DE2134605A1

DE2134605A1 - Klemmverbindung für unterschiedlicher thermischer Ausdehnung ausgesetzte Körper

Info

Publication number: DE2134605A1
Application number: DE19712134605
Authority: DE
Inventors: Donald Stanley Knutsford Cheshire Pettinger (Großbritannien). M
Original assignee: Nuclear Power Group Ltd
Current assignee: Nuclear Power Group Ltd
Priority date: 1970-07-17
Filing date: 1971-07-10
Publication date: 1972-01-27
Also published as: JPS4948903B1

Description

Klemmverbindung für unterschiedlicher thermischer Ausdehnung ausgesetzte Körper Die Erfindung richtet sich auf Klemmverbindungen für unterschiedlicher thermischer Ausdehnung ausgesetzte Körper.
Es gibt im Maschinenbau viele Anwendungsfälle, -bei denen es erforderlich ist, Körper klemmend miteinander zu verbinden, die unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben oder im Betrieb unterseniedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. In solchen Fällen bleibt u.U. die Klemmkraft nicht konstant mit der Folge, dass sie über die zulässige Grenze hinaus zu stark absinkt oder ansteigt.
Die für Körper unterschiedlicher thermischer Äusdehnung bestimmte Klemmverbindung nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die zu verbindenden Körper und die Verbindungsmittel gemeinsame, sich in einem Punkt oder einer Linie treffende Klemmflächen aufweisen, die so liegen, dass eine relative Ausdehnung oder Zusammenziehung nur längs Ebenen oder Oberflächen stattfindet, die durch den gemeinsamen Punkt oder die. gemeinsame Linie gehen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung für zwei flache Körper, beispielsweise Platten, die klemmend mittels Bolzen und Mutter zu verbinden sind, weist der Bolzen einen kegelstumpfförmigen Abschnitt zwischen dem Bolzenkopf und seinem zylindrischen Schaft auf, der in eine kegelstumpfförmige Ausnehmung in einem der zu verbindenden Körper passt, und die Klemmfläche der Mutter ist so gelegen, dass sie durch den Scheitelpunkt des kegelstumpfförmigen Abschnittes des Bolzens geht.
Bei einer anderen Ausführungsbrm, bei der eine Welle oder ein Schaft dazu bestimmt ist, in aus Büchsen aus Lagermaterial bestehenden Lagern in einem gemeinsamen Block zu rotieren, besteht die Welle aus zwei zusammengeschraubten Teilen, deren jeder in Berührung mit einer lagerfläche steht, und der Block, die lagerbüchsen und die mit diesen zusammenwirkende Welle weisen kegelstumpfförmige Flächen auf, die sich alle in einem gemeinsamen Punkt schneiden.
Anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele ist die Erfindung nachfolgend beschrieben; es stellen dar: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Klemmverbindung für flache Platten, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Klemmverbindung zwischen einem Stehbolzen und einer Platte aus einem gegenüber dem Bolzen verschiedenen Material, Pig. 3 einen Schnitt durch eine in lagern laufende Welle, Fig. 4 einen der Darstellung nach Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine für eine längere Welle geeignete Ausführungsform.
Bei Ausführung der Erfindung in Gestalt der dargestellten Ausführungsbeispiele werden bei der in Fig.
1 veranschaulichten Ausführungsform zwei Graphitplatten 1 und 2 durch einen Bolzen 3 mit Mutter 4 klemmend verbunden. Erfindungegemäss weist der Bolzen einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 3a auf, der in eine entsprechende kegelstumpfförmige Ausnehmung in der Platte 1 passt.
Die Mutter ist von der Platte 2 durch eine Unterlegsoheibe 5 getrennt. Die beiden Platin 1 und 2 sind ausserdem zur Verhinderung relativen Gleitens mit Zapfen 6 verstiftete Bei einer solchen Anordnung würde unter normalen Umständen die Verwendung eines Stahlbolzens zu einer gegenüber den Platten unterschiedlichen Ausdehnung führen, wenn die Gesamtanordnung erhitzt oder abgekühlt wird, mit der Folge, dass die durch die Bolzen-Mutter-Anordnung ausgeübte Klemmkraft nicht konstant bleibt.
In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung jedoch sind die Klemmflächen, die bei diesem Beispiel die Berührungsfläche zwischen dem kegelstumpfförmigen Bereich des Bolzens 3 und dem der Platte 1 und die Berührungsfläche zwischen der Unterlegscheibe 5 und der Platte 2 sind, so angeordnet, dass sie sich im Punkt 7 schneiden.
Eine Relativbewegung zwischen dem Bolzen und den Platten kann nur länge der Klemmflächen erfolgen, und deshalb iat der Punkt 7 der Punkt, um den jede Ausdehnung oder Zusammenziehung erfolgen wird. Die Platte 2 und die Unterlegscheibe 5 werden sich längs der Linie A ausdehnen und die Platte 1 und der Bolzen 3 längs der Linie B, die die Berührungsfläche zwischen dem Bereich 3a des Bolzens und der Ausnehmung in der Platte darstellt. Da sich die Flächen A und B gegenseitig gegenüber liegen und ein Gleiten nur an diesen Flächen erfolgt, bleiben die ursprünglichen Klemmkräfte bei jeder Temperatur konstant.
Die Bohrung in den Platten für die Aufnahme des zylindrischen Teiles des Bolzens ist, wie dargestellt, gross genug, um ein ausreichendes Spiel zu gewährleisten.
Fig. 2 zeigt einen Stehbolzen aus Stahl, der mit einer Graphitplatte 9 verschraubt ist. Die Platte 9 ist an beiden Seiten einer Bohrung eingesenkt, und die Scheitelpunkte der Einsenkungen treffen sich, wie dargestellt, in einem gemeinsamen Punkt 10. Der Stehbolzen 8 und die Mutter 11 sind mit zu den Aussenkungen passenden kegelstumpfförmigen Flächen versehen. Der zylindrische Abschnitt 8a des Bolzens passt mit Spiel in die Bohrung der Platte 9.
Eine radiale Ausdehnung oder Zusammenziehung findet sowohl für den Graphit als auch den Stahl um den Fixpunkt 10 statt.
Fig. 3 zeigt eine Welle 12, die in Graphitbüchsen 13, 14 läuft, die in einen Aluminiumblock 15 eingepasst sind, Der Aluminiumblock ist an gegenüberliegenden Flächen einer Bohrung eingesenkt und die Büchsen konischer Form in die Einsenkungen Eingefügt. Die Welle 12 besteht, wie dargestellt, aus zwei zusammengeschraubten Teilen.
Die Berührungsflächen zwischen der Welle 12 und den Büchsen 13 und 14 und deren Berührungsflächen mit dem Aufnahmeblock 15 haben alle einen gemeinsamen Scheitel 16, so dass Ausdehnung oder Zusammenziehung längs der Berührungsflächen stattfindet, und damit ein konstantes Spiel zwischen der Welle und den Büchsen aufrechterhalten bleibt.
Eine der Au.führungsform nach Fig. 3 ähnliche Variante, jedoch für einen grösseren Abstand zwischen den Lagerbüchsen, ist in Fig. 4 dargestellt. Falls die Welle 12 und der Block 15 aus dem gleichen Material bestehen, können die Scheitelpunkte der Kontaktflächen von BUchse 13 und Welle 12 einerseits und Büchse 14 und Welle 12andererseits, wie dargestellt, im Abstand voneinander in der Schaftachse liegen.
Für die beschriebenen Beispiele wird angenommen, dass die Gesamtanordnung der gleichen Temperatur ausgesetzt ist. Unter gewissen Bedingungen kann sie Temperaturgradienten angeglichen werden, jedoch erfordert dies eine individuelle Berücksichtigung für jede Anwendung.
Während in der Beschreibung nur Graphit und Stahl erwähnt wurden, ist die Anordnung auch für andere Materialien mit verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten geeignet.
Die Erfindung ist ebenfalls nicht auf die in der Beschreibung erwähnte Verwendung von Bolzen und Muttern beschränkt. Die Anordnung nach der Erfindung kann vielmehr auch mit anderen Klemmitteln, beispielsweise Nieten, verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

Klemmverbindung für Körper unterschiedlicher thermischer Ausdehnung, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass die zu verbindenden Körper und die Verbindungsmittel gemeinsame, sich in einem Punkt oder einer Linie treffende Klemmflächen aufweisen, die so liegen, dass eine relative Ausdehnung oder Zusammenziehung nur längs Ebenen oder Oberflächen stattfindet, die durch den gemeinsamen Punkt oder die gemeinsame Linie gehen.

24 Verbindung für flache und mittels Bolzen und Mutter klemmend verbundene Körper nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bolzen (3) zwischen seinem Kopf und dem zylindrischen Schaft einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (3a) aufweist, der in einen kegelstumpfförmigen Abschnitt in einem der zu verbindenden Körper passt, und dass die Klemmfläche der Mutter (4) so liegt, dass sie den Scheitel (7) des kegelstumpfförmigen Abschnittes des Bolzens schneidet.

3. Klemmverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2-, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass auch die Mutter (11) einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist und die Klemmflächen von Mutter und dem kegelstumpfförmigen Abschnitt des Bolzens, Säule oder dergl. (8) sich in der Bolzenachse im Bereich des zylindrischen Schaftes (8a) in einem gemeinsamen Punkt (10) treffen.

4. Klemmverbindung für eine in aus Lagermaterial-Büchsen bestehenden, in einem gemeinsamen Block montierten Lagern rotierende Welle nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Welle (12) aus zwei zusammengeschraubten Teilen besteht, von denen jeder in Berührung mit einer Lagerfläche steht, wobei der Block (15) die Lagerbüchsen (13, 14) und die mit ihnen zusammenwirkenden Wellenbereiche kegelstumpfförmige Flächen aufweisen, die sich in einem gemeinsamen Punkt (16) treffen.

5. Klemmverbindung nach Anspruch 1 und 4, wobei die Lagerbüchsen und der sie aufnehmende Block aus dem gleichen Material bestehen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der Block (15), die Lagerbüchsen (13, 14) und die mit ihnen zusammenwirkenden Bereiche der Welle (12) kegelstumpfförmige Flächen aufweisen, die sich in jeweils für eine Bühse im Abstand voneinander liegenden Punkten in der Schaftachse treffen.

L e e r s e i t e