DE2361367C2 - Kupplung zur Verbindung zusammengesetzter Wellen mit Stirnverzahnung - Google Patents

Description

Bei Kernreaktor-Umwälzpumpen mit Wellenabdichlung wird die Forderung gestellt, die hydrodynamischen oder hydrostatischen Dichtungen in kürzester Zeit auszutauschen. Da dieses Dichtungssystem in der Regel zwischen dem flüssigkeitsgeschmierten laufrad- »eitigen und ölgeschmierten motorseitigen Wellenlager liegt, müssen zum Austausch der Dichtungen bei durchgehender Welle der Motor und das motorseitige Lager ausgebaut werden. Diese Vorgänge sind zeitaufwendig.

Um beim Dichtungswechsel Zeit zu sparen, ist man dazu übergegangen, die Pumpenwelle unmittelbar oberhalb des Dichtungsgehäuses zu teilen und wahlweise mit einem Ausbaustück zu versehen, durch welches im ausgebauten Zustand die zu wartenden Pumpenteile, d. h. die Wellenabdichtung und das pumpenseitige Lager ein- und ausgebaut werden können. Motor bzw. motorseitiges Wellenlager brauchen bei dieser Ausführung nicht mehr ausgebaut werden. Durch diese Maßnahme hat man zwar eine wesentliche Verringerung der Montagedauer beim Dichtungswechsel erzielen können, muß aber dafür die Nachteile von Ausrichtproblemen und daraus resultierenden möglichen höheren Schwingungsamplituden im Betrieb hinnehmen, die sich ungünstig auf die einwandfreie Funktion und Lebensdauer des Dichtungssystems auswirken können. Bei den bekannten geteilten Ausführungen der Pumpenwelle bzw. geteilten starren Motor-Pumpenwelle, bei denen der lösbare Kupplungsflansch mit dem Wellenende der Laufradwelle durch Warmpreß- oder Druckölverband verbunden ist, läßt sich nach mehrmaligem Lösen und Montieren der Wellen- <>° verbindung in der Maschine der ursprünglich erzielte Zustand nicht reproduzieren. Die Ursachen liegen in der Gestaltung der Wellenverbindungen. Beim Warmpreß- und Druckölverband werden die Kräfte und Drehmomente durch Reibungsschluß zwischen Welle ⁶S und Kupplungsnabe übertragen. Beim Lösen und Fugen dieser Preßverbindungen müssen die den Reibungsschluß erzielenden Flächen durch Zu- oder Abführung von Warme oder Drucköl verformt werden. Schon die geringste Abweichung von der ursprünglichen Form hat ungünstige Auswirkungen auf die Rundlaufgüte der zusammengesetzten Welltnteile. Warmpreßverbände haben außerdem den Nachteil, daß die für die Erzielung des erforderlichen Haftschliisses erwärmte Kupplungsnabe quasi auf die Raumtemperatur abgekühlt sein muß, bevor die Maschine wieder in Betrieb genommen werden kann. Dieser Abkühlungsprozeß dauert unter Normalbedingungen 6 bis 8 Stunden und verzögert die sofortige Verfügbarkeit der Maschine nach beendeter Montage.

Bezüglich der Verbindung zwischen den einzelnen Teilen eines Wellenverbandes sind bereits verschiedene Methoden bekannt. Mit dem Gegenstand der DTPS 4 40 816 als Ausgangspunkt der Erfindung, in der Technik geläufig unter dem Ausdruck Hirth-Verzahnung, sind stirnverzahnte Wellenenden bekannt, die mittels axial verlaufender Spannschrauben gleichmäßig fest aneinandergepreßt werden.

Nach einem ähnlichen Prinzip erfolgt in der US-PS 23 03 032 die Verbindung. Hierbei sind die Wellenenden flanschförmig ausgebildet und mit kreisbogenförmigen Verzahnungen versehen, wobei sich der Mittelpunkt dieser Kreisbögen außerhalb des Wellenumfangs befindet. Die der Verzahnung abgewandten Flächen der Flansche sind schräg ausgeführt, so daß darauf aufsitzende und mit korrespondierenden Flächen versehene Klemmstücke ein Zusammenspannen der Wellenenden ermöglichen.

Die Anpreßkräfte werden durch drei tangential zu den Wellenenden angeordneten Spannschrauben erzeugt. Für eine mit einem Ausbaustück versehene Umwälzpumpe ist diese Art der Wellenverbindung weniger geeignet, da Flansch und Welle aus einem Stück bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Rundlaufgenauigkeit des Wellenverbandes zu messen und zu korrigieren.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist das den Wellenverband montierende Personal in der Lage, über die feinstbearbeiteten Kontrollflächen den Richtzustand der Welle zu messen. Bei Abweichungen vom vorgegebenen Normalzustand wird durch entsprechende Korrektur der Spannung der Verbindungsschrauben die axiale Anpreßkraft an der Stirnverzahnung verändert und somit die erforderliche Planparallelität erreicht.

Es wird also die Elastizität der Verzahnung bewußt ausgenutzt, indem im Gegensatz zur Montage der üblichen Verbindungen, bei denen die Verbindungsschranben gleichmäßig vorgespannt werden, mittels unterschiedlicher Vorspannung der einzelnen Verbindungsschrauben und damit durch unterschiedliche Anpressung an den einzelnen Segmenten der Verzahnung die angestrebte Richtwirkung erzielt wird. Dabei wirkt sich die übliche Parallelität der Verbindungsschrauben günstig aus. Die Messung erfolgt vorteilhafterweise derart, daß die Kontrollflächen durch einander zugekehrte parallele Ringflächen an den miteinander zu verbindenden Teilen im Bereich der Stirnverzahnung gebildet werden bzw. bei einer Verbindung zwischen dem Wellenflar.sch und dem Flansch eines Ausbaustückes die Kontrollflächen an den der Verzahnung abgekehrten Seiten dieser Flansche vorgesehen sind.

Auf diese Weise wird es möglich, eine starre Wellenverbindung mit formschlüssigen Elementen für die

Drehmomenten- und Axialkraftübertragung zu schaffen, bei der Meßmöglichkeiten vorhanden sind, mit deren Hilfe Aussagen über den Richtzus;and der beiden verbundenen Weiler. (Pumpen- urd LagerweHe) ohne Drehen der Welle gemacht und gegebenenfalls der Richtzustand korrigiert werden kann und gleichzeitig die vorgegebenen Werte für die Drehmoment n- und Kraftübertragung kontrolliert werden können.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung. Es zeigt

F i g. 1 einen mit einem Ausbaustück und Flanschverbindungen versehenen Wellenverband und

F i g. 2 eine mittels Klemmstücken vorgenommene Wellenverbindung.

Zwischen der antreibenden Welle 1 und der Weüe 2 der Umwälzpumpen ist ein Ausbaustück 3 vorgesehen. Die Wellen 1, 2 und deren Wellenflansche 4.5 sind mittels Stirnverzahnungen 6 formschlüssig verbunden und durch Schrauben 7 befestigt. Eine entsprechende Verbindung ist zwischen den Flanschen 4,5 der Wellen 1, 2 und den Flanschen 8. 9 des Ausbaustückes 3 vorgesehen, in dem ebenfalls Stirnverzahnungen 10 und Befestigungsschrauben It angeordnet sind.

Der angestrebte genaue Richtzustand des Wellenverbandes 1, 3, 2 wird dadurch erreicht, daß durch ungleichmäßiges Anziehen der Schrauben 7 bzw. 11 und als Folge davon unterschiedlicher Pressung der Verzahnung 6 bzw. 10 im elastischen Bereich ein exaktes Fluchten der einzelnen Wellenteile zueinander entsteht.

Der Richtzustand wird zwischen den Flanschen 4 und 8 bzw. 5 und 9 an Kontrollflächen 12, 13 und zwischen der Welle 1 und ihrem Flansch 4 bzw. der Welle 2 und ihrem Flansch 5 an Kontrollflächen 14,15 gemessen. Entsprechend der gemessenen Werte wird die Spannung der Schrauben 7 bzw. 11 verändert, bis der angestrebte Rxhtzustand erreicht ist.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Wellenverbindung sind die der Stirnverzahnung 16 abgewandten Flächen 17 der Flansche 18 schräg ausgeführt, und diese werden mittels mehrerer über den Umfang verteilter Klemmstücke 19 und tangential angeordneten Schrauben 20 zusammengespannl. Die Richtwirkung wird in analoger Weise durch unterschiedliches Vorspannen der Schrauben 20 erzielt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1 Kupplung zur Verbindung zusammengesetzter Wellen mit Stirnverzahnung und mit über den Umfang verteilten achsparallelen Verbindungsschrauben, insbesondere von Umwälzpumpen für Kernkraftwerke, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden jeweils zu verbindenden Wellenteilen (1, 3; 3, 2) feinstbearbeitete Kontrollflächen (12,13; 14,15) vorgesehen sind, die vorzugsweise parallel zur Verzahnung (6, 10) angeordnet sind.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbindung zwischen Welle (1, 2, 3) und Wellenflansch (4, 5, 8, 9) die Kontrollflächen durch einander zugekehrte Ringflärhen (14, 15) an der Welle und am Wellenflansch im Bereich der Stirnverzahnung (6) gebildet werden.
3. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verbindung zwischen Wellenflansch (4, 5) und dem Flansch (8, 9) eines Ausbaustückes (3) die Kontrollflächen (12, 13) an den der Verzahnung (10) abgekehrten Seiten dieser Flansche vorgesehen sind.