DE102014109180A1

DE102014109180A1 - Lastkupplung zur Einstellung der Torsionseigenfrequenz eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102014109180A1
Application number: DE102014109180.9A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Simon Graham; Raymond Andrew Vincent; Roberto Anthony Nunez; William Patrick Giffin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2015-01-08
Also published as: US20150010347A1; CN204284227U; CH708306A2; JP2015014364A; US9145923B2

Abstract

Eine Lastkupplung zur Einstellung der Torsionseigenfrequenz eines Antriebsstrangs enthält einen ersten Flansch mit mehreren ringförmig angeordneten Verbindungslöchern, einen zweiten Flansch mit mehreren ringförmig angeordneten Verbindungslöchern und eine Welle, die sich zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch erstreckt. Ein Gewindebohrloch ist entweder in dem ersten Flansch oder in dem zweiten Flansch radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert. Ein erster Gewindestopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs angeordnet. Der erste Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Ein zweiter Gewindestopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs angeordnet. Der zweite Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Das Berührungsende des ersten Gewindestopfens ist axial gegen das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens vorgespannt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Antriebsstränge. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Einstellung der Torsionseigenfrequenzen eines Antriebsstrangs.
HINTERGRUND ZU DER ERFFINDUNG
Antriebsstränge bestehen typischerweise aus mechanischen und elektrischen Systemen, die Energie erzeugen und liefern. Ein Beispiel für einen Antriebsstrangs sind eine Turbine und ein Generator, die über eine Lastkupplung miteinander verbunden sind. Die Turbine übt ein Drehmoment auf die Lastkupplung aus, die das Drehmoment zu dem Generator überträgt, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Der Antriebsstrang weist eine oder mehrere Eigenfrequenzen auf, die durch Torsionsschwingungen angeregt werden können. Die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs sind von der Trägheit des Antriebsstrangs abhängig. Die Trägheit der Lastkupplung ist eine Komponente der Trägheit des Antriebsstrangs. Weil sich die Trägheit der Lastkupplung auf die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs auswirkt, können die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs durch eine Veränderung der Trägheit der Lastkupplung angepasst werden.
Aufgrund der großen Abmessungen und Masse einiger Antriebsstränge, wie z.B. einer industriellen Gasturbine oder einer Dampfturbine und eines Generators, die in Energie erzeugenden Antriebssträngen verwendet werden, ist es schwierig, insbesondere auf dem Aufstellungsort, die Turbinen und Generatoren ausreichend zu modifizieren, um so die Eigenfrequenzen, mit denen sie nach ihrer Installation schwingen, zu verlagern. Infolgedessen gibt es einen lang ersehnten Wunsch, die Trägheit und die Torsionseigenfrequenzen industrieller Antriebsstränge einstellen zu können, ohne wesentliche Veränderungen an den Turbinen oder Generatoren zu erfordern.
Bekannte Ansätze zur Einstellung der Torsionseigenfrequenzen solcher Antriebsstränge beinhalten die Verwendung zusätzlicher Massen, die um die Lastkupplung herum angeordnet sind. Viele derzeit bekannte Methoden erfordern jedoch eine Deformation der Lastkupplung, um diese Massen im Betrieb festzuhalten. Eine Deformation der Lastkupplung kann einen unumkehrbaren Schaden an der Lastkupplung zur Folge haben und kann die Fähigkeit, die Torsionseigenfrequenzen des Antriebsstrangs fein einzustellen, begrenzen. Ein Schaden an der Lastkupplung kann kostenintensive Reparaturen und relativ lange Ausfallzeiten zur Folge haben, während die Lastkupplung repariert und/oder ersetzt wird. Dementsprechend besteht in der Fachwelt der Wunsch nach einer Vorrichtung zur Einstellung der Torsionseigenfrequenzen von Antriebssträngen, die keine Deformation der Lastkupplung erfordert.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der nachstehenden Beschreibung erläutert oder werden aus der Beschreibung offensichtlich, oder sie können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis erfahren werden.
In einer Ausführungsform stellt die Offenbarung eine Lastkupplung bereit. Die Lastkupplung enthält einen ersten Flansch, der mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher definiert, einen zweiten Flansch, der mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher definiert, und eine Welle, die sich in Axialrichtung zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch erstreckt. Ein Gewindebohrloch ist innerhalb entweder des ersten Flansches oder des zweiten Flansches radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert. Ein erster Gewindestopfen ist in dem Gewindebohrloch eingesetzt. Der erste Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Ein zweiter Gewindestopfen ist in dem Gewindebohrloch eingesetzt. Der zweite Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Das Berührungsende des ersten Gewindestopfens ist gegen das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens axial vorgespannt, um eine axiale Vorspannung zwischen den Gewinden des ersten und des zweiten Gewindestopfens und den Gewinden des Gewindebohrlochs zu schaffen.
Der erste Gewindestopfen definiert wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge, die sich von dem Drehende aus nach außen erstreckt.
Die Verriegelungszunge wird verformt, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde des ersten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu schaffen.
Der zweite Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge definieren, die sich von dem Drehende aus nach außen erstreckt.
Die Verriegelungszunge einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann verformt sein, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde des zweiten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu schaffen.
Das Gewindebohrloch einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann eine erste Öffnung und eine gegenüberliegende zweite Öffnung aufweisen, wobei das Drehende des ersten Gewindestopfens mit der ersten Öffnung im Wesentlichen bündig liegt und das Drehende des zweiten Gewindestopfens mit der zweiten Öffnung im Wesentlichen bündig liegt.
Wenigstens entweder der erste Gewindestopfen und/oder der zweite Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann/können einen ausgehöhlten Bereich definieren.
Wenigstens entweder der erste Gewindestopfen und/oder der zweite Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann/können eine Dreheinrichtung aufweisen, die in dem zugehörigen Drehende definiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung eine Lastkupplung. Die Lastkupplung enthält eine Welle mit einem ersten Flansch, der sich von einem ersten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt, und einem zweiten Flansch, der sich von einem zweiten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt. Sowohl der erste als auch der zweite Flansche weist mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher auf. Ein Gewindebohrloch ist innerhalb entweder des ersten Flansches oder des zweiten Flansches radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert. Ein erster Gewindestopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs angeordnet. Der erste Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Ein zweiter Gewindestopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs angeordnet. Der zweite Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Ein Zwischenstopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs zwischen den jeweiligen Berührungsenden des ersten und des zweiten Gewindestopfens angeordnet. Der Zwischenstopfen weist eine erste Andruckfläche und eine zweite Andruckfläche auf. Das Berührungsende des ersten Gewindestopfens ist in eine Richtung gegen die erste Andruckfläche des Zwischenstopfens axial vorgespannt, und das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens ist in eine gegenüberliegende Richtung gegen die zweite Andruckfläche des Zwischenstopfens axial vorgespannt, um die Gewinde des ersten und zweiten Gewindestopfens gegen das Gewinde des Gewindebohrlochs vorzuspannen.
Der Zwischenstopfen der Lastkupplung kann mit einem Gewinde versehen sein.
Der Zwischenstopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann elastisch sein.
Wenigstens einer von dem ersten Gewindestopfen, dem Zwischenstopfen und dem zweiten Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann einen ausgehöhlten Abschnitt definieren.
Wenigstens der erste Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge definieren, die sich von dem Drehende aus nach außen erstreckt.
Die Verriegelungszunge einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann verformt sein, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde des ersten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu erzeugen.
Der zweite Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge definieren, die sich von dem Drehende aus nach außen erstreckt.
Die Verriegelungszunge einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann verformt sein, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde des zweiten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu erzeugen.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Offenbarung einen Antriebsstrang. Der Antriebsstrang enthält eine ein Drehmoment erzeugende Energiequelle, die einen umlaufenden Verbindungsflansch enthält, eine durch ein Drehmoment angetriebene Last, die einen umlaufenden Verbindungsflansch enthält, und eine Lastkupplung. Die Lastkupplung enthält eine Welle mit einem ersten Flansch, der sich von einem ersten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt, und einem zweiten Flansch, der sich von einem zweiten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt. Jeder von dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch weist mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher auf. Mehrere Gewindebohrlocher sind entweder in dem ersten Flansch oder in dem zweiten Flansch radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert. Ein erster Gewindestopfen und ein zweiter Gewindestopfen sind in einem Bohrloch der mehreren Bohrlöcher eingesetzt. Jeder Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt angeordnet ist. Das Berührungsende des ersten Gewindestopfens bringt eine axiale Kraft auf das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens auf, um eine Vorspannung zwischen den Gewinden des ersten und zweiten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu schaffen.
Sowohl der erste Gewindestopfen als auch der zweite Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge definieren, die sich von dem zugehörigen Drehende aus nach außen erstreckt, wobei die Verriegelungszungen verformt werden können, um eine Übermaßpassung zwischen den Gewinden des Gewindebohrlochs und dem Gewinde des ersten Gewindestopfens und den Gewinden des zweiten Gewindestopfens zu schaffen.
Die Lastkupplung eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner einen Zwischenstopfen aufweisen, der zwischen dem Berührungsende des ersten Gewindestopfens und dem Berührungsende des zweiten Gewindestopfens angeordnet ist, wobei die axiale Kraft zwischen dem Berührungsende des ersten Gewindestopfens und dem Berührungsende des zweiten Gewindestopfens über den Zwischenstopfen übertragen werden kann.
Wenigstens entweder der erste Gewindestopfen und/oder der zweite Gewindestopfen einer beliebigen vorstehend erwähnten Lastkupplung kann/können einen ausgehöhlten Abschnitt definieren. Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche verständlicher. Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Offenbarung enthalten sind und einen Teil dieser bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständige und zur Umsetzung befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich ihrer besten Ausführungsart, die an Fachleute auf dem Gebiet gerichtet ist, ist in der Beschreibung enthalten, die auf die beigefügten Figuren Bezug nimmt, in denen zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines herkömmlichen Antriebsstrangs;
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer herkömmlichen Lastkupplung;
3 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
4 eine perspektivische Ansicht einer Lastkupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 eine Seitenansicht eines Abschnitts einer Lastkupplung, die entlang der in 4 gezeigten Linien 5-5 geschnitten wurde, einschließlich eines ersten Gewindestopfens und eines zweiten Gewindestopfens, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Gewindestopfens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 eine Seitenansicht eines Abschnitts der in 4 gezeigten Lastkupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8 eine Seitenansicht eines Abschnitts der in 4 gezeigten Lastkupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
9 eine Seitenansicht eines Abschnitts der in 4 gezeigten Lastkupplung mit einem Zwischenstopfen, der zwischen dem ersten Gewindestopfen und dem zweiten Gewindestopfen angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
10 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Zwischenstopfens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
11 eine Seitenansicht eines Abschnitts der in 9 gezeigten Lastkupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun im Einzelnen auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von deren Umfang oder Rahmen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen abdecken soll, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Antriebsstrangs 10. Wie gezeigt, weist der Antriebsstrang 10 allgemein eine Drehmoment erzeugende Vorrichtung 12, wie z.B. eine Dampf- oder Gasturbine, eine durch ein Drehmoment angetriebene Vorrichtung 14, wie z.B. einen elektrischen Generator oder einen Verdichter, und eine Lastkupplung 16, die sich zwischen der Drehmoment erzeugenden Vorrichtung 12 und der durch ein Drehmoment angetriebenen Vorrichtung 14 erstreckt. In besonderen bestimmten Konfigurationen weisen die ein Drehmoment erzeugende Vorrichtung 12 und die durch ein Drehmoment angetriebene Vorrichtung 14 jeweils eine drehbare Welle 18, 20 und einen Verbindungsflansch 22, 24 auf, der an einem Ende der jeweiligen drehbaren Welle 18, 20 angeordnet ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Lastkupplung 16, wie sie in 1 veranschaulicht ist. Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist eine herkömmliche Lastkupplung 16 allgemein ein Paar Verbindungsflansche 26, 28 auf, die durch eine Welle 30 axial voneinander getrennt sind. Wie in 2 gezeigt, weist jeder Verbindungsflansch 26, 28 mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher 32, 34 zur Verbindung der Verbindungsflansche 26, 28 mit den Verbindungsflanschen 22, 24 der das Drehmoment erzeugenden Vorrichtung 12 und der durch das Drehmoment angetriebenen Vorrichtung 14, wie in 1 gezeigt. Im Betrieb überträgt die Lastkupplung 16 Drehmoment, das von der Drehmoment erzeugenden Vorrichtung 12 erzeugt wird, auf die durch das Drehmoment angetriebene Vorrichtung 14.
3 zeigt eine schematische Ansicht des Antriebsstrangs 10, wie er in 1 veranschaulicht ist, einschließlich einer Lastkupplung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Es besteht die Absicht, dass die Lastkupplung 100 die in 1 gezeigte Lastkupplung 16 ersetzt. 4 liefert eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Lastkupplung 100, wie sie in 3 gezeigt ist.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, enthält die Lastkupplung 100 eine Welle 102, die erstes Verbindungsende 104 aufweist, das von einem zweiten Verbindungsende 106 axial getrennt ist. Ein erster Verbindungsflansch 108 erstreckt sich radial nach außen von dem ersten Verbindungsende 104 aus und längs des Umfangs um dieses herum. Der erste Verbindungsflansch 108 weist eine erste Seite 110 auf, die von einer zweiten Seite 112 axial getrennt ist. Ein zweiter Verbindungsflansch 114 erstreckt sich radial nach außen von dem ersten Verbindungsende 104 aus und längs des Umfangs um dieses herum. Die Welle 102 trennt axial den ersten Verbindungsflansch 108 von dem zweiten Verbindungsflansch 114. In bestimmten Ausführungsformen ist der erste Verbindungsflansch 108 in Bezug auf den zweiten Verbindungsflansch 114 radial überdimensioniert. Wie in 4 gezeigt, weist jeder von dem ersten Verbindungsflansch 108 und dem zweiten Verbindungsflansch 114 jeweils mehrere kreisringförmig angeordnete Verbindungslöcher 116 bzw. 118 auf.
In einer Ausführungsform, wie sie in 3 gezeigt ist, ist der erste Verbindungsflansch 108 mit dem Verbindungsflansch 24 der durch das Drehmoment angetriebenen Vorrichtung 14 mittels mehrerer (nicht gezeigter) Bolzen oder anderer Befestigungsmittel verbunden, die sich durch die Verbindungslöcher 116 (4) hindurch in den Verbindungsflansch 24 hinein erstrecken. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der zweite Verbindungsflansch 114 mit dem Verbindungsflansch 22 der Drehmoment erzeugenden Vorrichtung 12 mittels mehrerer (nicht gezeigter) Bolzen oder anderer Befestigungsmittel verbunden, die sich durch die Verbindungslöcher 118 (4) hindurch in den Verbindungsflansch 22 hinein erstrecken. In alternativen Ausführungsformen kann der erste Verbindungsflansch 108 mit dem Verbindungsflansch 22 der Drehmoment erzeugenden Vorrichtung 12 mittels mehrerer (nicht gezeigter) Bolzen oder anderer Befestigungsmittel verbunden sein, die sich durch die Verbindungslöcher 116 (4) hindurch in den Verbindungsflansch 22 hinein erstrecken, und der zweite Verbindungsflansch 114 kann mit dem Verbindungsflansch 24 der durch das Drehmoment angetriebenen Vorrichtung 14 mittels mehrerer (nicht gezeigter) Bolzen oder anderer Befestigungsmittel verbunden sein, die sich durch die Verbindungslöcher 118 (4) hindurch in den Verbindungsflansch 24 hinein erstrecken.
In einer Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, sind mehrere Gewindebohrlöcher innerhalb des ersten Flansches 108 definiert. Die mehreren Gewindebohrlöcher 120 sind ringförmig radial außen von den mehreren Verbindungslöchern 116 angeordnet. Die Gewindebohrlöcher 120 erstrecken sich im Wesentlichen axial durch den ersten Flansch 108 hindurch.
5 stellt eine seitliche Längsschnittansicht eines beispielhaften Gewindebolzenlochs 120 von den mehreren Bolzenlöchern 120 dar, wie sie in 4 gezeigt sind, einschließlich mehrerer Gewindestopfen 122, die in dem Gewindebohrloch 120 sitzen, gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 stellt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Gewindestopfens 122 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Wie in 6 gezeigt, weist der Gewindestopfen 122 ein Drehende 124 auf, das von einem Berührungsende 126 axial getrennt ist. Der Gewindestopfen 122 kann wenigstens teilweise eine Dreheinrichtung 128, wie z.B. einen Sechskantschlitz, der in dem Drehende 124 angeordnet ist, definieren. Mindestens eine Verriegelungszunge 130 erstreckt sich von dem Drehende 124 aus nach außen. Beispielsweise kann sich die Verriegelungszunge 130, wie gezeigt, bezüglich einer axialen Mittellinie des Gewindestopfens 122 von dem Drehende 124 aus im Wesentlichen axial nach außen erstrecken. In einer Ausführungsform weist der Gewindestopfen 122 mehrere Verriegelungszungen 130 auf, die ringförmig um das Drehende 124 herum angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen, wie in 4 gezeigt, kann jedes oder können einige der mehreren Bohrlöcher 120 wenigstens einen Gewindestopfen 122 aufweisen.
In einer Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, enthalten die mehreren Gewindestopfen 122 einen ersten Gewindestopfen 132, der innerhalb des Gewindebohrlochs 120 angeordnet ist, und einen zweiten Gewindestopfen 134, der innerhalb desselben Gewindebohrlochs 120 angeordnet ist. Der erste Gewindestopfen 132 weist ein Drehende 136, ein Berührungsende 138 und mindestens eine Verriegelungszunge 140 auf. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Dreheinrichtung 142 wenigstens teilweise innerhalb des Drehendes 136 des ersten Gewindestopfens 132 definiert. Der zweite Gewindestopfen 134 weist ein Drehende 144, ein Berührungsende 146 und mindestens eine Verriegelungszunge 148 auf. In bestimmten Ausführungsformen ist eine Dreheinrichtung 150 wenigstens teilweise innerhalb des Drehendes 144 des ersten Gewindestopfens 134 definiert. Wie in 5 gezeigt, enthält das Gewindebohrloch 120 eine erste Öffnung 152, die an der ersten Seite 110 des ersten Verbindungsflansches 108 definiert ist, und eine gegenüberliegende zweite Öffnung 154, die an der zweiten Seite 112 des ersten Verbindungsflansches 108 definiert ist.
In einer Ausführungsform wird der erste Gewindestopfen 132 in dem Gewindebohrloch 120 angeordnet, indem der erste Gewindestopfen 132 durch die erste Öffnung 152 eingeschraubt wird. Der zweite Gewindestopfen 134 wird in dem Gewindebohrloch 120 angeordnet, indem der zweite Gewindestopfen 134 durch die zweite Öffnung 154 eingeschraubt wird. Der erste und der zweite Gewindestopfen 132, 134 können von Hand und/oder unter Verwendung eines Werkzeugs, z.B. eines Drehmomentschlüssels, der mit der Dreheinrichtung 142, 150 im Eingriff kommt, eingeschraubt werden.
7 stellt eine quer geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts des ersten Flansches 108 dar, wie er in 5 gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt, können der erste und der zweite Gewindestopfen 132, 134 so bemessen und/oder positioniert sein, dass, wenn sie vollständig in dem Bohrloch 120 eingesetzt sind, die entsprechenden Drehenden 136, 144 mit der ersten und der zweiten Seite 110, 112 des ersten Flansches 108 im Wesentlichen bündig angeordnet sind. Infolgedessen können Verwirbelungen und/oder Lärm, die gewöhnlich aufgrund einer solchen Öffnung, wie z.B. der Gewindebohrlöcher 120, die innerhalb des ersten Flansches 120 angeordnet sind, entstehen, reduziert und/oder eliminiert werden.
In einer Ausführungsform, wie sie in 7 gezeigt ist, ist der erste Gewindestopfen 132 durch die erste Öffnung 152 hindurch und in das Bohrloch 120 hinein eingeschraubt, und der zweite Gewindestopfen 134 ist durch die zweite Öffnung 154 hindurch und in das Bohrloch 120 hinein eingeschraubt, bis ihre jeweiligen Berührungsflächen 138, 146 zusammentreffen oder miteinander in Eingriff gelangen. Wenn sie einmal miteinander im Eingriff stehen, kann entweder der erste Gewindestopfen 132 oder der zweite Gewindestopfen 134 oder können beide gedreht oder angezogen werden, so dass das Berührungsende 138 des ersten Gewindestopfens 132 eine axiale Kraft oder Vorspannung gegen das Berührungsende 146 des zweiten Gewindestopfens 134 ausübt, wodurch eine Vorspannung 156 zwischen dem Gewinde 158 des ersten Gewindestopfens 132 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 sowie zwischen dem Gewinde 162 des zweiten Gewindestopfens 134 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 geschaffen wird. Die Vorspannung 156 hindert den ersten und den zweiten Gewindestopfen 132, 134 daran, während des Betriebs des Antriebsstrangs 10 aus dem Gewindebohrloch 120 herauszugleiten oder zurückzutreten, wodurch ein erstes Rückhaltesystem zur Sicherung der Gewindestopfen 132, 134 in dem ersten Flansch 108 geschaffen ist.
In bestimmten Ausführungsformen, wie in 7 gezeigt, wird mindestens eine der Verriegelungszungen 140 des ersten Gewindestopfens 132 verformt, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde 158 des ersten Gewindestopfens 132 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 zu schaffen. Zusätzlich oder alternativ wird mindestens eine der Verriegelungszungen 148 des zweiten Gewindestopfens 134 verformt, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde 162 des zweiten Gewindestopfens 132 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 zu schaffen. Die Verriegelungszungen 140, 148 können nach außen in Richtung einer axialen Mittellinie der Gewindestopfen 132, 134 verformt werden oder können bezüglich der axialen Mittellinie des Gewindestopfen 132, 134 nach innen verformt werden, wie in 8 gezeigt. Die Verformung der Verriegelungszungen 140, 148 kann die Steigung einiger der Gewindegänge 158, 162 verändern. Diese Modifikation der Steigung reduziert vorteilhaft die Fähigkeit des ersten und des zweiten Gewindestopfens 132, 134 sich während des Betriebs zu drehen. Infolgedessen ergeben die Verriegelungszungen 140, 148 ein zweites Rückhaltesystem zur Sicherung der Gewindestopfen 132, 134 in dem ersten Flansch 108 während eines Betriebs des Antriebsstrangs 10.
Die Verwendung des ersten und zweiten Gewindestopfens 132, 134 kann in vorteilhafter weise die Masse und somit die Trägheit der Lastkupplung 100 einstellen. Die Änderung der Trägheit kann die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs 10 verändern. Eine Verschiebung der Eigenfrequenz kann beabsichtigt sein, um die Frequenzen der Torsionsschwingungen, die in den Antriebsstrang 10 eingebracht oder von diesem erzeugt werden, zu vermeiden. Die beabsichtigte Verschiebung der Eigenfrequenzen durch Anpassung der Anzahl installierter Gewindestopfen 122 und des Gewichts der installierten Gewindestopfen 132, 134 sollte einen Antriebsstrang 10 zur Folge haben, der keine übermäßige Torsionsschwingung erfährt und einen ausreichenden Torsionsfrequenzgrenzabstand aufweist.
Der erste und zweite Gewindestopfen 132, 134 können verschiedene Dichten aufweisen, wie dies erwünscht oder erforderlich sein kann, um die Eigenfrequenz des Antriebsstrangs 10 anzupassen. Beispielsweise können in einigen beispielhaften Ausführungsformen die Gewindestopfen 132, 134 aus Wolfram, Stahl, Aluminium oder Titan hergestellt sein. Alternativ sind jedoch beliebige geeignete Materialien innerhalb des Umfangs oder des Rahmens der vorliegenden Offenbarung enthalten. Ferner sollte es verständlich sein, dass die Gewindestopfen 132, 134, die in der Lastkupplung 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, wie erwünscht oder erforderlich, im Wesentlichen identische oder verschiedene Dichten aufweisen können. Zusätzlich kann, wie durch die Linien 164 in 8 veranschaulicht, mindestens einer von dem ersten und zweiten Gewindestopfen 132, 134 wenigstens teilweise ausgehöhlt sein, um sein Gewicht zu beeinflussen, wodurch eine größere Frequenzsteuerung ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform, wie sie in 9 gezeigt ist, ist ein Zwischenstopfen 166 innerhalb des Gewindebohrlochs 120 zwischen den entsprechenden Berührungsenden 138, 146 des ersten und des zweiten Gewindestopfens 132, 134 angeordnet. 10 stellt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Zwischenstopfens 166 dar. Wie in den 9 und 10 gezeigt, weist der Zwischenstopfen 166 eine erste Andruckfläche 168 und eine zweite Andruckfläche 170 auf. Der Zwischenstopfen 166 kann, wie in 10 gezeigt, mit einem Gewinde versehen sein oder kann frei von einem Gewinde sein, wie in 9 gezeigt. Der Zwischenstopfen 166 kann wenigstens teilweise einen ausgehöhlten Abschnitt 172 definieren. Der ausgehöhlte Abschnitt kann wenigstens teilweise eine Dreheinrichtung, wie z.B. einen sechskantförmigen Schlitz, definieren, die in einer oder beiden von der ersten und zweiten Andruckfläche 168, 170 angeordnet sein kann.
Wie in 11 gezeigt, sind der erste und der zweite Gewindestopfen 132, 134 in das Gewindebohrloch 120 eingeschraubt, bis ihre jeweiligen Berührungsenden 138, 146 zusammentreffen oder mit einer jeweiligen Andruckfläche 168, 170 des Zwischenstopfens 166 in Eingriff gelangen. Beispielsweise kommt das erste Berührungsende 138 mit der ersten Andruckfläche 168 in Eingriff, und das zweite Berührungsende 146 kommt mit der zweiten Andruckfläche 170 in Eingriff.
Wenn sie einmal im Eingriff stehen, kann einer oder können beide von dem ersten Gewindestopfen 132 und dem zweiten Gewindestopfen 134 gedreht oder angezogen werden, so dass das Berührungsende 138 des ersten Gewindestopfens 132 axial gegen die erste Andruckfläche 168 des Zwischenstopfens 166 vorgespannt wird und das Berührungsende 146 des zweiten Gewindestopfens 134 axial gegen die zweite Andruckfläche 170 des Zwischenstopfens 166 in eine entgegengesetzte Richtung vorgespannt wird. Infolgedessen ist eine Vorspannung 174 zwischen dem Gewinde 158 des ersten Gewindestopfens 132 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 sowie zwischen dem Gewinde 162 des zweiten Gewindestopfens 134 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 geschaffen. Die Vorspannung 174 hindert den ersten und den zweiten Gewindestopfen 132, 134 daran, während des Betriebs des Antriebsstrangs 10 aus dem Gewindebohrloch 120 herauszuschlüpfen oder zurückzutreten, wodurch ein erstes Rückhaltesystem zur Sicherung der Gewindestopfen 132, 134 in dem ersten Flansch 108 geschaffen ist. Der Zwischenstopfen 166 biete eine größere Flexibilität bei der Feineinstellung der die Eigenfrequenz der Lastkupplung 100.
Wenigstens eine der Verriegelungszungen 140 des ersten Gewindestopfens 132 wird verformt, um so eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde 158 des ersten Gewindestopfens 132 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 zu schaffen. Zusätzlich oder alternativ wird mindestens eine der Verriegelungszungen 148 des zweiten Gewindestopfens 134 verformt, um so eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde 162 des zweiten Gewindestopfens 134 und dem Gewinde 160 des Gewindebohrlochs 120 zu schaffen. Die Verformung der Verriegelungszungen 140, 148 kann die Steigung einiger der Gewindegänge 158, 162 verändern. Die Modifikation der Steigung reduziert vorteilhaft die Fähigkeit des ersten und des zweiten Gewindestopfens 132, 134, sich während des Betriebs zu drehen. Infolgedessen ergeben die Verriegelungszungen 140, 148 ein zweites Rückhaltesystem zur Sicherung der Gewindestopfen 132, 134 in dem ersten Flansch 108 während eines Betriebs des Antriebsstrangs 10.
Der Zwischenstopfen 166 kann eine ähnliche oder andere Dichte als der erste und der zweite Gewindestopfen 132, 134 aufweisen, um die Eigenfrequenz des Antriebsstrangs 10, wie erwünscht, anzupassen. Beispielsweise können in einigen beispielhaften Ausführungsformen die Zwischenstopfen 166 aus Wolfram, Stahl, Aluminium oder Titan hergestellt sein. In einer Ausführungsform ist der Zwischenstopfen 166 aus einem Material mit elastischen Eigenschaften hergestellt. Es sollte verständlich sein, dass die Zwischenstopfen 166, die in der Lastkupplung 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, wie erwünscht oder erforderlich, im Wesentlichen identische oder verschiedene Dichten aufweisen können.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jedem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.

Eine Lastkupplung zur Einstellung der Torsionseigenfrequenz eines Antriebsstrangs enthält einen ersten Flansch mit mehreren ringförmig angeordneten Verbindungslöchern, einen zweiten Flansch mit mehreren ringförmig angeordneten Verbindungslöchern und eine Welle, die sich zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch erstreckt. Ein Gewindebohrloch ist entweder in dem ersten Flansch oder in dem zweiten Flansch radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert. Ein erster Gewindestopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs angeordnet. Der erste Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Ein zweiter Gewindestopfen ist innerhalb des Gewindebohrlochs angeordnet. Der zweite Gewindestopfen weist ein Drehende auf, das von einem Berührungsende axial getrennt ist. Das Berührungsende des ersten Gewindestopfens ist axial gegen das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens vorgespannt. BEZUGSZEICHENLISTE

Bezugszeichen	Komponente
10	Antriebsstrang
12	Drehmoment erzeugende Vorrichtung
14	durch Drehmoment angetriebene Vorrichtung
16	Lastkupplung
18	Drehbare Welle
20	Drehbare Welle
22	Verbindungsflansch
24	Verbindungsflansch
26	Verbindungsflansch
28	Verbindungsflansch
30	Welle
32	Verbindungsloch
34	Verbindungsloch
35–99	NICHT VERWENDET

100	Lastkupplung
102	Welle
104	Erstes Berührungsende
106	Zweites Berührungsende
108	Erster Verbindungsflansch
110	Erste Seite
112	Zweite Seite
114	Zweiter Verbindungsflansch
116	Verbindungsloch
118	Verbindungsloch
120	Gewindebohrloch
122	Gewindestopfen
124	Drehende
126	Berührungsende
128	Dreheinrichtung
130	Verriegelungszunge
132	Erster Gewindestopfen
134	Zweiter Gewindestopfen
136	Drehende
138	Berührungsende
140	Verriegelungszunge
142	Dreheinrichtung
144	Drehende
146	Berührungsende
148	Verriegelungszunge
150	Dreheinrichtung
152	Erste Öffnung
154	Zweite Öffnung
156	Vorspannung
158	Gewinde (erster Gewindestopfen)
160	Gewinde (Gewindebohrloch)
162	Gewinde (zweiter Gewindestopfen)
164	Linien (Ausgehöhlter Abschnitt)
166	Zwischenstopfen
168	Erste Andruckfläche
170	Zweite Andruckfläche
172	Ausgehöhlter Abschnitt (Zwischenstopfen)
174	Vorspannung

Claims

Lastkupplung, die aufweist: a. einen ersten Flansch, der mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher aufweist; b. einen zweiten Flansch, der mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher aufweist; c. eine Welle, die sich in Axialrichtung zwischen dem ersten Flansch und dem zweiten Flansch erstreckt; d. ein Gewindebohrloch, das innerhalb des ersten Flansches definiert ist, wobei das Gewindebohrloch radial außen von den mehreren Verbindungslöchern angeordnet ist; e. einen ersten Gewindestopfen, der in dem Gewindebohrloch angeordnet ist, wobei der erste Gewindestopfen ein Drehende aufweist, das von einem Berührungsende axial getrennt ist; f. einen zweiten Gewindestopfen, der in dem Gewindebohrloch angeordnet ist, wobei der zweite Gewindestopfen ein Drehende aufweist, das von einem Berührungsende axial getrennt ist; und g. wobei das Berührungsende des ersten Gewindestopfens gegen das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens axial vorgespannt ist, um eine Vorspannung zwischen den Gewinden des ersten und des zweiten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu schaffen.
Lastkupplung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Gewindestopfen wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge definiert, die sich von dem Drehende aus nach außen erstreckt.
Lastkupplung gemäß Anspruch 2, wobei die Verriegelungszunge verformt ist, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde des ersten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu schaffen.
Lastkupplung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Gewindestopfen wenigstens teilweise mindestens eine Verriegelungszunge definiert, die sich von dem Drehende aus nach außen erstreckt.
Lastkupplung gemäß Anspruch 4, wobei die Verriegelungszunge verformt ist, um eine Übermaßpassung zwischen dem Gewinde des zweiten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu erzeugen.
Lastkupplung gemäß Anspruch 1, wobei das Gewindebohrloch eine erste Öffnung und eine gegenüberliegende zweite Öffnung aufweist, wobei das Drehende des ersten Gewindestopfens mit der ersten Öffnung im Wesentlichen bündig abschließt und das Drehende des zweiten Gewindestopfens mit der zweiten Öffnung im Wesentlichen bündig abschließt.
Lastkupplung gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens einer von dem ersten Gewindestopfen und dem zweiten Gewindestopfen einen ausgehöhlten Abschnitt definiert.
Lastkupplung gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens einer von dem ersten Gewindestopfen und dem zweiten Gewindestopfen eine Dreheinrichtung aufweist, die in dem zugehörigen Drehende definiert ist.
Lastkupplung, die aufweist: a. eine Welle mit einem ersten Flansch, der sich von einem ersten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt, und einem zweiten Flansch, der sich von einem zweiten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt, wobei jeder von dem ersten und dem zweiten Flansch mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher aufweist; b. ein Gewindebohrloch, das innerhalb entweder des ersten Flansches oder des zweiten Flansches radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert ist; c. einen ersten Gewindestopfen, der in dem Gewindebohrloch angeordnet ist, wobei der erste Gewindestopfen ein Drehende aufweist, das von einem Berührungsende axial getrennt ist; d. einen zweiten Gewindestopfen, der in dem Gewindebohrloch angeordnet ist, wobei der zweite Gewindestopfen ein Drehende aufweist, das von einem Berührungsende axial getrennt ist; e. einen Zwischenstopfen, der in dem Gewindebohrloch zwischen den jeweiligen Berührungsenden des ersten und des zweiten Gewindestopfens angeordnet ist, wobei der Zwischenstopfen eine erste Andruckfläche und eine zweite Andruckfläche aufweist; f. wobei das Berührungsende des ersten Gewindestopfens axial in eine Richtung gegen die erste Andruckfläche des Zwischenstopfens vorgespannt ist und das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens axial in eine gegenüberliegende Richtung gegen die zweite Andruckfläche des Zwischenstopfens vorgespannt ist, um die Gewinde des ersten und des zweiten Gewindestopfens gegen das Gewinde des Gewindebohrlochs vorzuspannen.
Antriebsstrang, der aufweist: a. eine Drehmoment erzeugende Energiequelle, die einen Verbindungsflansch enthält; b. eine durch ein Drehmoment angetrieben Last, die einen Verbindungsflansch enthält; und c. eine Lastkupplung, wobei die Lastkupplung aufweist: i. eine Welle mit einem ersten Flansch, der sich von einem ersten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt, und einem zweiten Flansch, der sich von einem zweiten Ende der Welle aus radial nach außen erstreckt, wobei jeder von dem ersten und dem zweiten Flansch mehrere ringförmig angeordnete Verbindungslöcher aufweist; ii. mehrere Gewindebohrlocher, die innerhalb entweder des ersten Flansches oder des zweiten Flansches radial außen von den mehreren Verbindungslöchern definiert sind; iii. einen ersten Gewindestopfen und einen zweiten Gewindestopfen, die in einem Bohrloch der mehreren Bohrlöcher angeordnet sind, wobei jeder Gewindestopfen ein Drehende aufweist, das von einem Berührungsende axial getrennt ist; und iv. wobei das Berührungsende des ersten Gewindestopfens eine axiale Kraft auf das Berührungsende des zweiten Gewindestopfens aufbringt, um eine Vorspannung zwischen den Gewinden des ersten und des zweiten Gewindestopfens und dem Gewinde des Gewindebohrlochs zu schaffen.