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Während des Betriebes ausrückbare Kupplung hoher Nenndrehzahl Es sind
Kupplungen an Maschinen bekannt, die während des Betriebes nur ausgerückt zu werden
brauchen, während ein Einrücken der Kupplung bei Stillstand der Anlage vorgenommen
wird. Beispielsweise ist das Schwungrad eines Ilgner-Umformers über eine solche
Kupplung mit der antreibenden elektrischen Maschine verbunden. Während des Tagbetriebes
ist die Kupplung eingerückt, und das Schwungrad dient zum Ausgleich der Belastungsspitzen.
Während der schwächeren Nachtbelastung der elektrischen Maschine ist ein Mitlaufen
des Schwungrades, das entsprechende Verluste verursacht, nicht erwünscht, da für
das Netz unzulässige Belastungsspitzen nicht auftreten. Das Schwungrad wird daher
während des Betriebes von der Maschine entkuppelt und läuft aus. Bei Beginn des
Tagbetriebes wird dann die elektrische Maschine vorübergehend stillgesetzt und das
Schwungrad über die Kupplung wieder eingeschaltet. Dieses Stillsetzen ist erforderlich,
da wegen des großen Trägheitsmomentes des Schwungrades ein Einschalten der Kupplung
bei laufender Maschine nicht möglich ist.
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Bei solchen Kupplungen tritt insbesondere bei hohen Betriebsdrehzahlen
der Nachteil auf, daß die einseitig aus dem sie tragenden Bolzenring herausragenden
Bolzen unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft mit ihrem freien Ende radial nach
außen zu kippen suchen, so daß sie ihre achsparallele Lage verlassen und an den
außenliegenden Stellen der Führungsbuchsen der Kupplungsflansche fest anliegen.
Soll dann währenddes Betriebes die Kupplung gelöst werden, so ist dies infolge der
Reibungskräfte zwischen den Bolzen und :den Führungsbuchsen entweder überhaupt nicht
oder nur unter Aufwenden großer Kräfte möglich. Die infolgedessen beim Lösen der
Kupplung während des Betriebes ausgeübte große axiale Schaltkraft überträgt sich
über die Welle auf die Lagerbunde. Dies kann zum Ausschmelzen des stirnseitigen
Weißmetall;belages der Lagerschalen und damit zu ernsten Lagerschärfen führen.
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Die Erfindung, die sich mit einer während des Betriebes nusrückbaren
Kupplung hoher Nenndrehzahl befaßt, bei der .axial verschiebbare achsparallele Bolzen
der einen Kupplungshälfte in achsparallele Bohrungen der anderen Kupplungshälfte
eingreifen, schafft hier Abhilfe. Gemäß der Erfindung wirrt die achsparallele Lage
der Bolzen bei mit der Nenndrehzahl umlaufender Kupplung .durch Spannringe und/
oder durch an den Bolzen angebrachte Gegengewichte gesichert. Hierdurch wird eine
Kompensation -des unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft an den Bolzen hervorgerufenen
Kippmomentes erzwungen. Es wird mithin trotz tder auf die freien Enden der Bolzen
einwirkenden Zentrifugalkraft auch während des Betriebes eine achsparallele Lage
der Bolzen erzwungen, so daß sie mit den Bohrungen der beiden Kupplungshälften fluchten.
Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Kupplung während des Betriebes leicht
lösen läßt, obgleich die Bolzen in den Bohrungen kein Spiel aufweisen. Ein Spiel
der Bolzen in den Bohrungen der Kupplungshälften würde nämlich stoßartige Belastungen
des aus den großen Schwungmassen von Schwungrad und elektrischer Maschine bestehenden
Schwingungssystems zur Folge haben, so daß Drehschwingungen erregt werden, die zur
Zerstörung der Lager führen. Da das Einrücken der Kupplung nur bei Stillstand erfolgt,
kann in Kauf genommen werden, daß unter dem Einfluß der Spannkraft der Spannringe
gegebenenfalls die Bolzen beim Einrükken etwas klemmen. Die dabei aufzuwendende
Einrückkraft ist aber kleiner als die Kraft, die ohne Spannring und ohne Gegengewichte
beim Ausrücken während des Betriebes bei hoher Nenndrehzahl aufgebracht werden müßte.
Vor allem ist zu berücksichtigen, daß im Stillstand keine zu Lagerschäden führende
Erwärmung der Lager auftreten kann.
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Bolzenkupplungen, bei denen die Fliehkraft eine Verwölbung des die
Bolzen tragenden Ringes nicht bewirken kann, sind an sich bekannt, beispielsweise
in Getrieben von Kraftfahrzeugen. Dort handelt es sich aber um Doppelkupplungen,
bei denen zum Kuppeln nach beiden Seiten aus einem Bolzenring herausragende Bolzen
verwendet werden. Infolge des symmetrischen Aufbaus dieser Kupplungen treten hierbei
die eingangs geschilderten Probleme nicht auf.
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Bei einer anderen bekannten Bolzenkupplung tragen die rückwärtigen
Enden der Bolzen gegengewichtähnliche Köpfe. Diese dienen aber dazu, die Bolzen
in
der Kupplungsmitte zu verankern.. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, schädliche
Fliehkraftwirkungen der oben geschilderten Art zu vermeiden durch Aufrechterhalten
der achsparallelen Lage der Bolzen bei hoher Drehzahl, tritt dort nicht in Erscheinung.
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An Hand der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele
sei die Erfindung erläutert.
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In Fig. 1 ist eine Kupplung dargestellt, mit der das Schwungrad eines
Egner-Umformers mit der antreibenden elektrischen Maschine gekuppelt wird. Die Kupplung
besteht aus den beiden Kupplungshälften 1 und 2, die je mit einem Kranz achsparalleler
Bohrungen zur Aufnahme der achsparallelen Bolzen 5 versehen sind. Die Bolzen 5 sind
in Bohrungen des Bolzenbefestigungsringes 7 befestigt, der seinerseits an der Kupplungsmuffe
8 angeschraubt ist. Die Kupplungsmuffe 8 ist auf der Nabe der Kupplungshälfte 2
axial verschiebbar, und zwar mit Hilfe des Schaltringes 9, der mit einem nicht dargestellten
Schafthebel in Pfeilrichtung verschoben wird. Der .die Bolzen tragende Bolzenbefestigungsring
7 besitzt an seinem äußeren Umfang einen in Richtung der Bolzen weisenden Ringflansch
10. Auf diesen Ringflansch ist der Spannring 11 aufgeschrumpft, so daß der Ringflansch
10 radial nach innen verwölbt wird'. Bei stillstehender Kupplung sind daher die
Achsen der die Bolzen 5 aufnehmenden Befestigungsbohrungen des Bolzenbefestigungsringes
7 schwach zur Wellenachse hin geneigt. Durch .die bei hoher Betriebsdrehzahl auf
die freien Enden der Bolzen 5 einwirkende Zentrifugalkraft erhalten, sofern die
vom Spannring 11 ausgeübte Spannkraft entsprechend bemessen ist, .die Bolzen 5 eine
achsparallele Lage, so,daß ein axiales Verschieben der Kupplungsmuffe 8 nicht durch,strammes
Anliegen :der Bolzen 5 in den Bohrungen der Kupplungshälften 1 und. 2 gehindert
wird. Die Kupplung läßt sich somit während des Betriebes bei Nenndrehzahl mit geringer
Schaltkraft ausrücken. Ein durch die Vorspannung bedingtes Klemmen der Bolzen 5
bei Stillstand .erfordert beim Einrücken zwar eine etwas größere Schaltkraft, weil
aber die Wellen 3 und. 4 dann stillstehen, ergibt sich keine Erwärmung ihrer Lage
als Folge einer axialen Belastung durch die Einrüokkraft.
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Bei dem in Fi:g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das unter
dem Einruß der Zentrifugalkraft hervorgerufene Kippmoment an den Bolzen 5 ,dadurch
kompensiert; " @duß auf die Bolzen Gegengeweichte 12 aufgesetzt sind, die sich auf
der dem freien Ende der Bolzen abgekehrten Seite des -die Bolzen tragenden Bolzenbefesti-gungsringes
7 befinden. Bei dieser Anordnung werden also die Bolzen sowohl bei Nenndrehzahl
als auch bei Stillstand. der Kupplung in der achsparallelen Lage gehalten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 werden die Bolzen 5 und
die Gegengewichte 12 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft achsparallel nach außen
gedrückt. Um einer radialen Dehnung entgegenzuwirken, ist unmittelbar auf den Bolzenbefestigungsring
7 der Spannring 13 aufgeschrumpft. Abweichend vorn Spannring 11 der Fig. 1 führt
dieser Spannring nicht ein Neigen der Bolzenachsen zur Wellenachse hin herbei, vielmehr
preßt .der Spannring 13 den Bolzen@befestigungsring 7 nur radial nach innen zusammen.
Hierdurch wird ein achsparalleles Verschieben der Bolzen 5 nach außen verhindert,
.so @daß sieh die Bolzen auch während -des Betriebes nicht nach außen an die Bohrungen
der Kupplungshälften 1 und 2 anlegen.