DE2934346C2 - Doppelgelenkkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelgelenkkupplung jo nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zum Übertragen großer Leistungen zwischen schnellaufenden Weilen ist es oft erforderlich, zwei Weilenenden mit einer Kupplung von gedrängter Bauweise biegeelastisch zu verbinden und zugleich j-> dafür zu sorgen, daß ein Axialschub, wie er beispielsweise beim Ein- oder Ausschalten einer Antriebsmaschine auftreten kann, nicht zur Zerstörung der Kupplung führt.

Bei einer bekannten, dem Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1 entsprechenden Doppelgelenkkupplung (DE-AS 16 75 255, Fig. 3) ist die Kupplungsmuffe ausschließlich durch die elastischen Gelenke an den beiden Kupplungsnaben abgestützt und diese Gelenke sind nicht dagegen gesichert, bei Überschreitung des Betriebsmoments überlastet zu werden. Wenn diese bekannte Kupplung nicht erheblich überdimensioniert ist, besteht die Gefahr, daß die elastischen Gelenke infolge starker Drehmomentstöße, beispielsweise beim Anfahren oder Abschalten eines Maschinensatzes, zerstört werden; in einem solchen Fall ist die Kupplungsmuffe nicht mehr geführt und kann derart ins Taumeln geraten, daß die Kupplung insgesamt zerstört wird.

Eine andere bekannte Doppelgelenkkupplung (DE-AS 12 08 125) weist zwei verzahnte Kupplungsnaben auf, die durch eine entsprechend verzahnte, normalerweise nur drehmomentübertragende Kupplungsmuffe sowie durch einen innerhalb der Kupplungsmuffe angeordneten, im wesentlichen nur axialkraftübertragenden Biegestab miteinander verbunden sind. Die beiden Kupplungsnaben weisen je ein in axialer Richtung vorspringendes, hülsenförmiges Lagerteil auf; diese beiden Lagerteile umschließen die Kupplungsmuffe auf nahezu ihrer gesamten Länge mit radialem Spiel und sind in einem Radiallager innerhalb eines Lagerbocks gelagert. An den beiden Stirnflächen des Lagerbocks ist je ein Axiallager befestigt. Die beiden Kupplungsnaben stützen sich mit je einer an ihnen ausgebildeten ringförmigen Axiallagerfläche an je einem der beiden Axiallager ab. Diese bekannte Doppelgelenkkupplung ist also zugleich als kombiniertes Axial- und Radiallager ausgebildet.

Jede Lagerung bedeutet indessen bei Übertragung großer Leistungen mit hohen Drehzahlen einen Wirkungsgradverlust, weshalb die Zahl der Lagerungen so gering wie möglich gehalten werden sollte. Wellen, die durch eine Doppelgelenkkupplung der genannten Gattung miteinander verbunden werden, haben üblicherweise eigene Wellenlagerungen; deshalb ist es im allgemeinen nicht wünschenswert, daß auch noch die Doppelgelenkkupplung selbst eines Lagers bedarf. Bei der zuletzt beschriebenen bekannten Doppelgelenkkupplung kann jedoch der Lagerbock samt Axiallagern und Radiallager nicht fortgelassen werden, ohne daß erhebliche Gefahren für einen störungsfreien Betrieb auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Doppelgelenkkupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sie bei der Übertragung großer Drehmomente zwischen schnellaufenden Wellen relativ große Parallelverschiebungen und andere Achsversetzungen dieser Wellen in bezug aufeinander zuläßt und bei einer beispielsweise überlastbedingten Beschädigung der drehmoment- und/oder axiaikiaftübertragenden Bauteile der Kupplung ein gefahrloses Auslaufen eines Maschinensatzes, in den die Kupplung eingebaut ist, ermöglicht.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die mit Spiel ineinandergreifenden Verzahnungen der beiden Kupplungsnaben werden die elastischen Gelenke bei Überschreitung des Betriebsmoments vor Überlastung geschützt. Die Verzahnungen werden jedoch im normalen Betrieb geschont, da das Betriebsmoment von den elastischen Gelenken übertragen wird. Dadurch bleiben die Verzahnungen in Reserve für kurzzeitige Überlastungen sowie für einen Störungsfall, bei dem die elastischen Gelenke brechen und demzufolge für die Drehmomentübertragung nicht mehr zur Verfugung stehen. Die Verzahnungen bieten dann noch Gewähr dafür, daß die Doppelgelenkkupplung, ohne zusätzliche Beschädigungen zu erleiden oder hervorzurufen, weiterlaufen kann, bis der Maschinensatz, zu dem die Doppelgelenkkupplung gehört, abgeschaltet und stillgesetzt ist.

Auch nach einem Bruch des Biegestabes können größere Schaden nicht entstehen, da die an den beiden Enden der Kupplungsmuffe sowie an den Kupplungsnaben ausgebildeten Anschläge die auftretenden Axialkräfte jedenfalls bis zum Auslaufen des zugehörigen Maschinensatzes gefahrlos aufnehmen können.

Die Anschläge weisen vorzugsweise konvexe Stirnflächen auf.

Die erfindungsgemäße Doppelgelenkkupplung ist vor allem zur Übertragung von Leistungen von 10 000 kW vorgesehen. In Maschinensätzen mit einer Leistung dieser Größenordnung ist es möglich, daß eine Maschine einen Axialschub von beispielsweise lOOOOkp in einer Richtung und eine andere Maschine einen Axialschub von 15 000 kp in der entgegengesetzten Richtung erzeugt. Die erfindungsgemäße Kupplung ist imstande, diese Axialschübe aufzunehmen, so daß nur ein einziges Axialdrucklager erforderlich ist, das den resultierenden Axialschub von im angegebenen Beispiel

5000 kp aufzunehmen hat. Dadurch lassen sich die Lagerverluste gering halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt einer Doppelgelenkkupplung in Normalstellung,

Fig. la einen vergrößerten Te^:'querschnitt der Doppelgelenkkupplung, und

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Axialschnitt bei stark übertriebener Auslenkung.

Die dargestellte Doppelgelenkkupplung verbindet zwei Wellenenden 10 und 12 miteinander, deren Achsen normalerweise fluchten, aber auch gegeneinander geneigt oder, wie in F i g. 2 stark übertrieben dargestellt, parallelversetzt sein können. Beide Wellenenden 10 und 12 haben je einen Flansch 14; das rechts von der Doppelgelenkkupplung angeordnete Wellenende 12 ist in einem Lager 16 gelagert.

Hauptbestandteile der Doppelgelenkkupplung sind zwei Kupplungsnaben 18, eine Kupplungsmuffe 20 und ein Biegestab 22.

An jeder Kupplungsnabe 18 ist ein radial äußerer Flansch 24 ausgebildet, der mit dem Flansch 14 am benachbarten Wellenende 10 bzw. 12 verschraubt ist. Außerdem ist an jeder Kupplungsnabe 18 ein radial innerer Flansch 26 ausgebildet, der mit einem Flansch 28 am benachbarten Ende des Biegestabes 22 verschraubt ist. Der Biegestab 22 ist in den Flanschen 26 der beiden Kupplungsnaben 18 zentriert und erstreckt sich im übrigen mit radialem Zwischenraum durch die Kupplungsnaben 18 und die Kupplungsmuffe 20 hindurch.

jede der beiden Kupplungsnaben 18 hat eine Verzahnung 30; diesen Verzahnungen ist je eine Verzahnung 32 an der Kupplungsmuffe 20 zugeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verzahnungen 30 der Kupplungsnaben 18 als Außenverzahnungen ausgebildet; dementsprechend sind die Verzahnungen 32 an der Kupplungsmuffe 20 Innenverzahnungen. Die Verzahnungen 30 und 32 haben gemäß Fig. la in bezug aufeinander ein erhebliches Spiel in radialer Richtung und auch ein gewisses Spiel in Umfangsrichtung. Infolgedessen sind die Verzahnungen 30 und 32 im Normalbelrieb an der Übertragung der Drehmomente nicht beteiligt.

Die beiden Kupplungsnaben 18 weisen das Betriebsmoment übertragende, in axialer Richtung und bei Abwinkelung nachgiebige Gelenke 34 auf. Die Gelenke 34 sind im dargestellten Beispiel von membranartig angeordneten Biegestäben gebildet, deren radial äußere Enden zwischen einem der betreffenden ICupplungsna-

lu be 18 zugeordneten Endstück 36 der Kupplungsmuffe 20 und einem damit verschraubten Schutzring 38 eingespannt sind.

Der Biegestab 22 ist so schlank und entsprechend weich, daß er sich an der Drehmomentübertragung

ι, nicht beteiligt; er ist jedoch hinreichend knicksteil, um alle vorkommenden Axialkräfte unmittelbar von einer Kupplungsnabe 18 auf die andere zu übertragen, und zwar auch dann noch, wenn die beiden Wellenenden 10 und 12 gemäß Fig. 2 gegeneinander parallel versetzt

?() sind. Für den Fall, daß der Biegestab 22 brechen sollte, ist an der Innenseite jedes Endstücks 36 der Kupplungsmuffe 20 ein ringförmiger Anschlag 40 ausgebildet, der in einen Zwischenraum zwischen der Verzahnung 30 der zugehörigen Kupplungsnabe 18 und

2=, einem an dieser befestigten, ebenfalls ringförmigen Anschlag 42 eingreift. Die Anschläge 40 und 42 bzw. das Ende der gegen die Anschläge 40 ragenden Verzahnung 32 haben konvexe Stirnflächen.

Die beiden Endstücke 36 der Kupplungsmuffe 20 sind

Vi durch ein rohrförmiges Mittelstück 44 miteinander verbunden; die Kupplungsmuffe 20 ist hier also dreiteilig oder, wenn man die Schutzringe 38 dazurechnet, fünfteilig.

Bei einem Bruch des Biegestabes 22 begrenzen die > Anschläge 40 und 42 samt dem ringförmig ausgebildeten Ende der zugehörigen Verzahnungen 30 die axiale Relativverschiebung der beiden Wellenenden 10 und 12, so daß die Doppelgelenkkupplung, ohne zusätzliche Beschädigungen zu erleiden, weiterlaufen kann, bis der Maschinensatz, zu dem die Wellenenden 10 und 12 gehören, abgeschaltet und stillgesetzt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Doppelgelenkkupplung mit zwei Kupplungsnaben, die durch eine normalerweise nur drehmomentübertragende Kupplungsmuffe sowie durch an beiden Seiten der Kupplungsmuffe angeordnete, das Betriebsmoment übertragende, in axialer Richtung und bei Abwinkelung nachgiebige elastische Gelenke und durch einen innerhalb der Kupplungsmuffe angeordneten, im wesentlichen nur axialkraftübertragenden Biegestab miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ineinandergreifende Verzahnungen (30, 32) der beiden Kupplungsnaben (18) und der Kupplungsmuffs (20) Spiel aufweisen, das ihre Beteiligung an der Drehmomentübertragung nur im Störungsfall zuläßt und daß an den beiden Enden der Kupplungsmuffe (20) ausgebildete Anschläge (40) Anschlägen (42) an den Kupplungsnaben (18} zugeordnet und die Anschläge (40,42) genügend kräftig ausgebildet sind, um nach einem Bruch des Biegestabes (22) die auftretenden Axialkräfte aufzunehmen.

2. Doppelgelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (40, 42) konvexe Stirnflächen aufweisen.