CH616727A5

CH616727A5 - Locking device for the rotating shaft of a machine, especially a turbocharger

Info

Publication number: CH616727A5
Application number: CH1139575A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Diebold; Edelwald Lutz
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1975-09-03
Filing date: 1975-09-03
Publication date: 1980-04-15
Also published as: JPS608326B2; PL109939B1; DE2541988A1; BR7605785A; DK142207B; DK142207C; JPS5232414A; DE2541988C2; DE7529797U; DK395376A; GB1544869A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blockiervorrichtung für die rotierende Welle einer Maschine, insbesondere eines Turboladers.

Beim Auftreten einer Havarie eines Turboladers an einer Dieselmotoranlage, beispielsweise durch Schäden an der Beschaufelung oder Lagerschäden, ist es zur Vermeidung eines Totalausfalles der Anlage erforderlich, die Welle stillzusetzen und anschliessend den bisher aufgeladenen Dieselmotor ohne Aufladung weiter zu betreiben. Bei stillgesetztem Turbolader durchströmen die Abgase des Dieselmotors weiterhin die nun stillstehenden Turbinenschaufeln in axialer Richtung und üben damit auf das Turbinenrad ein Drehmoment aus. Um ein Drehen der Welle des Turboladers zu verhindern, muss diese durch eine Vorrichtung blockiert werden, welche ein entsprechendes Gegendrehmoment ausübt.

Die heute bekannten und verwendeten Blockiervorrichtungen können beispielsweise an der Verdichterseite, als auch an der Turbinenseite angebracht sein. Dazu werden zwei identische Blockiervorrichtungen verwendet. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und axialen thermischen Dehnungen der durch die Blockiervorrichtung blockierten Welle wird jedoch turbinenseitig ein elastisches Verbindungsglied zwischen der Blockiervorrichtung und dem Maschinengehäuse vorgesehen.

Von Nachteil bei der bekannten Art der Blockierung der Welle des Turboladers ist jedoch die Tatsache, dass die durch beide Blockiervorrichtungen ausgeübten Gegendrehmomente zueinander sehr verschieden sind. Das Turbinenrad ist näher zum einen Endlager der Turbinenwelle angeordnet, wodurch der Hebelarm auf der Verdichterseite wesentlich länger ist. Dadurch ist das auf der Verdichterseite entwickelte Drehmoment kleiner als das auf die Turbinenseite einwirkende Gegendrehmoment, dadurch kann eine Verformung oder Überbeanspruchung des Wellenendes auftreten.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Blockiervorrichtung zu schaffen, welche an jeder Maschinenwelle auf einfache Weise befestigt werden kann. Vorzugsweise soll dabei der kurze Abstand der Blockierstelle zum Lager des Turbinenrades und damit die geringe Torsionswirkung dieses Wellenteiles ausgenützt werden.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht insbesondere darin, dass durch die Verbindung einer äusseren Büchse mit einer inneren Büchse über Spannstifte, wobei eine axiale Verschiebbarkeit der beiden Büchsen gegeneinander gewährleistet ist, ein Ausgleich von mechanischen und thermischen Dehnungen auf einfache Weise möglich ist. Die Anordnung von Spannelementen an der inneren Büchse, sowie eines geschlitzten inneren Ringes, welcher, vorzugsweise auf einem Bund, auf der Welle aufliegt, ergibt eine reibschlüssige Blockierung derselben.

Gemäss einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die Spannstifte jeweils zwischen der äusseren Büchse und der inneren Büchse angeordnet und bestehen die Spannelemente aus einem äusseren Ring und Spannschrauben, wobei der äussere Ring eine konische Aussenfläche und der geschlitzte innere Ring eine konische Innenfläche aufweisen.

Durch die Anordnung von Spannelementen, welche sich vorzugsweise aus einem äusseren Ring, Spannschrauben und einem geschlitzten inneren Ring zusammensetzen, ergibt sich die einfache Möglichkeit, durch Anziehen der Spannschrauben die konischen Flächen des geschlitzten inneren Ringes und des äusseren Ringes so gegeneinander anzuziehen, dass der geschlitzte innere Ring entsprechend stark an die Welle, vorzugsweise an einen Wellenbund derselben, angepresst wird, wodurch eine reibschlüssige Verbindung entsteht.

Weiterhin können alternierend im äusseren Ring Gewindebohrungen und Abdrückflächen vorgesehen sein.

Eine vorteilhafte Anordnung von Gewindebohrungen und Abdrückflächen in alternierender Reihenfolge im äusseren Ring ergibt die einfache Möglichkeit, die Spannschrauben sowohl zum Blockieren der Welle, als auch zum Lösen der Blockiervorrichtung zu verwenden, indem diese in die entsprechenden Bohrungen der inneren Büchse eingesetzt werden.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform sind in der inneren Büchse gegenüber den Abdrückflächen des äusseren Ringes Abdrückgewinde angeordnet und die Spannschrauben in Durchgangsbohrungen der inneren Büchse und in Gewindebohrungen des äusseren Ringes angeordnet.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ohne Verwendung besonderer Spann- bzw. Abdrückschrauben die Blockiervorrichtung mit denselben Spannschrauben sowohl an der Welle fixiert, als auch von dieser gelöst werden kann.

Ferner ist es zweckmässig, die äussere Büchse mittels Befestigungsschrauben am Maschinengehäuse fixierbar auszubilden und zwischen der äusseren Büchse und dem Haltering eine Feder anzuordnen, welche im gelösten Zustand der Vorrichtung die innere Büchse in die ursprüngliche Lage verschiebt.

Durch die zweckmässige Anordnung einer Feder zwischen s

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dem Haltering und der äusseren Büchse ist es möglich, axiale Längsverschiebungen der inneren Büchse gegenüber der äusseren Büchse in einfacher Weise auszugleichen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Blockiervorrichtung vereinfacht dargestellt. s

Es zeigt:

Fig. 1 eine Blockiervorrichtung in blockiertem Zustand,

Fig. 2 dieselbe Blockiervorrichtung gemäss Fig. 1 in gelöstem Zustand. î#

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 ein Maschinengehäuse, beispielsweise das Gehäuse eines Turboladers bezeichnet, in welchem eine Welle 2 gelagert ist. Die Welle 2 weist einen Wellenbund 3 auf. Am Maschinengehäuse 1 ist eine äussere Büchse 4 einer is Blockiervorrichtung mit einem Haltering 5 mittels Befestigungsschrauben 6 befestigt. Axial verschiebbar zur äusseren Büchse 4 ist eine innere Büchse 7 mittels Spannelementen,

welche aus einem geschlitzten inneren Ring 8, einem äusseren Ring 9 und Spannschrauben 10 bestehen, am Wellenbund 3 20 reibschlüssig festgeklemmt. Zur Aufnahme der Spannschrauben 10 ist die innere Büchse 7 mit einer Durchgangsbohrung 11 versehen. Der geschlitzte innere Ring 8 weist eine konische Aussenfläche und der äussere Ring 9 eine konische Innenfläche 12 auf. Zwischen der Bohrung der inneren Büchse 7 und 25 der äusseren Büchse 4 sind Spannstifte 13 vorgesehen. Zwischen dem Haltering 5 und der Stirnfläche der äusseren Büchse 4 und der inneren Büchse 7 ist eine Feder 14 angeordnet. Die innere Büchse 7 ist an ihrer, der Welle 2 zugekehrten Innenfläche als Führung 15 ausgebildet, welche auf dieser 30 aufliegt.

In der Fig. 2 ist die Blockiervorrichtung in gelöstem Zustand dargestellt, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, wie in Fig. 1. Die Befestigungsschrauben 6 sind vom Maschinengehäuse 1 gelöst, gleichzeitig sind die Spann- 3s schrauben 10 in Abdrückgewinden 16 der inneren Büchse 7 eingeschraubt und drücken mit ihrer Stirnfläche gegen eine Abdrückfläche 17 des äusseren Ringes 9, wodurch die konischen Flächen 12 des geschlitzten inneren Ringes 8 und des äusseren Ringes 9 voneinander gelöst werden und damit die 40 Blockiervorrichtung vom Wellenbund 3 abgezogen werden kann. Um zu verhindern, dass insbesondere im gelösten Zustand der geschlitzte innere Ring 8 und der äussere Ring 9 aus der inneren Büchse 7 herausfallen, ist in der inneren

Büchse 7 ein Sperring, vorzugsweise ein Seegerring 18 vorgesehen.

Die Funktionsweise der Blockiervorrichtung ist folgende: Zum Blockieren der Welle 2 wird die aus der äusseren Büchse 4, der inneren Büchse 7, dem Haltering 5, deï Feder 14 und den zwischen den Bohrungen der inneren Büchse 7 und der äusseren Büchse 4 angeordneten Spannstiften 13 bestehende Blockiervorrichtung mit der Führung 15 über die Welle 2 geschoben, die äussere Büchse 4 wird mittels der Befestigungsschrauben 6 am Maschinengehäuse 1 befestigt und die innere Büchse 7 wird mittels der Spannelemente 8, 9 und 10 an der Welle reibschlüssig festgeklemmt, und zwar dadurch, dass die Spannschrauben 10, welche durch die Durchgangsbohrungen 11 der inneren Büchse 7 hindurchragen, in die Gewindebohrungen 19 eingesetzt werden. Durch das Einschrauben der Spannschrauben 10 in die Gewindebohrungen 19 des äusseren Ringes 9 werden die Spannelemente 8, 9 axial so verschoben, dass sie durch die konischen Flächen 12 den auf die Welle 2 aufzulegenden geschlitzten inneren Ring 8 fest gegen die Welle 2 klemmen, um diese mit dem Maschinengehäuse 1 kraftschlüssig zu verbinden. Die Ausbildung der Blockiervorrichtung in die innere Büchse 7 und die äussere Büchse 4, welche gegeneinander verschiebbar sind, ermöglicht ein axiales Verschieben der Welle 2 gegenüber dem Maschinengehäuse 1. Im gelösten Zustand der Vorrichtung verschiebt die Feder 14 die innere Büchse 7 in die Ausgangslage. Die Spannstifte 13 übertragen das Drehmoment von der inneren Büchse 7 auf die äussere Büchse 4.

Zur Demontage der Blockiervorrichtung werden die Spannschrauben 10 aus den Gewindebohrungen 19 des äusseren Ringes 9 herausgeschraubt und in zwischen den einzelnen Bohrungen 11 der inneren Büchse 7 angeordnete Abdrückgewinde 16 eingeschraubt, und zwar soweit, bis sie mit ihrer Stirnfläche an der Abdrückfläche 17 des äusseren Ringes 9 anstossen. Bei weiterem Anziehen wird der äussere Ring 9 von der konischen Fläche 12 des geschlitzten inneren Ringes 8 weggedrückt. Der Hub der Spannschrauben 10 ist durch ihre Gewindelänge begrenzt. Durch Lösen der Befestigungsschrauben 6 aus den entsprechenden Bohrungen im Maschinengehäuse 1 kann die Blockiervorrichtung von der Welle 2 abgezogen werden. Durch die Führung 15, deren Innendurchmesser mit dem Aussendurchmesser der Welle 2 übereinstimmt, wird die Montage und Demontage der Blockiervorrichtung erleichtert, und ein Verkanten vermieden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Blockiervorrichtung für die rotierende Welle einer Maschine, insbesondere eines Turboladers, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Maschinengehäuse (1) fixierbare äussere Büchse (4) mit einem Haltering (5) vorgesehen ist, dass eine innere Büchse (7) mittels Spannstiften (13) mit der äusseren Büchse (4) drehfest verbunden und in der äusseren Büchse (4) axial verschiebbar ist und dass in der inneren Büchse (7) Spannelemente (9,10) vorgesehen sind, um einen auf die Welle (2) aufzulegenden geschlitzten inneren Ring (8) fest gegen die Welle (2) zu klemmen und diese mit dem Maschinengehäuse (1) kraftschlüssig zu verbinden.

2. Blockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannstifte (13) jeweils zwischen der äusseren Büchse (4) und der inneren Büchse (7) angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Blockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente aus einem äusseren Ring (9) und Spannschrauben (10) bestehen.

4. Blockiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlitzte innere Ring (8) eine konische Aussenfläche und der äussere Ring (9) eine konische Innenfläche (12) aufweisen.

5. Blockiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass alternierend im äusseren Ring (9) Gewindebohrungen (19) und Abdrückflächen (17) vorgesehen sind.

6. Blockiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der inneren Büchse (7) gegenüber den Abdrückflächen (17) des äusseren Ringes (9) Abdrückgewinde (16) angeordnet sind.

7. Blockiervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschrauben (10) in Durchgangsbohrungen (11) der inneren Büchse (7) und in Gewindebohrungen (19) des äusseren Ringes (9) angeordnet sind.

8. Blockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Büchse (4) mittels Befestigungsschrauben (6) am Maschinengehäuse (1) fixierbar ist.

9. Blockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der äusseren Büchse (4) und dem Haltering (5) eine Feder (14) angeordnet ist, welche im gelösten Zustand der Vorrichtung die innere Büchse (7) selbsttätig in die ursprüngliche Lage verschiebt.