DE1288375B

DE1288375B - Drehmomentbegrenzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1288375B
Application number: DEG48870A
Authority: DE
Inventors: Gibb George Howard
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-12-29
Filing date: 1966-12-28
Publication date: 1969-01-30
Also published as: GB1117040A; US3329243A; FR1505957A; CH450834A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit axial gerichteten, miteinander im Eingriff stehenden Kupplungsklauen zwischen Eingangs- und Ausgangswelle, wobei mindestens einer der beiden Kupplungsteile bezüglich des anderen axial gegen den einstellbaren Druck einer Schraubenfeder bei Überschreiten des Grenzdrehmoments beweglich ist, die das Drehmoment übertragenden Zähne einen positiven Druckwinkel sowie das ortsfeste Teil und die Ein- oder Ausgangswelle Bremsflächen aufweisen, deren Zusammenwirken durch die axiale Relativbewegung zwischen Eingangs-und Ausgangswelle gesteuert wird.
Bei großen bzw. schweren Ventilen, wie sie- z. B. in Kraftanlagen zur Dampf-, Speisewasser- oder Kühlwasserregulierung verwendet werden, ist es erwünscht, eine zwangläufige mechanische Verbindung zwischen dem Zugang, beispielsweise einem entfernt angebrachten Handrad, und der Ventilspindel zu haben. Gleichzeitig ist es wesentlich, eine übermäßige Drehmomentbelastung der Ventilspindel oder der Zwischenverbindungen zu verhindern, die auf die Ventilsitze und andere Teile eine schädliche Auswirkung haben kann.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine verstellbare Drehmomentbegrenzungsvorrichtung zu schaffen, die eine zwangläufige Verbindung zwischen den Zugangs- und den Steuerungselementen gewährleistet und mit der bei Überlastung das übermäßige Drehmoment auf ein starres feststehendes Gehäuse abgeleitet wird.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bremsflächen und die Ein- oder Ausgangswelle so zueinander angeordnet sind, daß die unterhalb des Grenzdrehmoments außer Eingriff befindlichen Bremsflächen bei Überschreiten des Grenzdrehmoments um so stärker aneinandergepreßt werden, je größer das Überdrehmoment ist.
Zwar ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher als Folge der Überschreitung eines vorbestimmten Höchstdrehmoments entweder Bremsflächen außer Eingriff gelangen bzw., was im Prinzip auf dasselbe hinausläuft, die gesamte Kupplungsverbindung getrennt wird.
Keine dieser bekannten Vorrichtungen gibt die erfindungsgemäße Lehre, die Kupplungsverbindung beizubehalten und - bei Anwendung von Bremsflächen - die Ein- oder Ausgangswelle so zueinander anzuordnen, daß sich die Bremsflächen unterhalb des Grenzdrehmoments außer Eingriff befinden und bei Überschreitung des Grenzdrehmoments um so stärker aneinander angepreßt werden, je größer das Überdrehmoment ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben und näher erläutert. Die Zeichnung stellt eine teilweise im Schnitt gezeigte Drehmomentbegrenzungsvorrichtung dar.
In der Zeichnung ist die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit 1 bezeichnet und besteht aus einer Eingangswelle 2, einer Ausgangswelle 3 und einem starren Gehäuse 4. Die Eingangswelle 2 ist mit einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise einem nicht dargestellten Handrad, verbunden. Die Ausgangswelle 3 ist mit einem angetriebenen Element, beispielsweise einer nicht dargestellten Ventilspindel, verbunden. Das Gehäuse 4 ist fest mit einer äußeren Konstruktion verbunden. Die Eingangswelle 2 ist gegenüber dem Gehäuse 4 mittels eines dazwischen befindlichen Lagers 5 drehbar angeordnet. Die Ausgangswelle 3 ist ebenfalls gegenüber dem Gehäuse 4 drehbar montiert mittels einer aus einem Lager 6 und einer Feder 9 bestehenden Vorrichtung. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 enden in einander entsprechenden Kronrädern 7 und 8, welche mit der Welle 2 bzw. 3 einstöckig sind. Die Zähne 14 der Kronräder 7 und 8 weisen einen positiven Druckwinkel auf, d. h., sie sind so geformt, daß eine auf die Eingangswelle wirkende Drehmomentbelastung eine Axialbewegung sowie eine Drehbewegung der Austrittswelle verursacht oder das Bestreben hierzu hat. Zwischen dem Ausgangskronrad 8 und dem Gehäuse 4 befindet sich eine zusammengedrückte Feder 9. Der auf die Feder 9 wirkende Druck ist mittels eines mit einem Gewinde versehenen Elements 10 regulierbar, das durch sein Gewinde mit dem Gehäuse 4 verbunden ist und an das Lager 6 und die ihm zugeordnete Feder 9 über den Flansch 11 angrenzt. Eine konische Bremsfläche 12 ist ebenfalls an der Austrittswelle 3 vorgesehen, insbesondere an einem mit dieser einstöckig ausgeführten Teil. Eine entsprechende konische Bremsfläche 13 befindet sich an der Innenseite des Gehäuses 4. Um der Austrittswelle 3 leichte Axialbewegungen zu ermöglichen, ist eine nachgiebige, nicht dargestellte Kupplung zwischen der Welle 3 und dem Ausgangselement eingefügt.
Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Bei normaler Betriebsweise wird die Eingangswelle 2 mit zulässigen Drehmomentwerten gedreht, z. B. durch ein Handrad. Die Welle 2 dreht sich in dem Gehäuse 4 im Lager 5, und ihre Bewegung wird mittels der Kronräder 7 und 8 direkt auf die Ausgangswelle 3 übertragen. Die Welle 3, das Kronrad 8 und die Feder 9 rotieren ebenfalls im Gehäuse 4, wobei die Feder 9 infolge des hierfür vorgesehenen Lagers 6 frei rotieren kann. Nimmt man nun an, daß das Ventil nicht arbeitet oder bereits der Ventilteller im Ventilsitz festliegt, so daß eine Rotation der Welle 3 über den normalen Drehmomentwert hinaus auf Widerstand stößt, so verursachen die Zähne 14 der Kronräder 7 und 8 eine Längs- oder Axialbewegung der Welle 3 gegen die Feder 9, wenn das Eingangsdrehmoment mit dem erhöhten Widerstand der Welle 3 gegen Drehbewegung größer wird. Dadurch kommt die konische Bremsfläche 12 auf der Austrittswelle mit der entsprechenden konischen Bremsfläche 13 auf dem Gehäuse in Eingriff, wodurch eine weitere Drehmomentübertragung auf die Austrittswelle 3 oder die zugehörigen Teile verhindert wird. Durch ein weiteres zusätzliches Drehmoment wird lediglich erreicht, daß die Bremsflächen noch mehr aufeinandergepreßt werden.
Das Drehmoment, bei welchem eine Axialbewegung der Welle 3 ausgelöst wird, hängt von dem Widerstand ab, den die Feder 9 der Axialbewegung entgegensetzt. Die Feder 9 ist jedoch mittels des Elements 10 verstellbar, und infolgedessen kann die Axialbewegung bei verschiedenen Drehmomentwerten ausgelöst werden, dieser Einsatz der Axialbewegung hängt also praktisch nur von den Eigenschaften der Feder 9 ab.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, wird bei der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung eine Drehmomentüberlastung verhindert und gleichzeitig die zwangläufige Verbindung zwischen einer Eingangs-und einer Ausgangswelle aufrechterhalten. Ferner ist diese Drehmomentbegrenzungsvorrichtung verstellbar und geeignet, Überlastungskräfte verschiedener Stärke aufzunehmen, wobei die Verstellung lediglich durch das Drehen einer Schraube bewirkt wird.

Claims

Patentanspruch: Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit axial gerichteten, miteinander im Eingriff stehenden Kupplungsklauen zwischen Eingangs- und Ausgangswelle, wobei mindestens einer der beiden Kupplungsteile bezüglich des anderen axial gegen den einstellbaren Druck einer Schraubenfeder bei Überschreiten des Grenzdrehmoments beweglich ist, die das Drehmoment übertragenden Zähne einen positiven Druckwinkel sowie das ortsfeste Teil und die Ein- oder Ausgangswelle Bremsflächen aufweisen, deren Zusammenwirken durch die axiale Relativbewegung zwischen Eingangs-und Ausgangswelle gesteuert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bremsflächen (12, 13) und die Ein- oder Ausgangswelle (2, 3) so zueinander angeordnet sind, daß die unterhalb des Grenzdrehmoments außer Eingriff befindlichen Bremsflächen bei Überschreiten des Genzdrehmoments um so stärker aneinandergepreßt werden, je größer das Überdrehmoment ist.