DE2405723A1

DE2405723A1 - Schwungrad mit berstsicherung

Info

Publication number: DE2405723A1
Application number: DE19742405723
Authority: DE
Inventors: Max Dipl Ing Dr Hintergraeber
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1974-02-06
Publication date: 1975-08-14
Also published as: DE2405723B2

Description

Schwungrad mit Berstsicherung Zusatz zu Patent ... ... (Anmeldung P 23 38 265.2-13 = VPA 73/9312) Pumpenantriebe sind in vielen Fällen mit Schuungrädern ausgerüstet. Insbesondere in Kernreaktoranlagen muß dabei für den Fall eines Unfalles sichergestellt sein, daß das Schwungrad auch bei höheren Drehzahlen als den im Betrieb vorkommenden nicht bersten und damit Zerstörungen in der Umgebung verursachen kann.
Für den Fall, daß bei einem auftretenden Unfall Sicherungseinrichtungen gegen das Auftreten von Überdrehzahlen eines mit einem Schwungrad versehenen Maschinensatzes ausfallen oder erst zu spät wirksam werden, wird das Schwungrad durch die auftretenden Fliehkräfte zuerst zerstört werden. Bedingt durch die große Schwungradmasse kann dies in der Umgebung erhebliche Zerstörungen verursachen.
Die Erfindung betrifft ein derartiges Schwungrad mit Berstsicherung zum Schutz gegen Uberdrehzahlen, das auf einen kegelstumpfförmigen Wellenteil aufgeschrumpft ist, bei dem auf das Schwungrad eine Kraft in Richtung auf die Stirnseite des kegelstumpfförmigen Wellenteiles mit dem kleineren Durchmesser wirkt und bei dem in dieser Richtung neben dem Schwungrad eine Fang- und/oder Zentriervorrichtung für das Schwungrad vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem derartigen Schwungrad mit Berstsicherung sicherzustellen, daß nur bei Erreichen einer kritischen Drehzahl ein Abkuppeln des Schwungrades erfolgt und daß auch große Antriebs- oder Bremsmomente bei geringer Drehzahl nicht zu einem Abkuppeln des Schwungrades führen.
Das Neue besteht erfindungsgemäß darin, daß an das Ende des kegelstumpfförmigen Wellenteiles mit dem größeren Durchmesser ein Wellenteil mit Ausnehmungen angrenzt, daß in diese Ausnehmungen mit dem Schwungrad gekoppelte Teile zur Bildung einer in tangentialer Richtung formschlüssigen Verbindung hineinragen und daß die in die Ausnehmungen hineinragenden Teile in diesen Ausnehmungen axial beweglich angeordnet sind.
Die Anordnung des Schwungrades ist in Figur 1 dargestellt.
Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele für die Art der formschlüssigen Verbindung zwischen Schwungrad und Welle.
In Figur 1 ist die Welle 1 eines Motors 2 mit einem Schwungrad 3 versehen. Das Schwungrad 3 ist auf einen kegelstumpfförmigen Wellenteil 4 aufgeschrumpft. Auf dem Gehäuse des Motors 2 unterhalb des Schwungrades 3 ist eine Lagerscheibe 23 mit kreisförmigem Querschnitt konzentrisch zur Welle 1 angeordnet. Die Lagerscheibe 23 kann an ihrer dem Schwungrad 3 zugewandten Oberfläche Gleit- oder Wellenlager enthalten.
Auf der Lagerscheibe können plastisch leicht verformbare Auffangkörper 41 angeordnet sein. Diese bestehen z.B. aus Aluminium, mildern die auf die Lagerscheibe wirkenden Stoßkräfte bei herabfallendem Schwungrad und dienen dann auch als Gleitelemente.
Bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl weitet sich das Schwungrad 3 infolge der wirkenden Zentrifugalkräfte so weit auf, daß sich die Schrumpfverbindung zur Welle 1'löst. Das Eigengewicht des Schwungrades bewirkt dann, daß das Schwungrad 3 nach unten fällt, wo es sich auf der Lagerscheibe 23 abstützt und durch Reibungskräfte und den dann fehlenden Antrieb langsam abgebremst wird. Lager 24 und 25 zwischen der Welle 1 und dem Schwungrad 3 bewirken, daß auch nach dem Lösen der Schrumpfverbindung zum kegelstumpfförmigen Wellenteil 4 das Schwungrad auf der Welle geführt wird. Damit die Schrumpfverbindung nur mit Rücksicht auf die gewünschte Auskuppeldrehzahl zwischen Schwungrad 3 und Welle 1 dimensioniert werden kann, ohne Rücksicht auf die beim Beschleunigen und Abbremsen der Welle zwischen Schwungrad und Welle wirkenden Kräfte, ist in dem Bereich II - IV eine formschlüssige Verbindung zwischen Welle 1 und Schwungrad 3 vorgesehen.
Ausführungsbeispiele für diese formschlüssige Verbindung sind in den Figuren 2 bis 4 im einzelnen dargestellt.
Der oberhalb des kegelstumpfförmigen Wellenteiles 4 befindliche Teil der Welle 1 besitzt einen größeren Durchmesser als der kegelstumpfförmige Wellenteil 4. Hierdurch entsteht eine Stirnseite 26. In diese Stirnseite sind Ausnehmungen 27 bis 31 eingearbeitet. Zusätzlich sind am Umfang der Welle 1 oberhalb des kegelstumpfförmigen Wellenteiles 4 Ausnehmungen 32 vorgesehen. Diese Ausnehmungen 32 bilden einen die Welle 1 umgebenden Zahnkranz, in den Vorsprünge 33 auf einem mit dem Schwungrad 3 verbundenen Ring 34 eingreifen.
Eine Verbindung nach Art einer Zahnradverbindung besteht auch zwischen den Ausnehmungen 29 in Figur 3 und den Vorsprüngen 35, die in Figur 3 in die Ausnehmungen 29 hineinragen.
Wesentlich für die Erfindung ist es, daß eine in Tangentialrichtung wirksame formschlüssige Verbindung zwischen dem Wellenteil 1 und dem Schwungrad 3 besteht. In die Ausnehmungen 27, 2a, 30 und 31 ragen Formstücke hinein. Diese Formstücke sind z.B. die Kugel 36, die Walze 37, die Kugel 38 oder das kugelförmige Einsatzstück 39. Diese Formstücke stellen jeweils die Verbindung zwischen Welle 1 und Schwungrad 7 her, da sie in einer durch aneinandergrenzende Ausnehmungen gebildeten Öffnung angeordnet sind. Besteht die formschlüssige Verbindung in Vorsprüngen und Ausnehmungen, die in Stirnseiten eingearbeitet sind und liegen die Berührungsflächen nicht parallel zur Achse 40 der Welle 1, wie dies z.B. für die Berührungsfläche 41 zwischen der Kugel 36 und dem Schwungrad 3 zutrifft, so entsteht bei großem Drehmoment zwischen Schwungrad 3 und Welle 1 eine zusätzlich in axialer Richtung auf das Schwungrad wirkende Kraft. Diese Kraft unterstützt die Schwerkraft des Schwungrades 3 und führt zu einer Verringerung der Abkuppeldrehzahl abhängig von der Größe des auf das Schwungrad wirkenden Antriebsmoments. Die Neigung dieser Berührungsfläche kann nun für verschiedene Momentrichtungen zwischen Schwungrad 7 und Welle 1 unterschiedlich gewählt sein.
Hierdurch läßt sich erreichen, daß bei einem die Drehzahl verringernden Moment der Effekt der Verringerung der Abkuppeldrehzahl abhängig vom Moment nicht wirksam wird.
3 Patentansprüche 4 Figuren Bezugszeichenliste 1 Welle 2 Motor 3 Schwungrad 4 kegelstumpfförmiger Wellenteil 23 Lagerscheibe 24 Lager 25 Lager 26 Stirnseite 27 Ausnehmungen 31 Ausnehmungen 32 Ausnehmungen 33 Vorsprung 34 Ring 35 Vorsprung 36 Kugel 37 Walze 38 Kugel 39 kugelförmiges Einsatzstück 40 Achse 41 Berührungsfläche 42 Auffangkörper

Claims

Patentansprüche 1. Schwungrad mit Berstsicherung zum Schutz gegen Überdrehzahlen, das auf einen kegelstumpfförmigen Wellenteil aufgeschrumpft ist, bei dem auf das Schwungrad eine Kraft in Richtung auf die Stirnseite des kegelstumpfförmigen Wellenteiles mit dem kleineren Durchmesser wirkt und bei dem in dieser Richtung neben dem Schwungrad eine Fang-und/oder Zentriervorrichtung für das Schwungrad vorgesehen ist, nach Patent ... ... (Anmeldung P 23 38 265.2-13), dadurch gekennzeichnet, daß an das Ende des kegelstumpfförmigen Wellenteiles (4) mit dem größeren Durchmesser ein Wellenteil mit Ausnehmungen (27 - 32) angrenzt, daß in diese Ausnehmungen mit dem Schwungrad (3) gekoppelte Teile (36 - 39) zur Bildung einer in tangentialer Richtung formschlüssigen Verbindung hineinragen und daß die in die Ausnehmungen hineinragenden Teile in diesen Ausnehmungen axial beweglich angeordnet sind.
2. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an den kegelstumpfförmigen Wellenteil (4) angrenzende Wellendurchmesser größer ist als der größte Durchmesser des kegelstumpfförmigen Wellenteils und daß die Ausnehmungen (27 - 31) in die so gebildete Stirnseite (26) in axialer Richtung eingearbeitet sind.
3. Schwungrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausnehmungen an aneinander grenzenden Stellen der Welle und des Schwungrades vorgesehen sind und daß in diese Hohlräume Formstücke (36 - 39) eingelegt sind.

L e e r s e i t e