmigen Verbindungselements parallel zur Rotationsachse der Rotorwelle und damit des Rotors.
- Vorzugsweise ist am Außenumfang der Rotorwelle eine Mehrzahl von im Querschnitt halbkreisförmigen Taschen und am Innenumfang der Ausnehmung des Rotors eine entsprechende Mehrzahl jeweils gegenüberliegender und im Querschnitt halbkreisförmiger Taschen ausgebildet, wobei jeweils in die einander gegenüberliegenden Taschen ein im Querschnitt kreisförmiges Verbindungselement eingesetzt ist. Das heißt, die Taschen am Außenumfang der Rotorwelle sind korrespondierend zu den Taschen am Innenumfang der Ausnehmung des Rotors in gleichen Winkelpositionen angeordnet, so dass immer jeweils eine Tasche am Außenumfang der Rotorwelle einer Tasche am Innenumfang der Ausnehmung genau gegenüberliegt, so dass diese beiden Taschen zusammen eine im Querschnitt kreisförmige, d. h. insgesamt kreiszylindrische Aufnahmeöffnung für ein Verbindungselement bilden. In jede dieser Taschenpaarungen ist jeweils ein Verbindungselement eingesetzt. Auf diese Weise ist eine stärker belastbare, formschlüssige Verbindung zwischen Rotor und Rotorwelle geschaffen, über welche auch größere Drehmomente übertragen werden können.
- Die Mehrzahl von Taschen an der Rotorwelle und die korrespondierenden, gegenüberliegenden Taschen am Rotor sind vorzugsweise unregelmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der Rotor an der Rotorwelle nur in einer vorbestimmten Winkellage bezüglich der Rotationsachse befestigt werden kann, so dass eine Fehlmontage ausgeschlossen werden kann. Dies ist wichtig, da beim Einsatz in einer Drehkolbenpumpe, in welcher der Rotor mit einem zweiten Rotor zusammenwirkt, der Rotor sich definiert bezüglich des zweiten Rotors bewegen muss. Eine unregelmäßige Anordnung der Taschen kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass eigentlich alle Taschen in regelmäßigen Winkelpositionen zueinander angeordnet werden, jedoch an einer Winkelposition, an welcher aufgrund dieser regelmäßigen Teilung eigentlich eine Tasche ausgebildet sein müsste, keine Tasche ausgebildet ist.
- Weiter bevorzugt werden die Verbindungselemente in den Taschen am Rotor und/oder in den Taschen an der Rotorwelle verklebt. Auf diese Weise werden die Verbindungselemente in den Taschen gesichert, so dass sie nicht herausrutschen oder sich lösen können. So kann eine haltbare Verbindung zwischen Rotor und Rotorwelle geschaffen werden.
- Alternativ oder zusätzlich können die Verbindungselemente in ihrer Durchmesserrichtung spreizbar ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, die Verbindungselemente leicht in die einander gegenüberliegenden Taschen einzusetzen und anschließend zu spreizen, so dass sie sich in den Taschen verspannen. So wird dann eine feste Verbindung zwischen Rotor und Rotorwelle geschaffen. Gleichzeitig ermöglicht dies eine automatische genaue Ausrichtung bzw. Justage der einander gegenüberliegenden Taschen beim Spreizen des Verbindungselementes. Damit wird dann der Rotor auch automatisch in der definierten, vorbestimmten Winkellage bezüglich der Rotorwelle ausgerichtet und fixiert. Auch kann die genaue Zentrierung durch das Spreizen der Verbindungselemente erfolgen. Ferner können die Verbindungselemente so ausgebildet sein, dass ihre Spreizung reversibel ist, um sie wieder gelöst werden können, so dass beispielsweise zu Wartungsarbeiten oder zum Austausch von Verschleißteilen den Rotor von der Rotorwelle abnehmen zu können.
- Die Verbindungselemente bestehen dazu vorzugsweise aus zwei axial zueinander angeordneten Zylinderkörpern und zumindest einem axial zwischen den Zylinderkörpern liegenden Spreizelement, wobei die beiden Zylinderkörper zueinander axial verstellbar miteinander verbunden sind. Dies kann beispielsweise durch eine Schraube geschehen, welche die beiden Zylinderkörper miteinander verbindet. Wenn die beiden Zylinderkörper aufeinander zu bewegt werden durch Verstellen des Verstellelementes, beispielsweise einer Schraube, kann das dazwischen liegende Spreizelement gespreizt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass zwischen dem Spreizelement und den Zylinderkörpern konische Flächen ausgebildet sind, welche bei Pressung der Zylinderkörper in axialer Richtung auf das Spreizelement eine auf dieses in radialer Richtung wirkende Kraft erzeugen, welche das Spreizelement in radialer Richtung auseinander drückt, so dass dieses gegen die Innenwandungen der Taschen, in welche das Verbindungselement eingesetzt ist, gedrückt wird.
- Zumindest einer der beiden Zylinderkörper eines Verbindungselementes ist vorzugsweise fest mit dem Rotor und/oder der Rotorwelle, vorzugsweise drehfest mit dem Rotor und/oder der Rotorwelle verbunden. Auf diese Weise kann beispielsweise in dem Fall, dass die beiden Zylinderkörper mit einer Schraube verbunden sind, verhindert werden, dass sich beim Drehen der Schraube der Zylinderkörper mitdreht. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch einen formschlüssigen Eingriff oder aber auch durch Klemmung oder Verkleben erfolgen.
- Wie beschrieben, ist die Rotorbaugruppe, wie sie vorangehend beschrieben wurde, vorzugsweise Teil einer Kreiskolben- bzw. Drehkolbenpumpe, welche vorzugsweise zwei Rotorbaugruppen gemäß der vorangehenden Beschreibung aufweist.
- Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
- Fig. 1
- eine Schnittansicht einer Drehkolbenpumpe mit einer Rotorbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung,
- Fig. 2
- eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 3
- eine Detailansicht des Rotors gemäß
Fig. 2 , - Fig. 4
- eine Schnittansicht der montierten Rotorbaugruppe gemäß
Figuren 1 bis 3 , - Fig. 5
- eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotorbaugruppe,
- Fig. 6
- eine Detailansicht des Rotors gemäß
Fig. 5 , - Fig. 7
- eine Schnittansicht eines Verbindungselementes, wie es bei der Rotorbaugruppe gemäß
Figuren 5 und 6 eingesetzt ist, - Fig. 8
- eine Explosionsansicht des Verbindungselementes gemäß
Fig. 7 , - Fig. 9
- eine perspektivische Ansicht der Befestigung eines Antriebsritzels bei einer erfindungsgemäßen Rotorbaugruppe und
- Fig. 10
- eine Schnittansicht der Rotorbaugruppe gemäß
Fig. 9 mit montiertem Antriebsritzel. - Die erfindungsgemäße Rotorbaugruppe eignet sich besonders zum Einsatz in einer Kreiskolben- bzw. Drehkolbenpumpe, wie sie beispielsweise in der Schnittansicht in
Fig. 1 gezeigt ist. Derartige Drehkolbenpumpen weisen in ihrem Inneren zwei parallel zueinander angeordnete Rotorbaugruppen 2 und 4 auf, welche über Ritzel 6 und 8 miteinander in Eingriff sind. Die Rotorbaugruppe 2 wird über ihr Wellenende 10 von einem nicht gezeigten Motor angetrieben. Am entgegengesetzten Ende sind die Wellen der Rotorbaugruppen 2 und 4 jeweils mit einem Rotor bzw. Drehkolben 12, 14 verbunden, welche miteinander kämmen und so eine Verdrängerpumpe bilden. - Die Erfindung betrifft die Rotorbaugruppen 2 und 4 und dort die Befestigung der Rotoren 12 und 14 an den Rotorwellen 16, 18. Ferner betrifft die Erfindung die Befestigung der Ritzel 6 und 8 an den Rotorwellen 16, 18. Wenn nachfolgend die weiteren Ausgestaltungen dieser Befestigungen nur anhand einer der beiden Rotorbaugruppen 2 und 4 beschrieben werden, so ist jedoch zu verstehen, dass die Ausgestaltung an der jeweils anderen Rotorbaugruppe entsprechend gewählt ist.
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Fig. 2 bis 4 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform der Befestigung des Rotors 12 an der Rotorwelle 16. - Der Rotor 12 ist an einem Wellenende mit der Rotorwelle 16 verbunden, in der Weise, dass er in Richtung der Dreh- bzw. Rotationsachse auf die Rotorwelle aufgesteckt ist. Dazu weist der Rotor 12 in seinem Inneren zentrisch zu der Längs- bzw. Drehachse X eine Ausnehmung 20 auf, in welche die Rotorwelle 16 mit ihrem Wellenende 22 eingreift. Am Außenumfang des Wellenendes 22 sind halbkreis- bzw. halbzylinderförmige Taschen 24 ausgebildet, deren Längsachsen und Umfangsflächen sich parallel zu der Drehachse X erstrecken.
- Im Inneren der Ausnehmung 20 sind am Innenumfang korrespondierende Taschen 26 ausgebildet, welche ebenfalls einen halbkreisförmigen Querschnitt bzw. eine halbzylindrische Form aufweisen und deren Mittelachsen sich parallel zur Drehachse X erstrecken. Die Taschen 26 sind am Innenumfang der Ausnehmung 20 so angeordnet, dass sie um die Längsachse X herum an denselben Winkelpositionen angeordnet sind wie die Taschen 24, so dass bei der gewünschten Winkellage des Rotors 12 bezüglich der Rotorwelle 16 jeweils immer eine Tasche 24 einer Tasche 26 genau gegenüberliegt. Auf diese Weise wird immer von einer Tasche 24 gemeinsam mit einer Tasche 26 eine in der Berührungsebene zwischen Innenumfang der Ausnehmung 20 und Außenumfang des Wellenendes 22 liegende zylindrische Ausnehmung gebildet, in welche ein zylindrisches bzw. rollenförmiges Verbindungselement 28 eingesetzt wird. Auf diese Weise stellen die Verbindungselemente 28 eine formschlüssige Verbindung zwischen der Rotorwelle 16 und dem Rotor 12 her, welche eine Drehmomentenübertragung von der Rotorwelle 16 auf den Rotor 12 ermöglicht.
- Die definierte Ausrichtung des Rotors 12 in radialer Richtung der Rotorwelle 16 kann ebenfalls durch die Verbindungselemente 28 erfolgen, da diese über den gesamten Umfang der Rotorwelle 16 bzw. des Wellenendes 22 verteilt angeordnet sind und bei entsprechender Passung den Rotor 12 spielfrei in radialer Richtung an dem Wellenende 22 fixieren. Alternativ ist es möglich, auch bereits eine entsprechende Passung zwischen dem Innenumfang der Ausnehmung 20 und dem Außenumfang des Wellenendes 22 herzustellen, so dass eine spielfreie Anbringung des Rotors 12 an dem Wellenende 22 möglich ist.
- In axialer Richtung wird der Rotor 12 durch eine Fixierschraube 30 befestigt, welche in eine stirnseitige Gewindebohrung 32 in Richtung der Längsachse X in das Wellenende 22 eingeschraubt wird und so den Rotor 12 in axialer Richtung an der Rotorwelle 16 sichert. Dabei übergreift der Kopf der Fixierschraube 30 den Umfangsrand der Ausnehmung 20.
- Bei den Verbindungselementen 28 gemäß der Ausführungsform, welche in den
Figuren 2 bis 4 gezeigt ist, handelt es sich um massive Rollenkörper beispielsweise aus Stahl. Zur zusätzlichen Sicherung können diese in den Taschen 24 und 26 verklebt sein. Ferner ist es auch möglich, zwischen dem Außenumfang des Wellenendes 22 und dem Innenumfang der Ausnehmung 20 zusätzlich einen Klebstoff aufzubringen. - Anhand von
Figuren 5 bis 8 wird eine alternative Verbindung zwischen Rotor 14 und Rotorwelle 18 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist das Wellenende 22 mit den Taschen 24 wie vorangehend anhand der ersten Ausführungsform beschrieben ausgebildet. Auch die Ausnehmung 20 mit den Taschen 26 ist identisch mit der ersten Ausführungsform gemäß der vorangehenden Beschreibung ausgebildet. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich lediglich in der Ausgestaltung der Verbindungselemente 28, welche hier als Klemm- bzw. Spannelemente ausgebildet sind und näher anhand vonFiguren 7 und 8 beschrieben werden. Diese Verbindungselemente 28 lassen sich nach Einsetzen in die Taschen 24 und 26 spannen, so dass sie sich in radialer Richtung erweitern und so eine Klemmkraft zwischen dem Rotor 12, 14 und der zugehörigen Rotorwelle 16, 18 erzeugen. Insofern kann eine vollständige Fixierung des Rotors 12, 14 an der Rotorwelle 16, 18 erreicht werden, und es kann auf die Fixierschraube 30 verzichtet werden, welche jedoch auch zusätzlich angeordnet werden kann. - Die Verbindungselemente 28 gemäß der zweiten Ausführungsform sind im Querschnitt ebenfalls kreisförmig, d. h. insgesamt kreiszylindrisch bzw. tonnenförmig ausgebildet. Sie werden von zwei axial beabstandeten Zylinderkörpern 34 gebildet, welche durch eine Schraube 36 miteinander verbunden sind. Dabei durchdringt die Schraube 36 den einen Zylinderkörper 34 durch ein Loch 38 ohne Gewinde und greift in dem anderen Zylinderkörper 34 in ein Gewinde 40 ein. Durch Drehen der Schraube 36 können somit die Zylinderkörper 34 in axialer Richtung aufeinander zu und auseinander bewegt werden.
- Zwischen den beiden Zylinderkörpern 34 ist ein Ring 42 angeordnet, welcher an den axialen Stirnseiten nicht mit den angrenzenden Zylinderkörpern 34 in Kontakt kommt. Der Ring 42 weist zentral am Außenumfang einen Vorsprung 44 auf, welcher an den den Zylinderkörpern 34 zugewandten Seiten abgeschrägt bzw. gefasst ist. Entsprechend sind die Stirnseiten der Zylinderkörper 34, welche dem Vorsprung 44 zugewandt sind, derart abgeschrägt, dass zwischen den Zylinderkörpern 34 und dem Vorsprung 44 ringförmige Nuten ausgebildet sind, welche sich nach außen hin aufweiten. In diesen Nuten sind Klemmringe 46 angeordnet.
- Wenn die Schraube 36 angezogen wird und die Zylinderkörper 34 aufeinander zu bewegt werden, werden die Nuten, in welchen die Klemmringe 46 angeordnet sind, schmaler, so dass die Klemmringe 46 aufgrund der schrägen Anlageflächen an den Zylinderkörper 34 und dem Vorsprung 44 radial nach außen gedrückt werden und so in den Taschen 24 und 26 eine Klemmwirkung entfalten können.
- Bei den in
Figuren 2 bis 6 gezeigten Anordnungen der Taschen 24 und 26 sind diese über den Umfang des Wellenende 22 bzw. den Innenumfang der Ausnehmung 20 gleichmäßig verteilt, wobei allerdings in dieser gleichmäßigen Teilung eine Tasche 24 und eine gegenüberliegende Tasche 26 weggelassen wurde, so dass am Außenumfang des Wellenendes 22 an einer Stelle ein größerer Abstand 48 zwischen zwei benachbarten Taschen 24 und entsprechend gegenüberliegend an einer Stelle ein Bereich mit größerem Abstand zwischen zwei benachbarten Taschen 26 geschaffen wird. Diese asymmetrische Anordnung ermöglicht es, dass der Rotor 12, 14 nur in einer vorbestimmten Winkelposition auf die Rotorwelle 16, 18 aufgesetzt werden kann. - Anhand der
Figuren 9 und 10 wird eine erfindungsgemäße Befestigung der Ritzel 6, 8 an einer der Rotorwellen 16, 18 beschrieben. Das Ritzel bzw. Antriebsritzel 6 weist eine konische, zentrale Ausnehmung 48 auf, mit welcher das Ritzel 6 auf eine korrespondierende, d. h. im selben Winkel geneigte, konische Anlagefläche 50 an der Rotorwelle 16 aufgesetzt wird. An dem verjüngten Ende der konischen Außenumfangsfläche bzw. Anlagefläche 50 schließt sich eine zylindrische Kontaktfläche 52 an, wobei die konische Anlagefläche 50 von der Kontaktfläche 52 durch einen Einstich 54 getrennt ist. Entsprechend zu der zylindrischen Kontaktfläche 52 ist am Innenumfang der Ausnehmung 48 am verjüngten Ende der konischen Innenumfangsfläche eine zylindrische Kontaktfläche 56 ausgebildet, welche im Wesentlichen denselben Durchmesser wie die zylindrische Kontaktfläche 52 aufweist. - Diese Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Ritzel 6 und der Rotorwelle 16 erleichtert das Ausrichten des Ritzels 6 in einer bestimmten Winkelposition bezüglich der Längsachse X bei der Montage. Diese Ausrichtung ist erforderlich, da die Rotoren 12 und 14 in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sein und zueinander rotieren müssen.
- Bei der Montage kann das Ritzel 6 zunächst so auf die Rotorwelle aufgeschoben werden, dass zunächst nur die zylindrischen Kontaktflächen 52 und 56 zur Anlage kommen. In dieser Position ist das Ritzel 6 in radialer Richtung an der Rotorwelle 16 ausgerichtet, kann jedoch in axialer Richtung entlang der Längsachse X und in Umfangsrichtung noch verschoben werden. Wenn die gewünschte Winkelausrichtung erreicht ist, wird das Ritzel 6 weiter in axialer Richtung zu dem Wellenende 22 hin verschoben, so dass die konische Innenfläche der Ausnehmung 48 an der konischen Anlagefläche 50 der Rotorwelle 16 zur Anlage kommt. Dabei wird eine kraft- bzw. reibschlüssige Verbindung zwischen der konischen Anlagefläche 50 und der konischen Innenfläche der Ausnehmung 48 realisiert, welche zu einer drehfesten Verbindung des Ritzels 6 auf der Rotorwelle 16 führt. Bei dem Aufschieben auf die konische Anlagefläche 50 kommt es dabei ferner zu einer genauen Zentrierung des Ritzels auf der Welle.
-
- 2, 4
- - Rotorbaugruppen
- 6, 8
- - Ritzel
- 10
- - Wellenende
- 12, 14
- - Rotoren
- 16, 18
- - Rotorwellen
- 20
- - Ausnehmung
- 22
- - Wellenende
- 24,26
- - Taschen
- 28
- - Verbindungselemente
- 30
- - Fixierschraube
- 32
- - Gewindebohrung
- 34
- - Zylinderkörper
- 36
- - Schraube
- 38
- - Loch
- 40
- - Gewinde
- 42
- - Ring
- 44
- - Vorsprung
- 46
- - Klemmringe
- 48
- - Ausnehmung
- 50
- - Anlagefläche
- 52
- - Kontaktfläche
- 54
- - Einstich
- 56
- - Kontaktfläche
- X
- - Längs- bzw. Rotationsachse
Claims (11)
- Rotorbaugruppe für eine Pumpe, welche zumindest eine Rotorwelle (16; 18) und ein mit dieser drehfest verbundenes Antriebsritzel (6; 8) aufweist, wobei das Antriebsritzel (6; 8) eine zentrale Ausnehmung (48) mit einer konischen Innenumfangsfläche und die Antriebswelle (16; 18) eine korrespondierende konische Außenumfangsfläche (50) aufweist, welche zur Fixierung des Antriebsritzels (6; 8) auf der Rotorwelle (16; 18) miteinander in Anlage sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (48) des Antriebsritzels (6; 8) eine sich an das im Durchmesser kleinere Ende der konischen Innenumfangsfläche anschließende zylindrische Kontaktfläche (56) ausgebildet ist und die Rotorwelle (16; 18) eine korrespondierende zylindrische Kontaktfläche (52) gleichen Durchmessers aufweist, welche sich an das im Durchmesser kleinere Ende der konischen Außenumfangsfläche (50) anschließt.
- Rotorbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsritzel (6; 8) und die Rotorwelle (16; 18) miteinander verklebt sind.
- Rotorbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorbaugruppe (2; 4) Teil einer Kreiskolbenpumpe ist, welche vorzugsweise zwei Rotorbaugruppen (2; 4) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
- Rotorbaugruppe (2; 4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rotor (12; 14), welcher eine Ausnehmung (20) aufweist, in welche die Rotorwelle (12; 14) eingreift, wobei
am Außenumfang der Rotorwelle (16; 18) zumindest eine im Querschnitt kreissegmentförmige, vorzugsweise halbreisförmige Tasche (24) und dieser gegenüberliegend am Innenumfang der Ausnehmung (20) des Rotors (12; 14) eine korrespondierende im Querschnitt kreissegmentförmige, vorzugsweise halbkreisförmige Tasche (26) ausgebildet ist, wobei in den einander gegenüberliegenden Taschen (24, 26) ein im Querschnitt an die Kreissegmentform der Taschen angepasstes, vorzugsweise kreisförmiges Verbindungselement (28) angeordnet ist. - Rotorbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Taschen (24, 26) und die Längsachse des Verbindungselementes (28) parallel zur Rotationsachse (X) der Rotorwelle (16; 18) gelegen sind.
- Rotorbaugruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang der Rotorwelle (16; 18) eine Mehrzahl von im Querschnitt halbkreisförmigen Taschen (24) und am Innenumfang der Ausnehmung (20) des Rotors (12; 14) eine entsprechende Mehrzahl jeweils gegenüberliegender und im Querschnitt halbkreisförmiger Taschen (26) ausgebildet sind, wobei jeweils in die einander gegenüberliegenden Taschen (24, 26) ein im Querschnitt kreisförmiges Verbindungselement (28) eingesetzt ist.
- Rotorbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Taschen (24) an der Rotorwelle (16; 18) und die korrespondierenden gegenüberliegenden Taschen (26) am Rotor (12; 14) unregelmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
- Rotorbaugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (28) in den Taschen (24) am Rotor (12; 14) und/oder in den Taschen (26) an der Rotorwelle (16; 18) verklebt sind.
- Rotorbaugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (28) in ihrer Durchmesserrichtung spreizbar ausgebildet sind.
- Rotorbaugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (28) aus zumindest zwei axial zueinander angeordneten Zylinderkörpern (34) und zumindest einem axial zwischen den Zylinderkörpern (34) liegenden Spreizelement (46) gebildet ist, wobei die beiden Zylinderkörper (34) zueinander axial verstellbar miteinander verbunden sind.
- Rotorbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Zylinderkörper (34) eines Verbindungselementes (28) mit dem Rotor (12; 14) und/oder der Rotorwelle (16; 18) fest, vorzugsweise drehfest verbunden ist.
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