DE102010063603A1

DE102010063603A1 - Zusammensetzung eines Elastomermaterials, Elastomerkörper und Wellenkupplung

Info

Publication number: DE102010063603A1
Application number: DE102010063603A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kamps Thomas
Original assignee: GKN STROMAG AG
Current assignee: GKN STROMAG AG
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-06-21
Also published as: DE202011110330U1; WO2012084853A1

Abstract

Eine Zusammensetzung eines Elastomermaterials für einen Elastomerkörper einer hochelastischen Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung, der in einem Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfährt, ist bekannt.
Erfindungsgemäßist die Zusammensetzung durch folgende Komponenten gekennzeichnet:
–Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO) als Basismaterial und
–Rußzu einem Anteil von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Basismaterials.
Einsatz des Elastomermaterials im Bereich von Drehantrieben im Maschinen- und Anlagenbau.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung eines Elastomermaterials für einen Elastomerkörper einer hochelastischen Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung, der in einem Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfährt, sowie einen derartigen Elastomerkörper und eine hochelastische Wellenkupplung mit einem derartigen Elastomerkörper. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk als Basismaterial zur Herstellung von Elastomerkörpern hochelastischer Wellenkupplungen zur Drehmomentübertragung, die in einem Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfahren.
Hochelastische Wellenkupplungen zur Drehmomentübertragung sind aus dem Maschinen- und Anlagenbau bekannt. Derartige hochelastische Wellenkupplungen umfassen jeweils einen oder mehrere Elastomerkörper, die im Betrieb der Kupplung auf Drehschub belastet sind. Im Kupplungsbetrieb erfahren die Elastomerkörper Materialdehnungen, die sich oberhalb von 20% bewegen. Die Elastomerkörper werden aus Silikon hergestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung, eine Verwendung, einen Elastomerkörper und eine Wellenkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine hohe Hitzebeständigkeit bei gleichzeitig hohen dynamischen Festigkeiten und Weiterreißfestigkeiten des Elastomermaterials gewährleisten.
Für die Zusammensetzung wird diese Aufgabe durch folgende Komponente gelöst:
Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO) als Basismaterial und Ruß zu einem Anteil von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Basismaterials.
Dadurch ergeben sich für das Elastomermaterial im Dauereinsatz zulässige Temperaturen von 110°C bis 130°C. Das Elastomermaterial weist eine gute Beständigkeit gegenüber Mineralöl, Kraftstoff, Wasser, Laugen, verdünnte Säuren und Alkohole auf. Der Rußanteil gewährleistet eine gute Reißfestigkeit und Härte. Erfindungsgemäß ergibt sich für einen aus dem Elastomermaterial hergestellten Elastomerkörper eine gleichmäßige Drehfedersteife unabhängig von entsprechenden Vorbelastungen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist als weitere Komponente Schwefel zu einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 4 Gew.-% des Basismaterials vorgesehen. Dadurch wird ein schwefelvernetztes System für das Elastomermaterial geschaffen, das die elastischen Eigenschaften des Elastomermaterials verbessert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Gummizuschlagsstoffe und Weichmacher beigefügt. Auch diese tragen zur Verbesserung der elastischen Eigenschaften des Elastomermaterials bei.
Die Verwendung von Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO) als Basismaterial zur Herstellung von Elastomerkörpern hochelastischer Wellenkupplungen zur Drehmomentübertragung, die in einem Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfahren, kombiniert mit einem Rußanteil von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% des ECO eignet sich in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz bei hochelastischen Wellenkupplungen, die zulässige Dauereinsatztemperaturen von 110°C bis 130°C aufweisen. Gleichzeitig ermöglicht das Elastomermaterial hohe dynamische Festigkeiten und Weiterreißfestigkeiten sowie eine zumindest weitgehende Unabhängigkeit der Drehfedersteife von einer Vorbelastung.
Für den Elastomerkörper wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass der Elastomerkörper aus ECO kombiniert mit einem Rußanteil aus einem Bereich von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% – bezogen auf ECO – hergestellt ist. Der Rußanteil entspricht einem Bereich von 5 bis 100 phr (per hundred rubber). Die Einwaage von 1 phr eines Stoffes in einem Kautschuk bedeutet, dass ein Gewichtsanteil des Stoffes auf einhundert Gewichtsteile Kautschuk gegeben werden. Der erfindungsgemäße Elastomerkörper ist für Wellenkupplungen im Bereich von Drehantrieben aus dem Maschinen- und Anlagenbau bevorzugt einsetzbar.
Für die hochelastische Wellenkupplung wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Elastomerkörper aus dem zuvor beschriebenen Elastomermaterial hergestellt ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung in einer Schnittdarstellung einer oberen Hälfte der Wellenkupplung und
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wellenkupplung, in einer Schnittdarstellung gemäß 1.
Eine hochelastische Wellenkupplung 1 nach 1 stellt eine Scheibenkupplung dar, die rotationssymmetrisch zu einer Kupplungsdrehachse D ausgeführt ist. Die Wellenkupplung wird in Drehmomentbereichen zwischen 160 und 40.000 Nm bevorzugt eingesetzt. Die Wellenkupplung 1 dient zur Drehmomentübertragung im Bereich der Antriebstechnik von einer ersten Kupplungsseite zu einer zweiten Kupplungsseite. Die Wellenkupplung 1 weist eine radial innere Kupplungsnabe 2 auf, die der ersten Kupplungsseite zugeordnet ist. In radialem Abstand zu der Kupplungsnabe 2 ist ein Ringflansch 3 vorgesehen, der der zweiten Kupplungsseite zugeordnet ist. Sowohl die Kupplungsnabe 2 als auch der Ringflansch 3 sind aus Metall, vorliegend aus Stahl, hergestellt. Die Kupplungsnabe 2 und der Ringflansch 3 sind durch einen ringförmigen Elastomerkörper 4 miteinander verbunden, der koaxial zur Drehachse D radial zwischen der Kupplungsnabe 2 und dem Kupplungsflansch 3 erstreckt ist. Der Elastomerkörper 4 ist innenseitig an einem Außenmantel der Kupplungsnabe 2 anvulkanisiert und ist im Bereich seines Außenumfanges mit radial nach außen abragenden, über den gesamten Außenumfang verteilten Steckprofilierungen versehen, denen am Innenumfang des Ringflansches 3 komplementäre Innenprofilierungen zugeordnet sind. Die Steckprofilierungen in Verbindung mit den Innenprofilierungen dienen dazu, eine formschlüssige Drehmomentübertragung zwischen dem Elastomerkörper 4 und dem Ringflansch 3 zu erzielen. Die korrespondierenden Profilierungen sind derart ausgeführt, dass der Elastomerkörper 4 und der Ringflansch 3 axial zusammensteckbar sind.
Der Elastomerkörper 4 ist aus einem Elatomermaterial hergestellt, das als Basismaterial ECO (Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk) umfasst. Als Additiv ist dem Basismaterial Ruß mit einem Anteil aus dem Bereich von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Basismaterials (ECO) hinzugefügt. Durch Hinzufügung von Schwefel zu einem geringen Anteil ist ein schwefelvernetztes System geschaffen. Das Elastomermaterial weist zudem weitere Gummizuschlagsstoffe und Weichmacher auf.
Die hochelastische Wellenkupplung 1a nach 2 stellt eine hochelastische Ringkupplung für elastisch aufgestellte Anlagen wie Generatorantriebe, Schiffshaupt- und -nebenantriebe dar. Die Ringkupplung ist drehweich mit einer linearen Kennlinie und weist gute Verlagerungseigenschaften auf. Sie wird im Drehmomentbereich zwischen 11.000 und 20.000 Nm bevorzugt eingesetzt. Die Wellenkupplung 1a weist einen einer ersten Kupplungsseite zugewandten Scheibenflansch 2a auf, an dem eine radial erstreckte Ringscheibe 5 befestigt ist. Die zweite Kupplungsseite umfasst eine Kupplungsnabe 3a, die wie auch die erste Kupplungsseite koaxial zu der Kupplungsdrehachse D gestaltet ist. Der zweiten Kupplungsseite ist eine radial ausgerichtete Ringscheibe 6 zugeordnet, die über einen Trägerring 7 mit einer elastischen Scheibenmembran 8 verbunden ist. Die Scheibenmembran 8 ist an der Kupplungsnabe 3a eingespannt. Zwischen den beiden Scheibenringen 5 und 6 erstreckt sich axial ein ringförmiger Elastomerkörper 4a, der aus dem gleichen Elastomermaterial hergestellt ist wie der Elastomerkörper 4 nach 1. Der Elastomerkörper 4a ist an beiden Scheibenringen 5 und 6 anvulkanisiert. Für die Beschreibung des Elastomermaterials des Elastomerkörpers 4a wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des Elastomermaterials des Elastomerkörpers 4 nach 1 verwiesen.

Claims

Zusammensetzung eines Elastomermaterials für einen Elastomerkörper (4, 4a) einer hochelastischen Wellenkupplung (1, 1a) zur Drehmomentübertragung, der in einem Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfährt, gekennzeichnet durch folgende Komponenten: – Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO) als Basismaterial und – Ruß zu einem Anteil von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Basismaterials.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Komponente Schwefel zu einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 4 Gew.-% des Basismaterials vorgesehen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gummizuschlagsstoffe und Weichmacher beigefügt sind.
Verwendung von Ethylenoxid-Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO) als Basismaterial zur Herstellung von Elastomerkörpern hochelastischer Wellenkupplungen zur Drehmomentübertragung, die in einem Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfahren, wobei dem Basismaterial als weitere Komponente Ruß zu einem Anteil aus einem Bereich von 5 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Basismaterials beigefügt ist.
Elastomerkörper für eine hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung, der im Kupplungsbetrieb Materialdehnungen von mehr als 20% erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (4, 4a) aus ECO kombiniert mit einem Rußanteil aus einem Bereich von 5 phr bis 100 phr hergestellt ist.
Hochelastische Wellenkupplung zur Drehmomentübertragung mit wenigstens einem im Kupplungsbetrieb auf Drehschub belasteten Elastomerkörper (4, 4a), dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (4, 4a) nach Anspruch 5 gestaltet ist.