DE19860013A1

DE19860013A1 - Vorrichtung zum Aufspannen eines Dichtringes auf einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE19860013A1
Application number: DE1998160013
Authority: DE
Inventors: Joerg Siemann
Original assignee: GEMEINSCHAFTSKERNKRAFTWERK GRO
Current assignee: GEMEINSCHAFTSKERNKRAFTWERK GRO
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: DE19860013C2

Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufspannen eines radiale Bohrungen (18) am Umfang aufweisenden Dichtringes (1), insbesondere einer Wellendichtung für wasserstoffgekühlte Generatoren, auf einer mit einer Planscheibe (2) zur flächigen Anlage der Stirnseite des Dichtringes (1) versehenen Werkzeugmaschine, weist wenigstens einen in die radialen Bohrungen (18) des Dichtringes (1) einführbaren Bolzen (17) auf, dessen Abstand von der Planscheibe (2) zum Spannen des Dichtringes (1) in axialer Richtung verstellbar ist, um eine unzulässige Verformung des Dichtringes (1) während der Bearbeitung zu vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspannen eines radiale Bohrun gen am Umfang aufweisenden Dichtringes, insbesondere einer Wellendichtung für wasserstoffgekühlte Generatoren, auf einer mit einer Planscheibe zur flä chigen Anlage der Stirnseite des Dichtringes versehenen Werkzeugmaschine.

Für Generatoren in Kraftwerken findet zur Verminderung von Gasreibungsver lusten und damit zur Steigerung des Wirkungsgrades als Kühlmittel vor nehmlich Wasserstoff Anwendung. Der Einsatz von Wasserstoff macht eine Dichtung an den Wellendurchtritten durch das Generatorgehäuse erforderlich, die das Entweichen von Wasserstoff verhindert oder zumindest in zulässigen Grenzen hält. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß eine Mischung von Wasserstoff und Luft bei einem Wasserstoffgehalt von weniger als 75 Vol.-% das explosive Knallgas entstehen läßt. Zur radialen Abdichtung werden mit Öl als Dichtungsmittel arbeitende Dichtringe verwendet, bei denen mit Druck beaufschlagtes Öl durch radiale Bohrungen zwischen einer am Innendurchmesser ausgebildeten, feststehenden Kreisfläche und einer Lauffläche an der Welle hindurchgepreßt wird, um einen Austritt von Wasserstoff zu vermeiden.

Derartige Dichtringe unterliegen besonders geringen Fertigungstoleranzen. Um eine den Betriebsverhältnissen Rechnung tragende hohe Maß- und Formgenau igkeit zu erreichen, werden die mit einem Aufmaß vorgefertigten Dichtringe in radialer und axialer Richtung, d. h. an der Innenfläche am Innendurchmesser und an den stirnseitigen Planflächen, nachbearbeitet. Hierzu werden üblicher weise Stirndrehmaschinen verwendet, bei denen die Drehzahl der Arbeits spindel stufenlos veränderbar ist, um beispielsweise die Schnittgeschwindigkeit über die gesamte zu bearbeitende Planfläche hinweg konstant zu halten. Zum Aufspannen der Dichtringe ist eine Planscheibe vorgesehen, die mit unabhängig voneinander verstellbaren Spannbacken versehen ist, zwischen denen ein Dichtring radial zentrierbar ist.

Nachteilig hierbei ist, daß aufgrund des Spannens zwischen den Spannbacken hohe radiale Druckspannungen während der Bearbeitung auftreten, die zu ei ner unerwünschten Verformung des Dichtrings führen können. Nachteilig ist ferner ein zeitaufwendiges Spannen und Ausrichten des Dichtrings auf der Planscheibe, wofür in der Regel zwei Arbeitskräfte erforderlich sind. Um eine Verformung des Dichtrings während der Bearbeitung zu vermeiden, ist es zwar bekannt, anstelle der Planscheibe eine Magnetscheibe zu verwenden, dies läßt sich aber nur bei Dichtringen aus einem ferro-magnetischen Material anwen den und ist zugleich mit einem hohen Kostenaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Auf spannen eines auch aus nichtleitendem Material bestehenden Dichtringes auf einer Werkzeugmaschine zu schaffen, mit der sich eine unzulässige Verfor mung des Dichtringes während der Bearbeitung vermeiden läßt.

Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkma len erfindungsgemäß gelöst, durch wenigstens einen in die radialen Bohrungen des Dichtringes einführbaren Bolzen, dessen Abstand von der Plan scheibe zum Spannen des Dichtringes in axialer Richtung verstellbar ist.

Eine solchermaßen ausgestaltete Vorrichtung ermöglicht das Aufspannen von Dichtringen, die aus beliebigem Material bestehen können, und verhindert zugleich wirksam eine unzulässige Verformung des Dichtringes während der Bearbeitung. Ursächlich hierfür ist, daß der Dichtring zwischen Planscheibe und Bolzen unter Ausnutzung der ohnehin vorhandenen Bohrungen am Umfang des Dichtringes durch axiale Kräfte klemmend fixiert wird. Der für ein Ausbeulen des Dichtringes während der Bearbeitung verantwortliche radiale Spannungszustand wird auf diese Weise signifikant reduziert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich damit im besonderen Maße auch für große und dünne Dichtringe, die durch eine hohe Labilität gekennzeichnet sind. Durch ein einfaches und schnelles Aufspannen eines Dichtringes, das sich mühelos mit nur einer Arbeitskraft bewältigen läßt, ergibt sich zudem eine kurze Rüstzeit.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf die Planscheibe eine Befestigungsscheibe aufgesetzt, auf welcher der Dichtring zentrierbar ist und die vorzugsweise mit der Planscheibe verschraubt und plan gedreht ist. Das Vorsehen der Befestigungsscheibe gestattet die Verwendung konventio neller Werkzeugmaschinen, beispielsweise einer Stirndrehmaschine, deren Planscheibe gewöhnlich nicht für das axiale Aufspannen des Dichtringes ge eignet ist. Eine sichere Verbindung von Planscheibe und Befestigungsscheibe läßt sich dadurch sicherstellen, daß diese miteinander verschraubt werden. Wird die Befestigungsscheibe nach der Befestigung auf der Planscheibe plan gedreht, so können fertigungstoleranzbedingte Formungenauigkeiten der Be festigungsscheibe ausgeräumt werden.

Von besonderem Vorteil ist es, einen aus der Bohrung am Umfang des Dichtringes herausragenden Abschnitt des Bolzens an einem Verstellglied anzuordnen, das vorzugsweise mit der Befestigungsscheibe verbunden ist. Aufgrund der Anordnung des Bolzens an dem Verstellglied läßt sich in konstruktiv einfacher Weise die Verstellbarkeit des Bolzens in axialer Richtung des Dichtringes erreichen. Wird das Verstellglied mit der Befestigungsscheibe verbunden, ergibt sich ferner ein einfaches Ausrichten des Dichtringes auf der Befestigungsscheibe.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn das Verstellglied ein zumindest teilweise mit einem Gewinde versehener Gewindebolzen ist, der sich in axialer Richtung des Dichtringes erstreckend mit einem Gleitschuh verbünden ist, der in einer hinterschnittenen Führungsnut an der Frontseite der Befestigungsscheibe in deren Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Dadurch, daß das Verstellglied als Gewindebolzen ausgebildet ist, wird ein präzises Verstellen des Verstellglieds in axialer Richtung des Dichtringes erzielt mit der Folge, daß sich ein bezüglich der Dicke und des Materials des aufzuspannenden Dichtringes optimierter Anpreßdruck einstellen läßt. Indem der Gewindebolzen an dem in Umfangsrichtung der Befestigungsscheibe verschiebbaren Gleit schuh angeordnet ist, läßt sich der Dichtring positionsgenau auf der Befesti gungsscheibe zentrieren. Hierzu trägt auch bei, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Befestigungsscheibe mehrere in Umfangsrichtung verteilte Führungsnuten aufweist. Die hierdurch gegebene variable Verstell möglichkeit in Umfangsrichtung der Befestigungsscheibe stellt zudem sicher, daß sich ein mit unregelmäßig am Umfang angeordneten Bohrungen versehe ner Dichtring mit mehreren Bolzen einfach aufspannen läßt.

Zweckmäßigerweise sind die jeweiligen Enden der Führungsnuten zum Einset zen des Gleitschuhs hinterschneidungsfrei ausgebildet, so daß eine praktikable Handhabung gewährleistet ist. Zweckmäßig ist ferner, wenn der Gleitschuh durch eine auf dem Gewindebolzen geführte Mutter in der Führungsnut arretierbar ist, um auf einfache Art und Weise eine positionsgenaue Zentrierung sicherzustellen.

Von Vorteil ist weiterhin, den aus der Bohrung am Umfang des Dichtringes herausragenden Abschnitt des Bolzens in einer Aufnahmebohrung eines Ver bindungselements anzuordnen, das auf dem Gewindebolzen verschiebbar in einer Führungsbohrung geführt ist. Die Anordnung des Bolzens in der Auf nahmebohrung des Verbindungselements erlaubt ein einfaches und damit handhabungsgerechtes radiales Einführen der Bolzen von außen in die Boh rungen am Umfang des Dichtringes, wodurch kurze Rüstzeiten gewährleistet sind. Durch die Führungsbohrung, in der das Verbindungselement und damit der Bolzen auf dem Gewindebolzen verschiebbar geführt sind, wird ein einfa ches und schnelles Einstellen des axialen Abstands von Bolzen und Plan scheibe bzw. Befestigungsscheibe erreicht. Um bei Verstellung des Verbin dungselements eine wirksame Mitnahme des Bolzens zu erzielen, sind dabei vorteilhafterweise Aufnahmebohrung und Führungsbohrung des Verbin dungselements rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Hinsichtlich einer einfa chen und präzisen Verschiebung des Verbindungselements auf dem Gewinde bolzen wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Verbin dungselement durch eine auf dem Gewindebolzen geführte Mutter in axialer Richtung des Dichtringes verstellbar ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das aus der Aufnahmebohrung des Verbindungselements herausragende Ende des Bol zens mit einem Kopf versehen, dessen Durchmesser größer ist als der der Aufnahmebohrung. Dies bietet den Vorteil, daß zum einen durch den Kopf ein handhabungsgerechtes Einführen bzw. Herausziehen des Bolzens aus den Bohrungen am Umfang des Dichtringes gewährleistet ist. Zum anderen stellt der Kopf sicher, daß der Bolzen nicht durch die Bohrung des Dichtringes hindurchrutscht. Bei ausreichender Dimensionierung der Länge des Bolzens können auf diese Weise zudem Dichtringe mit unterschiedlichen Durchmessern auf ein und derselben Werkzeugmaschine bearbeitet werden. Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Werkzeugmaschine eine Drehmaschine, vorzugsweise eine Stirndrehmaschine, ist, die sich in besonderem Maße zur Bearbeitung scheiben- oder ringförmiger Bauteile und damit von Dichtringen eignet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines auf einer Befestigungsscheibe axial aufge spannten Dichtringes;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des in Fig. 1 mit II bezeichneten Bereiches und

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Aufspannen eines Dichtringes 1 auf einer Drehmaschine dargestellt. Die nicht weiter gezeigte Drehmaschine weist eine Planscheibe 2 auf, die fest mit der Arbeitsspindel der Drehmaschine verbun den ist. Auf die Planscheibe 2 ist eine Befestigungsscheibe 3 aufgesetzt, die mit der Planscheibe 2 verschraubt ist und nach dem Anschrauben mit dem Drehwerkzeug der Drehmaschine plan gedreht wurde. Die Befestigungsscheibe 3 weist an ihrer Frontseite vier gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Füh rungsnuten 4 auf, die mit einer Hinterschneidung 5 versehen sind, wie insbe sondere die Fig. 2 und 3 erkennen lassen.

Zum Einsetzen eines in den Führungsnuten 4 verschiebbar geführten Gleit schuhs 6 sind die jeweiligen Enden der Führungsnuten 4 als hinterschnei dungsfreie Aussparungen 7 ausgebildet. Der an seiner Ober- und Unterseite in den Führungsnuten 4 geführte Gleitschuh 6 weist eine mittige Bohrung 8 auf, die mit einem Innengewinde versehen ist, in das ein Gewindebolzen 9 einge schraubt ist. Durch eine auf dem Gewindebolzen 9 geführte Mutter 10, die über eine die Führungsnut 4 frontseitig abdeckende Unterlegscheibe 11 an der Befestigungsscheibe 3 anliegt, läßt sich der Gleitschuh 6 gegen die Hinter schneidung 5 verspannen und auf diese Weise in der Führungsnut 4 exakt positionieren.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, ist auf dem Gewindebolzen 9 ver schiebbar ein Verbindungselement 12 angeordnet. Das quaderförmige Verbin dungselement 12 weist zu diesem Zweck eine Führungsbohrung auf, durch die sich hindurch der Gewindebolzen 9 erstreckt. Um ein einfaches Verschie ben des Verbindungselements 12 auf dem Gewindebolzen 9 zu erzielen, kann dessen Außengewinde im Bereich einer hierfür ausgebildeten Gleitfläche un terbrochen sein. Durch eine über eine Unterlegscheibe 13 auf der der Befesti gungsscheibe 3 abgewandten Seite des Verbindungselements 12 anliegende Mutter 14 läßt sich das Verbindungselement 12 in axialer Richtung des Ge windebolzens 9 verschieben.

Das Verbindungselement 12 ist weiterhin mit einer rechtwinklig zu der den Gewindebolzen 9 aufnehmenden Führungsbohrung ausgerichteten Aufnahme bohrung 15 versehen, in die sich ein mit einem Kopf 16 versehender Bolzen 17 einführen läßt. Der Bolzen 17 ragt von außen in radiale Bohrungen 18 des flächig an der Befestigungsscheibe 3 anliegenden Dichtringes 1 hinein.

Mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, den Dichtring 1 in axialer Richtung zwischen der Befestigungsscheibe 3 und dem Bolzen 17 klemmend aufzuspannen. Die hierfür erforderliche Axialkraft wird durch die Mutter 14 über das Verbindungselement 12 auf den Bolzen 17 übertragen, dessen sich in der Bohrung 18 befindlicher Abschnitt dann seinerseits den Dichtring 1 in axialer Richtung beaufschlagt. Indem der Bolzen 17 zwischen dem Verbindungselement 12 und dem Dichtring 1 durch die von der Mutter 14 ausgeübte axiale Kraft verspannt wird, findet zugleich eine kraftschlüssige Fixierung des Bolzens 17 in der Aufnahmebohrung 15 und der Bohrung 18 des Dichtringes 1 statt. Auf diese Weise ist der Bolzen 17 vor Herausfallen ge schützt und kann in jeder beliebigen Position an der vertikal ausgerichteten Befestigungsscheibe 3 angeordnet werden, wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt.

Beim Einführen des Bolzens 17 in die Bohrung 18 ist die Mutter 14 so weit in Richtung des freien Endes des Gewindebolzens 9 gedreht, daß das Verbin dungselement 12 frei auf dem Gewindebolzen 9 verschiebbar ist. Dies trägt zu einem einfachen und schnellen Einführen des Bolzens 17 in die Bohrung 18 bei. Eine Zentrierung des Dichtringes 1 ist auf diese Weise auch dann sicher gestellt, wenn die Bohrungen 18 unterschiedlich weit von der Befestigungs scheibe 3 beanstandet sind. Darüber hinaus bedarf es keiner Umrüstarbeiten, wenn Dichtringe 1 mit unterschiedlicher Dicke bearbeitet werden. Durch den Kopf 16 wird der Bolzen 17 mit einseitigem Formschluß an dem Verbindungs element 12 gehalten, wodurch ein schnelles und praxisgerechtes Einführen des Bolzens 17 in die Bohrung 18 sichergestellt ist. Günstigerweise geschieht dies in der in Fig. 1 dargestellten oberen Position, wobei durch Drehen der Befestigungsscheibe 3 sukzessiv jede an der Befestigungsscheibe 3 ausgebildete Führungsnut 4 diese Position durchläuft.

Die oben beschriebene Vorrichtung zum Aufspannen des radiale Bohrungen 18 am Umfang aufweisenden Dichtringes 1 auf einer Drehmaschine eignet sich besonders zur Nachbearbeitung von Wellendichtungen für wasserstoffgekühlte Generatoren, die hohen Anforderungen hinsichtlich Formgenauigkeit und Fer tigungstoleranzen unterliegen und bei einer Ringbreite von beispielsweise 60 mm und einem Durchmesser von beispielsweise 750 mm eine geringe Steifig keit gegen Ausbeulen aufweisen. Durch das axiale Aufspannen dieser Dicht ringe mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird eine Verformung während der Bearbeitung mit dem Drehwerkzeug vermieden. Durch den Ausschluß ei ner Verformung der Dichtringe wird damit nicht zuletzt auch der Prozeßsicher heit wasserstoffgekühlter Generatoren Rechnung getragen.

Bezugszeichenliste

1

Dichtring

2

Planscheibe

3

Befestigungsscheibe

4

Führungsnut

5

Hinterschneidung

6

Gleitschuh

7

Aussparung

8

Bohrung

9

Gewindebolzen

10

Mutter

11

Unterlegscheibe

12

Verbindungselement

13

Unterlegscheibe

14

Mutter

15

Aufnahmebohrung

16

Kopf

17

Bolzen

18

Bohrung

Claims

1. Vorrichtung zum Aufspannen eines radiale Bohrungen (18) am Umfang aufweisenden Dichtringes (1), insbesondere einer Wellendichtung für wasserstoffgekühlte Generatoren, auf einer mit einer Planscheibe (2) zur flächigen Anlage der Stirnseite des Dichtringes (1) versehenen Werk zeugmaschine, gekennzeichnet durch wenigstens einen in die radialen Bohrungen (18) des Dichtringes (1) einführbaren Bolzen (17), dessen Abstand von der Planscheibe (2) zum Spannen des Dichtringes (1) in axialer Richtung verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Plan scheibe (2) eine Befestigungsscheibe (3) aufgesetzt ist, auf welcher der Dichtring (1) zentrierbar ist und die vorzugsweise mit der Planscheibe (2) verschraubt und plan gedreht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus der Bohrung (18) am Umfang des Dichtringes (1) herausragender Ab schnitt des Bolzens (17) an einem Verstellglied (9) angeordnet ist, das vorzugsweise mit der Befestigungsscheibe (3) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstell glied ein zumindest teilweise mit einem Gewinde versehender Gewinde bolzen (9) ist, der sich in axialer Richtung des Dichtringes (1) erstreckend mit einem Gleitschuh (6) verbunden ist, der in einer hinterschnittenen Führungsnut (4) an der Frontseite der Befestigungsscheibe (3) in deren Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befesti gungsscheibe (3) mehrere in Umfangsrichtung verteilte Führungsnuten (4) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Enden (7) der Führungsnuten (4) zum Einsetzen des Gleitschuhs (6) hinterschneidungsfrei ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (6) durch eine auf dem Gewindebolzen (9) geführte Mutter (10) in der Führungsnut (4) arretierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Bohrung (18) am Umfang des Dichtringes (1) herausragende Abschnitt des Bolzens (17) in einer Aufnahmebohrung (15) eines Verbindungselements (12) angeordnet ist, das auf dem Gewindebolzen (9) verschiebbar in einer Führungsbohrung geführt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahme bohrung (15) und Führungsbohrung des Verbindungselements (12) recht winklig zueinander ausgerichtet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (12) durch eine auf dem Gewindebolzen (9) geführte Mutter (14) in axialer Richtung des Dichtringes (1) verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß das aus der Aufnahmebohrung (15) herausragende Ende des Bolzens (17) mit einem Kopf (16) versehen ist, dessen Durchmesser größer ist als der der Aufnahmebohrung (15).

12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Werkzeugmaschine eine Drehmaschine, vorzugsweise eine Stirndrehmaschine, ist.