CN101140015A - 膜补偿联结器和孔锚连接 - Google Patents

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Abstract

膜补偿联结器包括由纤维复合材料制成的带有彼此对置的两个膜(5,6)的第一补偿件(4),第二补偿件(7)和置于它们之间的中间管(10)。第一和第二补偿件(4,7)总是在它们指向中间管(10)的一端具有径向向内伸出的连接凸缘(13,14)。因此,提供有包括至少两个由纤维复合材料制成的膜的膜补偿联结器,其容易制造和安装,同时具有小的惯性、允许大的角度、径向和轴向补偿和也具有灵活的轴长。本发明也描述了尤其适用于此联结器的孔锚连接。

Description

膜补偿联结器和孔锚连接
技术领域
本发明涉及由纤维复合材料制成的膜补偿联结器领域。本发明还涉及用于连接由纤维复合材料制成的凸缘的孔锚连接,其尤其适于用在膜补偿联结器中。
背景技术
通过至少一个由纤维复合材料制成的变形膜,膜补偿联结器允许补偿角度和长度偏差,这些偏差存在于操作中转动的机器零件间,如发动机的输出元件和驱动单元的输入元件,如传输装置。由于由纤维复合材料制成的膜的寿命主要取决于发生在其上的变形,在静止安装状态应当尽可能地避免被安装的机器零件的位移。因此,当为隔离振动弹性安装的驱动单元必须连接到固定的传输装置或者后续的驱动列上时,优选使用包括由纤维复合材料制成的膜的补偿联结器。膜的曲度补偿被连接的机器零件中存在的校准角和距离的动态变化。另一方面,膜沿径向具有相当的刚性。为了补偿大的径向偏差,在最大的可能轴向间距需要至少两个膜。
专利AT 395 900 B披露了由纤维复合材料制成的一片膜补偿联结器。所述联结器包括两个预先制备的膜,它们通过管部件永久地连接。但是,在制造上将膜连接到使用附加衬套的管部件上所需的粘结力极其复杂,因此不能在安装位置产生粘结力。而且,由于安装位置的空间条件,如船的发动机室,能够操作的联结器的轴向长度通常受到很大的限制。因为这些联结器通常在安装驱动单元或传输装置后安装,在较大空间的情况下,根据AT 395 900B的联结器不能进入安装位置或者只能很困难地进入那里或者不能没有损坏的再次拆除。进一步,由于固定元件位于径向远端,存在相当大的惯性,考虑到扭转振动这通常是不希望的。
专利AT403 837B披露了另一种膜补偿联结器。它在一体形成的管部件的外圆周上包括两个补偿件,每一个包括由纤维复合材料制成的变形膜。两个管部件通过固定螺杆可拆卸地相互连接。但是,由于制造原因,只能制造小轴长的膜补偿联结器,因为通常手工制作膜。而且,正如根据AT 395 900B的联结器,考虑到固定元件位于径向远端,存在相当大的惰性质量矩。
专利AT403 837B也提出作为不同部件预先制作膜部分和管部件,然后借助于粘结力或螺栓连接它们以形成整体单元。在首次提及的情况下,再次导致不可忽视的制作复杂性,同时在后面提及的情况下惰性质量矩增加。
最后,专利EP1526299A1披露了根据权利要求1前叙部分的膜补偿联结器。此例中,使用由纤维复合材料制成的两个分离的补偿件。每个补偿件包括可变形膜和与前述膜对置的较硬膜。两个膜在它们的外周相互连接为一体。而且,在较硬膜上一体形成有管部件,各管部件在其自由端形成径向向外伸出的连接凸缘。通过固定螺杆这两个管部件在连接凸缘处可拆卸地彼此连接。在组装状态,此联结器例如安装在驱动单元和传输装置之间。为了允许将补偿件从联结器侧固定到驱动单元和被驱动单元的相应凸缘上,外部的膜具有固定孔,其它膜在它们前面具有通孔。这种设计允许较低的惯性质量矩;然而,因制造原因限制了联结器的轴向长度和由此实现大的径向变化补偿和角度变化补偿的可能性。补偿件的形状也难于制造。
发明内容
在此背景下,本发明的目的在于,提供包括至少两个由纤维复合材料制成的膜的膜补偿联结器,其容易制造和安装,同时具有低的惯性质量矩和允许大的角度、径向和轴向补偿以及还具有柔性轴向长度。
根据权利要求1的膜补偿联结器可实现本发明的目的。根据本发明的联结器包括带有两个对置膜、由纤维复合材料制成的第一补偿件,和第二补偿件。它的特征在于,在第一补偿件和第二补偿件之间嵌入中间管,第一补偿件在指向中间管的一端形成径向向内伸出的连接凸缘,第二补偿件在指向中间管的一段具有径向向内伸出的连接凸缘,和中间管可拆卸地连接到第一和第二补偿件的连接凸缘上。
比较上面提到的联结器,对于相同的力矩和最大的允许角误差,根据本发明的联结器允许较小的外径。由于带有两个补偿件的组块设计和连接它们的中间管,以及连接凸缘的安排,获得了具有容易制造的形状的元件和容易地由纤维复合材料制造。惯性质量矩也较低。
由于双膜,也获得了足以抵抗凹痕的良好的弯曲行为,这样即使相对短的轴长也能够补偿大角度误差。进一步,通过中间管,根据不同安装情况的需要调整联结器长度,而不必改动补偿件。
前述的模块设计也使得在限制空间条件下容易安装。由于简单的结构,联结器能够没毫无问题地嵌入到已经处于安装位置的机器零件之间。根据适合的构造,从联结器侧安装和拆除不同机器零件上的两个补偿件是可能的。各元件的重量不超过手能负担的重量,即使用于船驱动中,这样不需要抬升设备就能使它就位。这样大大减少了安装和拆除膜补偿件所花费的时间。
本发明的其它优点在权利要求书中指出。
根据其中一个优点,这样布置补偿件和中间管,中间管沿径向置于已经处于安装位置的第一补偿件和第二补偿件之间。此例中,可以从连接到发动机和传输装置的相应凸缘的联结器侧固定两个补偿件。这产生了膜间的最大轴向长度和相对于动态校准误差联结器的大补偿能力。进一步,发动机和传输装置的连接所需的空间保持最小。
作为对照,如果中间管穿过柔性隔墙,首先方便地安装中间管和一个补偿件。然后可以借助于径向移动将固定补偿件引入它的连接位置抵靠住中间管。但是,这种情况下,即使专利EP1526299A1中所述的检修孔不会削弱膜和由于大的连接凸缘不能接受提高惯性质量矩,也不得不从外部固定补偿件。
对于中间管和补偿件之一的径向安装,为连接到补偿件的连接凸缘形成在其端部具有沿径向向外伸出的连接凸缘的中间管是方便的。适宜地,中间管形成为由纤维复合材料制成的一体,因此即使在大的轴长下元件的重量保持较低。对于任何隔墙,在一个实施例中,为密封的目的可以在中间管的外周上以静止的方式安置金属或塑料环。
为了避免连接凸缘区域纤维复合材料中的应力,借助于孔锚连接将中间管连接到补偿件上以实现传递力矩的目的。
优选地,为此,使用根据本发明的用于由纤维复合材料制成的凸缘孔锚连接,孔锚连接包括穿过位于被连接的凸缘上的对应孔的衬套,其中衬套在一端形成径向挡圈。进一步,孔锚连接包括具有径向挡圈的配合支架和用于将衬套轴向固定到配合支架上的固定螺杆。被连接的凸缘可以置于两个挡圈之间。因为没有力矩通过固定螺杆传递,它们可以设计成小而轻,相对于惯性质量矩它具有优势。
根据一个优势方面,可以在衬套上安置一个或多个隔离垫圈。借此,安装中在孔锚连接中可以补偿位于将被连接的机器零件间的间距的相当小的偏离,这样在静止的安装状态下膜不会严重变形。对联结器的长寿命也是有好处的。
进一步,一个或多个带螺纹的通孔可以形成在衬套的挡圈上,其中同时紧邻衬套上的挡圈之下设置有圆盘。一方面,通过带螺纹螺栓的旋入,允许容易地拆除衬套,和另一方面,通过交换不同轴长圆盘和间隔垫圈的位置可以实现粗略的联结器轴长补偿。
根据本发明的另一优点,彼此对置的补偿件的膜在它们的外周彼此连接为一体。这样,彼此对置的膜在每个中在它们的主延伸面中可以具有一个或多个曲度,导致提高了形变势。而且,通过嵌入不导电纤维元件彼此对置的膜可以使彼此电气绝缘,以最大程度地抑制如漏电流。
对于简化安装和拆除,如果第一补偿件在远离中间管的一端上形成具有多个固定孔、最好径向向内伸出的连接凸缘,和这些固定孔穿过在中间管侧的相对的连接凸缘中的中心孔,这是进一步的优势
原则上,第一和第二补偿件可以具有相同的设计。这样,作为由纤维复合材料制成的整体组件第二补偿件具有至少两个彼此对置且每个最好形成沿径向向内伸出的连接凸缘的膜。但是,也可能使用专利AT409532B中描述的连接元件作为第二补偿件,其包括将由纤维复合材料制成的两个环形件连接起来的弹性体。这样,在中间管侧的膜上最好形成有径向向内伸出的连接凸缘。
为了减小轴心振动,根据又一个优点,可以在一个补偿件和中间管之间嵌入带有磁体的圆盘,其中磁体安置在补偿件中和/或中间管中,且与发动机或传输装置上的磁性对等体配合。
附图说明
下面将在附图中所示的实施例的基础上详细解释本发明。附图中:
图1为本发明的第一实施例的膜补偿联结器的部分剖面图,
图2为带有隔墙的第二实施例的膜补偿联结器的部分剖面图,
图3为带有改进的第二补偿件的第三实施例的膜补偿联结器的部分剖面图,和
图4为根据本发明的孔锚连接实施例的剖面图。
具体实施方式
实施例1
第一实施例显示了安装在弹性装配的发动机2和驱动单元3之间的状态下的膜补偿联结器1。联结器1为组块结构且由三个元件构成。它包括具有两个对置的膜5和6的第一补偿件4,具有两个对置的膜8和9的第二补偿件7,和嵌在他们之间的中间管10。各元件均被制造为一体,由纤维复合材料制造。补偿件4和7根据设计的用途总是由内嵌有玻璃和/或碳纤维的树脂制造。尽管因制造原因补偿件4和7的最大轴长受到限制,通过中间管10可以获得适应不同安装情况的尺寸。
补偿件4和7的膜5、6和8、9在它们的外周通过基本上圆柱形的连接部11和12彼此相连接。嵌入不导电的纤维元件可以实现电气绝缘。为此,在连接部11和12的位置使用如玻璃纤维的最好完全不导电的纤维。而且,为了提高相对于平隔膜的变形性能和降低反作用力,膜5、6、8和9提供有曲度。在它们的内周膜形成径向向内的连接凸缘12、13、14和15。这些连接凸缘12、13、14和15总是具有多个固定孔。总之,由此获得了不依赖于联结器所必需的轴长的简单形状,这带来相当大的制造优势。
如图1所示,补偿件4和7通过从联结器1的侧面预先旋紧的固定螺杆18和19固定到发动机2和驱动单元3的对应的凸缘16和17上,其中通过固定孔的孔锚连接向各自的连接凸缘12和15传递力矩。较中间管侧的连接凸缘13和14,进一步径向向内牵引连接凸缘12和15,以致于固定螺杆18和19穿过位于中间管侧的连接凸缘13和14的中心孔20和21。
中间管10通过孔锚连接22可拆卸地连接到刚刚提及的连接凸缘13和14,孔锚连接22将在下面详细解释。中间管10在其两端具有总是径向向外伸出的连接凸缘23和24,这些连接凸缘提供有多个固定孔。如果补偿件4和7已经处在它们的安装位置,中间管10可以沿径向嵌入到它们中间,直到各连接凸缘13和23、14和24彼此相对放置。然后通过孔锚连接22联结器几乎免除任何轴向力。这就提供粗略的轴向距离补偿,和由此允许基本上无应力地安装膜5、6、8和9。
这还使得操作和安装更为容易,因为每个元件可以单独而无需提升工具地接近使用位置,即使在紧密的机器间距下。而且,由于从联结器侧进行固定,发动机2和被驱动单元3之间的距离可以最适宜于保持最大动态径向误差和角误差最小。
进一步,如图1所示,具有磁体26的圆盘25可以嵌入到补偿件7和中间管10之间。此例中磁体26位于联结器1中并位于被驱动单元3的凸缘17的相对侧,凸缘17伸入补偿件7中。因此,可以消弱任何轴心振动的发生。
实施例2
图2显示了膜补偿联结器的第二实施例,其中补偿件4和7与第一实例的设计相同。当发动机和传输装置之间的距离较长时,有时中间管10必需穿过隔墙27。在此情况下,由纤维复合材料制作的中间管10的外圆周上附加地提供稍稍凸起的金属或塑料环28,带有连接到隔墙27的径向劈裂的密封环29的金属或塑料环形成柔性滑动密封。
在安装过程中,这时首先安装中间管10。然后将补偿件4和7沿径向移动到它们的连接位置。它们与中间管10的连接与第一实施例相同。由于从中间管10处分开的连接凸缘12和15不再从联结器侧接近,在发动机2和被驱动单元3的凸缘16和17的位置必须为固定螺栓18和19提供足够的安装间距,固定螺栓18和19此时以相反的方式安装。
实施例3
图3中显示了第三实施例,一个补偿件可以设计为弹性连接件30。弹性连接件30包括两个环形膜31和32,它们总是由纤维复合材料制造并可以提供有曲度。弹性体33置于膜31和32之间且最好将其硫化到膜上。面向中间管10的膜32具有径向向内伸出的连接凸缘34,它的设计与前面两个实施例的连接凸缘13和14相同。此处,也通过孔锚连接22连接到中间管10。在所示的实施例中,另一个膜31在其外端固定到中间凸缘35上,中间凸缘可以固定到发动机的输出元件上或者被驱动单元的输入元件上。然而,替代中间凸缘35,像前面两个实施例的膜5和9一样将膜31连接到发动机或者被驱动单元也是可能的,且由于可以从联结器侧安装,为此将其设计成为径向向内伸出的连接凸缘。
实施例4
图4为用于由纤维复合材料制作的凸缘的孔锚联机器22,其用于上述的膜补偿联结器22。孔锚联结器22包括伸入所连接的凸缘如连接凸缘13或23上的对应的孔41和42的衬套40。衬套40在一端形成径向环43。而且,孔锚联结器22包括带有径向环45的配合支架44。配合支架44可以以环形凸出部分46伸入孔41或42的一个中,且可以固定到各凸缘上以防止脱离。也提供有固定螺母47,用于将衬套40轴向固定到配合支架44的端壁48上。组装孔锚连接22的过程中,将衬套40引入孔41和42中。这里,为补偿轴长的目的可以在衬套40的外圆周上另外安置一个或多个隔离垫圈49。然后通过固定螺母47将衬套40沿径向抵住配合支架44夹紧。由于没有力矩通过紧固螺母47传递和后者仅用作轴向紧固目的,其可以设计得相对小一些和因此重量较轻。在组装状态,连接的凸缘13和23连同存在的任何隔离垫圈49安置在挡圈43和45之间而没有明显的轴心夹紧力。凸缘13和23之间的间距可通过隔离垫圈49的轴向长度调整。
在所示的实施例中,多个螺纹通孔50提供在衬套40的挡圈43上。而且,由金属制造的圆盘51在衬套40上紧邻挡圈43安置。因此,借助于螺栓拆卸时,以合适配置的工具插入孔41和42中的衬套40可以被从凸缘中推离。而且,可以通过不同轴向长度的隔离垫圈49和圆盘51交换位置粗略的调整轴长补偿。
上面在实施例的基础上详细地描述了本发明。但是,本发明不限于这些实施例,它包括权利要求书所限定的所有实例。

Claims (17)

1.一种膜补偿联结器,包括:
由纤维复合材料制成、带有两个彼此对置的膜(5,6)的第一补偿件(4),和第二补偿件(7),其特征在于,
中间管(10)嵌入在第一补偿件(4)和第二补偿件(7)之间,
第一补偿件(4)在其指向中间管(10)的一端形成沿径向向内伸出的连接凸缘(13),
第二补偿件(7)在其指向中间管(10)的一端具有沿径向向内伸出的连接凸缘(14),和
中间管(10)可拆卸地连接到第一和第二补偿件(4,7)的连接凸缘(13,14)上。
2.如权利要求1所述的膜补偿联结器,其特征在于中间管(10)在其端部具有径向向外伸出的用于连接到补偿件(4,7)的连接凸缘(13,14)的连接凸缘(23,24)。
3.如权利要求1或2所述的膜补偿联结器,其特征在于中间管(10)是由纤维复合材料一体形成的。
4.如权利要求1至3的任一项的膜补偿联结器,其特征在于中间管(10)和第一补偿件(4)的相邻的连接凸缘(13,23)借助于孔锚连接(22)连接以传递力矩,优选地根据权利要求15至17的任一项的孔锚连接,所述孔锚连接总是包括在连接凸缘(13,23)上伸入对应的固定孔(41,42)的衬套。
5.如权利要求1至4任一项的膜补偿联结器,其特征在于,在中间管(10)的安装位置,第一补偿件(4)通过径向移动可以进入抵靠中间管(10)的连接位置。
6.如权利要求1至5任一项的膜补偿联结器,其特征在于金属或塑料环以静止方式安置在由纤维复合材料制成的中间管(10)的外圆周上。
7.如权利要求1至4任一项的膜补偿联结器,其特征在于,在第一和第二补偿件(4,7)的安装位置,中间管(10)可以沿径向引入到第一和第二补偿件(4,7)之间。
8.如权利要求1至7任一项的膜补偿联结器,其特征在于彼此对置的膜(5,6;8,9)在它们的外周连接为一体。
9.如权利要求1至8任一项的膜补偿联结器,其特征在于彼此对置的膜(5,6;8,9)总是在它们的主延伸面内具有一个或多个曲度。
10.如权利要求1至9任一项的膜补偿联结器,其特征在于彼此对置的膜(5,6;8,9)通过嵌入不导电的纤维元件彼此电气绝缘。
11.如权利要求1至10任一项的膜补偿联结器,其特征在于第一补偿件(4)在其背离中间管(10)的一端形成最好沿径向向内伸出、带有多个固定孔的连接凸缘,和这些固定孔可达到中间管侧相对的连接凸缘(13)内的中心孔(20)。
12.如权利要求1至11任一项的膜补偿联结器,其特征在于带有磁体(26)的圆盘(25)嵌入在补偿件之一(4;7)和中间管(10)之间,其中磁体(26)安置在联结器中。
13.如权利要求1至12的膜补偿联结器,其特征在于将第二补偿件(7)设计为由纤维复合材料制成的整体元件,所述整体元件带有两个彼此对置的膜(8,9)和沿径向向内伸出的连接凸缘(14,15)。
14.如权利要求1至13任一项的的膜补偿联结器,其特征在于一个或两个补偿件(4,7)包括由纤维复合材料制成的将两个环形膜(31,32)连接起来的弹性体(33)。
15.一种用于由纤维复合材料制成的凸缘的孔锚连接,包括:
穿过将被连接的凸缘(13,23)上的对应孔(41,42)的衬套(40),其中衬套(40)在一端形成径向挡圈(43),
具有径向挡圈(45)的配合支架(44),和
用于抵靠配合支架(44)轴向夹紧衬套(40)的固定螺杆(47),其中将被连接的凸缘(13,23)可以置于两个挡圈(43,45)之间。
16.如权利要求15的由纤维复合材料制成的孔锚连接,其特征在于一个或多个间隔挡圈(49)安置在衬套(40)上。
17.如权利要求15或16的由纤维复合材料制成的孔锚连接,其特征在于借助于交换不同轴长的间隔挡圈(49)和圆盘(51)的位置粗略的轴长补偿是可能的。
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