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Die
vorliegende Erfindung befaßt
sich mit einer Schließmutter,
die zum Verriegeln eines Maschinenelementes, wie beispielsweise
eines Lagers, auf einer Welle gedacht ist, wobei sie von solcher
Art ist, daß sie
durch einen im wesentlichen radialen Spalt geschlitzt ist.
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Die
US 4,116,572 beschreibt
beispielsweise eine solche Sicherungsmutter mit einem Radialspalt, der
durch eine Klemmschraube überbrückt ist,
die zur Anordnung mit ihrem Kopf in einer Vertiefung ausgebildet
ist, die auf einer Seite des Spaltes angeordnet ist, wobei die Schraube
im Gewindeeingriff mit einer Gewindebohrung in der gegenüberliegenden
Flanke des Spaltes steht.
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Solche
Sicherungsmuttern werden oft zum Festklemmen großer Lager auf Wellen verwendet,
z. B. als Rotorlager für
Windenergieturbinen. Bei solchen Anwendungen sind die Abmessungen
der Welle, des Lagers und der Sicherungsmutter sehr groß mit Wellendurchmessern
von 1500 mm und mehr. Die Druckkraft, die um den Spalt aufgebracht
werden muß,
um den Spalt zu verschließen,
ist folglich sehr groß.
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In älteren Lösungen,
wie z. B. in der zuvor erwähnten
US 4,116,572 ist ein einziger
grober Bolzen eingesetzt worden, um eine ausreichend große Zugkraft
zu erzeugen, um den Spalt zu schließen, aber es hat sich gezeigt,
daß sehr
große
Anzugskräfte
erforderlich sind, was einen deutlichen Nachteil darstellt, da das
Material der Sicherungsmutter und des Bolzens so stark belastet
wird, daß das
Material aus Ermüdungs gründen ausfällt. Ein
weiteres Problem, das auftritt, wenn die Sicherungsmutter entfernt
werden soll, z. B. beim Austausch des Lagers oder dergleichen, besteht
darin, daß die
Sicherungsmutter oft in ihrer Verriegelungsstellung festgefressen
ist, auch wenn der grobe Bolzen gelöst oder ausgeschraubt worden
ist. Dies bedeutet, daß der
Spalt der Sicherungsmutter durch Erwärmen oder durch Einsatz von Kraft
geöffnet
werden muß,
was oftmals zu einer Beschädigung
der Sicherungsmutter führt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine geschlitzte
Sicherungsmutter der beschriebenen Art zu schaffen, die in solcher
Weise gestaltet ist, daß sie
es ermöglicht,
die zum Verklemmen der Sicherungsmutter um die Welle benötigten Anzugskräfte vergleichsweise
klein zu halten, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Sicherungsmutter die im beigefügten Anspruch
1 dargelegten Merkmale aufweist.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist in Anspruch 6 beschrieben. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil, daß die
Sicherungsmutter leicht von der Welle entfernbar ist, auch wenn
Neigungen dazu bestehen, daß sie
an der Welle haftet, nachdem die Zugkraft gelöst worden ist.
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Nachfolgend
wird die erfindungsgemäße geschlitzte
Sicherungsmutter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in Seitenansicht einen
Schnitt entlang der Linie I–I
in 3 einer geschlitzten
Sicherungsmutter;
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2 einen vergrößerten Ausschnitt
aus 1;
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3 einen Querschnitt durch
die geschlitzte Sicherungsmutter entlang der Linie III-III in 1;
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4 in größerem Maßstab einen Ausschnitt des
geschlitzten Sicherungsringes aus 3 und
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5 eine perspektivische,
ausgesprochene Teilansicht des geschlitzten Sicherungsrings in einem
den Spalt umfassenden Bereich.
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In 1 ist ein Schnitt durch
eine geschlitzte Sicherungsmutter 1 gezeigt, wie er sich
bei Betrachtung entlang der Schnittlinie I–I in 3 ergibt. Die Sicherungsmutter 1 ist
entlang eines Spaltes geschlitzt, der in der gezeigten Ausführungsform
nicht radial angeordnet ist, sondern einen kleinen Winkel zu der
Radialrichtung bildet, aus Gründen,
die nachfolgend erläutert
werden. Die Sicherungsmutter 1 besitzt einen Innendurchmesser
ID, der in der gezeigten Stellung etwas größer als der Durchmesser der
Welle (nicht gezeigt) ist, auf welcher die Sicherungsmutter festgeklemmt
werden soll. Dieser Innendurchmesser kann selbstverständlich für verschiedene
Anwendungen variieren, jedoch ist die neue Sicherungsmutter von
besonderem Wert, wenn der Innendurchmesser groß ist, beispielsweise 1500
mm, was bei einer Sicherungsmutter der Fall sein kann, die zur Verriegelung
von Lagern auf einer Welle einer Windenergieturbine eingesetzt wird.
Der Außendurchmesser
OD der Sicherungsmutter ist selbstverständlich etwas größer als
der Innendurchmesser ID und bei der zuvor erwähnten exemplarischen großen Mutter
kann der Außendurchmesser
beispielsweise ungefähr 1700
mm betragen, wodurch eine Mutterstärke von ungefähr 100 mm
verbleibt. Eine solche Sicherungsmutter ist augenscheinlich ein
sehr schweres Maschinenelement und es versteht sich auch, daß die ihr
innewohnende Materialsteifigkeit große Anzugskräfte erfordert, um die Sicherungsmutter
um eine Welle zu verklemmen und dadurch die gegenüberliegenden
Flanken des Spaltes 2 in einem solchen Ausmaß zu verlagern,
daß die
Sicherungsmutter fest um die Welle verklemmt ist. In dieser Stellung
berühren sich
die Spaltflanken vorzugsweise gegenseitig.
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Der
Spalt 2, der gegen die Radialrichtung der Sicherungsmutter
geneigt ist, ist folglich durch eine erste Flanke 2a, die
einen stumpfen Winkel mit der inneren Hüllfläche der Mutter 1 bildet,
und eine zweite Flanke 2b begrenzt, die einen spitzen Winkel
mit der inneren Hüllfläche der
Mutter 1 bildet.
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Nahe
der Spaltflanke 2a ist in der Mutter 1 eine Ausnehmung 3 ausgebildet,
die sich von der äußeren Hüllfläche der
Mutter in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Richtung
der Spaltflanke 2a erstreckt und in einem Abstand von der
Flanke 2a endet und dadurch zwischen dem Boden der Ausnehmung 3 und
der Spaltflanke 2a einen Wandabschnitt 4 bildet.
Wie aus 2 zu ersehen ist,
die einen Teil aus 1 in
größerem Maßstab zeigt,
ist dieser Wandabschnitt 4 mit einem ersten und einem zweiten
Satz Durchgangsbohrungen 5, 6 versehen, die sich
in der Flanke 2a öffnen.
Der erste Satz Durchgangsbohrungen 5 besteht aus glatten Bohrungen,
während
der zweite Satz Bohrungen 6 aus Gewindebohrungen besteht.
Es ist ferner zu erkennen, daß eine
Anzahl von Gewindebohrungen 7 in der dem Wandabschnitt 4 gegenüberliegenden Spaltflanke 2b vorgesehen
ist, die mit den glatten Durchgangsbohrungen 5 in dem Wandabschnitt 4 fluchten.
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Von
der Ausnehmung 3 aus werden in jede der glatten Durchgangsbohrungen 5 jeweils
eine Klemmschraube 8 eingefügt, die sich bis in die Gewindebohrungen 7 in
der Flanke 2b des geschlitzten Bereiches der Sicherungsmutter
erstrecken und mit diesen in Gewindeeingriff stehen. Die große Oberfläche des
Bodens der Ausnehmung 3 ermöglicht es, eine vergleichsweise
große
Anzahl von Durchgangsbohrungen 5, 6 in dem Wandabschnitt 4 vorzusehen und
in der dargestellten Ausführungsform
sind acht Bohrungen 5 und drei Bohrungen 6 vorgesehen. Wenn
die Sicherungsmutter 1 um die Welle verklemmt werden soll,
werden die Klemmschrauben 8 in ihre zugeordneten Bohrungen 5, 7 eingeschraubt, wobei
sie frei durch die glatten Bohrungen 5 ragen und durch
Eingriff mit den Gewindebohrungen 7 Kräfte ausüben, die die Flanken 2a, 2b des
Spaltes näher zueinander
ziehen und dadurch einen Halt zwischen dem Sicherungsring 1 und
der Welle aufbringen. Der Umstand, daß die erforderliche Kraft,
die zum hinreichenden Schließen
des Spaltes 2 zum Aufbauen einer ausreichenden Klemmwirkung
erforderlich ist, bei der gezeigten Ausführungsform auf acht Schrauben oder
Bolzen verteilt ist, hat zur Folge, daß die auf die jeweilige Schraube
wirkende Belastung nur ungefähr 1/8
der erforderlichen Kraft beträgt.
Dies bedeutet wiederum, daß die
auf das Material in der Sicherungsmutter 1 selbst wirkenden
Belastungen über eine
größere Fläche verteilt
sind, wodurch das Risiko eines frühzeitigen Versagens der Sicherungsmutter oder
ihrer Klemmschrauben 8 reduziert wird.
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Ferner
ist gezeigt, wie Löseschrauben
in die Gewindedurchgangsbohrungen 6 in dem Wandabschnitt 4 eingesetzt
sind. Diese Löseschrauben
erstrecken sich durch die Durchgangsbohrungen 6, ragen über die
Fläche 2a hinaus
und sind derartig angeordnet, daß ihre Spitzen die gegenüberliegende Seitenflanke 2b des
Spaltes 2 berühren.
Wenn die Sicherungsmutter 1 aus irgendeinem Grund entfernt werden
soll, werden zunächst
die Klemmschrauben 8 gelöst. Aufgrund der inhärenten Steifigkeit
des Materials der Sicherungsmutter ist dadurch nicht sichergestellt,
daß der
Spalt 2 automatisch das größere Maß annehmen wird, das er hatte,
bevor die Klemmschrauben angezogen worden sind, und um sicherzustellen,
daß der
Spalt 2 sich ausreichend öffnen wird, um ein Entfernen
der Sicherungsmutter 1 aus ihrer Verriegelungsstellung
zu erlauben, können
die Löseschrauben 9 nun
tiefer in ihre Bohrungen 6 eingeschraubt werden, wodurch
ihre Spitzen einen Druck zwischen den Spaltflanken 2a und 2b aufbauen
und dadurch diese Flächen
voneinander wegbewegen, um zu bewirken, daß sich der Halt der Sicherungsmutter
löst. Bei
der dargestellten Ausführungsform
sind drei Löseschrauben
gezeigt, d. h. die erforderlichen Kräfte zum Öffnen oder Lösen der
Sicherungsmutter 1 werden zwischen diesen drei Löseschrauben
aufgeteilt.
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Die
Anwendung einer Mehrzahl von Klemmschrauben 8 und Löseschrauben 9 hat
zur Folge, daß die
Abmessungen einer solchen jeweiligen Schraube 8, 9 reduziert
werden können
und dies bedeutet wiederum, daß es
möglich
ist, eine größere Anzahl
solcher Schrauben in dem zur Verfügung stehenden Bereich vorzusehen.
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In 3 ist die Sicherungsmutter 1 in
einem Querschnitt entlang der Linie III–III in 1 gezeigt.
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4 zeigt einen vergrößerten Bereich
aus 3. Sie zeigt eine
besonders vorteilhafte, aber nicht ausschließlich mögliche Anordnung der Schrauben. 4 zeigt auch, wie die innere
Hüllfläche der
Sicherungsmutter bei 10 mit einem Gewinde versehen sein
kann, um mit einem entsprechenden Gewinde auf der Welle zusammenzuwirken,
auf welcher die Sicherungsmutter montiert werden soll.
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5 ist eine perspektivische,
ausgebrochene Ansicht der Sicherungsmutter 1 im Bereich
ihres Spaltes 2 und stellt in nicht einschränkender
Weise eine bevorzugte Gestaltung der Ausnehmung 3 in dem
Wandabschnitt 4 der Sicherungsmutter 1 mit den
Klemmschrauben 8 und den Löseschrauben 9 dar.
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Die
Erfindung ist nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen und im Zusammenhang
hiermit beschriebene Sicherungsmutter 1 begrenzt, sondern es
sind Varianten und Abwandlungen im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche möglich.
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Obgleich
folglich eine Ausführungsform
mit acht Klemmschrauben und drei Löseschrauben beschrieben und
gezeigt worden ist, die in drei Reihen von Klemmschrauben angeordnet
sind, die jeweils drei, drei und zwei Schrauben haben, wobei die
drei Löseschrauben 9 in
einer Dreiecksform mit zwei Schrauben 9 zwischen der ersten
und zweiten Reihe von Klemmschrauben 8 und die dritte Löseschraube 9 unter
der dritten Reihe von Klemmschrauben angeordnet ist, versteht es
sich, daß das
durch die verschiedenen Schrauben gebildete Muster variiert werden
kann, und auch die Anzahl der Klemmschrauben und der Löseschrauben
kann von der beschriebenen und gezeigten Anzahl abweichen.