Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gelenk, mit welchem Axialkräfte und Dreh- momente in Verbindung mit exzentrischen Rotationsbewegungen von Pumpen übertragen bzw. aufgenommen werden können.

Die schweizer Patentschrift CH 446 913 betrifft eine Schutzvorrichtung für die aus Gelenkkupplungen und Gelenkwelle bestehende Antriebsverbindung im Ansauggehäuse einer Exzenterschneckenpumpe. Die Antriebsverbindung ist mit einem Schutzrohr versehen, wobei das Schutzrohr gegen ein Mitdrehen an dem Sauggehäuse abgestützt ist. Zusätzlich zu der Gelenkwelle werden noch weitere Teile der Antriebsverbindung durch das Schutzrohr abgedeckt.

Die deutsche Patentanmeldung DE 198 43 333 A1 offenbart eine winkelbewegliche Kraftübertragungsvorrichtung bestehend aus einem Gehäuse und einem darin schwenkbaren Kugelkopf, der durch einen ihn durchdringenden Bolzen drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Bohrung des Kugelkopfes ist so erweitert, dass auf dem Bolzen ein bombierter Mitnehmer gleitend angeordnet werden kann, der bei Taumel, Exzenter- oder Winkelbewegungen zwischen angetriebenem Element und Antriebseinheit den Schwenkbewegungen des Kugelkopfes folgt und stets mit Teilflächen an der Innenfläche der Bohrung anliegt. Die Abstützung des Kugelkopfes bei Axialschüben erfolgt durch eine im Gehäuse schwimmend angeordnete Kalotte. In weiteren Ausführungen sind die seitliche Führung des Mitnehmers in der Bohrung, eine vereinfachte Form des Mitnehmers, die Abdichtung des Innenraums der Vorrichtung und die rückwärtige Abstützung des Kugelkopfes bei Axialzug beschrieben. Die deutsche Patentschrift DE 103 35 966 B3 offenbart eine Exzenterschneckenpumpe mit einem Antrieb, der über eine Zwischenwelle mit einer Rotor/Statorkombination in Verbindung steht. Die Zwischenwelle ist ohne Zwischenschaltung von Gelenken sowohl mit dem Rotor als auch mit dem Antrieb oder einer Antriebswelle verbunden. Der Querschnitt der Zwischenwelle ist mehrmals reduziert, wobei die Zwischenwelle mindestens zwei versetzt zueinander angeordnete, senkrecht zur Längsachse der Zwischenwelle verlaufende Stege aufweist. Zwischen den Stegen ist eine Zwischenwand angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gelenk zu schaffen, mit welchem Drehmomente und Axialkräfte einer Antriebswelle auf eine Maschine und/oder eine Exzenterschneckenpumpe ökonomisch, betriebssicher und unkompliziert übertragbar sind.

Die obige Aufgabe wird durch ein Gelenk gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, mit dem Drehmomente und Axialkräfte einer Antriebswelle auf eine Maschine und/oder eine Exzenterschneckenpumpe ökonomisch, betriebssicher und unkompliziert übertragen werden können.

Diese Aufgabe wir durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmaie des Anspruches 11 umfasst.

Die Erfindung offenbart ein Gelenk zur Übertragung von Drehmomenten und Axialkräften in Verbindung mit einer exzentrischen Rotationsbewegung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Gelenk in einer Exzenterschneckenpumpe zur Verbindung des Antriebes mit dem Pumpenrotor eingesetzt. Das Gelenk verbindet eine Kuppelstange und ein Werkzeug und/oder einen Antrieb miteinander. Bei der Verwendung des Gelenks in einer Exzenterschneckenpumpe ist das Werkzeug der Rotor der Exzenterschneckenpumpe. Weiterhin ist das Gelenk mit mindestens einer Ummantelung versehen. Die Axialkräfte, die auf das Gelenk wirken, sind von einem ersten Gelenkteil und die Drehmomente von einem zweiten Gelenkteil Übertrag- und/oder aufnehmbar. In der bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gelenkteil ein Biegestab, ein

Bolzen oder ein zusätzliches Gelenk, wobei das erste Gelenkteil im Zentrum des zweiten Gelenkteils angeordnet ist. Das erste Gelenkteil ist aus einem biegesteifen Material hergestellt und kann verschiedene geometrische Gestaltungsformen aufweisen. Weiterhin ist das Material, aus dem das erste Gelenkteil hergestellt ist, elastisch bzw. frei drehbar. Somit ist es idealerweise nicht möglich, mit dem ersten

Gelenkteil Drehmoment zu übertragen. Weiterhin kann das erste Gelenkteil aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil aufgebaut sein. Der erste Teil und der zweite Teil sind über ein weiteres Gelenk miteinander verbunden. I einer

bevorzugten Ausführungsform ist das zusätzliche Gelenk ein Kugelgelenk.

Das zweite Gelenkteil ist eine verwindungssteife Ummantelung für das Gelenk, die vorzugsweise als Balg oder als Membrane ausgestaltet ist. Das zweite Gelenkteil ist aus einem Metalt, einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt. Das Material, aus dem die Ummantelung hergestellt wird, ist so zu wählen, dass es trotz seiner Verwindungssteifheit biegeelastisch ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist es mit der Ummantelung nicht möglich Axialkräfte zu übertragen. In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite Gelenkteil mehrteilig ausgestaltet. Bei der mehrlagigen Ausgestaltung können Gelenkteile aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen Verwendung finden.

Das Werkzeug und/oder der Antrieb sind durch ein hydraulisches Spannelement mit dem Gelenk verbunden. Für den Fachmann ist klar, dass anstelle der hydraulischen Spannelemente die verschiedensten Elemente verwendet werden können, die geeignet sind, das Gelenk zum Beispiel mit einem Werkzeug zu verbinden. Das hydraulische Spannelement stellt eine lösbare, kraftschlüssige Verbindung dar.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Verwendung eines erfindungsgemäßen Gelenkes offenbart, wobei das erste Gelenkteil in einem zweiten Gelenkteil geführt wird. Mit dem ersten Gelenkteil werden Axialkräfte aufgenommen und/oder übertragen.

Dadurch, dass der zweite Gelenkteil aus einem verwindungssteifen Material hergestellt ist, ist es möglich, mit diesem die Übertragung von Drehmomenten zu realisieren. Durch die Ummantelung der beweglichen Teile ist es möglich, das erfindungsgemäße Gelenk mit oder ohne Schmiermittel zu verwenden. Dies bringt zum Beispiel erhebliche Vorteile beim Einsatz einer Exzenterschneckenpumpe im Bereich der Lebensmittelförderung, da beim Einsatz des erfindungsgemäßen Gelenks kein Produkt mehr mit Schmiermitteln kontaminiert werden kann.

Durch den Einsatz des hydraulischen Spannelements sind das Werkzeug und/oder der Antrieb über eine gewindelose Verbindung mit dem Gelenk verbunden. Der erste Gelenkteil wird aus verschiedenen Materialien hergestellt. Weiterhin ist es möglich, dass der erste Gelenkteil aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil zusammen- gesetzt wird und das der erste Teil und der zweite Teil durch ein weiteres Gelenk verbunden werden.

In dem erfindungsgemäßen Gelenk werden keine Elastomere verwendet. Hierdurch entstehen weniger Probleme mit der Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien. Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, dass Medien in einem wesentlich größeren Temperaturbereich gehändelt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die äußeren Zwischenräume des zweiten Gelenkteils gegen das Eindringen von Fremdkörpern geschützt sind. Dieser Schutz kann aus einer Ummantelung bestehen, die um den zweiten Gelenkteil angeordnet wird. Weiterhin ist es möglich, dass die äußeren Zwischenräume des zweiten Gelenkteils mit einem Elastomer ausgeschäumt werden. Durch dieses Elastomer und/oder durch die Ummantelung wird verhindert, dass Kleinteile in die Nähe des Gelenkes und/oder in die äußeren Zwischenräume des zweiten Gelenkteiles gelangen können und dieses beschädigen.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Gelenks.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Gelenks mit einem profilierten ersten Gelenkteil.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Gelenks mit einem zweiteiligen ersten Gelenkteil und zusätzlichem Gelenk.

Fig. 4 zeigt ein Gelenk, bei dem die äußeren Zwischenräume des zweiten Gelenkteils mit einem Elastomer aufgefüllt sind.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Gelenks 10. Das Gelenk 10 besteht aus einem ersten Gelenkteil 12, das von einem zweiten Gefenkteil 14 umschlossen ist. An der der Kuppelstange 18 gegenüberliegenden Seite ist ein hydraulisches Spannelement 16 angeordnet, mit welchem das Gelenk 10 mit einem Werkzeug 20 oder einem Antrieb (nicht dargestellt) verbunden werden kann. In der Figur 1 ist das Werkzeug 20 der Rotor einer Exzenterschneckenpumpe.

Bei dem hydraulischen Spannelement 16 handelt es sich um eine aus der Technik bekannte Spannbuchse. Das hydraulische Spannelement 16 wird auf eine Gelenk- welle 30 aufgeschoben. Das Werkzeug 20 oder der Antrieb werden auf die Wandung 17 des Spannelementes 16 aufgebracht. Durch das Drehen einer Einstellschraube (nicht dargestellt), expandiert die Wandung 17 und wird an die Werkzeuginnenwand 32 angepresst. Durch die Expansion der Wandung 17 ist das hydraulische Spannelement 16 lösbar und kraftschlüssig mit der Gelenkwelle 30 und der Werkzeuginnenwand 32 verbunden.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Gelenks 10 mit einem profilierten ersten Gelenkteil 12. Durch diese Profilierung ist es möglich die Biegeeigenschaften beim Übergang der Vertikalauslenkung in die Horizontalauslenkung zu verbessern. Dieses verbesserte Verhalten kann auch durch eine nutförmige Einschnürung (nicht dargestellt) im ersten Gelenkteil 12 bewirkt werden. Durch das Einbringen einer zusätzlichen nutförmigen Einschnürung würde die Elastizität nochmals erhöht. Bei diesem ersten Gelenkteil 12 sind nutförmige Einschnürungen in bestimmten Abständen zueinander eingebracht, welche die Festigkeit des ersten Gelenkteils 12 nicht beeinflussen, aber eine Materialersparnis darstellen. Weiterhin werden durch die nutförmigen Einschnürungen in dem ersten Gelenkteil 12 die Rückstellkräfte verringert. Um den modifizierten ersten Gelenkteil 12 aufzunehmen, sind die Verbindung 19 zur Kuppelstange (nicht dargestellt) und die Gelenkwelle 30, im Vergleich zur Figur 1 , an die Erfordernisse angepasst worden.

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau eines Gelenks 10 mit einem zweiteiligen ersten Gelenkteil 12 und zusätzlichem Gelenk 28. Der erste Gelenkteil 12 besteht, in diesem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme zusätzlicher Kräfte, aus einem ersten Teil 24 und einem zweiten Teil 26. Der erste Teil 24 und der zweite Teil 26 sind durch ein zusätzliches Gelenk 28 miteinander verbunden.

Fig. 4 zeigt ein Gelenk 10, bei dem die äußeren Zwischenräume 15 des zweiten Gelenkteils 14 mit einem Elastomer 34 aufgefüllt sind. Dieses Elastomer 34 ist dazu geeignet, Partikel, die in die äußeren Zwischenräume 15 eindringen könnten, abzuhalten. Das eingesetzte Elastomer 34 ist zwar dem Einfluss verschiedener Fördermedien ausgesetzt, da es aber keine dichtenden oder bewegungstechnischen Aufgaben erfüllt, ist ein Quellen oder eine chemische Veränderung des Elastomers an dieser Stelle des Gelenks 10 unproblematisch und somit vernachlässigbar.

In den Figuren 1 bis 4 ist der erste Gelenkteil 12 als Biegestab und der zweite Gelenkteil als Faltenbalg dargestellt. Für den Fachmann ergibt sich aus diesen Ausgestaltungsformen keine abschließende Begrenzung der Erfindung. Für die Aufnahme von Drehmomenten und/oder Axialkräften sind aus dem Stand der Technik viele Vorrichtungen und Verfahren hierzu bekannt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.

Bezugszeichen

10 Gelenk

12 erster Gelenkteil

14 zweiter Gelenkteil

15 Zwischenräume

16 hydraulisches Spannelement

17 Wandung des Spannelements

18 Kuppelstange

19 Verbindung zur Kuppelstange

20 Werkzeug

24 erster Teil

26 zweiter Teil

28 weiteres Gelenk

30 Gelenkwelle

32 Werkzeuginnenwand

34 Elastomer