DE19703283A1 - Welle-Nabe-Verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung beschreibt eine Welle-Nabe-Verbin­ dung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Welle-Nabe-Verbindung der genannten Art sind vielfältig bekannt geworden, denen gemeinsam ist, daß diese den an sie gestellten Anforderungen nur unvollkommen genügt oder mit sehr hohem technischen Aufwand genügt. Die bekanntesten Bauarten sind in Form von Schrumpfscheiben aus­ geführt und besitzt i.d.R. eine Nabe, die mittels kegelförmiger Ringe o. ä. eine Durchmesserreduk­ tion erlauben und damit eine kraftschlüssige Ver­ bindung zwischen Welle und Nabe herstellen. We­ gen der nötigen Schraubanschlüsse bauen solche Verbindungen radial stark auf und vergrößern bei schnellaufenden Einheiten das Trägheitsmoment in ungünstiger Weise.

Andere Bauformen der lösbaren Welle-Nabe-Ver­ bindungen, die z. B. mittels Druckflüssigkeit eine radiale Vorspannung erzeugen und damit den Kraftschluß herstellen sind kompliziert und nicht unbedingt dauerhaft und sicher.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil genannten Merkmale.

Die Erfindung wird anhand von einer Figur erläu­ tert, wobei die
die Figur eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung
darstellt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß wesentliche Produktions-, Wartungs- und Instand­ haltungs-Kostenfaktoren bei Welle-Nabe-Verbin­ dungen und Welle-Nabe-Verbindungsanordnungen der genannten Art durch den Aufbau, die Zugäng­ lichkeit und die Zuverlässigkeit gegeben sind.

Die in Figur dargestellten Ausführungsform ver­ meiden die bekannten Nachteile dadurch, daß er­ findungsgemäß die Nabe 3 über Schrumpfscheiben 6 und 7 verfügt die vorzugsweise elektrisch beheizbar sind z. B. direkt als Heizwiderstand dienen für einen darüber fließenden elektrischen Heizstrom und/oder die Wellen 1, 2 von innen unterkühlbar sind durch einen Kühlmittelein- 8 bzw. Auslaß 9.

Das Aufbringen einer relativ sehr großen Heizlei­ stung führt durch den Wärmeübergangswiderstand zu einer sehr raschen Erwärmung der Schrumpf­ scheibe und nur zu einer geringen Erwärmung der Welle. Die dadurch unterschiedliche Wärmedeh­ nung ermöglicht das problemlose Aufsetzen oder Abziehen der Nabe von der Welle. In Fällen, in den die sinnvollerweise erreichbare Temperaturdif­ ferenz nicht alleine durch die Beheizung der Schrumpfscheibe zu erzielen ist, sind die o.g. Kühlkanäle zum Unterkühlen der Welle nützlich. Eine besonders intensive Abkühlung ist mit flüssi­ gem Stickstoff zu erreichen, der mit einer hohen Geschwindigkeit umgepumpt wird, um Sieden zu vermeiden, das den Wärmeübergang durch das Leydenfrost'sche Phänomen stört.

In der Figur zeigt die linke Seite eine Welle-Nabe- Verbindung mit Welle 1, die elektrisch beheizbarer Schrumpfscheibe 7 und dem Nabenkörper 5, die rechte Seite bietet zusätzlich eine unterkühlbare Welle 2 dar. Die Stirnseite der Welle 2 grenzt an eine Zwischenscheibe mit den Kühlkanälen und mit den Ein- 9 bzw. Auslaß 8 und den etwa brillenförmigen Stirndichtungen. Die Zwischenscheibe ist in der Normalausführungsform symmetrisch und ist geeignet, beide Wellen gleichermaßen zu unterkühlen.

Zwischen Welle 1, 2 und Nabe 3 befindet sich eine an sich dünne (in der Figur übertrieben dick darge­ stellte), jedoch tragfähige Isolierschicht 4, 5 (z. B. Keramik, schlecht leitende Metalle o. ä.), die die Wirkung von thermischer und ggf. auch elektri­ scher Isolierung von Welle 1, 2 gegen Nabe 3 hat.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Nabe 3 besteht hauptsächlich in der möglichen sehr kleinen Bauform, der sehr sicheren Verbindung als reine thermische Schrumpfverbindung und der einfachen Lösungsmöglichkeit durch Anlegen von Elektro­ den an die Schrumpfscheiben 6, 7 und der elektri­ schen Erwärmung. Für den elektrischen Anschluß können die dargestellten Anschlußschrauben Ver­ wendung finden oder es können Federelektroden aufgesetzt werden. Die erfindungsgemäße Welle- Nabe-Verbindung läßt sich damit an sich beliebig oft lösen und wieder befestigen.

In einer bevorzugten, weitergebildeten Ausfüh­ rungsform besitzt die Nabe 3 abweichende Gestaltung oder Form z. B. Flansche, Ver­ zahnungen etc. zum Anbau von weiteren Bauele­ menten.

Die Lehre der Erfindung wird in einer weiteren Ausführungsform in einer besonders wirtschaft­ lichen Weise angewendet bei einer Durchbildung der elektrischen Widerstandsstrecke als Kaltleiter mit einer möglichst definierten Sprungtemperatur im Bereich der gewünschten Heiztemperatur be­ sitzt. Eine Weiterführung dieses Bauteils besitzt Kaltleiter, z. B. ein Halbleiterbauelement, zwischen Elektroden und Schrumpfscheiben 6, 7 und Na­ benkörper 3.

Eine weitergehende Durchbildung der des Gegen­ standes der Erfindung besitzt eine Vielzahl von einzelnen Schrumpfscheiben - im Idealfall ein Blechpaket, das jeweils abwechselnd oben bzw. unten miteinander verbundene, etwa ringförmige Widerstandsbleche aufweist, die gegeneinander isoliert und paketiert sind und die so miteinander verbunden sind, daß sie einer elektrischen Reihen­ schaltung von an sich einem langen Leiter mit an sich geringem Querschnitt entsprechen. Der elek­ trische Widerstand kann somit erhöht werden und die anliegende Spannung ebenfalls, was zu einer Vereinfachung der Heizstromquelle führt.

Eine sinnvolle Weiterbildung der o.g. erfindungs­ gemäßen Welle-Nabe-Verbindung besteht in einer einteiligen Nabe, die aus einer an sich dünnen Hauptnabe besteht (in der Regel mit Anbauteilen) und einem relativ dicken Schrumpfung, der nach den o. g. Verfahren beheizt werden kann. Ein dünne Isolierschicht isoliert die Nabe thermisch und elektrisch von der Welle. Der Schrumpfring ist in der Lage, nachdem er vorgewärmt auf die Hauptnabe geschoben wurde, beim Abkühlen durch Schrumpfspannung eine radiale Pressung zwischen Welle 1, 2 und Nabe zu erzeugen und einen festen Preßsitz herzustellen. Für das Lösen der Verbindung gelten die o.g. Bedingungen.

Um unter Baustellenbedingungen die erfindungs­ gemäße Welle-Nabe-Verbindung verwenden zu können, ist vorzugsweise ein Widerstandsverhalten der elektrisch zu beheizenden Schrumpfscheiben vorgesehen, daß geeignet ist, die verbreiteten elektrischen Schweißmaschinen als Heizstrom­ quelle zu benutzen.

Claims (4)

1. Lösbare Welle-Nabe-Verbindung in Form einer Schrumpfverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß der Welle-Nabe-Verbindungskörper 3 über beheizbare Schrumpfscheiben 6, 7 verfügt, die thermisch und ggf. elektrisch von der Welle 1, 2 isoliert sind.

2. Lösbare Welle-Nabe-Verbindung in Form einer Schrumpfverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle 2 über Kühlkanäle 8, 9 verfügt.

• 2.1 Lösbare Welle-Nabe-Verbindung in Form einer Schrumpfverbindung, dadurch gekennzeich­ net, daß die Welle 2 über stirnseitige Einlaßöff­ nungen für die Kühlkanäle verfügt und die Kühl­ kanäle 8, 9 durch eine Scheibe mit Dichtungen im Inneren der Nabe 3 geführt werden.

3. Lösbare Welle-Nabe-Verbindung in Form einer Schrumpfverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpfscheiben der lösbare Welle- Nabe-Verbindung elektrisch in Reihe bzw. Gruppen - vorzugsweise in Form eines Blechpakets - geschaltet werden mit isolierenden Zwischenelementen.

4. Lösbare Welle-Nabe-Verbindung in Form einer Schrumpfverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter als den elektrischen Strom re­ gelnde Kaltleiter ausgeführt ist.