DE2542321A1

DE2542321A1 - Kopplungsanordnung fuer dynamoelektrische maschine

Info

Publication number: DE2542321A1
Application number: DE19752542321
Authority: DE
Inventors: Vincent Glenwood Terry
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-23
Publication date: 1976-04-15
Also published as: US4083639A; CH613315A5; JPS5160845A; JPS56646B2; GB1521306A; ES438990A1

Description

Kopplungsanordnung für dynamoelektrische Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf Kopplungsanordnungen am Wellenende für dynamoelektrische Maschinen, Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine verkeilte Anordnung, um die fluchtende Ausrichtung einer Rotorwelle einer dynamoelektrischen Maschine und eines Kopplungsteil3 beizubehalten, das durch Schrumpfpassung auf die Welle aufgebracht ist.

Beim mechanischen Verbinden von Rotorwellen von dynamoelektrischen Maschinen und Antriebsmaschinen, wie beispielsweise Turbinen, werden Kopplungsteile an beiden Wellen befestigt und
durch Bolzen oder andere bekannte Vorrichtungen mechanisch mit-

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einander verbunden. Üblicherweise wird die fluchtende Ausrichtung der Kopplungsteile mit den entsprechenden Wellen dadurch aufrechterhalten, daß die zwei Elemente mit zwei Keilen zusammen verkeilt werden, die langgestreckte Teile mit einem quadratischen oder rechtwinkligen Querschnitt sind. Vor der Montage werden getrennt in der Rotorwelle und dem Kopplungsteil maschinell passende Nuten hergestellt. Das Kopplungsteil wird dann durch Schrumpfpassung auf die Welle aufgebracht derart, daß die Nuten in der Welle mit den entsprechenden Nuten im Kopplungsteil zusammenpassen. Am Schluß der Montage werden die Keile in Keilwege eingesetzt, die durch die passenden Nuten in der Welle und dem Kopplung3teil gebildet werden. Die Begrenzung auf nur zwei Keile in derartigen bekannten Kopplungen war notwendigerweise durch die Schwierigkeit bedingt, die bei der Ausrichtung dieser genuteten Teile bei der Herstellung der Schrumpfpassung auftritt. Die Größe dieser Schwierigkeiten nimmt mit zunehmender Anzahl von Keilen zu. Deshalb ist es notwendig, Keilwege mit Übergröße in diesen Elementen vorzusehen, so daß, falls eine derartige Fehlausrichtung auftreten sollte, die Keile dennoch in den Keilwegen aufgenommen werden können.

Diese Schwierigkeit beim Ausrichten von zwei Nuten, um einen Keilweg zu bilden, ist einer einer Anzahl von Nachteilen, die bei den bekannten Keilanordnungen auftreten. Da in den bekannten Kopplungen nur zwei massive rechtwinklige Keile verwendet werden, müssen die Keile und das entsprechende Kupplungsteil eine relativ große Länge besitzen, um für die erforderliche Festigkeit zu sorgen. Diese große Keillänge bringt jedoch ein großes Kopplungsgewicht mit sich, dae eine laterale Wellenresonanz bei normalen Betriebsdrehzahlen bewirken kann, die die Welle und verschiedene daran befestigte Teile beschädigt. Die Verwendung von nur zwei Keilen macht e3 auch erforderlich, daß die Keile aus Stahl hoher Festigkeit gebildet werden, der bei einem Abscheren der Keile die Welle und das Kopplungateil beschädigen kann. Darüber hinaus 3ind ma:33ive rechtwinklige Keile relativ unelastisch. Wenn also ein überhöhtes Drehmoment durch das Kopplungsteil auf die Welle übertragen wird, versagen die Keile ohne elastische Verformung

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und ohne Aufnahme des überhöhten Drehmomentes. Schließlich bilden die scharfen Ecken und Kanten der Nuten, die zur Aufnahme der Keile mit quadratischem oder rechtwinkligem Querschnitt in die Welle und den Kopplungsteil eingearbeitet sind, Bereiche mit einer hohen Beanspruchungskonzentration. Diese Bereiche üben eine Schwächung auf die Welle aus.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Keilanordnung für Kopplungen von dynamoelektrischen Maschinen oder Turbinen zu schaffen, die aufnehmende Keilwege in einer Welle und einem Kopplungsteil aufweist, die aus Nuten gebildet sind, die nicht falsch ausgerichtet sein können.

Diese Aufgabe wird exfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Kopplungskeile gebildet werder, die zwischen der Welle und dem zugehörigen Kopplungsteil angeordnet sind und die eine zylindrische Form haben und hohl sind. Erfindungsgemäß werden zahlreiche derartige Keile, beispielsweise sechs oder mehr, verwendet. Bei der Montage wird zunächst das Kopplungsteil durch eine Schrumpfpassung auf die Welle aufgebracht. Diese Untereinheit wird dann aufgebohrt und aufgerieben, um Peilwege zu bilden. Dann werden zum Abschluß der Montage die zylirdrischen Keile eingesetzt. Da das Kopplungsteil an der Welle befestigt ist, bevor die Keilwege gebildet werden, besteht keine Schwierigkeit beim Ausrichten der Nuten in diesen zwei Elementer , um einen einzelnen Keilweg zu bilden.

Die Erfindung wird mn mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht von dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Ebene gemäß der Linie 2-2 in . Figur 1 und ist vergrößert, um Einzelheiten des Ausfüh*· rungsbeispiels der Erfindung zu zeigen.

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In den Figuren 1 und 2 ist eine Rotorwelle 1 einer dynamoelektrischen Maschine gezeigt, die durch irgendein Lager gehaltert ist, das nicht dargestellt ist. Zwei Kollektorringe 2 und 3 sind durch Schrumpfpassung auf eine isolierte Kollektorhülse *J aufgebracht, die ihrerseits durch Schrumpfpassung auf der Welle 1 befestigt ist.

Ein im allgemeinen ringförmiges Kopplungsteil 5 ist durch Schrumpfpassung auf der Welle an ihrem Kollektorende angebracht und durch zahlreiche zyllnderförmige Hohlkeile 6 in einer fluchtenden Ausrichtung gehalten. Ein zweites Kopplungsteil 7» das auf das Ende einer nicht gezeigten drehbaren Welle einer Antriebsmaschine aufgepaßt ist, ist an dem ersten Kopplungsteil 5 durch Bolzen 8 befestigt und durch einen Abstandshalter 9 im Abstand dazu gehalten. Somit ist ersichtlich, daß eine Rotation der Welle der Antriebsmaschine eine entsprechende Rotation der damit gekoppelten Welle der dynamoelektrischen Maschine bewirkt.

Insbesondere aus Figur 1 wird deutlich, daß jeder Keil 6 einen hohlen langgestreckten zylindrischen Teil bildet. Die Enden der Keile sind mit einem Innengewinde bei 10 und 11 versehen. Diese Gewindeabschnitte können mit einem Werkzeug in Eingriff gebracht werden, das paseende Gewinde aufweist, um die Keile während der Montage und Demontage des Kopplungsteils und der Welle in die Keilwege einzusetzen und aus diesen herauszunehmen. Um sicherzustellen, daß der Gewindeabschnitt für einen einfachen Eingriff · mit dem passenden Werkzeug erreichbar ist und es keine Rolle spielt, welches Ende in den Keilweg eingesetzt ist, sind beide Endabschnitte 10 und 11 auf ähnliche Weise mit einem Gewinde versehen.

Die Einfachheit der Kopplungsarbeit wird insbesondere aus Figur deutlich. Bei der Montage wird das Kopplungsteil 5 zunächst durch eine Schrumpfpassung auf die Welle 1 aufgebracht. Diese Untereinheit wird dann durchbohrt und aufgerieben an in Umfang3richtungbeabstandeten Punkten um den.Umfang djsr Welle 1 herum, wodurch die Bohrungen oder Keilwege zur Aufnahme der Keile 6 gebildet.

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werden. E3 3ei darauf hingewiesen, daß dieses Bohren und Aufreiben viel leichter durchzuführen ist als die getrennte Herstellung von Nuten an der Welle und dem Kopplungsteil, wie es beim Bilden der Keilwege zur Aufnahme von Keilen mit quadratischem oder -rechtwinkligem Querschnitt erforderlich ist. Da darüber hinaus die Welle und das Kopplungsteil zusammengebaut 3ind, bevor die Keilwege gebildet werden, treten keine Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Nuten in diesen Teilen auf, wenn sie montiert werden, wie es bei der Montage von bekannten Kopplungen der Fall war.

Weiterhin ist aus Figur 2 ersichtlich, daß die einfache Montage de3 Kopplung3teils, der Welle und der Keile die Verwendung einer relativ großen Anzahl derartiger Keile ermöglicht. In diesem Ausführungsbeispiel sind acht derartige Keile verwendet, die eine Verbindung zwischen dem Kopplungsteil 5 und der Welle 1 mit einer höheren Festigkeit schaffen, als diese mit bekannten Keilanordnungen erhältlich war. Zweckmäßigerweise können elektrische Verbindungen mit den Kollektorringen dadurch hergestellt werden, daß die Leiter durch die Grenzfläche zwischen Welle und Kopplungsteil hindurchgeführt werden. Die durch die Erfindung erreichbare Verbindung hoher Festigkeit vermindert auch das Risiko einer Relativbewegung zwischen diesen Teilen, die die Leiter beschädigen würde.

Da eine so große Anzahl von Keilen verwendet wird, ist die Länge von jedem Keil und somit seine zugehörige Berührungslänge mit dem Kopplungsteil 5 und der Welle 1 gegenüber der erforderlichen Länge von bekannten massiven rechtwinkligen Keilen verkürzt. Die Schwierigkeit der maschinellen Herstellung der Nuten in der Welle und dem Kopplungsteil und das fluchtende Ausrichten der Nuten, wenn diese Teile montiert wurden, begrenzten die bekannten Strukturen auf die Verwendung von nur zwei Keilen, die deshalb eine wesentliche Länge haben mußten. Deshalb wurden auch Kopplungsteile mit erheblicher Länge und somit einem großen Gewicht vertr wendet. Diese schweren Teile bewirkten, daß die Welle bei Betriebsdrehzahlen in eine laterale Schwingung versetzt wurde. Das

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Kopplungsteil 5 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann in axialer Richtung viel kürzer gemacht werden al3 die bekannten Kopplungsteile und gestattet 3omit, daß die Kopplung relativ kurz und leicht ist, wodurch eine laterale Wellenresonanz bei Betriebsdrehzahlen verhindert wird.

Darüber hinaus gestattet die Verwendung einer derartig großen Anzahl von Keilen die Herstellung dieser Keile aus einem Stahl relativ geringer Festigkeit. Wenn deshalb die Kopplung brechen eollte, d. h. wenn die Keile abgeschert werden sollten, entsteht keine Beschädigung an der Welle und dem Kopplungsteil.

Der hohle Aufbau der Keile gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung macht die Kopplung etwas elastisch. Sollte ein überhöhtes Drehmoment von der Antriebsmaschine auf die Kopplung ausgeübt werden, verformen sich die Keile und das Risiko eines Bruches der Keile, das bei den bekannten Kopplungen bestand, wird vermindert. Schließlich wird deutlich, daß die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Keilwege, die die Keile gemäß der vorliegenden Erfindung aufnehmen, keine Bereiche mit einer Beanspruchungskonzentration innerhalb der Welle und des Kopplungsteiles aufweisen, wie es bei den bekannten Keilwegen mit einem quadratischen oder rechtwinkligen Querschnitt der Fall war. Deshalb sind die Welle und da3 Kopplungsteil bei einer Kopplungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, höhere Drehmomente zu übertragen al3 die bekannten Wellen und Kopplungsteile.

Zusammenfassend wird also deutlich, daß die Ausbildung einer großen Anzahl von hohlen zylindrischen Keilen in einer derartigen Anordnung der Kopplung, in der dieee Keile verwendet werden, die Eigenschaften einer leichten Konstruktion, hoher Festigkeit, kurzer Länge und geringen Gewichtes, Elastizität und relative Freiheit von Bereichen mit hohen Beanspruchungskonzentrationen ergibt, t.-

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Claims

- 7 Ansprüche

Kopplungsanordnung zum Verbinden einer dynamoelektrischen Maschine und einer Antriebsmaschine in einer antreibenden Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopplungsteil (5, 7) auf einer Welle (1) befestigt ist zur Bildung einer Untereinheit, in der zahlreiche Bohrungen ausgebildet sind, die auf dem Umfang der Welle (1) beabstandet sind und die sich jeweils in die Welle (1) und das Kopplungsteil (5, 7) hinein erstrecken, und daß zahlreiche langgestreckte Keile (6) mit einem kreisförmigen Querschnitt in diesen Bohrungen angeordnet sind.
2. Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Keile (6) hohl sind,
3. Kopplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Keile (6) mit einem Innengewinde (10, 11) versehen sind und zum Einsetzen oder Herausnehmen der Keile (6) mit einem Werkzeug verschraubbar sind.
4. Verfahren zum Herstellen einer Keilverbindung zwischen einem Kopplungsteil und einer zugehörigen Welle, dadurch gekennzeichnet , daß das Kopplungsteil durch Schrumpfpassung auf die Welle aufgebracht wird, zahlreiche Bohrungen in der montierten Welle und dem Kopplungsteil ausgebildet werden, wobei die Bohrungen um den Umfang der Welle

in die Welle herum beabstandet sind und sich jeweils^vund das Kopplungsteil hinein erstrecken, und ein Keil mit einem kreisförmigen Querschnitt in jede Bohrung eingesetzt wird.

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