DE1575744C - Starre Kupplung zur Drehmoment übertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine starre Kupplung zur Drehmomentübertragung mit einer auf die beiden Wellenenden aufschrumpfbaren Hülse, wobei mindestens ein Wellenende Vertiefungen o. dgl. aufweist.

Derartige Kupplungen kommen im Großmaschinenbau zur Anwendung, wobei die axialen Presskräfte aus zwei Gründen möglichst groß sein müssen: Es soll ein möglichst hohes Drehmoment übertragen werden können, und falls die Kupplungspartie aus irgendwelchen Ursachen durch Wechselbiegemomente zusätzlich beansprucht wird, muß genügend Sicherheit vorhanden sein, daß die beiden Kupplungsflansche nicht klaffen.

Es ist eine feste Wellenkupplung bekannt, bei der eine Schrumpfverbindung von zwei Wellen durch eine Hülse gebildet wird, wobei die Wellenenden mit Vertiefungen versehen sind, in die sich die Hülse nach dem Erkalten radial einzieht (deutsche Patentschrift 372 153). Hierbei wird das gesamte Drehmoment durch die Hülse übertragen, so daß die ohnehin schon durch Schrumpfspannungen beanspruchte Hülse auch noch Verdrehspannungen aufnehmen muß. Dies führt bei großen Drehmomenten, beispielsweise bei Turbogruppen, deren Drehmoment in der Größenordnung von 200 bis 300 mt bei einer durchschnittlichen Drehzahl von 3600 U/min liegt, zu einer Überbeanspruchung der Hülse, sowohl im Querschnitt, als auch an der formschlüssigen Verbindung mit den Wellenenden. Darüber hinaus tritt durch ungleichmäßiges Einziehen oder Einpressen der Hülse in die Vertiefungen Unwucht auf, die die Laufruhe der gesamten Welle beeinträchtigt. Für Turbogruppen ist bei einer solch beschränkten Einsatzmöglichkeit eine Verwendung nicht denkbar, da zum Unterschied von der bekannten Einrichtung die Betriebsdauer nicht auf einige Stunden begrenzt ist, sondern das Bauelement für jahrelangen Dauerbetrieb ausgelegt sein muß.

Ferner ist eine Rohrkupplung bekannt, bei der die Flanschen der Rohre mittels einer Hülse durch Schrumpfung der Hülse an den Dichtflächen zusammengepreßt werden, wobei die Hülse in der Art einer ' Überwurfmutter über die Flansche geschoben wird und mittels eines Gewinderinges verschraubt wird

ίο (USA.-Patentschrift 2 984 899). Bei dieser Rohrkupplung ist von Nachteil, daß die Montage der Hülse bei aufgeschweißtem Flanschring nicht möglich ist, wenn neben diesem Flanschring weitere Wellenteile mit größerem Durchmesser als dem Rohrdurchmesser vorhanden sind. Weiter ist von Nachteil, daß die Hülse auf den Rohrenden nicht zentriert ist, was eine solche Verbindung für rasch laufende Turbomaschinengruppen ungeeignet macht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung mit kleinem Durchmesser der Kupplungsflansche zu schaffen, bei der so hohe axiale Presskräfte hervorgebracht werden können, daß sie zur Übertragung großer Drehmomente im Stande ist. wobei diese gut zentriert sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Wellen haben an ihren Enden koaxiale, mit den Stirnflächen aneinanderstoßende Kupplungsflansche;

b) die Hülse hat an ihren Enden mit den Vertiefungen der Wellenenden beim Aufbringen korrespondierende, radial nach innen weisende Vorsprünge, so daß sich die Hülse im kalten Zustand aufschieben und erst nach dem Erwärmen soweit drehen läßt, bis ihre Vorsprünge hinter die Vorsprünge der Wellenenden greifen;

c) die Hülse weist weitere, nach innen ragende, gleichfalls mit den Wellenvertiefungen korrespondierende Vorsprünge auf, die im aufgeschrumpften Zustand die Hülse auf dem äußeren Umfang der Flansche zentrieren;

d) die Hülse ist mit ihrem Mittelteil im Querschnitt vermindert.

. Die Vorteile der Erfindung sind im einfachen Aufbau der Kupplung zu sehen, deren Hülse als einziges Bauelement bei der Montage manipuliert werden muß. Ferner ist durch die konstruktive Gestaltung der Kupplung eine gute Laufruhe gewährleistet, da die Schwer- und Symmetrieachse mit der Momentanachse zusammenfällt, weil die' Massenverteilung im Bezug auf die Momentanachse gleichmäßig ist. Durch die erfindungsgemäße Kupplung wird der Platz bzw. Raumbedarf bei gleicher Leistungsübertragung vermindert, wobei gleichzeitig auch eine Materialeinsparung erfolgt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung im Axialschnitt dargestellt ist.

Die zu kuppelnden Wellenenden 1, 2 sind mit Kupplungsflanschen 3, 4 versehen, an denen die Hülse 5 angreift. Zur Herstellung der notwendigen kraftschlüssigen Verbindung wird die Hülse erhitzt, wodurch sie sich um ein gewünschtes Maß längt, und hierauf jedes ihrer Enden mit je einem der beiden Kupplungsflansche, die sich bei zusammengefahrenen Wellen an ihren Stirnflächen eng berühren, verbunden. Kühlt die Hülse ab, so treten in ihr, da sie sich nicht zusammenziehen kann, Schrumpfspannungen

auf, welche die Kupplungsflansche gegeneinanderpressen.

Nach der Abb. sind am Außenumfang der Kupplungsflansche 3, 4 längsnutenartige Ausnehmungen 6, 7 eingearbeitet, die mit ähnlichen Ausnehmungen 8, 9 in den gekröpften Teilen 10, 11 der Hülse 5 derart übereinstimmen, daß die Hülse über die Flansche geschoben werden kann. Ihre Länge ist so bemessen, daß sie im erhitzten Zustand mit den gekröpften Teilen 10, 11 gerade die beiden Flansche umfaßt. Dadurch ist es möglich, sie soweit zu verdrehen, daß die in Umfangsrichtung zwischen den Ausnehmungen 6, 7 und 8, 9 übriggebliebenen Teile ähnlich einem Bajonettverschluß gegeneinander zu liegen kommen und so die Presskräfte von der Hülse auf die Flansche übertragen werden. Da diese Kräfte sehr groß werden können, ist es zweckmäßig, den Mittelteil 12 der Hülse, z. B. durch eine starke Reduktion der Querschnittsfläche, elastisch auszubilden.

Zur Zentrierung der beiden Wellenenden ist an der Stirnseite des Kupplungsflansches 4 ein Zentrieransatz 13 vorgesehen, der in eine entsprechende Ausnehmung des Kupplungsflansches 3 hineinpaßt. Die Zentrierung der Hülse 5 auf den Flanschen 3, 4 kann durch Ringstege 14 erfolgen, wofür ebenfalls ein Schrumpf geeigneten Ausmaßes angewendet werden kann.

Die erfindungsgemäßen Kupplungen können als reine Reibungskupplungen, aber auch kombiniert mit Scherelementen ausgeführt sein. Dafür eignen sich beispielsweise zylindrische Keilstücke 15, die, über eine Kreislinie verteilt, an den Stirnflächen der beiden Kupplungsflansche 3, 4 eingesetzt sind.

Als kraftübertragende Zwischenstücke können beispielsweise auch Keile verwendet werden.

Die Kupplungsflansche können vorteilhafterweise

ίο mit den Wellenenden aus einem Stück hergestellt sein, sie können aber auch als eigene Bauteile gefertigt und mit den Wellenenden auf eine zweckdienliche Weise starr verbunden sein. Ebenso ist es denkbar, die Hülse aus zwei oder mehreren Teilen herzustellen.

Die erfindungsgemäße Kupplung ermöglicht die Unterbringung einer gegenüber einer Flanschkupplung mit axialen Schrauben mehrfachen Querschnittsfläche des die axialen Presskräfte aufbringenden Kupplungsteils bei wesentlich kleinerem Außendurchmesser der Kupplungsflansche, der bis auf das 1,2-fache des Wellendurchmessers heruntergehen kann. Da die Flansche nicht durchbohrt werden müssen und die Kupplungsverbindung, nämlich die Hülse, zylindersymmetrisch ist, ist ihre Beanspruchung gering. Die Kupplung ist daher nicht nur für die Übertragung großer Drehmomente geeignet, sondern auch bei hohen Drehzahlen verwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ί575 744 Patentansprüche:

1. Starre Kupplung zur Drehmomentübertragung mit einer auf die beiden Wellenenden aufschrumpfbaren Hülse, wobei mindestens ein Wellenende Vertiefungen oder dergleichen aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Wellen (1, 2) haben an ihren Enden koaxiale, mit den Stirnflächen aneinanderstoßende Kupplungsflansche (3,4);

b)die Hülse (5) hat an ihren Enden mit den Vertiefungen (6, 7) der Wellenenden beim Aufbringen korrespondierende, radial nach innen weisende Vorsprünge (8, 9), so daß sich die Hülse im kalten Zustand aufschieben und erst nach dem Erwärmen soweit drehen läßt, bis ihre Vorsprünge hinter die Vorsprünge der Wellenenden greifen;

c) die Hülse weist weitere, nach innen ragende, gleichfalls mit den Wellenvertiefungen korrespondierende Vorsprünge (14) auf, die im aufgeschrumpften Zustand die Hülse auf dem äußeren Umfang der Flansche zentrieren;

d) die Hülse ist mit ihrem Mittelteil (12) im Querschnitt vermindert.

2. Starre Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnfläche der Kupplungsflansche (3, 4) Bohrungen vorgesehen sind, in denen Scherelemente (15) eingesetzt sind.