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"Winkelbewegliche elastische Kupplung" Die erfindung bezieht sich
auf eine winkelbewegliche elastische Kupplung zwischen einer Antriebswelle und einer
angetriebenen Welle, insbesondere zum Antrieb des Rotors einer Exzenterschraubenpumpe
Die Kupplung enthält einen Block aus elastischem Werkstoff, der innen axial formschlüssig
ausgebildet ist und drehfest auf dem Ende der Antriebswelle angeordnet ist und der
außen drehfest in eine äuLere Kupplungshülse eingreift, die ihrerseits drehfest
mit dem Ende der angetriebenen Welle verbunden ist.
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Wenn eine solche Kupplung in zweifacher Anordnung nach Art einer Kardanwelle
zum Antrieb des Rotors einer Sxzenterschraubenpumpe dient, so muß die eigentumliche
exzentrische Bewegung des Rotors ermöglicht werden und außer dem erforderlichen
Drehmoment müssen axiale Kräfte übertragen werden.
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Bei einer derartigen, aus der deutschen Patentschrift 1 257 582 (GebrEder
btetzsch, Stickel) bekannten Kupplung sitzt der elastische Block innen auf einer
kugeligen 'liabe, die mittels einer Kerbverzahnung drehfest auf die Antriebswelle
aufgeschoben ist Außen ist der elastische Block innerhalb einer Kuppiungshülse axial
verspannt, die drehfest mit dem Rotor einer Exzenterschraubenpumpe verbunden ist.
Sowohl an seiner Innenseite als auch an seinem zylindrischen Umfang ist der elastische
Block dabei nur durch Vulkanisation und/oder durch Reibung mit den angrenzenden
Teilen verbunden. Zur DrehmomentEbertragung steht also entweder eine unlösbare oder
eine lösbare aber nur
kraftschlüssige Verbindung zur Verfügung.
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lMach der deutschen Patentschrift 1 265 587 (Gebrüder Netzsch, Klimaschka)
ist diese bekannte Kupplung dadurch verbessert, daß äußere Hülsenteile formschlüssig
lösbar mit Zähnen in das Rotorende eingreifen; auch hier besteht jedoch zwischen
den Hülsenteilen und dem elastischen Block kein lösbarer Pormschluß, Auch bei einer
elastischen Kupplung nach dem Gebrauchsmuster 6 606 532 (Jörn) erfolgt die Irehmomentubertragung
nur durch Reibung und/oder Vulkanisation, während für die axiale Verbindung innen
und außen Formschluß vorliegen.
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Eine aus der deutschen Patentschrift 949 914 (SosiêtF Generale..)
bekannte elastische Wellenkupplung weist einen elastischen Block mit gleichachsigen
Bohrungen mit Gewinde auf, in die von beiden Seiten mit Gewinde versehene Wellenenden
eingeschraubt sind. Diese Kupplung hat sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung
lösbaren Pormschluß, sie ist jedoch nur für eine Drehrichtung geeignet, und bei
Überschreitung eines Grenz-Drehmoments springt die Welle im Gewinde des elastischen
Blocks zurück.
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Aus der deutschen Patentschrift 1 302 725 (Gebruder Netzach, John)
ist dagegen eine winkelbewegliche Kupplung zum Antrieb des Rotors einer Exzenterschraubenpumpe
bekannt, die keinen elastischen Block aufweist, sondern als gelenkige Zahnkupplung
ausgebildet ist. Bei dieser bewährten Bauart arbeitet eine kugelförmige außenverzahnte
Gelenkwellennabe mit einem innenverzahnten Ring zusammen, an den sich beiderseits
Kugelschalen anschließen, die die Nabe führen. Das Kupplungsgehäuse nimmt dabei
in einer Bohrung axial nacheinander einen Bund des angetriebenen Rotors' eine Kugelschale,
den innenverzahnten Ring und die andere Kugelschale auf, wobei der Rotor, die eine
Kugelschale und der Ring formschlüssig durch Paßfedern miteinander verbunden sind.
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Diese bekannte Kupplung ermöglicht ttar die bbertragung auch größerer
Drehmomente beim Antrieb von Exzenterschraubenpumpen, sie erfordert jedoch stets
eine zuverlässige Abdichtung der schmiermittelbedürftigen Verzahnung gegenüber dem
Fördermedium durch eine elastische Manschette.
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Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugrunde, die erwähnten nachteile
bekannter Bauarten zu vermeiden, Bs soll eine Kupplung geschafien werden, die in
beiden Drehrichtungen einsatzfähig ist, die eine sichere übertragung des Drehmoments
und axialer Kräfte und eine ausreichende Winkelbewegung erlaubt, wie sie z. B. beim
Antrieb von Exzenterschraubenpumpen auftritt.
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Dabei müssen eine wirtschaftliche derstellbarkeit und eine große Betriebssicherheit
gewährleistet sein.
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Die vorliegende Aufgabe wird mit einer elastischen Kupplung der erwähnten
Gattung mit einem innen axial formschlüssig ausgebildeten und drehfest auf dem Ende
der Antriebswelle angeordneten, außen drehfest in eine mit dem Ende der angetriebenen
Welle drehfest verbundene äußere Kupplungshülse eingreifenden Block aus elastischen
Werkstoff gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Block aus elastischem Werkstoff
auch in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist.
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Beispielsweise kann der Block auf einer auf die Antriebswelle aufgeschobenen,
formechlüssig zur ubertragung eines Drehmoments und formschlüssig zur Ubertragung
axialer Kräfte ausgebildeten babe angeordnet sein. Vorzugsweise wird dabei auf die
iiösbarkeit dieser Verbindung verzichtet und der Block auf diese forinschlüssig
gestaltete Nabe aufvulkanisiert.
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Vorzugsweise wird auch die Kupplungshülse an den Anlage stellen des
elastischen Blocks in Umfangsrichtung formschlüssig zur dbertragung eines Drehmoments
ausgebildet. Dies kann bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch
geschehen, daß die Kupplungshülse an ihrer zylindrischen Innenseite mit achsparallelen
Vorsprüngen versehen ist, die als S2litnehmer in achsparallele-NateS am zylindrischen
Umfange des elastischen Blocks
eingreifen. Beispielsweise können
die achsparallelen Vorsprünge als Bolzen ausgebildet sein, die an der zylindrischen
Innenseite der Kupplungshülse eingeschweißt sind.
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Außer den oben genannten Vorteilen ergeben eich durch diese Maßnahmen
eine einfache Montagemöglichkeit und ein geringer Bauaufwand. Durch mehrfache Anwendung
der Formschlüssigkeit beim Aufbau dieser Kupplung wird das übertragbare Drehmoment
gegenüber Bauarten mit ausschließlichem Kraft schluß oder lediglich vulkanisierten
Verbindungen gesteigert und die Lebensdauer erhöht, Gegenüber der erwähnten Zahugelenkkupplung
ergibt sich durch den Wegfall der Verzahnung eine wesentliche Herabsetzung der Herstellungskosten.
Außerdem ist diese Kupplung im Gegensatz zu der Zahnkupplung unempfindlich gegen
einen Bruch der Dichtmanschette. In den meisten Fällen kann die Manschette überhaupt
wegfallen, und die Kupplung kann auch für abrasive und aggressive Fördermedien verwendet
werden, z. B. für Salzmaische.
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Es ist sogar möglich, eine schadhaft gewordene Zahnkupplung der geschilderten
Bauart durch eine Kupplung der vorliegenden Bauart zu ersetzen, da eine Austauschbarkeit
der Innenteil vorgesehen ist. Die Kupplungshülse bleibt dabei verwendungsfähig und
wird durch Sinschweißen der erwähnten Bolzen geändert. Die beiden Kugelschalen können
durch konisches Abdrehen als Drucksöhalen weiterverwendet werden, wenn sie nicht
durch vorbereitete Austauschteile ersetzt werden sollen. Die Manschette kann je
nach den Umständen wegfallen, bleiben oder durch ein gleiches Teil ersetzt werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine elastische Kupplung im Längsßchnitt nach
Schnittführung I - I von Fig. 2, Fig. 2 dieselbe Kupplung im Querschnitt, iaigo
3 Einzelteile einer anderen Ausführungsart.
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Auf det mit einer Keilwellenverzahnung 1 versehenen sunde einer Antriebswelle
3 ist eine Nabe 2 drehfest aufgeschoben, die durch eine Kronenmutter 4 axial gehalten
wird. Die Sabe 2 trägt einen elastischen Block 5, der von einer Kupplungshülse 6
eingeschlossen ist. In die Kupplungshülse 6 greift von einer Seite her die Antriebswelle
3 und von der anderen Seite her ein Bund 7 des Rotors 8 einer nicht dargestellten
Sxsenterschraubenpumpe ein.
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Der elastische Block 5 wird beiderseits durch mit Kegelflächen anliegende
Druckschalen 9 eingeschlossen, und der Bund 7 des Rotors 8 wird durch eine Deckscheibe
10 mit den anderen innerhalb des Kupplungsgehäuses 6 liegenden Teilen zusammengespannt.
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Das Innere des Kupplungsgehäuses 6 wird einerseits durch den Rotor
8 gegen das Fördermedium oder dgl. abgeschlossen und andererseits durch eine elastische
Manschette li, die an der Antriebswelle 3 zwischen zwei Ringen 12, 13 eingespannt
ist.
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Zur formschlüssigen Verbindung zwischen der Nabe 2 und dem elastischen
Block 5 ist die Nabe 2 nach Fig. 1 und 2 mit mehreren flachen, radial gerichteten
Erhebungen versehen, die halbkreisförmig gestaltet sind und von innen in den elastischen
Block eingreifen. Die Erhebungen 14 erstrecken sich vorwiegend in Umfangsrichtung
der Nabe 2, dienen also in erster Linie zur formschlüssigen Festlegung des elastischen
Blocks 5 in axialer Richtung gegenüber der Nabe 2. Die Erhebungen 15 erstrecken
sich vorwiegend in Axialrichtung der Kupplung, dienen also hauptsächlich zur drehfesten
formschlüssigen Verbindung zwischen Block 5 und Nabe 2. Der elastische Block 5 ist
im übrigen vorzugsweise auf diese so gestaltete Nabe 2 aufvulkanisiert.
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Die Erhebungen der Nabe 2 können auch annähernd halbkugelförmig oder
in anderer geeigneter Art gestaltet sein0 In Figo 3 ist beispielsweise in kleinerem
Maßstab angedeutet, daß statt der einzelnen halbkreisförmigen Erhebungen 14 eine
flache, radial gerichtete, zentrisch umlaufende RingssCheibe 16 an der Nabe 20 angeordnet
sein kann. Auch in diesem Falle ist ein Block aus elastischem Werkstoff im Gegensatz
zu vorbekannten Bauarten auch in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Antriebswelle
verbunden, wozu die Erhebungen 25 dienen, welche die Xingscheibe 16 kreuzen.
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Das über die Nabe 2 von der Antriebswelle 5 in den elastischen Block
5 eingeleitete Drehmoment wird von dem block zum eil über die beiden konischen Druckschalen
9, 10 und zum Teil direkt an das Kupplungsgehäuse 6 und den Bund 7 des Rotors 8
weitergegeben. Im dargestellten Falle erfolgt auch diese Übertragung nicht nur durch
Reibung, do h. durch Kraftschluß, sondern auch durch Formschluß. hierzu dienen mehrere
zylindrische Bolzen 17, die parallel zur Mittelachse 21 der Kupplung innen in die
Kupplungshülse 6 eingeschweißt sind. In Fig. 1 ist diese Schweißung beispielsweise
angedeutet. Die Bolzen 17 können außerdem an einem Ende einen Zapfen 18 aufweisen,
der in ein entsprechendes Sackloch der Kupplungshülse 6 eingreift.
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Es ist möglich, alle Bolzen oder einen Teil der Bolzen 17 verhältnismäßig
lang auszuführen und mit ihrem anderen Ende in eine entsprechende Nut 19 des Bundes
7 des Rotors 8 eingreifen zu lassen, so daß auch an dieser Stelle ein Formschluß
gegeben isto In jedem Falle weist der elastische Block 5 an seinem zylindrischen
Umfange langgestreckte Nuten 22 auf, die parallel zur Mittelachse 21 liegen und
mit Zahl und Lage der Bolzen 17 übereinstimmen0 Die Bolzen 17 greifen wie Mitnehmer
in diese Nuten 22 ein, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen dem elastischen
Block 5 und der Kupplungshülse 6 gegeben ist. Es ist möglich, solche Mitnehmer nicht
als Bolzen sondern in anderer Weise als achsparallele Vorsprünge an der zylindrischen
Innenseite der Kupplungsihülse 6 auszubilden.
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Beim Zusammenbau der Kupplung werden der Ring 13, die Manschette 11
und der Ring 12 auf die Antriebswelle 3 geschobeng die Druckschale 9 wird eingesetzt,
und die mit dem elastischen Block 5 ausgestattete Nabe 2 wird auf die Yersahnung
1 geschoben und mittels eines Ringes und der Kronenmutter 4 befestigt. Durch Aufsetzen
der Druckschale 9, Ansetzen des Rotors 8 und VZrschrauben der Ueckscheibe 10 mit
der Kupplungshülse 6 wird die Kupplung betriebsfertig geschlonsen.
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Dabei entsteht durch den Eingriff der Bolzen 17 in die Nuten 22 des
Blocks 5 und in die Nuten 19 des Rotorbundes 7 eine zuverlässige formschlüssige
Verbindung. Die Kupplung ermöglicht bei guter Lösbarkeit, Einfachheit und Unempfindlichkeit
die Übertragung verhältnismäßig großer Drehmomente und kann bei gleich guter Winkelbeweglichkeit
ohne größeren Raumbedßrt an die Stelle einer Zahnkupplung treten.