Gelenkverbindung, insbesondere für Exzenterschneckenpumpen Die Erfindung betrifft eine Gelenkverbindung, ins besondere für Exzenterschneckenpumpen, mit minde stens einem Gelenk, bei dem ein an einem Wellenende vorgesehenes Gelenkteil um eine zu seiner Drehachse quer liegende Achse gelenkig an einem Zwischenglied gelagert ist, das seinerseits um eine zu diesen beiden Achsen quer liegende Achse gelenkig an einem weiteren Gelenkteil gelagert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkverbindung dieser Art so auszubilden, dass sie bei leichter Reparaturmöglichkeit eine grosse Betriebs sicherheit hat. Ferner soll die Gelenkverbindung ein fach im Aufbau und billig in der Herstellung sein.
Bei einer Gelenkverbindung, insbesondere für Exzenterschneckenpumpen, mit mindestens einem Ge lenk, bei dem ein an einem Wellenende vorgesehenes Gelenkteil um eine zu einer Drehachse quer liegende Achse gelenkig an einem Zwischenglied gelagert ist, das seinerseits um eine zu diesen beiden Achsen quer liegende Achse gelenkig an einem weiteren Gelenkteil gelagert ist, sind erfindungsgemäss ein Gelenkteil und das Zwischenglied durch zwei getrennte, achsgleich liegende Bolzen gelenkig aneinander gelagert und als .geschlossene, einstückige und ineinanderliegende Ringe ausgebildet,
wobei das Zwischenglied an einem in einer Querbohrung der Welle angeordneten und mit dem Wellenende das andere Gelenkteil bildenden Bolzen ge lenkig gelagert ist. Dadurch ergibt sich bei kompaktem und einfachem Aufbau der Gelenkverbindung ein hohes übertragbares Drehmoment, wobei ausserdem in ein facher Weise Reparaturen durchgeführt werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Ge lenkverbindung, die an jedem Ende einer Verbindungs welle ein Gelenk aufweist, ausschliesslich aus: dieser Verbindungswelle und je Kreuzgelenk aus zwei Ringen und drei Bolzen.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkverbindung, insbesondere der eingangs be schriebenen Art, zu schaffen, bei welcher die Gelenke nach aussen in einfacher Weise sicher abgedichtet wer den können.
Bei einer Gelenkverbindung mit einer Dichtung zwischen einer Welle und dem Gelenkteil können ein äusserer Gelenkring und die Welle Aufnahmeausneh- mungen für die Befestigung der Dichtung mit ent sprechenden Ansätzen aufweisen. Dadurch wird auf einfache Weise eine weitere Verbesserung der Betriebs sicherheit der Gelenkverbindung erzielt. Dabei ergibt sich eine äusserst einfache Montage, wenn die Dichtung ausschliesslich durch Steckverbindungen befestigt ist, so dass besondere Befestigungsteile, wie Schrauben, Ringe oder dergleichen, nicht erforderlich sind.
Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Ein zelheiten näher erläutert; die Zeichnungen geben meh rere Ausführungsbeispiele mit .den für die Erfindung wesentlichen Teilen annähernd massstabgerecht wieder. Diese Teile werden, soweit sie nicht aus den Zeichnun gen ohne weiteres erkennbar sind, anhand der Zeich nungen erläutert.
Es sind dargestellt in Fig. 1 ein Axialschnitt durch ein Kreuzgelenk einer erfindungsgemässen Verbindung, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ge lenkverbindung in einer Darstellung gemäss Fig. 1, Fig. 4 die Dichtung der Gelenkverbindung gemäss Fig. 3 in entspanntem Zustand, Fig. 5 die Dichtung gemäss Fig. 4 in Axialansicht,
Fig. 6 eine mit einer erfindungsgemässen Gelenk verbindung versehene, als Fasspumpe vorgesehene Ex zenterschneckenpumpe im Axialschnitt.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist am antriebsseitigen Ende 2 des bei 1 angedeuteten Rotors 1 einer Exzenter schneckenpumpe ein in dessen Drehachse liegender Ring 3 mit seiner einen Stirnseite befestigt, wobei in diesem, eine zylindrische Aussenfläche und eine zylindrische In nenfläche aufweisenden Ring 3 ein Zwischenring 4 entsprechend kleineren Aussendurchmessers angeordnet ist; die Axialerstreckung des Zwischenringes 4 ist kleiner als diejenige des als Gelenkring vorgesehenen Ringes 3.
Der Zwischenring 4 weist in der Mitte zwischen seinen beiden Stirnflächen zwei achsgleich und senkrecht zur Achse des Ringes 4 liegende Bohrungen 5 auf, in die jeweils ein Bolzen 6 mit seinem radial inneren Ende derart eingreift, dass die radial innere Stirnfläche jedes Bolzens 6 nicht über den Innenumfang 7 des Ringes 4 vorsteht. Mit ihren radial äusseren Enden sind die Bolzen 6 in entsprechenden Bohrungen 8 des Gelenk ringes 3 gelagert, wobei die radial äusseren Stirnflächen der Bolzen 6 nicht über den Aussenumfang 9 des Ge lenkringes 3 vorstehen. Die Bolzen 6 können entweder im Zwischenring 4 oder im Gelenkring 3 drehbar gela gert sein, so dass also der Zwischenring 4 gegenüber dem Gelenkring 3 um eine zu dessen Mittelachse senk rechte Achse gelenkig gelagert ist.
In den Zwischenring 4 ragt das Ende 11 einer Ver bindungswelle 10, wobei dieses Ende 11 mit einer Diametralbohrung 12 versehen ist, in der ein Bolzen 13 entsprechenden Durchmessers gelagert ist. In dem Zwi schenring 4 sind zwei weitere, achsgleich zueinander liegende Bohrungen 14 vorgesehen, deren gemeinsame Achse senkrecht zur Mittelachse des Zwischenringes 4 und senkrecht zur gemeinsamen Achse der Bohrungen 5 liegt. Die beiden, über den Umfang des Wellenendes 11 vorstehenden Enden des Bolzens 13 sind in diesen Boh rungen 14 des Zwischenringes 4 gelagert, wobei die Stirnflächen des Bolzens 13 nicht über den Umfang 15 des Zwischenringes 4 vorstehen.
Der Bolzen 13 kann entweder in dem Wellenende 11 oder in dem Zwischen ring 4 drehbar gelagert sein, so dass also die Welle 10 gegenüber dem Zwischenring 4 gelenkig gelagert ist.
Am anderen, nicht dargestellten Ende der Verbin dungswelle 10 ist ebenfalls ein Kreuzgelenk gemäss den Fig. 1 und 2 zur Antriebsverbindung mit einer Antriebs welle vorgesehen. Die Verbindungswelle 10 ist als glatte Welle ausgebildet. Alle Bolzen 6, 13 weisen zweckmässig etwa gleiche Durchmesser auf. Der Zwischenring 4 kann in einfacher Weise aus Bronce oder Messing be stehen und beispielsweise als Rohrabschnitt ausgebildet sein. Da alle kraftübertragenden Teile rund sind, lassen sie sich besonders leicht herstellen, wobei ausserdem eine gute Kraftübertragung gewährleistet ist. Die Ab dichtung jedes Kreuzgelenkes kann mit einer Dicht manschette, einem Verbindungsschlauch zwischen den Gelenken oder in ähnlicher Weise vorgenommen wer den.
In den Fig. 3 bis 5 ist eine solche, mit einer Dicht manschette 16 versehene Gelenkverbindung dargestellt. Der äussere Gelenkring 3a ist als Hülse ausgebildet, die einen mittleren, im Aussendurchmesser gegenüber der übrigen Hülse grösseren Zwischenabschnitt 17 aufweist. Auf der einen Seite des Zwischenabschnittes 17 ist ein ringförmiger Flansch 18 vorgesehen, dessen Stirnseite eine Zentrierschulter 19 zur Zentrierung gegenüber dem flanschartigen Ende 2a des Rotors 1 a aufweist.
In dem Flansch 18 sind Durchgangsausnehmungen für achs parallel zur Hülse 3a liegende, über den Umfang ver teilte Befestigungssehrauben 20 vorgesehen, deren Köpfe in der Hülse 3a zum Zwischenring 4a hin liegen.
Der Zwischenring 4a liegt in einem Abschnitt ver grösserten Innendurchmessers der Hülse 3a und ist an den Bolzen 6a der Hülse 3a gelenkig gelagert. Die Bohrungen 8a für die Aufnahme der Bolzen 6a sind im Abschnitt 17 der Gelenkhülse 3a vorgesehen. Wie Fig. 3 ferner zeigt, ist der Umfang 15a des Zwischenrin ges 4a sphärisch ausgebildet, wobei sein Aussendurch- messer etwa dem zugeordneten Innendurchmesser der Gelenkhülse 3a entspricht, so dass der Zwischenring 4a in jeder Stellung gegen Verschieben in Achsrichtung der Bolzen 6a gegenüber der Hülse 3a gesichert ist.
Einen entsprechenden sphärischen Abschnitt lla weist das Ende der Verbindungswelle 10a auf, wobei die Achse der den Bolzen 13a aufnehmenden Bohrung 12a durch den Mittelpunkt dieses sphärischen Abschnit tes lla geht, so dass auch die Verbindungswelle 10a gegen Verschieben in Achsrichtung des Bolzens 13a gegenüber dem Zwischenring 4a gesichert ist.
Auf der zur Verbindungswelle 10a hin liegenden Seite des Zwischenringes 4a ist an der Innenfläche der Gelenkhülse 3a eine durch einen Einstich gebildete, im Querschnitt rechteckige Ringnut 21 vorgesehen, deren Seitenflächen in einer zur Mittelachse der Gelenkhülse 3a senkrechten Ebene liegen. Etwa im Bereich der Ringnut 21 der Gelenkhülse 3a ist am Umfang der Ver bindungswelle 10a eine entsprechende Ringnut 22 vor gesehen, deren Seitenwandungen in einer zur Mittel achse der Welle 10a senkrechten Ebene liegen. In den Ringnuten 21, 22 ist die Dichtmanschette 16 befestigt.
Die Dichtmanschette 16 weist zu diesem Zweck einen radial äusseren und radial nach aussen abstehenden ring förmigen Ansatz 23 sowie einen radial inneren, radial nach innen vorstehenden ringförmigen Ansatz 24 auf, wobei der Ringansatz 23 mit Vorspannung in die Ring nut 21 und der Ringansatz 24 mit Vorspannung in die Ringnut 22 eingesteckt sind. Zwischen den Ringansät zen 23, 24 ist ein ringförmiger, im Querschnitt etwa U-förmiger Zwischenabschnitt 25 vorgesehen, der ela stisch bzw. flexibel ist und mit seinen Schenkeln einer seits an der Innenfläche der Gelenkhülse 3a und ander seits am Umfang der Welle 10a anliegt. Der abgerundete konvexe Teil des Zwischenabschnittes 25 liegt zur Mitte der Verbindungswelle 10a hin.
Der lichte Abstand der Schenkel 26 des Zwischenabschnittes 25 entspricht etwa der Radialerstreckung des Ansatzes 23 bzw. des An satzes 24, so dass bei einfacher Montage eine sichere Ab dichtung der Gelenkverbindung gewährleistet ist.
Wie Fig. 4 zeigt, liegen die Schenkel 26 der Dicht manschette 16 bei entspannter Dichtung unter einem spitzen Winkel derart zueinander, dass sie zu den An sätzen 23, 24 voneinander weg verlaufen; dadurch lie gen die Ansätze 23, 24 bei entspannter Dichtung unter einem stumpfen Winkel zueinander. Wird die Dichtung gemäss den Fig. 4 und 5 an dem Kreuzgelenk gemäss Fig. 3 montiert, so stehen die Ringansätze 23, 24 unter radial voneinander weg gerichteter Vorspannung, so dass sie also in ihre zugeordneten Ringnuten 21, 22 unter Federkraft gedrückt werden.
Ausserdem liegen die Schenkel 26 des Zwischenabschnittes 25 unter Vor spannung an der Innenfläche der Gelenkhülse 3a und am Umfang der Verbindungswelle 10a an. Ausserdem ist zur Sicherung der Dichtmanschette 16 gegenüber der Gelenkhülse 3a und der Verbindungswelle 10a die Tiefe der Nuten 21, 22 so gewählt, dass ein Herausziehen der Ansätze 23, 24 aus diesen Nuten durch die Gelenkbewe gungen nicht möglich ist. Die Vorspannung, mit welcher die Dichtmanschette 16 in den Nuten 21, 22 angeordnet ist, ist zweckmässig um so grösser, je grösser die Dicht manschette ist.
Wie Fig. 3 ferner zeigt, ist die Gelenkhülse 3a so weit über die Dichtmanschette 16 vorgezogen, dass diese Dichtmanschette 16 vor Beschädigungen geschützt ist. Damit die Dichtung 16 an den Seitenflächen der Nuten 21, 22 gut abdichtet, ist es möglich, die Dichtung durch hervorstehende Radien an den Dichtausbildungen zu versehen.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind die Dichtungen 16b im Bereich der beiden Enden der Verbindungswelle 10b entsprechend Fig. 3 ausgebildet und angeordnet. Zwischen den Kreuzgelenken an den Enden der Verbindungswelle 10b ist ein Verbindungs schlauch 27 vorgesehen.
Die Bolzen 6b zur gelenkigen Lagerung des Zwi schenringes 4b an der Gelenkhülse 3b sind mit Schrau ben 28 an der Gelenkhülse 3b befestigt. Jeder Bolzen 6b weist dabei eine koaxial zu ihm liegende Schraube 28 auf, die von der radial äusseren Stirnfläche des Bol zens 6b in diesen eingeschraubt ist.
Der Exzenterschneckenrotor 1b ist in einem eine Saugöffnung 29 aufweisenden Rotorgehäuse 30 ange ordnet. Die Verbindungswelle 10b sowie die beiden Kreuzgelenke liegen in dem sich an das Rotorgehäuse 30 anschliessenden Sauggehäuse 31 der Pumpe, so dass sie meist von stark verunreinigten Medien umschlossen sind. Durch die Dichtungen 16b einerseits und die flüssigkeitsdichte Anflanschung am Rotor 1b bzw. an einer Antriebswelle 32 sind die Gelenke gegenüber dem Innenraum des Sauggehäuses 31 abgedichtet.
Dadurch, dass die Dichtungen 16b innerhalb der Gelenkhülsen 3b liegen, sind sie vor Beschädigungen durch Fremdkörper weitgehend geschützt.
Articulated connection, in particular for eccentric screw pumps The invention relates to an articulated connection, in particular for eccentric screw pumps, with at least one joint in which a joint part provided on a shaft end is articulated on an intermediate member about an axis that is transverse to its axis of rotation, which in turn is connected to a these two axes transverse axis is articulated on a further joint part.
The invention is based on the object of designing an articulated connection of this type in such a way that it has a high level of operational reliability with easy repair options. Furthermore, the articulation should be a fold in structure and cheap to manufacture.
In an articulated connection, especially for eccentric screw pumps, with at least one joint, in which a joint part provided on one shaft end is articulated about an axis that is transverse to an axis of rotation on an intermediate member, which in turn is articulated about an axis that is transverse to these two axes a further joint part is mounted, according to the invention, a joint part and the intermediate member are hinged to one another by two separate, coaxially located bolts and are designed as closed, one-piece and interlocking rings,
wherein the intermediate member is mounted in an articulated manner on a bolt which is arranged in a transverse bore of the shaft and forms the other joint part with the shaft end. This results in a compact and simple structure of the articulated connection, a high transmittable torque, and repairs can also be carried out in a multiple manner. In a preferred embodiment, the joint connection, which has a joint at each end of a connection shaft, consists exclusively of: this connection shaft and each universal joint of two rings and three bolts.
Furthermore, the invention is based on the object of creating an articulated connection, in particular of the type described at the outset, in which the joints can be safely sealed off from the outside in a simple manner.
In the case of an articulated connection with a seal between a shaft and the articulated part, an outer joint ring and the shaft can have receiving recesses for fastening the seal with corresponding attachments. As a result, a further improvement in the operational reliability of the articulated connection is achieved in a simple manner. This results in an extremely simple assembly if the seal is fastened exclusively by plug connections, so that special fastening parts such as screws, rings or the like are not required.
The invention is explained in more detail below with further details; the drawings show several exemplary embodiments with the parts essential to the invention, approximately to scale. These parts are explained with reference to the drawings, unless they can be easily recognized from the drawings.
1 shows an axial section through a universal joint of a connection according to the invention, FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a joint connection in a representation according to FIG. 1, FIG 4 the seal of the joint connection according to FIG. 3 in the relaxed state, FIG. 5 the seal according to FIG. 4 in an axial view,
6 shows an ex-center screw pump provided with an articulated connection according to the invention and provided as a barrel pump, in axial section.
As FIGS. 1 and 2 show, at the drive-side end 2 of the rotor 1 indicated at 1 of an eccentric screw pump, a ring 3 lying in its axis of rotation is fastened with its one end face, in which a cylindrical outer surface and a cylindrical inner surface-having ring 3 an intermediate ring 4 is arranged corresponding to a smaller outer diameter; the axial extent of the intermediate ring 4 is smaller than that of the ring 3 provided as a joint ring.
The intermediate ring 4 has in the middle between its two end faces two bores 5 lying on the same axis and perpendicular to the axis of the ring 4, in each of which a bolt 6 engages with its radially inner end in such a way that the radially inner end face of each bolt 6 does not over the Inner circumference 7 of the ring 4 protrudes. With their radially outer ends, the bolts 6 are mounted in corresponding bores 8 of the joint ring 3, the radially outer end faces of the bolts 6 not protruding beyond the outer circumference 9 of the joint ring 3. The bolts 6 can be rotatably gela Gert either in the intermediate ring 4 or in the joint ring 3, so that the intermediate ring 4 is articulated relative to the joint ring 3 about an axis that is perpendicular to its central axis.
In the intermediate ring 4 protrudes the end 11 of a connecting shaft Ver 10, this end 11 is provided with a diametrical bore 12 in which a bolt 13 is mounted corresponding diameter. In the inter mediate ring 4, two further, coaxial bores 14 are provided, the common axis of which is perpendicular to the central axis of the intermediate ring 4 and perpendicular to the common axis of the bores 5. The two ends of the bolt 13 protruding over the circumference of the shaft end 11 are mounted in these Boh stanchions 14 of the intermediate ring 4, the end faces of the bolt 13 not protruding beyond the circumference 15 of the intermediate ring 4.
The bolt 13 can be rotatably mounted either in the shaft end 11 or in the intermediate ring 4, so that the shaft 10 is mounted in an articulated manner with respect to the intermediate ring 4.
At the other end of the connec tion shaft 10, not shown, a universal joint according to FIGS. 1 and 2 is also provided for drive connection with a drive shaft. The connecting shaft 10 is designed as a smooth shaft. All bolts 6, 13 expediently have approximately the same diameter. The intermediate ring 4 can be made of bronze or brass in a simple manner and be designed, for example, as a pipe section. Since all the force-transmitting parts are round, they can be manufactured particularly easily, and good force transmission is also guaranteed. From the seal of each universal joint can be made with a sealing cuff, a connecting hose between the joints or in a similar way who the.
In Figs. 3 to 5 such, provided with a sealing sleeve 16 articulated connection is shown. The outer joint ring 3a is designed as a sleeve which has a central intermediate section 17 which is larger in outer diameter than the rest of the sleeve. On one side of the intermediate section 17, an annular flange 18 is provided, the end face of which has a centering shoulder 19 for centering with respect to the flange-like end 2a of the rotor 1a.
In the flange 18 through recesses are provided for axially parallel to the sleeve 3 a, ver divided over the circumference fastening screws 20, the heads of which are in the sleeve 3 a to the intermediate ring 4 a.
The intermediate ring 4a is located in a section of enlarged internal diameter of the sleeve 3a and is articulated on the bolt 6a of the sleeve 3a. The bores 8a for receiving the bolts 6a are provided in section 17 of the joint sleeve 3a. As FIG. 3 also shows, the circumference 15a of the intermediate ring tot 4a is spherical, its outer diameter roughly corresponding to the assigned inner diameter of the joint sleeve 3a, so that the intermediate ring 4a in any position against displacement in the axial direction of the bolt 6a relative to the sleeve 3a is secured.
The end of the connecting shaft 10a has a corresponding spherical section 11a, the axis of the bore 12a receiving the bolt 13a going through the center of this spherical section 11a, so that the connecting shaft 10a also prevents displacement in the axial direction of the bolt 13a with respect to the intermediate ring 4a is secured.
On the side of the intermediate ring 4a facing the connecting shaft 10a, an annular groove 21 formed by a recess and rectangular in cross-section is provided on the inner surface of the joint sleeve 3a, the side surfaces of which lie in a plane perpendicular to the central axis of the joint sleeve 3a. Approximately in the area of the annular groove 21 of the joint sleeve 3 a, a corresponding annular groove 22 is seen on the circumference of the connecting shaft 10 a, the side walls of which are in a plane perpendicular to the central axis of the shaft 10 a. The sealing collar 16 is fastened in the annular grooves 21, 22.
For this purpose, the sealing collar 16 has a radially outer and radially outwardly protruding ring-shaped projection 23 and a radially inner, radially inwardly projecting annular projection 24, the annular projection 23 being prestressed in the annular groove 21 and the annular projection 24 being prestressed are inserted into the annular groove 22. Between the Ringansät zen 23, 24 an annular, in cross-section approximately U-shaped intermediate portion 25 is provided, which is elastic or flexible and with its legs on the one hand on the inner surface of the joint sleeve 3a and on the other hand on the circumference of the shaft 10a. The rounded convex part of the intermediate section 25 lies towards the center of the connecting shaft 10a.
The clear distance between the legs 26 of the intermediate section 25 corresponds approximately to the radial extension of the extension 23 or the extension 24, so that with simple assembly a secure seal from the articulated connection is guaranteed.
As FIG. 4 shows, the legs 26 of the sealing cuff 16 are at an acute angle to one another when the seal is relaxed in such a way that they run away from one another to the sets 23, 24; as a result, the lugs 23, 24 lie at an obtuse angle to one another when the seal is relaxed. If the seal according to FIGS. 4 and 5 is mounted on the universal joint according to FIG. 3, the ring projections 23, 24 are pretensioned radially away from one another, so that they are pressed into their associated ring grooves 21, 22 under spring force.
In addition, the legs 26 of the intermediate portion 25 are under tension on the inner surface of the joint sleeve 3a and on the circumference of the connecting shaft 10a. In addition, to secure the sealing collar 16 against the joint sleeve 3a and the connecting shaft 10a, the depth of the grooves 21, 22 is chosen so that the lugs 23, 24 cannot be pulled out of these grooves by the joint movements. The bias with which the sealing collar 16 is arranged in the grooves 21, 22 is expediently greater, the larger the sealing collar is.
As FIG. 3 also shows, the joint sleeve 3a is pulled forward so far over the sealing sleeve 16 that this sealing sleeve 16 is protected from damage. So that the seal 16 seals well on the side surfaces of the grooves 21, 22, it is possible to provide the seal with protruding radii on the sealing formations.
In the embodiment shown in FIG. 6, the seals 16b are formed and arranged in the region of the two ends of the connecting shaft 10b according to FIG. 3. A connecting hose 27 is provided between the universal joints at the ends of the connecting shaft 10b.
The bolts 6b for the articulated mounting of the inter mediate ring 4b on the joint sleeve 3b are fastened with screws ben 28 on the joint sleeve 3b. Each bolt 6b has a screw 28 lying coaxially to it, which is screwed into the bolt from the radially outer end face of the bolt 6b.
The eccentric screw rotor 1b is arranged in a rotor housing 30 having a suction opening 29. The connecting shaft 10b and the two universal joints are located in the suction housing 31 of the pump that adjoins the rotor housing 30, so that they are mostly surrounded by heavily contaminated media. The joints are sealed off from the interior of the suction housing 31 by the seals 16b on the one hand and the liquid-tight flange on the rotor 1b or on a drive shaft 32.
Because the seals 16b lie within the joint sleeves 3b, they are largely protected from damage by foreign bodies.