DE2325453A1 - Ausgleichskupplung zur uebertragung hoher drehmomente, insbesondere fuer schiffsantriebsanlagen - Google Patents

Ausgleichskupplung zur uebertragung hoher drehmomente, insbesondere fuer schiffsantriebsanlagen

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DE2325453A1 DE2325453A DE2325453A DE2325453A1 DE 2325453 A1 DE2325453 A1 DE 2325453A1 DE 2325453 A DE2325453 A DE 2325453A DE 2325453 A DE2325453 A DE 2325453A DE 2325453 A1 DE2325453 A1 DE 2325453A1
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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Description

! Patentaitwlite
Dipl.-lng. W. Meissner Dipl.-lng.H.Tischer
Dipi.-lng. P- E. f^issnsr 2325453
DipU-Ing. H.-J. Presting .
1 Berlin 33 (Grunewald^ HerbertstraBe ZZ
Fall 9019 1?· Mai 1973
MAENESMANN-MEER Aktiengesellschaft, Mönchengladbach P OilXer Kirefcweg
"•Ausgleichskupplung zur Übertragung hoher Drehmomente, insbesondere für Schiffsantriebsanlagen'1
Die Erfindung betrifft eine Ausgleichskupplung zur Übertragung hoher Drehmomente, insbesondere für die Verbindung der Abtriebswelle eines Schiffsgetriebes mit der Propellerwelle, bei der Primärteil imd Sekundärteil konzentrisch zur Kupplungsachse angeordnete, einander zugekehrte zylindrische Halteschalen aufweisen, die über gummielästisehe Elemente mit einer konzentrisch zur Kupplungsachse angeordneten die Halteschalen überlappenden Hohlwelle und über die Hohlwelle miteinander verbunden sind.
Es ist bereits eine Propellerwellenanordnung bekannt (DT-OS 2 113 357), bei der eine Antriebswelle über eine flexible Kupplung eine rohrförmige Propellerwelle * treibt. Diese bekannte Ausführung ist für Antriebe kleinerer Leistung und zum Ausgleich größerer Abweichungen iri der Fluchtung der zu verbindenden Wellen ausgelegt, weniger jedoch für die Übertragung der hoher Drehmomente geeignet- Das Problem, welches durch die vorliegende Erfindung zu lösen ist, läßt sich aus dieser bekannten elastischen Propellerwellenverbindung nicht umfassend herleiten, so daß einige allgemeine Ausführungen zur Entwicklung der Schiffsantriebstechnik anzuführen sind.
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Die relativ kurze Länge von Prop eile rw eilen bei Heckanlagen hat eine hohe Biegesteifigkeit zur Folge. Auf der anderen Seite führt die gesteigerte Festigkeit von Schiffsblechen zu geringeren Blechdicken. Dies macht die Schiffsrümpfe elastischer. Besonders am Heck wirkt sich diese Elastizität stark aus, weil das Heck bei unterschiedlicher Abladung verschieden großen Auftrieb erfährt.
Diese so entstehenden Formänderungen dürfen sich'nicht auf die Lage der Schiffsgetriebe auswirken und evtl. zu einer Störung des Zahneingriffes führen. Da die Getriebe wegen ihres großen Gewichtes nicht einfach auf die Propellerwelle aufgesteckt werden können und stattdessen mit dem Schiffsfundament verbunden werden müssen, ist bei Lageänderungen zwischen Propellerwelle und Getriebebefestigung die Gefahr von Fluchtfehlern ernst zu nehmen.
Um diese Gefahr zu vermeiden, sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen und auch ausgeführt worden:
1. Unmittelbare Verbindung von Drucklager mit dem Getriebe, das eine ' kleine Basis aufweist, die mit der äußerst festen Konstruktion des Drucklager-Fundamentes verschraubt wird.
2. Trennung des Drucklagers vom Getriebe, das die radiale Führung der Propellerwelle allein übernimmt. Vertikale Verschiebungen des Fundamentes zwischen Drucklager und Getriebe sollen auf diese Weise unschädlich gemacht werden.
3. Aufstellen des Getriebes auf niveaugeregelte Zylinder, so daß Fundament formänderungen nicht das Getriebegehäuse beeinflussen.
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4t Übertragen des Propellerwellendrehmomentes durch eine querbewegliche Zahnkupplung, die in der Lage sein soll, Formänderungen zwischen Drucklager und Getriebe zu kompensieren.
Sämtliche der aufgeführten Lösungsmöglichkeiten haben Nachteile, die sie bis zu einem gewissen Grad ungeeignet machen:
Die geringe Basis der ersten Lösung führt besonders bei Doppelgetrieben zu großen überhängenden Bauteilen und bei großen Leistungen zu Schwierigkeiten, die Reaktionskräfte aufnehmen. Die Trennung von Getriebe und Drucklager bei starrer Wellenverbindung zwischen beiden mag bei vertikalem Versatz ausreichend sein, genügt aber nicht bei winkligen Verlagerungen, ist dabei sogar eher schädlich. .
Das auch als "active positioning" bekannte \7'erfahren der niveaugeregelten Aufstellung der Getriebegehäuse ist sehr aufwendig und selbstverständlich störanfällig.
Die Zahnkupplung zwischen Getriebe und Drucklager versteift sich mit wachsendemi Drehmoment und kann wegen ihres Zahnspiels im Bereich kleiner Drehmomente zum Klappern führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden und zugleich eine betriebssichere und wirtschaftlich akzeptable Lösung zur Verfügung zu steüen,und zwar eine Kupplung, die als Verbindung zwischen dem Getriebe und dem Drucklager bzw. der Propellerwelle zur Aufnahme sehr hoher Drehmomente geeignet ist und deren Elastizität den sich auf die Antriebsanlage auswirkenden elastischen Verformungen des Schiffsrumpfes angepaßt ist. Hierfür sind wegen ilirer relativ hohen Drehelastizität flexible -Kupplungen gemäß der DT-OS 1 625 721 oder der DT-OS 2 053 326 weniger geeignet. Daneben ist auch die Metall-Gummi-Bindungsfläche zwischen der
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Primär- und Sekundärteil der Kupplung nach der DT-OS 2 053 326 verbindenden Hohlwelle und den gummi elastisch en Elementen zu klein, um die geforderten hohen Drehmomente übertragen zu können.
Die gestellten Probleme lassen sich bei einer Ausgleichskupplung der eingangs genannten Gattung dadurch lösen, daß am Primärteil und Sekundärteil sowohl äußere Halteschalen größeren Durchmessers wie auch innere Halteschalen kleineren Durchmessers vorgesehen sind, daß jeweils das zwischen den Halter schalen verschiedener Durchmesser liegende Ende der Hohlwelle sowohl mit den äußeren Halteschalen wie auch mit den inneren Halteschalen über gummielastische äußere bzw. innere Elemente verbunden ist.
Weitere insbesondere auch auf eine rationelle Fertigung hin abgestellte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Durch die Erfindung wurde eine Ausgleichskupplung geschaffen, die insbesondere zur Verwendung in .Schiffsantriebsanlagen als Verbindung zwischen dan Schiffsgetriebe und dem Drucklager geeignet ist. Sie vermag sowohl einen Achsversatz als auch einen Winkel zwischen den zu verbindenden Wellen in dem aufgezeigten Rahmen aufzunehmen. Da die elastischen Elemente sowohl am Außenmantel wie auch am Innenmantel der Hohlwelle angesetzt sind, ist die Übertragung besonders hoher Drehmomente gesichert. Die inneren und die äußeren elastischen Elemente übertragen die Umfangskraft durch Schub, wodurch erreicht wird, daß auch bei großen Drehmomenten eine Versteifung gegen Verlagerung in transversaler oder winkliger Richtung nicht eintritt. Da die Dicke der gummi elastischen Elemente nur an die zu erwartenden transversalen oder winkligen Verlagerungen anzupassen ist, und wie aus einem der Unteransprüche hervorgeht, im Vergleich zum Kupplungsdurchmesser sehr gering ist, diese außerdem in radialer Richtung vorgespannt werden können, ergibt sich als Charakteristik dieser neuen Ausgleichskupplung in ihrer bevorzugten Ausführung als Kriterium eine geringe Drehelasti-
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•zität-und. eine auch bei vollem Drehmoment bestehenbleibende Quer- und Längsbeweglichkeit. Gerade bei der Übertragung sehr großerDrehmomente kommt diesem Kriterium erhöhte Bedeutung zu. Im vorliegenden Falle ist an Schiffsantriebe mit Leistungen von über 10. 000 PS gedacht.
Die beigefügten Figuren zeigen die Erfindung an Hand eines Ausführuiigsbeispieles.
Es zeigt ' ■
Figur 1 die erfindungsgemäße Kupplung im Schnitt, wobei in Figur 1 die als Figur 1 a und Figur 1 b bezeichneten unterschiedlichen Stellungen des Primärteiles zum Sekundärteil eingezeichnet sind.
Figur 2 einen Schnitt senkrecht zur Kupplungsachse in einem Ausschnitt
Figur 3 einen Ausschnitt als Längsschnitt, wobei die Verspannung der gummielastischen Elemente bei der Montage dargestellt ist.
Die in Figur 1 und Figur 2 dargestellte Kupplung besteht aus einem Primärteil 1, welches mit der Abtriebswelle 22 eines Schiff sgetiebes zu verbinden ist und einem Sekundärteil 2, welches mit der Propellerwelle 23 zu verbinden ist, wobei auf der Propellerwelle 23 das Drucklager angeordnet ist. Primärteil 1 und Sekundärteil 2 der Kupplung bestehen im wesentlichen aus je einem Flansch 8 und 9, an denen sowohl äußere Halteschalen 3 größeren Durchmessers wie auch innere Halteschalen 4 kleineren Durchmessers vorgesehen sind. Konzentrisch zur Kupplungsachse ist eine Hohlwelle 5, hier ein Rohr stück j derart angeordnet, daß es etwa in der Mitte zwischen den äußeren Halteschalen 3 und den inneren Halteschalen 4 liegt und die Halteschalen des Primärteiles 1 wie auch des Sekundärteiles 2 deutlich überlappt. Die Hohlwelle 5 ist nun am einen Ende über gummielastische äußere Elemente 6 mit der entsprechenden äußeren Halteschale 3 und über gummi elastische innere Elemente 7 mit der entsprechenden
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inneren Halteschale 4 des Primärteiles verbunden. Auch die Verbindung des anderen Endes der Hohlwelle 5 mit den Halteschalen 3, 4 des Sekundär-teiles 2 erfolgt über derartige gummi elastische Elemente 6 bzw. 7.
Die äußeren und inneren Halteschalen 3, 4 sind radial in gleichgroße Halteschalenelemente 11, 12 geteilt, wobei jedem inneren Halteschalenelement 12 ein äußeres Halteschal en element 11 zugeordnet ist. Die freien Stirnseiten der Halte schalen elemente 11, 12 sind jeweils lösbar mit je einem Ring 13β 14 verbunden und so stabilisiert.
Auch die gummielastischen Elemente 6, 7 sind entsprechend der Anzahl der Halteschalenelemente 11, 12 unterteilt und jeweils einem inneren Halteschalenelement 12 und einem äußeren Halteschalenelement 11 zugeordnet. Dabei sind die gummielastischen Elemente 6, 7 jeweils mit dem äußeren Halte schal en element 11 bzw. mit dem inneren Halteschalen element 12 unmittelbar und auf der anderen Seite mit je einer Zwischenplatte 15, 16 durch Vulkanisation oder Kleben verbunden, während die außen und innen an der Hohlwelle 5 anliegende Zwischenplatten 15, 16 mit der Hohlwelle über Zwischenplatterfoefestigungsschrauben 17 verschraubt sind. Es ist jeweils die axiale Erstreckung der Zwischenplatten 15, beidseits größer als die axiale Erstreckung der gummielastischen Elemente 6, 7 und die Bohrungen zur Aufnahme der Zwischenplattenbefestigungsschrauben ist in diesen Verlängerungen angeordnet.
Die Figuren 1 und 2 zeigen das jeweils einander zugeordnete Halteschalenelement 11, 12, die entsprechenden gummi da sti sch en Elemente 6, 7 und die Hohlwelle 5 zwei durchgehende Bohrungen 18 aufweisen, die am inneren Halteschalenelement 12 abgesetzt und dort als Gewindebohrungen 19 kleineren Durchmessers ausgebildet sind. Die Funktion dieser durchgehenden Bohrungen 18 ist in Figur 3 näher erläutert.
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Figur 3 zeigt die Verspannung der gummielastischen Elemente in radialer Richtung. Dieses Verspannen wird mittels der Schraubbolzen 20 vorgenommen, die von außen in die durchgehenden Bohrungen 18 eingesteckt werden bis das Außengewinde der Schraubbolzen 20 mit dem Innengewinde der Gewindebohrung 19 Kontakt hat. Nun kann durch Drehen der Schraubbolzen 20 ein äußeres Halteschalenelement 11 mit dem entsprechenden inneren Halteschalenelement 12 verspannt werden, vund zwar so weit, bis die entsprechenden Bohrungen zur Befestigung der inneren und äußeren Halteschalenelemente 11, 12 mit den Befestigung sbohrung en im Flansch 8 bzw. 9 fluchten, so daß die Befestigungsschrauben 10 eingeschraubt werden können. Nun lassen sich auch die Pönge 13 und an den äußeren bzw. inneren Halteschalenelementen 11, 12 befestigen, und zwar mittels entsprechender Schrauben 21.
Auf der rechten Seite der Figur 3 sind die Schraubbolzen 20 in einer Stellung kurz vor dem Einführen in die durchgehenden Bohrungen 18 dargestellt, während sie auf der linken Seite fest eingeschraubt sind.
In.Figur 3 ist der dem Sekundärteil 2 zugeordnete Flansch 9 nur einer deutlichen Darstellung halber etwas nach rechts abgerückt gezeichnet. Bei der Montage oder Demontage einzelner Teile der Kupplung, beispielsweise beim Austauschen gummi elastischer Elemente 6 oder 7 ist eine Relativbewegung zwischen den beiden Flanschen 8 und 9 nicht unbedingt erforderlich. Es lassen sich nämlich die äußeren und inneren Halteschalenelemente 13 und 12 nach dem Lösen der Befestigungsschrauben 10 unter radialer Verformung der gummielastischen Elemente 6 und 7 soweit axial aufeinanderzubewegen, daß ein radialer Ausbau der gesamten Innereien, dh. der Hohlwelle 5 mit den daran befestigten gummielastischen Elementen 6 und 7 und den entsprechenden äußeren und inneren Halteschalen 11 und 12 möglich ist. Durch nicht dargestellte Stirnöffnungen in den Flanschen 8 und 9 lassen sich hierfür Werkzeuge zum Zusammenziehen der einander gegenüberliegenden inneren Haltelemente 12 des Primärteiies und des Sekundärteiles einführen. Schließlich erhält eine derartige Kupplung für eine Leistung von beispielsweise 25. 000 PS einen
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Außendurchmesser von etwa 2 bis 2, 5 ni bei einem Propellerwellendurchmesser von beispielsweise 600 mm, so daß an den Stirnseiten der Flansche Sj 9 ausreichend Platz für derartige Handlocher sind. Im übrigen wird der Konstrukteur sowieso eine größere Anzahl von gleichmäßig auf den Umfang verteilten Öffnungen in den Flanschen vorsehen, um das Gewicht der Plansche möglichst gering zu halten.
- Patentansprüche -
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Claims (10)

Fall 9019 14. Mai 1973 By/Si Patentansprüche
1.) Ausgleichskupplung zur Übertragung hoher Drehmomente, insbesondere für die Verbindung der Abtriebswelle eines Schiffsgetriebes mit der Propellerwelle,
bei der Primärteil und Sekundärteil konzentrisch zur Kupplungsachse angeordnete^ einander zugekehrte, zylindrische Halteschalen aufweisen, die über gummielastische Elemente mit einer konzentrisch zu Kupplungsaehse angeordneten die Halteschalen überlappenden Hohlwelle und über die Hohlwelle miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, ,
daß am Primärteil (1) und Sekundärteil (2) sowohl äußere Halteschalen (3) größeren Durchmessers wie auch innere Halteschalen (4) Id einer en Durchmessers vorgesehen sind, daß jeweils das zwischen den Halteschalen (3,4) verschiedener Durchmesser liegende Ende der Hohlwelle (5) sowohl mit den äußeren Halteschalen (3) wie auch mit den inneren Halteschalen (4) über gummielastische äußere beziehungsweise innere Elemente (6, 7) verbunden ist.
2. Ausgleichskupplung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Primär- und Sekundärteil mit einer Antriebswelle bzw. mit einer Abtriebswelle zu verbindende Flansche (8, 9} aufweisen, an deren einander zugekehrten Stirnseiten die äußeren und inneren Halteschalen (33 4) lösbar befestigt sind.
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3. Ausgleichskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren und inneren Halteschalen (3, 4) radial in gleich große Halteschalenelemente (11,12) geteilt sind, wobei jedem inneren Halteschalenelement (12) ein äußeres Halteschalenelement (11) zugeordnet ist.
4. Ausgleichskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Stirnseiten der Halteschalenelemente (11,12) jeweils lösbar mit je einem Ring (13,14) verbunden sind.
5. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastischen Elemente (6, 7) eine radiale Vorspannung aufweisen.
6. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastischen Elemente (6, 7) den Halteschalen elementen (11,12) zugeordnete Einzelelemente sind, wobei die gummielastischen Elemente (6, 7) jeweils mit dem äußeren (11) bzw. inneren Halteschalenelement (12) unmittelbar und auf der anderen Seite mit je einer Zwischenplatte (15,16) durch Vulkanisation oder Kleben verbunden und die außen und innen an der Hohlwelle (5) anliegenden. Zwischenplatten (15,16) mit der Hohlwelle (5) verschraubt sind.
7. Ausgleichskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Zwischenplatten (15,16) beidseits größer ist als die axiale Erstreckung der gummielastischen Elemente (6, 7) und daß die Bohrungen zur Aufnahme der Zwischenplattenbefestigungsschrauben (17) in diesen Verlängerungen liegen.
8. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einander zugeordnete Halte schal en elemente (11,12), die entspre~ chenden gummi elastisch en Elemente (6, 7) und die Hohlwelle (5) mindestens eine durchgehende Bohrung (18) aufweisen, die am inneren Halteschalenelement (12) abgesetzt und^dort als Gewindebohrung (19) kleineren Durchmessers ausgebildet ist.
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9. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 8,, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung, dob.„ die Dicke eines gummielastischen Einzelelementes (6, 7) wesentlich geringer ist als seine Erstreckung in axialer-und in Umfangsrichtung.
10. Ausgleichskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Halteschal en elemente (11) im wesentlichen den Außenurofang der Kupplung bestimmen und ihr.radialer Abstand zu den inneren Halteschalen elementen (12) etwa 6 - 10 % de,s Kupplungsaußendurchmessers beträgt» .
ipl.-Ing. P. E Meissner
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