DE2814180C2 - Überlastsicherung zwischen zwei drehenden Maschinenteilen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung zwischen zwei drehenden Maschinenteilen mit gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordneten, etwa halbzylinderförmigefi Ansätzen, von denen jeweils zwei zu verschiedenen Maschinenteilen gehörende Ansätze Zylinder mit zur Drehrichtung der Maschinenteile parallelen Trennflächen bilden, die von hohl ausgebildeten, die Maschinenteile verbindenden, kraftübertragen- den Mitnehmergliedern umfaßt werden, welche bei Überlast die Verbindung durch Bruch der Mitnehmerglieder trennen, wobei die Mitnehmerglieder Hohlzylin der aus hochfestem starren Material sind, die die Ansätze unter Vorspannung umfassen,

Derartige Einrichtungen werden zur mechanischen Begrenzung von Drehmomenten, z, B, in Antriebswellensträngen oder ähnlichen Bauteilen neben Kupplungen mit Brechbolzen, Rutschkupplungen, Kupplungen mit Stirnverzahnungen und anderen verwendet. Die bekannte Kupplung (deutsche Patentschrift 24 30 541), von der die Erfindung ausgeht, wird üblicherweise als Wellenkupplung eingesetzt, dabei erstrecken sich die Ansätze, die von den sogenannten Mitnehmergliedern umfaßt werden, in radialer Richtung. Diese Oberlastsicherung ist unter anderem deshalb besonders vorteilhaft, weil die Ausbildung von Abstreifnocken sicherstellt, daß im Oberlastfall gebrochene Mitnehmerglieder die sich gegeneinander verdrehenden Maschinenteile nicht beschädigen können. Zur direkten Verwendung an Maschinenaggregaten ist diese Lösung nicht besonders geeignet, da sie jeweils zwei axial miteinander fluchtende Wellenstümpfe benötigt

Es ist zwar bereits eine Wellenkupplung bekanntgeworden (DE-AS 25 40 989), bei der ein Maschinenteil als Welle und das andere Maschinenteil als zu diesem konzentrische Nabe ausgebildet ist, zwischen denen axial vorspringend eine die Sollbruchstelle aufweisende Sicherheitsvorrichtung angeordnet ist Mit dieser Einrichtung ist jedoch nur eine Drehrichtung der Kupplung erfaßbar; ein Vorspannen der Zerreißglieder ist bei der bekannten Konstruktion nicht möglich, so daß letztlich der Abschaltpunkt nur mäßig genau festlegbar ist

Ausgehend von den Problemen und Nachteilen des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überlastsicherung der gattungsbildenden Art derart auszugestalten, daß sie an Maschinenaggregaten mit gleichen Vorteilen anwendbar ist die keine sich gegenüberliegenden Wellenenden aufweisen, wobei Mittel und Maßnahmen vorzusehen sind, die — wie bei der gattungsbildenden Erfindung — die Beschädigung der KupplungscJ'ften durch gebrochene Mitnehmerglieder im Schadensfall ausschalten.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das eine Maschinenteil als Welle und das andere Maschinenteil als zu dieser konzentrischen Nabe ausgebildet ist, wobei die Ansätze jeweils in einer sich über beide Maschinenteile erstreckenden Vertiefung der Stirnseite sich axial erstreckend angeordnet sind, deren Tiefe etwa der Höhe der Ansätze entspricht und deren den Ansätzen gegenüberliegende Seitenfläche mindestens in Drehrichtung und entgegengesetzt dazu zur Bildung von Abstreifflächen vom Vertiefungsgrund ausgehend schräg nach außen verlaufen.

Durch diesen Vorschlag wird eine Überlastsicherung vorgeschlagen, die unter Verwendung der Vorteile der bekannten überlastsicherung in günstiger Weise geeignet ist, Maschinenaggregate abzusichern, deren Bauart die Verwendung von Wellenkupplungen nicht gestattet Die erfindungsgemäß vorgesehenen Vertiefungen stellen sicher, daß nach dem Abschaltereignis die gebrochenen Mitnehmerglieder aus dem Bereich der dann freidrehenden Ansätze herausgeführt werden, so daß Beschädigungen der Kupplungshälften sicher vermieden werden. Die Abstreifflächen für die gebrochenen Mitnehmerglieder entsprechen in ihrer Funktion den bei der gattungsbildenden DE-AS 24 30 541 vorgeschlagenen Abstreifnocken.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist

vorgesehen, daß dia Ansätze und gegebenenfalls mindestens ein Teil der Abstreifflächen auswechselbar an den Maschinenteilen angeordnet sind.

Durch diesen Vorschlag ergibt sich eine einfache Auswechselbarkeit der beispielsweise beim Schadensereignis beschädigten Teile sowie eine günstige Herstellbarkeit.

Nach einem besonders günstigen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen dem als Welle ausgebildeten Maschinenteil und dem als Nabe ausgebildeten Maschinenteil konzentrisch dazu ein in Umfangsrichtung mittig geteilter Ring angeordnet ist, der mit am Außen- und Innenumfang vorgesehenen Verzahnungen in entsprechende Verzahnungen der Maschinenteile eingreift, wobei der Ring beiderseits der mittigen Teilung je eine von beiden etwa halbzyl'mdrischen Ansatzhälften aufnimmt

Auch durch diesen Vorschlag ergibt sich eine günstige Auswechselbarkeit der die Überlastsicherung darstellenden Teile. Die Herstellung der Oberlastsicherung und der nachträgliche Einbau in vorhandene Teile gestaltet sich dadurch einfach.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß der mittig geteilte Ring durch an den Maschinenteilen befestigte, den Ring stirnseitig übergreifende Halter axial fixiert ist Diese Halter verhindern ein Abfallen des Ringes von dem Maschinenteil.

Damit nach einem Abschaltvorgang der Oberlastsicherung im Schadensfall die etwa halbzylindrischen Ansätze leichter in die richtige Position gebracht werden können, ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß in die Teilfuge des geteilten Ringes federnde, in entsprechende Ausnehmungen einrastende Büchsen eingesetzt sind. Die Anzahl der federnden Büchsen entspricht vorzugsweise der der hohlzylindrischen Mitnehmerglieder.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figuren dargestellt, es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Überlastsicherung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Überlastsicherung nach Fig. 1,

F i g. 3 eine erfindungsgemäße Überlastsicherung mit mittig geteiltem Ring,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Überlastsicherung nach Fig. 3,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der .Schnittlinie a-a in Fig. 3 und

Fig.6 einen Querschnitt durch die Vertiefung im Bereich eines Mitnehmers.

In Fig. 1 ist mit 1 das als Welle ausgebildete Maschinenteil bezeichnet, mit 3 ist das als Nabe ausgebildete. Teil beziffert Nabe 3 und Welle sind durch Wälzlager 5 und 6 gegeneinander verdrehbar gelagert Zur Abdichtung ist ein Radialdichtring 7 vorgesehen. Die etwa halbzylindrischen Ansätze 2 und 4 werden von den als Hohlzylinder ausgebildeten Milnehmergliedern 8 umfaßt, die unter Vorspannung aufgebracht sind. Die hohlzylindrischen Mitnehmerglieder 8, die bei Überlast brechen, sind mit Hilfe von Spannhülsen 9 gegen Verdrehen gesichert. Zusätzlich sichern Haltebleche 10, 11, die mit den Schrauben 12 an den Machinenteilen 1 und 3 befestigt sind, die Mitnehmerglieder 8 gegen Herunterfallen.
In F i g. 2 sind gleiche Teile gleich bezeichnet, hieraus ist ersichtlich, daß die Trennfläche zwischen den etwa halbzylindrischen Ansätzen entsprechend dem Außenumfang der Welle 1 bzw, dem Innenumfang der Nabe 3 verläuft

In F i g, 3 ist eine weitere Variante dargestellt, gleiche Teile sind gleich beziffert. Bei diesem Beispiel ist zwischen Welle 1 und Nabe 3 ein mittig in Umfangsrichtung geteilter Ring 15, 16 vorgesehen, dessen Hälfte 16 am Außenumfang und dessen Hälfte 15 ι" am Innenumfang verzahnt ist Eine entsprechende Verzahnung ist in die gegenüberliegenden Teile der Welle und der Nabe 3 eingebracht Die halbzylinderförmigen Ansätze 2 und 4 sind auf

den Hälften 15 und 16 des Ringes vorgesehen. Die Mitnahme der Ringhälften 15 und 16 durch Welle 1 und Nabe 3 erfolgt mittels der Verzahnung 17 und 18. Die Kupplung der Welle 1 mit der Nabe 3 erfolgt wie beim vorhergehenden Beispiel mittels der hohlzylindrischen Mitnehmerglieder 8, die die Ansätze 2 und 4 unter Vorspannung umfassen.

Auch beim letzteren Beispiel werden die Mitnehmerglieder 8, wie vorstehend beschrieben, durch Haltebleche 10,11 gesichert

Fig.4 stellt die Draufsicht auf die Variante nach F i g. 3 dar, wobei gleiche Teile gleich bezeichnet sind. In F i g. 4 sind die Halter 13 und 14 erkennbar, mit denen die verzuiinten Ringe 15 und 16 axial gehalten sind.

F i g. 5 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie a-a in

F i g. 3. Hierbei ist ersichtlich, daß die Ausnehmungen

ίο der verzahnten Ringe 15 und 16 federnde Büchsen 19 eingerastet sind, die nach einem Abschaltvorgang der halbzylindrischen Ansätze 2 und 4 leichter in die richtige Position bringen sollen. Die Büchsen 19 rasten dabei in die entsprechenden Ausnehmungen ein. Die Anzahl der federnden Büchsen 19 entspricht vorzugsweise der der Mitnehmer.

In F i g. 6 ist ein Schnitt durch einen der Ansätze 4 in Fig.4 entlang der Schnittlinie b-b dargestellt. Die Ansätze 2 und 4 sind dabei in einer Vertiefung angeordnet, wobei die Vertiefungen an den den Ansätzen 2, 4 gegenüberliegenden Seiten Schrägen 20 aufweisen, die nach einem Abschaltvorgang die Restnälften der Mitnehmerglieder 8 abstreifen. Es ist selbstverständlich, daß diese Schrägen gleichwohl am Ring 15 und 16 oder nach dem ersten Ausführungsbeispiel am Wellenteil 1 und Nabenteil 3 vorgesehen sind. Wirkungsweise: Im betriebsbereiten Zustand bilden die Ansatzhälften 2 und 4 des Wellenstückes 1 und des Nabenstückes 3 mit der jeweils gegenüberliegenden Ansatzhälfte einen Zylinder, der von dem Mitnehmerglied 8 unter Vorspannung umfaßt ist. Sobald die Überlastsicherung überlastet wird, zerreißen die Mitnehmerglieder 8 und erlauben eine Relativbewegung der Ansatzhälften 2 und 4 zueinander. Die Schrägen 20 in Pig.6 streifen dabei die zerrissenen Mitnehmerglieder 8 ab.

Die hohlzylindrischen Mitnehmerglieder & weisen

genau festzulegende Festigkeitseigenschaften auf, zweckmäßig sind die Wellen-Nabenteile im Bereich der Ansätze mit einer Schutzvorrichtung umgeben, die ein vagabundierendes Herumschleudern von zerrissenen Mitnehmergliedern verhindert. Wenn ein Abschalten

infolge von Überlastung eingetreten ist, werden neue Mitnehmerglieder 8 angebracht und die Überlastsicherung ist in kürzester Zeit wieder einsatzbereit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Oberlastsicherung zwischen zwei drehenden Maschinenteilen mit gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordneten, etwa halbzylinderförmigen Ansätzen, von denen jeweils zwei zu verschiedenen Maschinenteilen gehörende Ansätze Zylinder mit zur Crehrichtung der Maschinenteile parallelen Trennflächen bilden, die von hohl ausgebildeten, die Maschinenteile verbindenden, kraftObertragenden to Mitnehmergliedern umfaßt werden, welche bei Oberlast die Verbindung durch Bruch der Mitnehmerglieder trennen, wobei die Mitnehmerglieder Hohlzylinder aus hochfestem starren Material sind, die die Ansätze unter Vorspannung umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Maschinenteil als Welle (1) und das andere Maschinenteil als zu dieser konzentrische Nabe (3) ausgebildet ist, wobei die Ansätze (2, 4) jeweils in einer sich über beide Maschinenteile ^1, 3) erstreckenden Vertiefung der Stirnseite sich axial erstreckend angeordnet sind, deren Tiefe etwa der Höhe der Ansätze (2, 4) entspricht und deren den Ansätzen (2,4) gegenüberliegende Seitenfläche (20) mindestens in Drehrichtung und entgegengesetzt dazu zur Bildung von Abstreifflächen vom Vertiefungsgrund ausgehend schräg nach außen verlaufen.

2. Oberlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (2, 4) und gegebenenfalls mindestens ein Teil der Abstreifflächen (20) auswechselbar an den Maschinenteilen angeordne'i sind.

3. Oberlastsicherung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem als Welle (1) ausgebildeten Maschinenteil und dem als Nabe (3) ausgebildeten Maschinenteil konzentrisch dazu ein in Umfangsrichtung mittig geteilter Ring (15, 16) angeordnet ist, der mit am Außen- und innenumfang vorgesehenen Verzahnungen (17, 18)

in entsprechende Verzahnungen der Maschinenteile (i, 3) eingreift, wobei der Ring (15,16) beidseitig der mittigen Teilung je eine von beiden etwa halbzylindrischen Ansatzhälften (2,4) aufnimmt

4. Überlastsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mitiig geteilte Ring (15,16) durch an den Maschinenteilen (1,3) befestigte, den Ring stirnseitig übergreifende Halter (13, 14) axial fixiert ist.

5. Überlastsicherung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Teilungsfuge des so geteilten Ringes (15,16) federnde, in entsprechende Ausnehmungen einrastende Buchsen (19) eingesetzt sind.