DE102004005403A1

DE102004005403A1 - Exzenterschneckenpumpe sowie Wellenkupplung für eine Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE102004005403A1
Application number: DE200410005403
Authority: DE
Inventors: Frank F. Berg
Original assignee: ROTOCONSULTA AG EBIKON
Current assignee: ROTOCONSULTA AG EBIKON
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (2), mit einem darin angeordneten Stator (3), mit einer innerhalb der von dem Stator umgebenden Pumpenkammer (4) exzentrisch rotierenden Wendel als Rotor (5) sowie mit einem Verbindungsglied zur Drehmomentübertragung von einer Antriebswelle (6) des Antriebs auf den Rotor (5). Die Exzenterschneckenpumpe (1) zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbindungsglied als Scheibenkupplung ausgebildet ist, die wenigstens eine getriebene und eine treibende Kupplungsscheibe (13, 14) umfasst, wobei wenigstens eine Kupplungsscheibe (13, 14) Mitnehmerelemente aufweist, die eine Übertragung wenigstens eines Teils des von dem Antrieb abgegebenen Drehmoments bewirken, wobei die Mitnehmerelemente in der jeweils anderen Kupplungsscheibe (13, 14) so geführt sind, dass die getriebene Kupplungsscheibe (14) eine Orbitalbewegung um die Längsachse der Pumpenkammer (4) bzw. des Stators (3) vollziehen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Antrieb, mit einem Pumpengehäuse mit einem darin angeordneten Pumpenstator, mit einer innerhalb der von dem Stator umgebenen Pumpenkammer exzentrisch rotierenden Wendel als Rotor sowie mit einem Verbindungsglied zur Drehmomentübertragung von einer Antriebswelle des Motors auf den Rotor.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wellenkupplung für eine Exzenterschneckenpumpe mit den vorstehend genannten Merkmalen.
Eine derartige Exzenterschneckenpumpe ist beispielsweise aus der schweizerischen Patentschrift Nr. 439982 bekannt. Die CH 439982 beschreibt eine Güllepumpe als Exzenterschneckenpumpe, bei der der Rotor, der sich exzentrisch im Stator bewegt, mittels einer Gelenkwelle mit einer fest gelagerten Antriebswelle verbunden ist. Die Gelenkwelle ist einerseits über ein Gelenk mit dem Rotor verbunden, andererseits über ein weiteres Gelenk mit einer über Kugellager fest gelagerten Antriebswelle. Die Gelenkwelle erstreckt sich in einem zwischen einem Lagergehäuse und einem Pumpengehäuse vorgesehenen Sauggehäuse. Hierdurch ergibt sich konstruktionsbedingt eine beträchtliche Baulänge der Exzenterschneckenpumpe, die sich bei manchem Einsatzgebiet als nachteilig erweist.
Eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs genannten Art ist beispielsweise auch aus dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 1923821 bekannt. Dort ist der Rotor über ein Kardangelenk, das sich in einem Vorraum auf der Druckseite der Pumpe befindet, mit einer Antriebswelle verbunden. Ein solches Kardangelenk ist nicht verschleiß- und wartungsfrei.
Aus der DE 19617213 C1 ist eine Exzenterschneckenpumpe mit einer sogenannten Biegestabverbindung zwischen dem Rotor und dem Antrieb bekannt. Solche Biegestabverbindungen, bei denen die Eigenelastizität des Biegestabes der Exzentrizitätsbewegung folgt, sind zwar verschleiß- und wartungsfrei, erfordern jedoch ebenfalls einen großen Abstand zwischen dem Wellenende des Antriebs und dem Rotor der Pumpe, um den Auslenkungswinkel nicht zu groß zu machen. Hieraus resultiert eine beträchtliche Baulänge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Exzenterschneckenpumpe sowie eine Kupplung für eine Exzenterschneckenpumpe zu schaffen, die die zuvor beschriebenen Nachteile vermeiden.
Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch eine Exzenterschneckenpumpe der eingangs genannten Art, die sich dadurch auszeichnet, dass das Verbindungsglied als Scheibenkupplung ausgebildet ist, die wenigstens eine getriebene und eine treibende Kupplungsscheibe umfasst, wobei wenigstens eine Kupplungsscheibe wenigstens ein Mitnehmerelement aufweist, das eine Übertragung des von dem Motor abgegebenen Drehmoments bewirkt, wobei das Mitnehmerelement in der jeweils anderen Scheibe so geführt ist, dass die getriebene Kupplungsscheibe eine Orbitalbewegung um die Längsachse der Pumpenkammer bzw. des Stators vollziehen kann.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Wellenkupplung für eine Exzenterschneckenpumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass diese wenigstens zwei Kupplungsscheiben umfasst, von denen eine als getriebene Kupplungsscheibe und die andere als treibende Kupplungsscheibe ausgebildet ist, wobei wenigstens eine Kupplungsscheibe wenigstens ein Mitnehmerelement aufweist, das eine Übertragung des von dem Motor abgegebenen Drehmoments bewirkt, wobei das Mitnehmerelement in der jeweils anderen Scheibe so geführt ist, dass die getriebene Kupplungsscheibe eine Orbitalbewegung bezüglich der Rotationsachse der treibenden Kupplungsscheibe vollziehen kann.
Erfindungsgemäß wird die Übertragung des Drehmoments von einer starren Abtriebs- bzw. Antriebswelle auf eine exzentrisch rotierende Wendel durch eine extrem kleinbauende, wenig Platz beanspruchende Scheibenkupplung realisiert, wobei die Kupplung so ausgebildet ist, dass die Kupplungsscheiben zueinander eine Relativbewegung vollziehen, die der Exzentrizität des Rotors oder einem Vielfachen davon entspricht und die Rotationsbewegung überlagert. Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird eine beachtliche Reduzierung der Baulänge der Exzenterschneckenpumpe erzielt.
Vorzugsweise sind mehrere Mitnehmerelemente vorgesehen, die als Mitnehmerstifte oder Mitnehmerzapfen ausgebildet sind und die in Löcher der jeweils anderen Kupplungsscheibe greifen, wobei der Durchmesser der Löcher größer ist als der Durchmesser der Mitnehmerstifte, so dass die Mitnehmerstifte das Drehmoment des Antriebs auf die Kupplungsscheibe mit Löchern übertragen, wobei jeder Mitnehmerstift an der Wandung des ihm zugeordneten Lochs entlang wandert und so zumindest einen Teil des Drehmoments überträgt. Zur Vermeidung von Reibungswiderständen wäre es denkbar, wenn die Mitnehmerstifte in sich jeweils um eine drehbare Achse gelagert wären.
Alternativ wäre es möglich, beispielsweise an der treibenden Scheibe jeweils um eine Achse drehbare Zahnräder bzw. Ritzel vorzusehen, die in an der anderen Scheibe vorgesehenen Löchern mit Innenverzahnung nach Art eines Planetengetriebes abrollen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Exzenterschneckenpumpe nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Löcher in der einen Kupplungsscheibe auf einem Lochkreis angeordnet sind und dass die Mitnehmerstifte der anderen Kupplungsscheibe entsprechend angeordnet sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass die Löcher und die Mitnehmerstifte jeweils auf mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Lochkreisen angeordnet sind.
Der Durchmesser der Löcher ist zweckmäßigerweise um das zweifache der Exzentrizität des Rotors größer als der Durchmesser der Mitnehmerstifte.
Bei der bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Exzenterschneckenpumpe ist eine geradzahlige Anzahl von Löchern und Mitnehmerstiften vorgesehen, die jeweils in gleichen Abständen über den Umfang der Kupplungsscheiben verteilt angeordnet sind.
Die Kupplungsscheiben können jeweils einander zugewandte Stützflächen aufweisen, die gegeneinander anliegen, so dass über die sich gegeneinander abstützenden Kupplungsscheiben weitestgehend die Axialkraft des Rotors in Richtung auf den Antrieb übertragen wird. Der Durchmesser der Stirnfläche der treibenden Scheibe entspricht zweckmäßigerweise demjenigen der getriebenen Scheibe plus zweimal der Exzentrizität.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Teillängsschnitt durch die Exzenterschneckenpumpe,
2 eine Seitenansicht der Wellenkupplung, teilweise im Schnitt,
3-5 schematische Ansichten der Wellenkupplung von der Seite der Rotoranbindung,
6 einen Schnitt durch die treibende Kupplungsscheibe und
7 einen Schnitt durch die getriebene Kupplungsscheibe.
1 zeigt die Exzenterschneckenpumpe 1 gemäß der Erfindung im Schnitt, wobei der Antrieb aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt ist. Die Exzenterschneckenpumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 2, einen in dem Pumpengehäuse 2 angeordneten Stator 3 aus einem Elastomerkörper, welcher eine Pumpenkammer 4 umschließt, und einem Rotor 5, der als metallene Wendel ausgebildet ist und exzentrisch innerhalb des Stators 3 gelagert ist. Der Fördervorgang der Exzenterschneckenpumpe 1 beruht in bekannter Art und Weise auf der Rotation des Rotors 5 in dem Stator 3 aus Elastomer, wobei der Stator 3 die doppelte Steigung des wendelförmigen Rotors 5 aufweist und wobei der Rotor 5 zusätzlich zu seiner Eigenrotation eine synchrone Umlaufbahn um die gedachte Achse des Stators 3 vollzieht. Der Antrieb des Rotors 5 folgt über die mit 6 bezeichnete Antriebswelle, die innerhalb eines Wellengehäuses 7 in einem Lagerbock 8 über zwei mit 9 bezeichnete Rollenlager gehalten wird.
Die Antriebswelle 6 kann innerhalb des Lagerbocks 8 nur eine Rotationsbewegung um deren gedachte Längsachse vollziehen.
Zwischen dem Wellengehäuse 7 und dem Pumpengehäuse 2 ist auf der Saugseite bzw. Einlaufseite der Exzenterschneckenpumpe ein von dem zu pumpenden Medium durchströmtes Zwischengehäuse 10 vorgesehen, das mit einem Einlaufstutzen 11 versehen ist, an den beispielsweise eine Förderleitung anflanschbar ist.
Das Zwischengehäuse ist bedingt durch die Bauart der erfindungsgemäßen Wellenkupplung 12 verhältnismäßig gedrungen ausgebildet. Die Wellenkupplung 12 umfasst eine treibende Kupplungsscheibe 13 sowie eine getriebene Kupplungsscheibe 14, wobei die treibende Kupplungsscheibe 13 starr mit der Antriebswelle 6 verbunden ist. Die Abdichtung des Wellengehäuses 7 gegenüber dem Zwischengehäuse 10 erfolgt über eine mit 15 bezeichnete Wellendichtung. Sowohl die treibende Kupplungsscheibe 13 als auch die getriebene Kupplungsscheibe 14 sind als kreisrunde Scheiben ausgebildet, die sich über die Stützflächen 16 gegenseitig abstützen. Der Rotor 5 der Exzenterschneckenpumpe 1 erzeugt beim Betrieb derselben eine axiale Schubkraft, die in Richtung auf den nicht dargestellten Motor wirkt. Diese Axialkraft wird über die Stützflächen 16 und über die Antriebswelle 6 auf den Lagerbock 8 übertragen und von diesem aufgenommen.
Die treibende Kupplungsscheibe 13 ist, wie bereits erwähnt, drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden, wohingegen die getriebene Kupplungsscheibe 14 drehfest mit dem Rotor 5 verbunden ist. Die treibende Kupplungsscheibe 13 ist mit Mitnehmerstiften 17 versehen, die in Löcher 18 der getriebenen Kupplungsscheibe 15 eingreifen bzw. diese durchsetzen. Sowohl die Mitnehmerstifte als auch die Löcher sind jeweils auf einem Lochkreis der betreffenden Kupplungsscheibe 13, 14 angeordnet, wobei der Durchmesser der Löcher 18 größer als derjenige der Mitnehmerstifte 17 ist.
Wie dies insbesondere den 3 bis 5 zu entnehmen ist, sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in der getriebenen Kupplungsscheibe 14 vier Löcher vorgesehen, in die vier über den Umfang der treibenden Kupplungsscheibe 13 verteilt angeordnet Mitnehmerstifte 17 eingreifen. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass sowohl die treibende als auch die getriebene Kupplungsscheibe 13, 14 jeweils mit Löchern 18 und/oder Mitnehmerstiften 17 versehen sein können. Der Durchmesser der Löcher 18 ist um die doppelte Exzentrizität des Rotors 5 bezüglich des Stators 3 größer als der Durchmesser der Mitnehmerstifte 17. Das Drehmoment der Antriebswelle 6 wird über die Mitnehmerstifte 17 der treibenden Kupplungsscheibe 13 sowie über die Innenwandung der Löcher 18 der getriebenen Kupplungsscheibe 14 übertragen, wobei die Mitnehmerstifte 17 an der Innenwandung der Löcher 18 entlang wandern, wenn die treibende Kupplungsscheibe 14 eine Rotationsbewegung vollzieht. Aufgrund dessen ist eine Orbitalbewegung der getriebenen Kupplungsscheibe 14 bezüglich der gedachten Achse des Stators 3 möglich. Die Rotationsbewegung des Antriebs und die Orbitalbewegung des Rotors 5 überlagern sich aufgrund der Relativbeweglichkeit der treibenden Kupplungsscheibe 13 und der getriebenen Kupplungsscheibe 14 zueinander. Die Relativbewegung der Kupplungsscheiben 13, 14 zueinander entspricht der doppelten Exzentrizität des Rotors 5 bezüglich des Stators 3 und ist somit relativ gering.
Es ist sinnvoll, die Anzahl der Mitnehmerstifte 17 und Löcher 18 möglichst hoch zu wählen, damit das übertragene Drehmoment möglichst gleichmäßig über den Umfang der Kupplungsscheiben 13, 14 verteilt wird, um die Flächenpressung zwischen der Innenwandung der Löcher 18 und den auf dieser wandernden Mitnehmerstiften 17 möglichst gering zu halten.

1: Exzenterschneckenpumpe
2: Pumpengehäuse
3: Stator
4: Pumpenkammer
5: Rotor
6: Antriebswelle
7: Wellengehäuse
8: Lagerbock
9: Rollenlager
10: Zwischengehäuse
11: Einlaufstutzen
12: Wellenkupplung
13: treibende Kupplungsscheibe
14: getriebene Kupplungsscheibe
15: Wellendichtung
16: Stützflächen
17: Mitnehmerstifte
18: Löcher

Claims

Exzenterschneckenpumpe (1) mit einem Antrieb, mit einem Pumpengehäuse (2), mit einem darin angeordneten Stator (3), mit einer innerhalb der von dem Stator (3) umgebenen Pumpenkammer (4) exzentrisch rotierenden Wendel als Rotor (5), mit einem Verbindungsglied zur Drehmomentübertragung von einer Antriebswelle (6) des Antriebs auf den Rotor (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied als Scheibenkupplung ausgebildet ist, die wenigstens eine getriebene und eine treibende Kupplungsscheibe (13, 14) umfasst, wobei wenigstens eine Kupplungsscheibe (13, 14) wenigstens ein Mitnehmerelement aufweist, das eine Übertragung des von dem Antrieb abgegebenen Drehmoments bewirkt, wobei das Mitnehmerelement in der jeweils anderen Kupplungsscheibe (13, 14) so geführt ist, dass die getriebene Kupplungsscheibe (14) eine Orbitalbewegung um die Längsachse der Pumpenkammer (4) vollziehen kann.
Exzenterschneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement als Mitnehmerstift (17) oder Mitnehmerzapfen ausgebildet ist, der in ein Loch (18) der jeweils anderen Kupplungsscheibe (13, 14) greift, wobei der Durchmesser des Lochs größer ist als der Durchmesser des Mitnehmerstifts (17).
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mitnehmerstifte (17) und zugehörige Löcher (18) vorgesehen sind, dass die Löcher (18) in der einen Kupplungsscheibe (14) auf einem Lochkreis angeordnet sind und dass die Mitnehmerstifte (17) der anderen Kupplungsscheibe (13) entsprechend angeordnet sind.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Löcher (18) um das Zweifache der Exzentrizität des Rotors (5) größer ist als der Durchmesser der Mitnehmerstifte (17).
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass eine geradzahlige Anzahl von Löchern (18) und Mitnehmerstiften (17) in gleichem Abstand über den Umfang der Kupplungsscheiben (13, 14) verteilt angeordnet sind.
Exzenterschneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheiben (13, 14) jeweils einander zugewandte Stützflächen (16) aufweisen, die gegeneinander anliegen.
Wellenkupplung für eine Exzenterschneckenpumpe, umfassend wenigstens zwei Kupplungsscheiben (13, 14), von denen eine als getriebene Kupplungsscheibe (14) und die andere als treibende Kupplungsscheibe ausgebildet ist, wobei wenigstens eine Kupplungsscheibe (13, 14) wenigstens ein Mitnehmerelement aufweist, das eine Übertragung des von einem Antrieb abgegebenen Drehmoments bewirkt, wobei das Mitnehmerelement in der jeweils anderen Kupplungsscheibe so geführt ist, dass die getriebene Kupplungsscheibe (14) eine Orbitalbewegung bezüglich der Rotationsachse der treibenden Kupplungsscheibe (13) vollziehen kann.
Wellenkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mitnehmerelemente vorgesehen sind, dass die Mitnehmerelemente als Mitnehmerstifte (17) oder Mitnehmerzapfen ausgebildet sind, die in Löcher (18) der jeweils anderen Kupplungsscheibe (13, 14) greifen, wobei der Durchmesser der Löcher (18) größer ist als der Durchmesser der Mitnehmerstifte (17).
Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (18) in der einen Kupplungsscheibe (13, 14) auf einem Lockkreis angeordnet sind und dass die Mitnehmerstifte (17) der anderen Kupplungsscheibe (13, 14) entsprechend angeordnet sind.
Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Löcher (18) um das Zweifache des Radius der Orbitalbewegung der getriebenen Kupplungsscheibe (14) größer ist als der Durchmesser der Mitnehmerstifte (17).
Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine geradzahlige Anzahl von Löchern (18) und Mitnehmerstiften (17) in gleichem Abstand über den Umfang der Kupplungsscheiben (13, 14) verteilt angeordnet sind.
Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheiben (13, 14) jeweils einander zugewandte Stützflächen aufweisen, die gegeneinander anliegen.