PATENTANSPR-S-CE [ E
1. Starre Wellenkupplung mit radialer Bundzentrierung, bei der ein vorstehender Zentrierbund eines Kupplungsteils in eine entsprechende Nut eines zweiten Kupplungsteils eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund (5) an den zwei einander gegenüberliegende Längsseiten (9, 10) gerade und parallelwandig und an den dazwischen liegenden Schmalseiten (11, 12) kreisbogenförmig begrenzt ist, und dass die zur Wellenachse vertikale Kupplungsfläche des zweiten Kupplungsteils mit einem mindestens zentrierbundtiefen, durchgehenden Schlitz (13) versehen ist, dessen Breite (B') mindestens so gross ist wie die Breite (B) des Zentrierbundes (5) zwischen seinen Längsseiten (9, 10).
2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kupplungsteilen an den Wellenenden (23, 24) eine Zwischenscheibe (25) angeordnet ist, die auf ihren Stirnflächen das Gegenmuster zu den Kupplungsteilen an den Wellenenden (23, 24) trägt.
3. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen an den Schmalseiten (11, 12) des Zentrierbundes (5) mindestens annähernd einen Winkel von 900 hat.
Die Erfindung betrifft eine starre Wellenkupplung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Die beiden Kupplungsteile können sich dabei an den zu kuppelnden Wellenenden oder an einer Zwischenscheibe oder Zwischenwelle befinden, die zwischen die Wellenenden eingeschoben sind. Sind z.B. im Turbomaschinenbau Wellen miteinander zu kuppeln oder zu entkuppeln, so steht in vielen Fällen der Platz für eine axiale Verschiebung der beiden Rotoren bzw. ihrer Wellenenden nicht zur Verfügung, um die aus einem Bund an dem einen und einer entsprechenden Ausdrehung an dem anderen Kupplungsteil bestehende Kupplungszentrierung zusammenzufügen oder eine bestehende Kupplung zu lösen.
Diese Beschränkung ist einerseits aus dem im Wellenstrang angeordneten Axiallager und andererseits aus den in Turbomaschinen üblichen geringen Schaufel- und Dichtungsspielen gegeben. Eine axiale Beweglichkeit ist im Stillstand besonders beschränkt, wenn Radialdichtungen mit sogenanntem negativem Spiel ausgeführt werden und in eingeschliffenen Rillen arbeiten.
Man hat sich bisher in solchen Fällen mit zweiteiligen Zwi schenscheiben beholfen. Diese erfordern aber zu ihrer Befesti gung Passbolzen, die die Fliehkraft der Scheibenhälften aufzu nehmen haben und zudem noch durch Momentenstösse stärker beansprucht werden als normale Kupplungsbolzen. Die Ein satzmöglichkeit ist daher - vor allem bei grossen Umfangsge schwindigkeiten - sehr beschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine unbeschränkt einsetzbare, d. h. z.B. auch bei hohen Umfangs geschwindigkeiten verwendbare Kupplungszentrierung zu schaffen, die ohne nennenswerte axiale Verschiebung trennbar ist. Nach der vorliegenden Erfindung erfolgt die Lösung dieser
Aufgabe durch die in der Kennzeichnung im Anspruch 1 genannten Merkmale.
Bei der neuen Kupplung können die beiden Kupplungsteile beim Kuppeln ohne erhebliche axiale Verschiebungen seitlich ineinander geschoben und durch eine Vierteldrehung zentriert werden. Zur Erzielung einer maximalen Zentrierfläche kann der Kreisbogen der Schmalseiten des Zentrierbundes annä hernd 900 betragen.
Ist eine deutliche axiale Trennung der beiden benachbarten Rotoren - z.B. für den separaten Lauf einer Maschine - erfor derlich, so ist es zweckmässig, wenn zwischen den Wellenen den eine Zwischenscheibe angeordnet ist, die auf ihren Stirnflächen das Gegenmuster zu den Kupplungsteilen an den Wellenenden trägt. Diese Zwischenscheibe kann dabei unter Umständen zu einer Zwischenwelle erweitert sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer räumlich gesehenen Skizze eine Aufsicht auf die beiden miteinander zu kuppelnden Kupplungsteile an den Enden zweier Wellen;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Wellenenden nach Fig. 1;
Fig. 3 gibt ein zweites Ausführungsbeispiel wieder, bei dem zwischen den Wellenenden eine im Schnitt dargestellte Zwischenscheibe vorhanden ist;
Fig. 4 ist eine räumliche Skizze der Zwischenscheibe von Fig. 3.
An den Enden 3 und 4 der zu kuppelnden Wellen 1 und 2 sitzen Kupplungsteile, von denen der eine einen Zentrierbund 5 und der andere eine an den Zentrierbund 5 angepasste und zu ihm gegengleiche Nut 6 haben. Auf ihrem Umfang verteilt tragen die Kupplungsteile Bohrungen 7 bzw. 8 für nicht gezeigte Schraubenbolzen.
Der Zentrierbund 5 ist an zwei einander gegenüberliegenden Seiten 9 und 10 parallelwandig abgeschnitten, z.B. abgefräst, so dass aus seiner ursprünglichen Kreisscheibenform ein etwa rechteckiger Körper mit zwei parallelen Seiten 9 und 10 und mit an den anderen Seiten 11 und 12 kreisbogenförmigen Begrenzungen entsteht.
Neben der Nut 6, deren Tiefe S' grösser ist als die herausragende Höhe S des Bundes 5, hat der mit der Nut 6 versehene Kupplungsteil einen ebenfalls zentrierbundtiefen Schlitz 13, der quer über den ganzen Durchmesser des Wellenendes 4 verläuft und eine Breite B' hat, die etwas grösser ist als die Breite B des abgeschnittenen Zentrierbundes 5. Durch diesen Schlitz 13 entstehen aus einem geschlossenen Ringflansch an seinem äusseren Umfang zwei einander gegenüberliegende hervorstehende Restflansche.
Beim Zusammenbau werden die axial nahezu aneinander liegenden, seitlich jedoch gegeneinander versetzten Wellenenden 3 und 4 zunächst so ausgerichtet, dass der Schlitz 13 und der Zentrierbund 5 durch eine seitliche Relativverschiebung mindestens einer Welle 1 oder 2 ineinandergreifen können.
Beide Wellen 1 und 2 werden dann relativ zueinander verschoben, bis sie koaxial zueinander angeordnet sind. Durch eine Relativdrehung beider Wellen 1 und 2 insgesamt um 900 greift der Bund 5 daraufhin in die Nut 6 ein und zentriert beide Wellenenden 3 und 4 zueinander. Die gekuppelten Wellenenden 3 und 4 werden schliesslich durch nicht gezeigte Bolzen, die durch die Bohrungen 7 und 8 gesteckt werden, und Muttern fest miteinander verbunden.
Können die beiden Wellenenden 23 und 24 (Fig. 3) relativ zueinander nicht seitlich verschoben und so miteinander gekuppelt werden, so empfiehlt sich, zwischen beiden eine Zwischenscheibe 25 vorzusehen (Fig. 3 und 4), auf deren Umfang Bohrungen 27 verteilt sind. Diese Zwischenscheibe 25 ist vorteilhaft an ihren beiden Stirnflächen wie einer der Kupplungsteile des Beispiels 1 ausgebildet, wobei entsprechend beide zugehörigen Wellenenden 23 und 24 ebenfalls gleichartig das Gegenmuster des anderen Kupplungsteils von Fig. 1 tragen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird nach der Ausrichtung der Elemente 23 bis 25 relativ zueinander beim Zusammenbau die Zwischenscheibe 25 zwischen die Kupplungshälften 23 und 24 eingeschoben und ebenfalls durch eine Vierteldrehung fixiert, ehe durch Schraubenbolzen und Muttern wiederum eine feste Verbindung hergestellt wird.
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PATENTANSPR-S-CE [E.
1. Rigid shaft coupling with radial collar centering, in which a projecting centering collar of a coupling part engages a corresponding groove of a second coupling part, characterized in that the centering collar (5) on the two opposite longitudinal sides (9, 10) is straight and parallel-walled and on the narrow sides (11, 12) lying in between are delimited in the shape of a circular arc, and that the coupling surface of the second coupling part, which is vertical to the shaft axis, is provided with a continuous slot (13) at least as deep as the centering collar, the width (B ') of which is at least as large as the width (B ) of the centering collar (5) between its longitudinal sides (9, 10).
2. Shaft coupling according to claim 1, characterized in that an intermediate disk (25) is arranged between coupling parts on the shaft ends (23, 24), which carries the counter-pattern to the coupling parts on the shaft ends (23, 24) on its end faces.
3. Shaft coupling according to claim 1, characterized in that the circular arc on the narrow sides (11, 12) of the centering collar (5) has an angle of at least approximately 900.
The invention relates to a rigid shaft coupling according to the preamble of claim 1. The two coupling parts can be located on the shaft ends to be coupled or on an intermediate disk or intermediate shaft which are inserted between the shaft ends. Are e.g. To couple or uncouple shafts in turbo engineering, in many cases there is not enough space for an axial displacement of the two rotors or their shaft ends in order to center the coupling, which consists of a collar on one coupling part and a corresponding recess on the other join together or loosen an existing coupling.
This restriction is given on the one hand by the axial bearing arranged in the shaft train and on the other hand by the small blade and sealing clearances customary in turbo machines. Axial mobility is particularly limited at standstill if radial seals are designed with so-called negative play and work in ground-in grooves.
So far, you have to help yourself in such cases with two-part intermediate discs. However, these require fitting bolts for their fastening, which have to take up the centrifugal force of the disc halves and are also more heavily stressed by torque impacts than normal coupling bolts. The possible use is therefore very limited - especially with high circumferential speeds.
The invention is therefore based on the object of providing an unlimited usable, i. H. e.g. to create usable coupling centering even at high circumferential speeds, which can be separated without any significant axial displacement. According to the present invention, these are solved
Task by the features mentioned in the characterization in claim 1.
With the new coupling, the two coupling parts can be pushed into each other laterally during coupling without significant axial displacement and centered by a quarter turn. To achieve a maximum centering surface, the circular arc of the narrow sides of the centering collar can be approximately 900.
Is there a clear axial separation of the two neighboring rotors - e.g. for the separate running of a machine - neces sary, it is useful if the one intermediate disk is arranged between the shafts, which carries the counter-pattern to the coupling parts on the shaft ends on its end faces. This intermediate disk can under certain circumstances be expanded to form an intermediate shaft.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawing.
1 shows in a three-dimensional sketch a plan view of the two coupling parts to be coupled to one another at the ends of two shafts;
Fig. 2 is a side view of the shaft ends of Fig. 1;
3 shows a second exemplary embodiment in which there is an intermediate disk shown in section between the shaft ends;
FIG. 4 is a three-dimensional sketch of the intermediate disk of FIG. 3.
Coupling parts are seated at the ends 3 and 4 of the shafts 1 and 2 to be coupled, one of which has a centering collar 5 and the other has a groove 6 that is matched to the centering collar 5 and is opposite to it. Distributed on their circumference, the coupling parts carry bores 7 and 8 for screw bolts, not shown.
The centering collar 5 is cut off with parallel walls on two opposite sides 9 and 10, e.g. milled off so that an approximately rectangular body with two parallel sides 9 and 10 and with circular arc-shaped boundaries on the other sides 11 and 12 is created from its original circular disk shape.
In addition to the groove 6, the depth S 'of which is greater than the protruding height S of the collar 5, the coupling part provided with the groove 6 also has a centering collar-deep slot 13 which runs across the entire diameter of the shaft end 4 and has a width B' , which is slightly larger than the width B of the cut centering collar 5. This slot 13 results in two opposing, protruding residual flanges from a closed annular flange on its outer circumference.
During assembly, the shaft ends 3 and 4, which lie axially almost against one another but are laterally offset from one another, are initially aligned so that the slot 13 and the centering collar 5 can mesh with one another through a lateral relative displacement of at least one shaft 1 or 2.
Both shafts 1 and 2 are then shifted relative to one another until they are arranged coaxially to one another. As a result of a relative rotation of both shafts 1 and 2 by a total of 900, the collar 5 then engages in the groove 6 and centers both shaft ends 3 and 4 with respect to one another. The coupled shaft ends 3 and 4 are finally firmly connected to one another by bolts, not shown, which are inserted through the bores 7 and 8, and nuts.
If the two shaft ends 23 and 24 (FIG. 3) cannot be shifted laterally relative to one another and thus coupled to one another, it is advisable to provide an intermediate disk 25 between the two (FIGS. 3 and 4), on the circumference of which bores 27 are distributed. This intermediate disk 25 is advantageously designed on its two end faces like one of the coupling parts of Example 1, with both associated shaft ends 23 and 24 likewise bearing the counter-pattern of the other coupling part from FIG.
In this embodiment, after aligning the elements 23 to 25 relative to each other during assembly, the intermediate disk 25 is inserted between the coupling halves 23 and 24 and also fixed by a quarter turn before a fixed connection is again established by bolts and nuts.
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