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Drehmoment übertragende Verbindung Die Erfindung bezieht sich auf
eine Drehmoment übertragende Verbindung zweier unter Bildung eines Ringspalts koaxial
ineinander liegender Kupplungshälften, insbesondere für den Rotor eines umlaufenden
Regenerativ-Wärmetauschers, die ein gegeneinandergerichtetes radiales Ausdehnen
und Zusammenziehen ermöglicht und aus einem in den Spalt eingelegten federnden Ring
oder einem Ringabschnitt aus streifenförmigem Material besteht, das über seine ganze
Länge gewellt ist, und mit den außenliegenden Wölbungen an der Bohrung der äußeren
Kupplungshälfte und mit den innenliegenden, am Außenmantel der inneren Kupplungshälfte
anliegt.
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Drehmomentübertragene Verbindungen dieser Art sind bereits bekannt.
Die bekannten gewellten Ringe sollen dazu dienen, gewisse Herstellungsungenauigkeiten
der beiden Kupplungshälften zuzulassen und einen Antrieb in beiden Drehrichtungen
zu ermöglichen. Die Wellungen der bekannten Verbindungen sind daher nur flach ausgebildet,
um eine möglichst starre Verbindung herzustellen, die nur in geringem Maße ein gegeneinandergerichtetes
radiales Ausdehnen und Zusammenziehen der beiden Teile ermöglicht. Da der gewellte
Ring nur kraftschlüssig an den beiden Teilen anliegt, wird bei einer bestimmten
Umfangskraft die Haftreibung überwunden, und die beiden Teile können sich relativ
zueinander drehen. Diese Überschreitung der Haftreibung ist aber unabhängig von
der Drehrichtung, da die Wellungen des Ringes radial gerichtet sind, so daß sich
ein symmetrischer Aufbau ergibt.
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Ziel der Erfindung ist eine Verbindung der genannten Art, die eine
wesentlich größere radiale Ausdehnung und Zusammenziehung zuläßt, wie sie bei erhöhten
Temperaturen ausgesetzten unterschiedlichen Werkstoffen auftreten kann, ein Fall,
der beispielsweise bei umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschern auftritt. Weiterhin
soll die Drehmoment übertragende Verbindung nur in einer Richtung , wirksam sein
und somit als Freilauf wirken. Schließlich soll durch die Drehmoment übertragende
Verbindung auch eine Anpassung des Drehmoments an den Widerstand des angetriebenen
Teils ermöglicht werden. , Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß jede Wellung gegenüber der radialen Richtung geneigt ist, wobei die radial innen
liegende Wölbung vor der in Drehrichtung benachbarten radial außen liegenden Wölbung
liegt. ; Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des gewellten Ringes wird bei Zunahme
bzw. Abnahme der radialen Breite des ringförmigen Spalts zwischen den beiden Kupplungshälften,
die durch ein radiales, relatives Ausdehnen bzw. Zusammenziehen der beiden Teile
entsteht, jede Wellung sich gegenüber der schrägen Normallage mehr in die radiale
Richtung bewegen bzw. noch weiter von der radialen Einstellung abweichen. Weiterhin
wird durch die federnde Wirkung des gewellten Ringes erreicht, daß bei einem größeren
Widerstand der getriebenen Kupplungshälfte, z. B. beim Anlaufen, die Wellungen sich
radialer einstellen, so daß infolge der größeren Keilwirkung der Wellungen auf die
beiden Teile ein größeres Drehmoment übertragen wird, während umgekehrt, bei abnehmendem
Widerstand der getriebenen Hälfte, die Wellungen mehr von der radialen Richtung
abweichen, so daß die Keilwirkung verringert wird und nur ein kleineres Drehmoment
übertragen wird. Die Drehmoment übertragende Verbindung gemäß der Erfindung paßt
sich demnach selbsttätig dem Widerstand des getriebenen Teils an. Schließlich wird
bei Umkehrung der Drehrichtung durch die dann fehlende Keilwirkung der Wellungen
der Antrieb unterbrochen, so daß die Verbindung als Freilauf wirkt.
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Wie bereits erwähnt, läßt sich die Erfindung besonders für den Antrieb
des Rotors eines umlaufenden Regenerativ-Wärmetauschers anwenden. Für ein
derartiges
Ausführungsbeispiel soll die Erfindung im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert
werden, die die Verbindung zum übertragen eines Drehmoments zeigt. Darin zeigt F
i g. 1 einen Axialschnitt durch den die eine Kupplungshälfte darstellenden Rotor
und als zweite Kupplungshälfte die kreisringförmige Nabe eines Kettenrades, das
koaxial zum Rotor liegt, sowie das Drehmoment übertragende Verbindungsstück, das
in einem Ringspalt zwischen Kettenrad und Rotor angeordnet ist, F i g. 2 einen Teilschnitt
nach der Linie II-II der F i g.1, F i g. 3 und 4 vergrößerte Darstellungen entsprechend
der F i g. 2, die erkennen lassen, wie das das Drehmoment übertragende Verbindungsstück
ein relatives Ausdehnen bzw. Zusammenziehen zwischen Kettenrad und Rotor aufnimmt.
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In den F i g. 1 und 2 ist der Rotor 1 etwas schematisch als zylindrisches
Teil angedeutet, das aus Keramik besteht, die einen sehr kleinen Ausdehnungskoeffizienten
besitzt. Im Außenumfang des Rotors ist eine kreisringförmige Nut 2 vorgesehen, die
von einem ringförmigen Kettenrad 3 umgeben ist, welches aus zwei Ringen besteht,
die miteinander verbunden sind und radial nach außen vorstehende Zähne 4 aufweisen.
Mit den Zähnen 4 steht eine nicht dargestellte Kette im Eingriff, mit der das Kettenrad
gedreht wird. Die kreisringförmige Nut 2 im Rotor nimmt das Drehmoment übertragende
Verbindungsstück auf, das durch einen Streifen 5 aus Federstahl dargestellt wird,
der über seine ganze Länge mit in Querrichtung liegenden Wellungen versehen und
so gebogen ist, daß er einen vollständigen Kreisring bildet. Es ist auch möglich,
die Enden des Streifens miteinander zu verbinden, so daß ein geschlossener Ring
entsteht. Die Wölbungen an den radial innen und außen liegenden Umfängen des gewellten
Streifens 5 liegen auf der zylindrischen Fläche der Nut 2 bzw. an der zylindrischen
Innenfläche des Kettenrades 3 an. Jede einzelne Wellung ist dabei gegenüber einem
Radius derart geneigt, daß in Drehrichtung der Einrichtung jede innenliegende Wölbung
vor der benachbarten außenliegenden Wölbung liegt. In den F i g. 2, 3 und 4 ist
die Dreh- , richtung durch einen Pfeil X angedeutet. Wenn das Kettenrad 3 durch
die Kette gedreht wird, wird das Drehmoment durch die Wellungen wegen der Keilwirkung
zwischen Kettenrad und Rotor übertragen, so daß der Rotor gedreht wird. Wie bereits
erwähnt, werden die Wellungen sich mehr in die radiale Richtung einstellen, wenn
sich das Kettenrad 3, das aus Metall oder einem anderen Material mit einem größeren
Ausdehnungskoeffizienten als das Rotormaterial besteht, relativ zum Rotor ausdehnt,
so daß der Spalt zwischen den beiden Teilen größer wird. Umgekehrt werden die Wellungen
mehr aus der radialen Richtung abweichen, wenn sich das Kettenrad abkühlt und der
Spalt kleiner wird. Das geht aus einem Vergleich der F i g. 3 und 4 hervor, in denen
die radiale Spaltbreite R 1 in F i g. 3 größer als die Spaltbreite R 2 in F i g.
4 ist: In diesen Figuren sind die Unterschiede der Abstände R 1 und R 2 übertrieben
dargestellt, so daß auch die Änderung der Neigung der Wellungen übertrieben erscheint.
Wenn außerdem der Widerstand des Rotors gegen eine Drehung - z. B. beim Anlaufen
- sich vergrößert, stellen sich die Wellungen mehr in die radiale Richtung ein,
so daß durch die vergrößerte Keilwirkung der Wellungen ein größeres Drehmoment übertragbar
ist. Wenn weiterhin das Drehmoment übertragende Verbindungsstück als Freilauf wirkt,
weil das Kettenrad 3 zufällig in der umgekehrten Richtung, d. h. entgegen dem Pfeil
X, gedreht werden sollte, dann werden die Wellungen in die Stellungen gedrückt,
in denen sie tangential zur Zylinderfläche der Nut 2 liegen, so daß ein Durchrutschen
auftritt und kein Drehmoment auf den Rotor übertragen wird. Schließlich kann der
federnde Streifen 5 infolge seiner federnden Eigenschaften Stöße aufnehmen, die
über das Kettenrad 3 eingeleitet werden, so daß der Rotor vor Beschädigungen geschützt
wird. Das ist besonders dann wichtig, wenn der Rotor aus einem spröden Material
besteht.
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Wenn auch im erläuterten Beispiel als Werkstoff für den Rotor Keramik
genannt wurde, die einen kleinen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, so läßt sich
doch die Erfindung auch dann anwenden, wenn der Rotor aus einem anderen Material
besteht, wie z. B. Metall, das einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das mit
dem Rotor zusammenwirkende Teil besitzt.
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An Stelle der Nabe eines Kettenrades kann selbstverständlich auch
die Nabe eines Zahnrades benutzt werden, das direkt mit einem weiteren Zahnrad zusammenwirkt.
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Der Kreisring mit den Wellungen braucht auch nicht aus einem Stück
zu bestehen; es können auch einzelne, bogenförmig ausgebildete und mit Wellungen
versehene Streifen mit den Enden zusammengelegt werden, so daß ein vollständiger
Kreisring entsteht.