DE102004019424B4 - Device and method for mounting a shrink disk - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Montage einer Schrumpfscheibe (3) zur reibschlüssigen Verbindung zweier Wellen miteinander, wobei die Schrumpfscheibe (3) aus einem Außenring (5) und einem Innenring (4) besteht, die sich entlang einer Kegelfläche (6) berühren und wobei der Außenring (5) mit Gewindebohrungen (7) mit Innengewinde (8) zur Aufnahme von Halteschrauben versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zylindereinheiten (9) an die Schrumpfscheibe (3) anschließbar sind, dass jede Zylindereinheit (9) aus einem Zylinder (10) und einer Kolbenstange (11) besteht, die aus dem Zylinder (10) herausragt und mit einem dem Innengewinde (8) der Gewindebohrung (7) des Außenringes (4) entsprechenden Außengewinde (20) versehen ist.contraption for mounting a shrink disc (3) for frictional connection two shafts together, wherein the shrink disc (3) consists of a outer ring (5) and an inner ring (4) extending along a conical surface (6) touch and wherein the outer ring (5) with threaded holes (7) with internal thread (8) for receiving Fixing screws is provided, characterized in that a plurality Cylinder units (9) are connectable to the shrink disc (3), that each cylinder unit (9) consists of a cylinder (10) and a Piston rod (11) which protrudes from the cylinder (10) and with an internal thread (8) of the threaded bore (7) of the outer ring (4) corresponding external thread (20) is provided.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Montage einer Schrumpfscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 4.The The invention relates to a device and a method for assembly a shrink disc having the features of the preamble of claims 1 and 4th

Derartige Schrumpfscheiben werden eingesetzt, um zwei Maschinenwellen oder eine Maschinenwelle mit einem Nabenkörper reibschlüssig miteinander zu verbinden. Die Verbindung kann durch Demontage der Schrumpfscheibe vergleichsweise einfach wieder gelöst werden.such Shrink disks are used to machine two shafts or a machine shaft with a hub body frictionally with each other connect to. The connection can be made by disassembling the shrink disc comparatively easy to be solved again.

Bei einer bekannten Schrumpfverbindung erfolgt die Montage der Schrumpfscheibe dadurch, dass mit Hilfe der Halteschrauben der Außenring entlang der Kegelfläche auf den Innenring gezogen wird. Dabei weitet sich der Außenring, und der Innenring wird auf einen kleineren Durchmesser gezwungen. In Folge wird ein definierter Fugendruck zwischen den zu verbindenden Wellen erzeugt, der eine reibschlüssige Verbindung der miteinander zu verbindenden Wellen sicherstellt. Die Schraubenkraft, die notwendig ist, um den Außenring auf den Innenring zu schieben, ist vergleichsweise groß, so dass eine Vielzahl von Schrauben eingesetzt werden muss. Die Montage ist relativ aufwendig, da jede Schraube mehrmals bis auf das spezifizierte Schraubenanziehdrehmoment angezogen werden muss, um das komplette Aufschieben des Außenringes auf den Innenring zu ermöglichen. Für einen typischer Einsatzfall in Windkraftanlagenantrieben, bei denen die Rotorwelle und die Getriebehohlwelle mit Hilfe der Schrumpfscheibe zuverlässig verbunden werden, ergeben sich Montagezeiten von mehreren Stunden.at a known shrink connection, the mounting of the shrink disk in that with the help of retaining screws of the outer ring along the conical surface is pulled on the inner ring. The outer ring widens, and the inner ring is forced to a smaller diameter. As a result, a defined joint pressure between the to be joined Generated waves, a frictional connection of each other ensures to be connected waves. The screw force necessary is to the outer ring to push on the inner ring is comparatively large, so that a variety of screws must be used. The assembly is relatively expensive, because each screw several times to the specified Torque tightening torque must be tightened to complete pushing of the outer ring to allow on the inner ring. For one Typical application in wind turbine drives where the Rotor shaft and the hollow shaft gear with the help of shrink disc reliably connected be, resulting in assembly times of several hours.

Bekannt sind hydraulisch spannbare Schrumpfscheiben ( DE 43 20 844 C2 ), bei denen die Montagekraft ölhydraulisch aufgebracht wird. Diese Ausführungen haben den Vorteil, dass die Montage in relativ kurzer Zeit abgeschlossen werden kann. Nachteilig ist, dass die Vorrichtung zur ölhydraulischen Montage Bestandteil der Schrumpfscheibe ist und nach der Montage nicht abgenommen und für andere Schrumpfscheiben weiterverwendet werden kann. Dadurch werden die bekannten ölhydraulisch spannbaren Schrumpfscheiben relativ teuer. Zudem sind diese Ausführungen langbauend, was bei ungünstigen Bauraumverhältnissen negativ zu werten ist.Hydraulically tensionable shrink discs ( DE 43 20 844 C2 ), in which the assembly force is applied oil-hydraulically. These embodiments have the advantage that the assembly can be completed in a relatively short time. The disadvantage is that the device for oil hydraulic assembly is part of the shrink disk and not removed after assembly and can be used for other shrink discs. As a result, the known oil-hydraulically tensionable shrink discs are relatively expensive. In addition, these versions are long-lasting, which is negative in unfavorable space conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montagevorrichtung zu entwickeln, die eine deutlich schnellere und einfachere Montage der Schrumpfscheibe im Vergleich zur herkömmlichen Montage mittels Schraubkräften ermöglicht und die nach der Montage einer Schrumpfscheibe für weitere Montagevorgänge nutzbar zu machen ist.Of the Invention is based on the object, a mounting device develop a significantly faster and easier assembly the shrink disc allows compared to conventional assembly by means of screw and which can be used after installation of a shrink disc for further assembly operations to do is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The Object is according to the invention in a generic device by the characterizing features of claim 1 and in a generic method solved by the characterizing features of claim 4. advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Wirkungsweise und die Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:The Mode of action and advantages of the invention are related explained with an embodiment shown in the drawing. It demonstrate:

1 den Längsschnitt durch eine Schrumpfverbindung mit einer Montagevorrichtung gemäß der Erfindung, 1 the longitudinal section through a shrink connection with a mounting device according to the invention,

2 die Schrumpfverbindung gemäß 1 im Detail mit nicht angezogenem Außenring, 2 the shrink connection according to 1 in detail with not tightened outer ring,

3 im Längsschnitt einen einzelnen Zylinder der Montagevorrichtung und 3 in longitudinal section a single cylinder of the mounting device and

4 den hydraulischen Schaltplan für die Montagevorrichtung. 4 the hydraulic circuit diagram for the mounting device.

Eine als Steckwelle 1 ausgebildete erste Maschinenwelle ist über einen Schrumpfverband mit einer als Hohlwelle 2 ausgebildeten zweiten Maschinenwelle verbunden. Hier kann es sich um die Rotorwelle und die Getriebehohlwelle einer Windkraftanlage handeln. Der Schrumpfverband, der auch auf andere reibschlüssige Wellen-Naben-Verbindungen anwendbar ist überträgt die vorgesehenen Momente und Kräfte von der einen Maschinenwelle auf die andere Maschinenwelle.One as a plug-in shaft 1 trained first machine shaft is a shrinkage bandage with a hollow shaft 2 connected second machine shaft connected. This may be the rotor shaft and the hollow shaft of a wind turbine. The shrinkage bandage, which is also applicable to other frictional shaft-hub connections, transfers the intended moments and forces from one machine shaft to the other machine shaft.

Der Schrumpfverband wird durch eine Schrumpfscheibe 3 bewirkt, die aus einem Innenring 4 und einen Außenring 5 besteht. Der Innenring 4 ist mit einer zylindrischen Bohrung aufgeführt und am Außendurchmesser mit einer Kegelfläche 6 versehen. Der Außenring 5 ist am Innendurchmesser mit einer Kegelfläche 6 ausgeführt, die der Kegelfläche 6 des Innenringes 4 angepasst ist, jedoch einen geringeren Durchmesser besitzt. In dem Außenring 5 sind auf einem Kreisumfang mehrere Gewindebohrungen 7 mit einem Innengewinde 8 angebracht. Das Innengewinde 8 nimmt im fertig montierten Zustand des Schrumpfverbandes Halteschrauben auf, die den Innenring 4 durchdringen und ihn an dem Außenring 5 halten.The shrinkage bandage is replaced by a shrink disk 3 causes the out of an inner ring 4 and an outer ring 5 consists. The inner ring 4 is listed with a cylindrical bore and outer diameter with a conical surface 6 Mistake. The outer ring 5 is at the inside diameter with a conical surface 6 running, the conical surface 6 of the inner ring 4 is adapted, but has a smaller diameter. In the outer ring 5 are on a circumference several threaded holes 7 with an internal thread 8th appropriate. The internal thread 8th takes in the assembled state of the shrink fit retaining screws on the inner ring 4 penetrate and attach it to the outer ring 5 hold.

Die Schrumpfscheibe 3 wird auf die Hohlwelle 2 aufgesetzt. Danach werden die Steckwelle 1 und die Hohlwelle 2 gefügt. Zwischen dem Innenring 4 der Schrumpfscheibe 3 und der Hohlwelle 2 und zwischen der Hohlwelle 2 und der Steckwelle 1 ist ein Fügespiel vorhanden, um die Bauteile einfach zu fügen. Bei Montage der Schrumpfscheibe 3 wird ausgehend von der in 2 gezeigten Stellung der Schrumpfscheibe 3 der Außenring 5 auf den Innenring 4 entlang der Kegelfläche 6 gezogen und damit die Hohlwelle 2 auf die Steckwelle 1 gepresst, wie die 1 zeigt. Dadurch entsteht ein Fugendruck zwischen der Hohlwelle 2 und der Steckwelle 1. Über Reibung an der Kontaktfläche können Drehmomente, Biegemomente und Kräfte übertragen werden.The shrink disk 3 gets on the Hohlwel le 2 placed. Then the stub shaft 1 and the hollow shaft 2 together. Between the inner ring 4 the shrink disk 3 and the hollow shaft 2 and between the hollow shaft 2 and the stub shaft 1 There is a joining game to easily add the components. When mounting the shrink disc 3 is based on the in 2 shown position of the shrink disk 3 the outer ring 5 on the inner ring 4 along the conical surface 6 pulled and thus the hollow shaft 2 on the stub shaft 1 pressed, like the 1 shows. This creates a joint pressure between the hollow shaft 2 and the stub shaft 1 , By friction on the contact surface torques, bending moments and forces can be transmitted.

Für die Montage der Schrumpfscheibe 3 wird die nachfolgend beschriebene Montagevorrichtung eingesetzt. Die Montagevorrichtung ist ein Hydraulikaggregat handelsüblicher Ausführung, mit dem ein ausreichendes Ölvolumen mit einem ausreichenden Druck zu Verfügung gestellt wird. Üblicherweise werden Drücke mit 1000 bar oder höher zur Anwendung kommen.For mounting the shrink disc 3 the mounting device described below is used. The mounting device is a hydraulic unit commercially available design, with a sufficient oil volume is provided with a sufficient pressure. Usually, pressures of 1000 bar or higher will be used.

Im Einzelnen besteht die Montagevorrichtung aus mehreren Zylindereinheiten 9, von denen eine in 3 vergrößert gezeigt ist. Die Zylindereinheit 9 umfasst einen Zylinder 10 und eine Kolbenstange 11 mit einem Kolben 12. Die Kolbenstange 11 ragt aus den beiden Böden 13, 14 des Zylinders 10 heraus. Eine Rückholfeder 15 stützt sich auf dem einen Boden 14 und an dem Kolben 12 ab. Zwischen dem anderen Boden 13 und dem Kolben 12 ist in der Wand des Zylinders 10 ein Anschluss 16 für die Zufuhr des als Druckmittel verwendeten Öls.In detail, the mounting device consists of several cylinder units 9 of which one in 3 is shown enlarged. The cylinder unit 9 includes a cylinder 10 and a piston rod 11 with a piston 12 , The piston rod 11 protrudes from the two floors 13 . 14 of the cylinder 10 out. A return spring 15 rests on one floor 14 and on the piston 12 from. Between the other ground 13 and the piston 12 is in the wall of the cylinder 10 a connection 16 for the supply of the oil used as pressure medium.

Wie in 4 gezeigt ist, ist jeder Zylinder 10 über eine Zuleitung 17 mit einer Ölpumpe 18 verbunden. In den Zuleitungen 17 ist jeweils ein z. B. elektromagnetisch zu betätigendes Mehrwege-Absperrventil 19 angeordnet. Jedes dieser Absperrventile 19 ist einzeln ansteuerbar. Über diese ölhydraulische Schaltung werden die einzelnen Zylinder 10 angesprochen, die in Summe die zum Aufziehen der Schrumpfscheibe 3 erforderliche Montagekraft bereitstellen.As in 4 shown is every cylinder 10 via a supply line 17 with an oil pump 18 connected. In the supply lines 17 is one z. B. electromagnetically actuated multi-way shut-off valve 19 arranged. Each of these shut-off valves 19 is individually controllable. About this oil-hydraulic circuit, the individual cylinders 10 addressed, in sum, the mounting of the shrink disk 3 provide required installation force.

An dem einen Ende ist die Kolbenstange 11 mit einen Außengewinde 20 versehen, das hinsichtlich Durchmesser und Steigung dem Innengewinde 8 in dem Außenring 5 entspricht. An dem anderen Ende der Kolbenstange 11 ist ein Werkzeuganschluss 21, z. B. in Form eines Vier- oder Sechskantkopfes angebracht.At one end is the piston rod 11 with an external thread 20 provided in terms of diameter and pitch of the internal thread 8th in the outer ring 5 equivalent. At the other end of the piston rod 11 is a tool connection 21 , z. B. attached in the form of a four- or hexagonal head.

In eine Vielzahl der Innengewinde 8 der Gewindebohrungen 7 in dem Außenring 5 wird jeweils eine Kolbenstange 11 einer Zylindereinheit 9 mit Hilfe eines an den Werkzeuganschluss 21 angreifenden Werkzeuges eingeschraubt. Dabei legt sich jeweils der eine Boden 13 der Zylinder 10 an den Außenring 5 der Schrumpfscheibe 3 an. Die bei der bekannten Montage mittels Schraubenkräfte vorgesehenen Schrauben sind für das Aufziehen nicht oder nur teilweise erforderlich. Nachdem alle Kolbenstangen 11 eingeschraubt sind, wird über eine Druckbeaufschlagung der Zylinder 10 in den Kolbenstangen 11 eine Zugkraft erzeugt, die den Außenring 5 auf den Innenring 4 zieht. Nachdem der gewünschte Endzustand eingestellt ist, wird nach und nach jeweils ein Zylinder 10 durch eine Betätigung des Absperrventils 19 in der entsprechenden Zuleitung 17 drucklos geschaltet. Die dazugehörende Kolbenstange 11 wird aus dem Außenring 5 der Schrumpfscheibe 3 herausgeschraubt und durch eine Halteschraube ersetzt. Die hydraulische Schaltung stellt dabei sicher, dass jeweils nur eine Zylindereinheit 9 im drucklosen Zustand abgebaut werden kann. Würden alle Zylinder 10 gleichzeitig abgenommen, so würde der Außenring 5 von dem Innenring 4 rutschen. Abschließend ist das korrekte Anziehdrehmoment der Halteschrauben zu prüfen. Nach erfolgter Montage verbleibt die Montagevorrichtung nicht mehr bei dem montierten Schrumpfverband und kann erneut verwendet werden.In a variety of internal threads 8th the threaded holes 7 in the outer ring 5 each becomes a piston rod 11 a cylinder unit 9 with the help of a to the tool connection 21 screwing attacking tool. Each one of them lays down a floor 13 the cylinder 10 to the outer ring 5 the shrink disk 3 at. The provided in the known assembly by means of screw screws are not or only partially required for the mounting. After all the piston rods 11 are screwed, is about a pressurization of the cylinder 10 in the piston rods 11 generates a tensile force, which is the outer ring 5 on the inner ring 4 draws. After the desired final state is set, gradually one cylinder at a time 10 by actuating the shut-off valve 19 in the corresponding supply line 17 depressurized. The associated piston rod 11 gets out of the outer ring 5 the shrink disk 3 unscrewed and replaced by a retaining screw. The hydraulic circuit ensures that only one cylinder unit at a time 9 can be degraded in the unpressurized state. Would all cylinders 10 decreased at the same time, so would the outer ring 5 from the inner ring 4 slip. Finally, check the correct tightening torque of the retaining screws. After installation, the mounting device no longer remains with the assembled shrinkage bandage and can be reused.

Claims (4)

Vorrichtung zur Montage einer Schrumpfscheibe (3) zur reibschlüssigen Verbindung zweier Wellen miteinander, wobei die Schrumpfscheibe (3) aus einem Außenring (5) und einem Innenring (4) besteht, die sich entlang einer Kegelfläche (6) berühren und wobei der Außenring (5) mit Gewindebohrungen (7) mit Innengewinde (8) zur Aufnahme von Halteschrauben versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zylindereinheiten (9) an die Schrumpfscheibe (3) anschließbar sind, dass jede Zylindereinheit (9) aus einem Zylinder (10) und einer Kolbenstange (11) besteht, die aus dem Zylinder (10) herausragt und mit einem dem Innengewinde (8) der Gewindebohrung (7) des Außenringes (4) entsprechenden Außengewinde (20) versehen ist.Device for mounting a shrink disk ( 3 ) for the frictional connection of two shafts with each other, wherein the shrink disc ( 3 ) from an outer ring ( 5 ) and an inner ring ( 4 ), which extends along a conical surface ( 6 ) and the outer ring ( 5 ) with threaded holes ( 7 ) with internal thread ( 8th ) is provided for receiving retaining screws, characterized in that a plurality of cylinder units ( 9 ) to the shrink disc ( 3 ) are connectable, that each cylinder unit ( 9 ) from a cylinder ( 10 ) and a piston rod ( 11 ), which consists of the cylinder ( 10 protrudes and with an internal thread ( 8th ) of the threaded hole ( 7 ) of the outer ring ( 4 ) corresponding external thread ( 20 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenstange (11) an dem dem Außengewinde (20) abgewandten Ende mit einem Werkzeuganschluss (21) versehen ist.Device according to claim 1, characterized in that the piston rod ( 11 ) on the external thread ( 20 ) facing away with a tool connection ( 21 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Zylinder (10) über jeweils eine Zuleitung (17) an eine Ölpumpe (18) angeschlossen sind und dass in jeder Zuleitung (17) ein einzeln ansteuerbares Absperrventil (19) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that all cylinders ( 10 ) via a respective supply line ( 17 ) to an oil pump ( 18 ) and that in each supply line ( 17 ) a individually controllable shut-off valve ( 19 ) is arranged. Verfahren zur Montage einer aus Außenring (5) und Innenring (4) bestehenden Schrumpfscheibe (3) zur reibschlüssigen Verbindung zweier Wellen miteinander, wobei der Außenring (5) gegen den Innenring (4) entlang einer Kegelfläche (6) gezogen wird und der Außenring (5) mit dem Innenring (4) durch mehrere Halteschrauben verbunden wird, die den Innenring (4) durchgreifen und jeweils in ein Innengewinde (8) einer Gewindebohrung (7) in dem Außenring (5) geschraubt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Gewindebohrung (7) des Außenringes (5) das mit einem Außengewinde (20) versehene Ende einer in einem Zylinder (10) geführten Kolbenstange (11) geschraubt wird, dass die Zylinder (10) mit einem Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch der Außenring (5) über die Kolbenstange (11) gegen den Innenring (4) gezogen wird und dass anschließend jeweils nacheinander einer der Zylinder (10) drucklos gemacht wird, die Kolbenstange (11) des drucklos gemachten Zylinders (10) aus der betreffenden Gewindebohrung (7) herausgeschraubt und durch die Halteschraube ersetzt wird.Method of mounting an outer ring ( 5 ) and inner ring ( 4 ) existing shrink disk ( 3 ) for the frictional connection of two shafts with each other, wherein the outer ring ( 5 ) against the In nenring ( 4 ) along a conical surface ( 6 ) and the outer ring ( 5 ) with the inner ring ( 4 ) is connected by a plurality of retaining screws, the inner ring ( 4 ) and in each case into an internal thread ( 8th ) of a threaded hole ( 7 ) in the outer ring ( 5 ) are screwed, characterized in that in each threaded hole ( 7 ) of the outer ring ( 5 ) with an external thread ( 20 ) end of a cylinder ( 10 ) guided piston rod ( 11 ) is screwed, that the cylinders ( 10 ) are subjected to a pressure medium and thereby the outer ring ( 5 ) via the piston rod ( 11 ) against the inner ring ( 4 ) and then successively one of the cylinders ( 10 ) is depressurized, the piston rod ( 11 ) of the depressurized cylinder ( 10 ) from the respective threaded hole ( 7 ) and replaced by the retaining screw.
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