DE2837049C2

DE2837049C2 - Gelenkabdichtung am Rotorantrieb einer Exzenterschneckenmaschine

Info

Publication number: DE2837049C2
Application number: DE2837049A
Authority: DE
Inventors: Eugen 8261 Aschau Unterstraßer
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Current assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1982-08-05
Also published as: BR7905431A; DE2837049A1; JPS6241932U; US4305596A; JPH0247766Y2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkabdichtung am Rotorantrieb einer Exzenterschneckenmaschine, bei der eine Gelenkhülse mit einer ihr gegenüber winkelbeweglichen Kuppelstange durch eine Dichtmanschette aus elastomerem oder thermoplastischem Werkstoff verbunden ist, die an der Gelenkhülse und an der Kuppelstange mittels je eines Stützrings festgespannt ist, wobei zumindest der an der Kuppelstange angeordnete, radial innere Stützring einen achsparallelen Schenkel hat, der über einen ebenfalls im wesentlichen achsparallelen Randwulst der Manschette greift

Bei einer bekannten Gelenkabdichtung dieser Art (DE-GM 69 16 941) ist der radial innere Randwulst der Dichtmanschette axial nach au3en gerichtet und der zugehörige Stützring ist axial außerhalb der Dichtmanschette, also im Fördermedium, auf einem zylindrischen Absatz der Kuppelstange angeordnet und an einer diesen Absatz begrenzenden Schulter abgestützt Innerhalb der Dichtmanschette ist auf einem zylindrischsn Zapfen der Kuppelstange, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige des Absatzes, ein Klemmring befestigt der die Dichtmanschette zwischen sich und dem Stützring in axialer Richtung einspannt Bei dieser bekannten Gelenkabdichtung konzentrieren sich die Spannungen, denen die Dichtmanschette im Betrieb ausgesetzt ist in einer eng begrenzten Ringzone rings um den radial inneren Randwulst Diese Spannungen entstehen einerseits durch die bei der bekannten Gelenkabdichtung erforderliche, verhältnismäßig starke axiale Einspannung des radial inneren Randwulstes zwischen Stützring und Klemmring und andererseits durch das unvermeidliche Walken der Dichtmanschette, das von den Winkelbewegungen der Kuppelstange in bezug auf die Gelenkhülse hervorgerufen wird.

Unvermeidlich sind ferner Belastungen durch den Druck des Fördermediums bzw. Antriebsfluids der Exzenterschneckenmaschine. Bei Exzenterschneckenpumpen für körniges Fördergut können außerdem Stoßbelastungen durch auf die Dichtmanschette aufprallende Körner hinzukommen. Die Summe all dieser Belastungen führt bei bekannten Gelenkabdichtungen der beschriebenen Art dazu, daß die Dichtmanschette im Bereich rings um ihren radial inneren Randwulst mehr oder weniger schnell zerstört wird. Beschädigungen kommen, wenngleich weit weniger häufig, auch in dem an den äußeren Stützring angrenzenden Ringbereich der Dichtmanschette vor.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkabdichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß Spannungshäufungen in der Dichtmanschette vorallem im Bereich rings um deren radial inneren Randwulst vermieden oder zumindest vermindert werden, damit die Dichtmanschette unter den gegebenen Betriebsbedingungen eine größere Lebensdauer erreicht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der radial innere Randwulst der Dichtmanschette vom achsparallelen Schenkel des zugehörigen Stützrings im eingebauten Zustand unabhängig von

so einer etwaigen axialen Klemmung unter radialer Vorspannung gehalten ist und zusammen mit einer ebenfalls im wesentlichen achsparallelen Ringschürze der Dichtmanschette diesen Schenkel zangenartig umgreift.

Die radiale Vorspannung im radial inneren Randwulst entsteht bereits durch bloßes Aufschieben des zugehörigen Stützrings auf die Kuppelstange, und diese radiale Vorspannung ist für den dichten Sitz des Randwulstes auf der Kuppelstange verantwortlich. Zusätzlich kann der Randwulst unter axiale Spannung gesetzt werden, doch kann und soll diese verhältnismäßig gering gehalten werden. Spannungskonzentrationen in dem Bereich der Dichtmanschette, der an den Randwulst angrenzt, werden in jedem Fall dadurch vermieden, daß nicht dieser Randwulst allein die Dichtmanschette mit dem Stützring verbindet, sondern eine zusätzliche Verbindung der Manschette mit dem Stützring durch die erfindungsgemäße Ringschürze gebildet ist, die alle

Walkbewegungen von dem unmittelbar an den Randwulst angrenzenden Ringbereich der Dichtmanschette fernhält

Damit sich die radiale Vorspannung in einfacher Weise durch bloßes Aufschieben der Dichtmanschette samt radial innerem Stützring auf die Kuppelstange erzeugen läßt ist es vorteilhaft, wenn der radial innere Randwulst im entspannten Zustand an seiner axial äußeren Seite eine trichterförmige Abschrägung aufweist, deren Mantellinien gegen die Achs» der Kuppelstange um 10 bis 20°, vorzugsweise 15° geneigt sind.

Der radial innere Randwulst weist ferner zweckmäßigerweise auch an seiner axial inneren Seite eine trichterförmige Abschrägung auf, deren Mantellinien is gegen die Achse der Kuppelstange um 20 bis 40°, vorzugsweise 30° geneigt sind. Durch diese beiden Abschrägungen wird Raum geschaffen, in den ein Teil des Volumens des radial inneren Randwulstes verdrängt werden kann, wenn der Stützring samt Pichtmanschette auf die Kuppelstange aufgeschoben wird.

Wenngleich, wie erwähnt, der an den radial äußeren Randwulst der Dichtmanschette angrenzende Bereich im Betrieb nicht im gleichen Maß gefährdet ist wie der an den radial inneren Randwulst angrenzende Bereich, so ist es doch vorteilhaft, wenn der radial äußere Randwulst in entsprechender Weise gestaltet, eingespannt und durch eine Ringschürze geschützt ist, wie der radial innere Randwulst.

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise dadurch weitergebildet, daß Randwulst und Ringschürze den achsparallelen Schenkel des zugehörigen Stützrings von dessen axial äußerer Seite her umgreifen. Der Stützring ist dadurch vollständig vom Fördermedium bzw. Antriebsfluid getrennt und kann deshalb selbst dann aus billigem, nicht besonders korrosionsbeständigem Werkstoff bestehen, wenn das Fördermedium oder Antriebsfluid stark korrosiv ist.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die Dichtmanschette mit zumindest dem inneren Stützring als montagefertige Baugruppe bereitgehalten werden kann. Eine hierfür ausreichende Verbindung zwischen Dichtmanschette und Stützring läßt sich dadurch erzielen, daß die bzw. jede Schürze in eine Hinterschneidung des zugehörigen Stützrings eingreift. Alternativ oder zusätzlcih können Randwulst und Schürze am zugehörigen Stützring anvulkanisiert oder angeklebt sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fi g. 1 einen Axialschnitt durch ein Gelenk zwischen einem Rotor und einer Kuppelstange einer Exzenterschneckenpumpe;

F i g. 2 eine stark vergrößerte Einzelheit aus F i g. 1 vor dem Zusammenbau des Gelenks; und

F i g. 3 eine Variante zu F i g. 1.

Das in F i g. 1 dargestellte Gelenk 10 hat die Aufgabe, einen schneckenförmigen Rotor 12 mit einer Kuppelstange 14 derart zu verbinden, daß der Rotor von der t>o Kuppelstange um die Achse A des Gelenks gedreht werden und diese zugleich Kreisbewegungen um eine dazu parallele Achse ausführen kann, wobei zwischen Rotor und Kuppelstange Winkelbewegungen urn den Mittelpunkt C des Gelenks 10 auftreten, in dem A die "'■ Achse Bder Kuppelstange schneidet.

Zum Gelenk 10 gehört eine Gelenkhülse 16, die einen innenverzahnten äußeren Gelenkköroer 18 sowie einen rotorseitigen radial äußeren .Stützring 20 und einen kuppelstangenseitigen radial äußeren Stützring 22 umschließt Der Raum innerhalb der Gelenkhülse 16 ist in axialer Richtung einerseits durch einen Kragen 24 der Gelenkhülse begrenzt und andererseits durch einen aufgeschraubten Spannring 26, der über einen Flansch 28 des Rotors 12 greift

Die Kuppelstange 14 hat etwa radial innerhalb des Kragens 24 der Gelenkhfilse 16 einen zylindrischen Absatz 30, der über eine Ringnut 32 in eine radiale Schulter 34 übergeht, durch die er vom aus dem Gelenk 10 herausragenden Hauptteil der Kuppelstange 14 abgesetzt ist Innerhalb des Gelenks 10 ist an der Kuppelstange 14 ferner ein zylindrischer Zapfen 36 ausgebildet der einen geringeren Durchmesser hat als der Absatz 30 und durch eine radiale Schulter 38 gegen diesen abgesetzt ist Auf einen an die Schulter 38 angrenzenden glatten Abschnitt des Zapfens 36 ist ein radial innerer Stützring 40 aufgeschoben. An den Stützring 40 grenzt ein außenverzahnter innerer Gelenkkörper 42 an, der auf einen mit Vielnutprofil versehenen Abschnitt des Zapfens 36 aufgeschoben und dadurch drehfest mit der Kuppelstange 14 verbunden ist. Der Zapfen 36 endet in einem Gewindefortsatz 44 mit aufgeschraubter Mutter 46, die eine Beilagscheibe 48, den inneren Gelenkkörper 42 und den radial inneren Stützring 40 zwischen sich und der Schulter 38 eingespannt hält.

Der Innenraum des Gelenks 10 mit den beschriebenen Bauteilen ist durch eine Dichtmanschette 50 abgedichtet, die den ringförmigen, sich im Betrieb ständig verändernden Spalt zwischen dem Kragen 24 der Gelenkhülse 16 und dem Absatz 30 der Kuppelstange 14 überbrückt. Die Dichtmanschette 50 hat einen radial inneren Randwulst 52, der mit radialer Vorspannung zwischen dem zylindrischen Ansatz 30 und einem diesen Absatz mit radialem Abstand umschließenden, achsparallelen ringförmigen Schenkel 54 des radial ■ inneren Stützrings 40 aufgenommen ist.

Im entspannten Zustand vor dem Aufschieben auf den zylindrischen Absatz 30 hat der radial innere Randwulst 52 die in Fig.2 dargestellte Form mit einer inneren Mantelfläche, die eine trichterförmige axial äußere Abschrägung 56, einen zylindrischen mittleren Abschnitt 58. eine axial innere, trichterförmige Abschrägung 60 sowie einen weiteren zylindrischen Abschnitt 62 aufweist. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 58 ist merklich kleiner, derjenige des zylindrischen Abschnitts 62 dagegen etwas größer als der Durchmesser des zylindrischen Absatzes 30 der Kuppelstange 14. Die axial äußere Abschrägung 56 schließt mit der Achse B einen Winkel von etwa 15° ein, die axial innere Abschrägung 60 dagegen einen Winkel von etwa 30°.

Radial außerhalb des Randwulstes 52 und gleichachsig mit diesem ist an der Dichtmanschette 50 eine Ringschürze 64 ausgebildet, die sich im wesentlichen achsparallel in das Innere des Gelenks 10 erstreckt, an der äußeren Mantelfläche des achsparallelen Schenkels 54 des Stützrings 40 anliegt und einen sich kegelstumpfförmig verjüngenden Rand 66 aufweist, der in eine Hinterschneidung 68 des Stützrings 40 eingreift.

Radial außerhalb der Ringschürze 64 setzt sich die Dichtmanschetie 50 in einem torusförmigen Bereich 70 i\jrt, an den sich über einen weiteren, im wesentlichen achsparallelen Bereich 72 und einen sich kegelstumpfförmig erweiternden Bereich 74 ein äußerer Randwulst 76 anschließt. Der äußere Randwulst 76 ist gemäß

F i g. 1 und 2 in bekannter Weise gestaltet und zwischen dem kuppelstangenseitigem radial äußeren Stützring 22 und dem Kragen 24 der Gelenkhülse 16 eingespannt.

Anstelle dieser radial äußeren Einspannung kann gemäß F i g. 3 eine Befestigung vorgesehen sein, die der beschriebenen radial inneren Befestigung der Dichtmanschette 50 entspricht und aus Bauteilen zusammengesetzt ist, die mit denselben, jedoch mit einem Indexstrich versehenen Bezugszeichen bezeichnet sind wie die im Zusammenhang mit der radial inneren Befestigung der Dichtmanschette 50 beschriebenen Bauteile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gelenkabdichtung am Rotorantrieb einer Exzenterschneckenmaschine, bei der eine Gelenkhülse mit einer ihr gegenüber winkelbeweglichen Kuppelstange durch eine Dichtmanschette aus elastomerem oder thermoplastischem Werkstoff verbunden ist, die an der Gelenkhülse und an der Kuppelstange mittels je eines Stützrings festgespannt ist, wobei zumindest der an der Kuppelstange angeordnete, radial innere Stützring einen achsparallelen Schenkel hat der über einen ebenfalls im wesentlichen achsparallelen Randwulst der Manschette greift, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der radial innere Randwulst (52) der Dichtmanschette (50) vom achsparallelen Schenkel (54) des zugehörigen Stützrings (40) unter radialer Vorspannung gehalten ist und zusammen mit einer ■ebenfalls im wesentlichen achsparallelen Ringschürze (64) der Dichtmanschette (50) diesen Schenkel (54) zangenartig umgreift

2. Gelenkabdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Randwulst (52) im entspannten Zustand an seiner axial äußeren Seite eine trichterförmige Abschrägung (56) aufweist, deren Mantellinien gegen die Achse (B) der Kuppelstange (14) um 10 bis 20°, vorzugsweise 15°, geneigt sind.

3. Gelenkabdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Randwulst (52) auch an seiner axial inneren Seite eine trichterförmige Abschrägung (60) aufweist, deren Mantellinien gegen die Achse (B) der Kuppelstange (14) um 20 bis 40°, vorzugsweise 30° geneigt sind.

4. Gelenkabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radial äußere Randwulst (52') in entsprechender Weise gestaltet und eingespannt ist wie der radial innere Randwulst (52).

5. Gelenkabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Randwulst (52, 52') und Ringschürze (64, 64') den achsparallelen Schenkel (54, 54') des zugehörigen Stützrings (40, 40') von dessen axial äußerer Seite her umgreifen.

6. Gelenkabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Ringschürze (64, 64') in eine Hinterschneidung (68, 68') des zugehörigen Stützrings (40,40') eingreift.

7. Gelenkabdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Randwulst (52, 52') und Ringschürze (64, 64') am zugehörigen Stützring (40, 40') anvulkanisiert oder angeklebt sind.