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Wellenkupplungs-und Dichtungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplungs- und Dichtungseinrichtung für eine Flüssigkeitspumpe, insbesondere eine Zahnradspinnpumpe, die aus einer Antriebswelle, einer Pumpenwelle und einer die
Wellenenden umfassenden Muffe besteht und so ausgebildet ist, dass sowohl in der Innenwand der Muffe als auch im Wellenende mindestens einer der Wellen drei axial gerichtete Ausnehmungen in Form von
Teilen einer Kreiszylinderfläche vorgesehen sind, in welchen Kugeln-je eine in jeder Ausnehmung eines Wellenendes - gelagert sind. Wellenkupplungen dieser Art sind an sich bekannt.
Gegenstand der Erfindung ist eine einfache Kupplungseinrichtung, welche es gestattet, dass die Wel- len miteinander einen ungewöhnlich grossen Winkel einschliessen können, ohne dass eine Reibung oder eine
Abnützung an Teilen der Pumpe und der Kupplung auftritt.
Die Tatsache, dass unveränderlich drei Kugeln in einer ebenen Fläche einen wesentlich grösseren
Winkel zulassen, als eine grössere Anzahl von Kugeln, die in einer ebenen Fläche im Kreis angeordnet sind, ist vermutlich auf den Umstand zurückzuführen, dass nur drei im Kreis angeordnete Kugeln in ge- nauem geometrischem Kontakt mit einem Zylinder gehalten werden können, der schräg durch diesen Ku- gelkreis hindurchgeht.
Wenn der Kreis mehr als drei Kugeln aufweist, kann ein Zylinder, der schräg durch diesen Kreis geht, theoretisch nur mit drei dieser Kugeln in Berührung stehen. Wenn der Zylinder so bewegt wird, dass seine
Achse eine konische Fläche beschreibt, dann ist es immer eine Kombination von drei Kugeln, die lip Kontakt mit dem Zylinder steht. Darauf ist es zurückzuführen, dass die bekannte Kupplungseinrichtung, deren Wellen mit Kreisen mit mehr als drei Kugeln ausgestattet sind, unbrauchbar sind, da sie ruckweise umlaufen, wenn der Neigungswinkel der Wellen etwas grösser wird.
Die Wirkung der Kupplung als Abdichtung gegen das Ausfliessen von Flüssigkeit wird dadurch erreicht, dass die Stirnflächen der Kupplungsmuffe mit ebenen Dichtungsplatten zusammenwirken, zwischen denen sie eingeschlossen ist. Die hindurchgepumpte Flüssigkeit übt einen Druck auf die der Pumpenwelle zugekehrte Stirnfläche der Kupplungsmuffe aus, was zur Folge hat, dass die Kupplungsmuffe gegen eine der Dichtungsplatten in Richtung nach aussen drückt. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass der auf diese Weise erzielte Abdichtungseffekt sehr häufig vollkommen ungenügend ist, weshalb oft äusserst komplizierte Abdichtungssysteme erforderlich sind. Ferner sind Leckverluste praktisch unvermeidbar, wenn der auf das Wellenende ausgeübte Flüssigkeitsdruck zu niedrig ist.
Dieser Übelstand wird durch Anwendung der erfindungsgemässen Konstruktion vermieden. Es wurde demgemäss gefunden, dass ein hervorragender Abdichtungseffekt erreicht werden kann, wenn die Ausnehmungen bei einem Ende oder bei beiden Enden der Muffe oder am Wellenende oder an den Wellenenden längs Schraubenlinien verlaufen, die sich mit einem Winkel von weniger als 50 um die Wellenachse winden, und dass eine Stirnfläche der Muffe in enger Berührung mit dem Pumpengehäuse steht, aus welchem die Pumpenwelle herausragt.
Dadurch, dass die Kraftwirkung zwischen den Kugeln und den Ausnehmungen gegen die Welle nicht in einer Ebene gerichtet ist, die genau senkrecht zu dieser steht, wird die Muffe gegen eine der Dichtungsplatten"geschraubt".
In diesem Sinne sind zahlreiche Varianten ausführbar. So kann z. B. nur die Ausnehmung auf der Seite der Pumpenwelle oder nur diejenige auf der Seite der Antriebswelle schräg angeordnet sein. Ebenso
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können alle Ausnehmungen schräg angeordnet sein. Ausserdem können sie so ausgebildet sein, dass die
Kupplungsmuffe entweder in der Richtung gegen die Pumpe oder in entgegengesetzter Richtung gedrückt wird.
Vorzugsweise sollen die Kugeln so in die Ausnehmungen eingepasst sein, dass sie in axialer Richtung ein Spiel besitzen, das weniger als 50/0 des Kugeldurchmessers beträgt. Dieses Spiel gestattet, dass die
Kugeln sich durch Abrollen an bedeutende Winkelabweichungen anpassen können, ist aber trotzdem im- mer noch so klein, dass die Kugeln praktisch ständig in einer Ebene liegen, die zur Achse der Kupplungs- muffe senkrecht steht.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt, teil- weise im Längsschnitt, eine Zahnradpumpe mit der Wellenkupplung, Fig. 2 zeigt ein Detail der Kupp- lung in Seitenansicht längs der Linie lI-lI der Fig. 1, Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch dieses Detail.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, bilden planparallele Platten 1, 2 und 3 das Gehäuse einer Zahnradspinn- pumpe, die einer allgemein verwendeten Bauart entspricht und zum Pumpen einer Polymerschmelze dient. Die Platten 1, 2 und 3 werden durch (nicht dargestellte) Schrauben zusammengehalten. Das gesamte Pumpenaggregat ist durch (ebenfalls nicht dargestellte) Schrauben an einer Spinnmaschine befe- stigt.
Im Inneren der Zwischenplatte 2 befindet sich ein frei drehbares Zahnrad 4, das mit einem Zahnrad
5 kämmt, das auf der Welle 7 mit Hilfe eines Keiles 6 befestigt und von dieser angetrieben ist. Ein zylindrischer Ring 8 und eine ringförmige Scheibe 9 sind durch Schrauben 10 flüssigkeitsdicht mit der Platte 3 verbunden. Im Inneren des Ringes 8 befindet sich die Muffe 11, welche dazu dient, die Pumpenwelle
7 mit der Antriebswelle 12 zu kuppeln. Mit Ausnahme der Zwischenwand 13 ist die Kupplungsmuffe 11 auf beiden Seiten mit Bohrungen versehen, die sich von den Stirnflächen nach innen erstrecken.
Die Kupplungsmuffe 11 ist mit der Pumpenwelle durch drei Kugeln 14, und mit der Antriebswelle 12 durch drei Kugeln 15 gekuppelt. Ein mit Nocken versehener Ring 16 dient zum Fixieren der Kugeln 15 gegenüber der Scheibe 9, wenn die Antriebswelle aus der Kupplungsmuffe 11 herausgezogen wird. Die Muffe 11 passt zwischen die Platte 3 und die Scheibe 9, so dass nur ein sehr kleiner Zwischenraum verbleibt, wodurch ein sehr geringer Druck in axialer Richtung gegen die Muffe ausreicht, um zu verhüten, dass Flüssigkeit aus der Einrichtung austritt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen, dass das Wellenende 12 mit drei Ausnehmungen 17 und die Innenwand der Muffe 11 mit drei Ausnehmungen 18 versehen sind, in welchen die Kugeln 15 liegen. In Fig. 2 ist der zylindrische Ring 8 weggelassen. Die Welle 12 rotiert im Sinne des Pfeiles. Der Ring 16 ist mit drei Nocken 19 versehen, die zusammen mit der Scheibe 9 die Kugeln 15 umschliessen und in axialer Richtung etwas Spiel lassen, das ungefähr 4% des Kugeldurchmessers beträgt.
Die Ausnehmungen 18 in der Innenwandung der Muffe und 17 an den Enden der Wellen 7 und 12 verlaufen längs Schraubenlinien, die sich unter einem Winkel von 30 um die Achsen der Wellen bzw. der Muffe winden. Hiedurch wird die Mufte 11 gegen die Platte 3"geschraubt"und eine Abdichtung erzielt.