DE2453345A1

DE2453345A1 - Wellenkupplung

Info

Publication number: DE2453345A1
Application number: DE19742453345
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edward George Bracey; James Alexander Petrie
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1973-11-13
Filing date: 1974-11-11
Publication date: 1975-05-22
Also published as: JPS5088450A; US3958887A; FR2250896A1; FR2250896B3; IT1025672B

Description

Wellenkupplung

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung und insbeondere eine Wellenkupplung die geeignet ist, zwei Hauptwellenabschnitte eines Gasturbinenstrahltriebwerks innerhalb des Aufbaues eines Gasturbinenstrahltriebwerks miteinander zu verbinden.

Es sind verschiedene Kupplungsanordnungen entwickelt worden, um getrennte Abschnitte von Wellen bei Gasturbinenstrahltriebwerken zu verbinden. Diese Kupplungsvorrichtungen haben jedoch den Wachteil, daß zum Zwecke der Verriegelung gewöhnlich ein geeignetes Verriegelungswerkzeug in den Mittelabschnitt der Welle eingeführt werden mußte, um die Kupplungsanordnung zu verriegeln.

Dies ist jedoch vielfach nicht zweckmäßig, weil dann die Notwendigkeit besteht, daß das Triebwerk so konstruiert werden muß, daß der Mittelabschnitt der Welle zugänglich gemacht werden muß. Im Falle von Gasturbinenstrahltriebwerken mit drei konzentrisch ineinander gelagerte Wellen ist es überhaupt unmöglich, nach den inneren Wellen zu gelangen, um die Kupplung zu verriegeln.

Bei anderen bekannten Kupplungsanordnungen wird die Verriegelung dadurch hergestellt, daß ein geeignet gestaltetes Verriegelungswerkzeug radial durch eine hohle Strebe eingeführt wird, die durch das Triebwerk geführt ist, jedoch haben diese Kupplungs-

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anordnungen wieder den Machteil, daß es außerordentlich schwierig ist mit Sicherheit festzustellen, ob die Kupplung ordnungsgemäß verriegelt wurde₀

Ein weiterer Nachteil bei_jäer bekannten Bauarten von Wellenkupplungen besteht darin., daß sie gewöhnlich so angeordnet sind, daß die beiden Wellenabschnitte nur an einer axialen Stelle miteinander verbunden werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Wellenkupplung zu schaffen, die eine gewisse axiale Ausrichtung der beiden Wellenabschnitte zuläßt.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Wellenkupplung, die es ermöglicht, zwei Wellenabschnitte relativ zueinander sicher zu verriegeln.

Die Erfindung geht aus von einer Wellenkupplung zur axialen Verbindung zweier axial verlaufender Wellenschnitte der Hauptwelle eines Gasturbinenstrahltriebwerks, die drehfest durch zusammenwirkende Keilnuten miteinander verbunden sind, wobei eine Kupplung radial außerhalb der Wellenabschnitte angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kupplungsanordnung die Wellenabschnitte axial zueinander festlegt und dabei ein gewisses Maß an axialer Ausrichtung zwischen den beiden Wellenabschnitten zuläßt, wobei ein zylindrischer Kupplungskörper vorgesehen ist, der Mittel aufweist, die mit Mitteln der Wellenabschnitte zusammenwirken, um normalerweise eine relative Axialbewegung zwischen den beiden Wellenabschnitten zu verhindern, eines der Mittel jedoch derart angeordnet ist, daß eine relative Axialbewegung der Wellen bewirkt wird, wenn ein Wellenabschnitt oder wenn beide Wellenabschnitte sich relativ zu dem Kupplungskörper drehen, wobei ferner lösbare Mittel vorgesehen sind, die

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die Relativdrehung normalerweise verhindern und durch ein Einstellwerkzeug gelöst werden können., xvenn die relative Axialeinstellung erforderlich ist und wobei schließlich Mittel vorgesehen sind, die durch das Werkzeug drehbar sind, um' die Relativdrehung zwischen dem Körper und dem Wellenabschnitt oder den Wellenabschnitten hervorzurufen, wobei gleichzeitig eine Entnahme des Werkzeuges verhindert bleibt, bis die gelöste Vorrichtung wieder in Eingriff gebracht ist.

Vorzugsweise wird die Verriegelung und die Einstellung durch die Kombination einer Schraubgewindeverbindung hervorgerufen, die zwischen dem zylindrischen Kupplungskörper und dem ersten Wellenabschnitt angeordnet ist, während eine Keilver- · bindung zwischen der zylindrischen Kupplungsanordnung und dem anderen Wellenabsohnitt vorhanden ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der erste Wellenabschnitt axial gegenüber dem zylindrischen Kupplungskörper durch die Schraubgewindeverbindung verschoben, die zwischen den beiden Teilen vorhanden ist, wobei der erste Wellenabschnitt relativ zu dem zylindrischen Kupplungsteil mittels einer Kegelradanordnung gedreht wird, die zwischen dem ersten Wellenabschnitt und. dem zylindrischen Kupplungskörper vorgesehen istο

Vorzugsweise wird das Kegelgetriebe durch ein Sinstellwerkzeug gedreht, welches mit dem Kegelrad zusammenwirkt _s welches innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers angeordnet ist«,

Das innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers angebrachte Kegelrad kann in jeder gewünschten Stellung verriegelt werden, nachdem das Einstellwerlczeug entfernt ist* und zwar geschieht dies durch eine federbelastete KeilStiftanordnung innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers _B die mit entsprechenden Keil-

nuten zusammenwirkt, welche im Kegelrad und auch im festen Aufbau benachbart zum Kegelrad vorgesehen sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt das Einst el !werkzeug j, welches zur Drehung des Kegelrades innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers benutzt wird, allgemein zylindrischen Querschnitt und ist mit zwei gegenüberliegenden Abflachungen auf jenem Abschnitt versehen, der mit dem Kegelrad, in Paßeingriff steht und dazu bestimmt, durch eine öffnung entsprechender Gestalt hindurchzutreten, die innerhalb der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Körpers angeordnet ist» Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das Einstellwerkzeug nur in das Kegelrad eingesetzt oder aus diesem entnommen werden kann, wenn es eine von zwei Stellungen einnimmt,w±>ei die erste um 180 gegenüber der zweiten versetzt ist und die beiden Stellen so gewählt sind, daß das Werkzeug nur entfernt werden kann, wenn die Kupplung axial mit den beiden Wellenabschnitten sicher verbunden ist.

Die beiden Wellenabschnitte können axial mittels Keilnuten verbunden sein, die auf dem zylindrischen Kupplungskörper vorgesehen sind und auf einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut auf dem zweiten Wellenteil verlaufen, x^obei die Anordnung derart getroffen ist, daß der zylindrische Körper durch die Kegelräder derart in eine Indexeinstellung gebracht werden kann, daß die Keilnuten auf dem zweiten Wellenabschnitt so verbracht werden, daß jegliche relative axiale Bewegung in einer Richtung zwischen den beiden Körpern verhindert wird.

Nachstehend x^ird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks,

Fig. 2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht der Wellenverbindung innerhalb des Triebwerks gemäß Fig. 1,

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Fig. 3 einen Querschnitt der Keilverzahnungsanordnung nach der Linie III-III gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht der in Fig. 2 mit dem Pfeil 4 gekennzeichneten Anordnung.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10, welches in Strömungsrichtung hintereinander einen Kompressor 12, eine Verbrennungseinrichtung 15 und eine Turbine 14 enthält, aus der die Abgase in die Schubdüse 15 gelangen. Der Kompressor 12 und die Turbine 14 sind auf einer gemeinsamen nicht dargestellten Wellenanordnung montiert. Bei 1β ist ein Gehäuseteil abgebrochen an einer Stelle dargestellt, an der die Wellenver bindung vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt eine stark vergrößerte Querschnittsansicht des in Fig. 1 mit 16 bezeichneten Abschnitts. Ein WeHfcönabschnitt 17 ist über den Umfang mit axial verlaufenden inneren Keilnutungen 18 versehen, die mit einer weiteren Gruppe von Keilverzahnungen 19 zusammenwirkt, Vielehe außen auf dem zweiten Wellenabschnitt 20 angeordnet sind, der in die Hohlwelle VJ eingeschoben 1st. Der Wellenabschnitt 20 trägt eine weitere Gruppe relativ kurzer axialverlaufender Kei!verzahnungen 21, deren Zahl geringer ist als die Zahl der Keilzähne I9. Diese Keilzähne 21 wirken mit einer weiteren Keilverzahnung 22 zusammen, die auf der inneren Oberfläche eines Ringes 23 angeordnet ist. Aufeiner weiteren Oberfläche innerhalb des Ringes 23 befindet sich ein Schraubgewindeabschnitt 24, der seinerseits mit einem äußeren Gewindeabschnitt 25 des Wellenabschnitts 17 zusammenwirkt.

Drehbar mit dem Ring 23 ist ein Kegelrad 25 gelagert, das mit einem weiteren Kegelrad 2β zusammenwirkt, das am Wellenabschnitt 17 mittels damit zusammenwirkender Keilverzahnungen 27 aufgesetzt ist. .

Innerhalb einer Innenbohrung des Kegelrades 25 und innerhalb

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des Ringes 23 befindet sich ein federbeüasteter Plungerkolöen 28, der an seinem äußeren Durchmesser mit einer Vielzahl von in der Zeichnung nicht dargestellten Keilzähnen versehen ist, die mit einer weiteren Keilverzahnung kämmen, die am Innendurchmesser des Kegelrades 25 und e.Lnem weiteren Innendurchmesser innerhalb des Ringes 23 angeordnet ist, derart, daß das Kegelrad 25 und der Ring 23 drehfest miteinander verriegelt werden können.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, hat jedes Loch 29 des Ringes 23 die Gestalt eines Längsschlitzes, der etwa den gleichen Querschnitt hat wie das Ende j51 des Einstellwerkzeuges 30. Wenn das Einstellwerkzeug 30 in das Loch 29 eingetreten ist, dann läßt es sich frei im Loch 29 infolge der Ausnehmung 32 des Einstellwerkzeuges 30 drehen.

Eine axiale Einstellung der Teilfuge der beiden Wellenabschnitte 17 und 20 wird wie folgt durchgeführt. Das Ende 31 des Einstellwerkzeuges wird auf das Loch 29 des Ringes 23 ausgerichtet und durch dieses Loch eingeführt derab, daß es mit den Keilnuten auf der inneren Oberfläche des Kegelrades 25 zusammenwirken kann. Dabei wird der Plunger 28 radial nach innen gedruckt, so daß das Kegelrad 25 frei gegenüber dem Ring 23 drehbar ist. Das Einstellwerkzeug 30 kann dann so gedreht werden, daß die Drehbewegung über die Kegelräder 25 und 26 und ü'oer die Keil verzahnung 27 auf die Welle I7 übertragen wird, so daß eine Drehbewegung zwischen der Welle und dem Ring 23 stattfindet und demgemäß der Wellenabschnitt axial über das Schraubgewinde 24 bewegt wird.

Die Drehung des Wellenabschnitts 17 relativ zu dem Ring 23 führt auch zu einer Drehung des Ringes 23 gegenüber dem Wellenabschnitt 20, weil die Wellenabschnitte bei 18 und I9 mit Keilverzahnung versehen sind und dies führt dazu, daß sich die Keilverzahnungen 21 und 22 in eine axiale Ausrichtung hineinbewegen können, derart, daß die beiden Wellenabschnitte axial auseinandergezogen werden können.

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Es ist klar, daß durch geägnete Wahl eines Übersetzungsverhältnisses zwischen den Kegelrädern 25 und 26 die Möglichkeit geschaffen wird, daß eine I8o°-Bewegung des Einstellwerkzeuges 30 dazu fuhrt, die Keilverzahnungen 22 und 21 von einer vollen Eingriffsstellung in die nächste volle Eingriffsstellung zu überführen und die Anordnung ist so getroffen, daß das Werkzeug 30 nur in diesen Stellungen entfernt werden kann.

Wenn das Werksug nur um 90° gedreht wird, kommen die mit Keilverzahnungen versehenen Wellen 17 und 20 außer Eingriff aber das Werkzeug 50 wird dann mittels der Abflachungen des Schlitzes 29 in seiner Arbeitsstellung gehalten, weil diese in die Nut 32 des Einstellwerkzeuges eingreifen. Daher kann das Einstellwerkzeug 30 nicht weiter gedreht werden, um aus dem Schlitz herausgezogen zu werden ohne daß entweder die Wellen miteinander verriegelt werden oder stattdessen die Wellen vollständig auseinandergezogen werden müssen, um eine weitere Drehung zu ermöglichen.

Nach der Entnahme des Einstellwerkzeugs 30 aus dem Loch bewegt sich der federbelastete Plungerkolben 28 radial nach außen in die am Innendurchmesser des Kegelrades 25 vorgesehenen Keilverzahnungen, wodurch die Kupplung verriegelt wird.

Patentansprüche;

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Claims

Pate ntansprüche :

1) Wellenkupplung zur lösbaren Verbindung zweier axial verlaufender Wellenabschnitte eines Gasturbinenstrahltriebwerkes, wobei die Wellanabschnitte drehfest über einen gemeinsamen Satz zusammen-. wirkender Keilverzahnungen miteinander durch eine Kupplung verbindbar sind, die radial außerhalb der Wellenabschnitte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung die Wellenabschnitte (17,20) axial relativ zueinander festlegt und eine gewisse axiale Ausrichtung zwischen den beiden Wellenabschnitten (17,20) ermöglicht, daß ein zylindrischer Kupplungskörper (25) vorgesehen ist, der Mittel (22,24) aufweist, die mit Mitteln auf jedem.Wellenabschnitt zusammenwirken, um normalerweise eine relative Axialbewegung zwischen den beiden Wellenabschnitten zu verhindern., daß eines der Mittel (24) derart beschaffen ist, daß eine relative Axialbewegung der Wellenabschnitte (17,20) bewirkt wird, wenn einer oder beide Wellenabschnitte (17*20) relativ zu dem zylindrischen Kupplungskörper 25 gedreht werden* daß elastische Mittel (28) normalerweise diese Relativdrehung verhindern,. daß diese elastischen Mittel durch ein Einstellwerkzeug (30) lösbar sind, wenn eine relative axiale Einstellung erforderlich ist, und daß Mittel (26,23) vorgesehen sind, durch die das Werkzeug (20) veranlaßt wird, eine Relativdeehung zwischen dem Kupplungskörper (23) und dem Wellenabschnitt oder den Wellenabschnitten (17,20) durchzuführen und dai3 eine Vorrichtung vorgesehen ist, die die Entnahme des Werkzeuges so lange verhindert bis die elastischen Mittel wieder in Eingriff stehen.

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2) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Verriegelung als auch die Einstellung durch die Kombination einer Schraubgewindeverbindung (24), die zwischen dem zylindrischen Kupplungskörper (23) und dem ersten Wellenabschnitt (17) vorgesehen ist,mit einer Keilverzahnungsverbindung (20,21) durchgeführt werden, welch letztere zwischen dem zylindrischen Kupplungskörper (2J) und dem anderen Wellenabschnitt (20) vorgesehen ist.

3) Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wellenabschnitt (17) axial gegenüber dem zylindrischen Kupplungskörper (23) mittels der Schraubgewindeverbindung (24) bewegbar ist, die zwischen den beiden Teilen (17,23) vorgesehen ist, daß der erste Wellenabschnitt (I7) relativ2U dem zylindrischen Kupplungskörper (23) mittels einer Kegelradanordnung (25,26) drehbar ist, die zwischen dem ersten Wellenabschnitt (I7) und dem zylindrischen Kupplungskörper (23) vorgesehen ist.

4) Wellenkupplung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelradanordnung (25*2β) durch ein Einstellwerkzeug (30) drehbar ist, welches mit dem Kegelrad (25) innerhalb des zylindrischen Kupp lung slii^p er s (23) zusammenwirkt.

5) Wellenkupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Kegelrad (25) innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers (23) in einer gewünschten Stellung verriegelbar ist, nachdem das Einstellwerkzeug (30) entnommen ist, indem eine federbelastete Ke.ilverzahnungsanordnung (28) innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers (23) vorgesehen ist, die mit entsprechenden Kei!verzahnungen innerhalb des Kegelrades (25) und des festen Aufbaues benachbart zum Kegelrad (25) zusammenwirkt.

6) Wellenkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellwerkzeug (30),

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das zur Drehung des Kegelrades (25) innerhalb des zylindrischen Kupplungskörpers (23) zusammenwirkt, allgemein zylindrischen Querschnitt besitzt und mit zwei gegenüberliegenden Abflachungen in jenem Abschnitt versehen ist* der in das Kegelrad (25) einpaßt und daß das Werkzeug durch eine öffnung (29) entsprechender Gestalt im äußeren Umfang des zylindr&ih Kupplungskörpers einsteckbar ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß das Einstellwerkzeug (30) nur in das Kegelrad (25) in zwei Stellungen einführbar und herausziehbar ist, wobei die erste Stellung um I8o gegenüber der anderen versetzt ist und wobei die beiden Stellen so gewählt sind, daß das Werkzeug (30) nur dann entfernt werden kann, wenn die Kupplung mit den beiden Wellenabschnitten (17*20) verriegelt ist.

7)Kupplung nach den Ansprüchen 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenabschnitte (17*20) axial mittels einer Keil verzahnung (22) verbindbar sind«, die am zylindrischen Kupplungskörper (23) angebracht ist und die in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut auf dem zweiten Wellenabschnitt (20) angeordnet ist, wobei der zylindrische Körper (23) durch die Kegelräder (25>2β) so indexmäßig eingestellt werden kann, daß die auf dem zweiten Wellenabschnitt (20) vorhandenen Keilverzahnungen so angeordnet werden, daß jede relative Axialbewegung in einer Richtung zwischen den beiden Teilen (17,20) verhindert wird.

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