DE4102848C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Kupplung ist z. B. aus der älteren Anmeldung DE 39 39 600 A1 bekannt.

Kupplungen dieser Art werden insbesondere auch im Schwermaschi­ nenbau verwendet bei stark belasteten mechanischen Wellen-Na­ be-Verbindungen, beispielsweise bei der Verbindung einer Ge­ lenkwelle mit einem Treffer an dem Wellenstummel einer Walze in einem Walzwerk. Eine derartige Kupplung ist aus der DE 27 34 048 A1 bekannt. Darin ist ein Wellen­ stummel gezeigt, auf den stirnseitig ein im wesentlichen zylin­ drischer Treffer als Nabe aufgesteckt ist. Der Formschluß zwi­ schen dem Wellenende und dem Treffer ist als Flachzapfen-Ver­ bindung ausgeführt, nämlich als eine abgeflachte Zone am Wel­ lenende mit einer formgleichen Ausbildung innerhalb des Tref­ fers. Eine derartige Steckverbindung ist unkompliziert, kerb­ und bruchunempfindlich, zuverlässig, billig herzustellen und problemlos zu montieren, was insbesondere wichtig ist bei häu­ figem Walzenwechsel.

Nachteilig jedoch ist, daß diese Verbindung spielbehaftet ist, was sich im Betrieb dadurch äußert, daß die Kanten beim Über­ gang zwischen dem kreisrunden Wellenteil und der ebenen Ab­ flachung verschlissen werden, und zwar auf der Welle und im Treffer. Dadurch nimmt das Spiel in Umfangsrichtung immer mehr zu, was die Qualität der Oberfläche des gewalzten Materiales durch periodisches Pulsieren beim Antrieb nachteilig beein­ flußt. Es wurde zwar versucht, den Treffer und das Wellenende mit Spannschrauben gegenseitig zu befestigen. Diese Spann­ schrauben lösen sich jedoch in Folge der dynamischen Beanspru­ chung. Auch stirnseitig oder tangential eingetriebene Spannkei­ le haben sich nicht bewährt, weil sie wiederum dynamisch be­ lastet und schwierig zu handhaben sind beim Walzenwechsel.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die kraftschlüssige Verbindung zwischen einer Nabe bzw. einem Walzentreffer und einem Walzenzapfen so zu verbessern, daß sowohl ein spielfreier Betrieb als auch leichte Montage möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst. Es ist ein Spannelement vorgesehen, welches das Wellenende und den Treffer, also die Nabe, gegenseitig ver­ spannt. Dieses Spannelement ist vorzugsweise druckmittelbe­ tätigt, wobei der Druck im Spannelement dauernd wirkt. Die auf dem Wellenende in der Regel mit Spiel aufgesetzte Nabe kann auf diese Weise während des Betriebes keine durch Spiel in Umfangs­ richtung bedingte Relativdrehung ausüben. Ein Verschleißen der formschlüssigen Verbindung wird vermindert und die Bildung von Passungsrost ausgeschlossen. Gleichzeitig ist aber auch der Treffer mit der in der Regel sich anschließenden Gelenkwelle axial am Wellenende fixiert. Das Spannelement zwischen der Nabe und dem Wellenende ist dynamisch nicht belastet. Der aufgebaute Druck im Spannelement sichert eine konstante Vorspannung. Dem spielbehafteten Formschluß zur Drehmomentübertragung wird somit eine lösbare reibschlüssige Verbindung überlagert bzw. parallel geschaltet und dadurch Spielfreiheit erzielt. Durch die spiel­ freie Verbindung zwischen der Antriebswelle mit der Nabe und der Walze selbst ist eine Qualitätssteigerung für das gewalzte Material zu erwarten.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 vereinfacht sich das Auswuchten der Antriebswelle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Wellen-Nabe-Ver­ bindung gemäß der Erfindung im Bereich des Spann­ elementes;

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung zeigt im Querschnitt eine Welle 1 und eine sie umgebende Nabe 2, welche speziell heim An­ trieb von Walzwerken auch Treffer genannt wird. Die Welle 1 weist seitliche Abflachungen 3 auf, und die Nabe ist formgleich ausgebildet, so daß dadurch eine formschlüssige Drehverbindung geschaffen ist. Die Nabe 2 weist eine radial von innen nach außen verlaufende Bohrung 11 auf, in welche ein Spannelement 4 zentriert eingesetzt und mittels Schrauben 12 befestigt ist. Das Spannelement 4 umfaßt ein radial von der Wellenoberfläche abgerücktes Außenteil 5 und ein der Wellenoberfläche zugewand­ tes Innenteil 6. Das Außenteil 5 und das Innenteil 6 sind über eine druckdichte Schweißung am Umfang des Spannelementes 4, welches entsprechend der Bohrung 11 kreisrund ausgebildet ist, miteinander verbunden. Zwischen dem Außenteil 5 und dem Innen­ teil 6 ist eine Druckkammer 7 gebildet, welche über einen Nip­ pel 9 und eine Dichtschraube 10 am Außenteil 5 mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Das Innenteil 6 hat Kontakt mit der Ober­ fläche der Welle 1 und weist dieselbe Wölbung 8 auf wie die Welle. Das Innenteil 6 ist ferner wesentlich dünner ausgebildet als das Außenteil 5, so daß es sich in der Art einer Membran bei Aufgabe von Druck in die Druckkammer 7 elastisch an die Oberfläche der Welle anlegen kann. Im entspannten Zustand kann zwischen dem Innenteil 6 und der Wellenoberfläche ein geringfü­ giger Spalt verbleiben, so daß sich die Nabe 2 axial von der Welle 1 abstreifen läßt.

Die Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt die Anordnung des Spann­ elementes 4 innerhalb der Nabe 2. Zu erkennen ist die Ölzufuhr über den Nippel 9 und die Dichtschraube 10 zur Ringkammer 7, wobei letztere in diesem Längsschnitt nur als Spalt mit gerin­ ger radialer Ausdehnung dargestellt ist. Zur Erhöhung der Ver­ spannkraft können an der Nabe diametral gegenüberliegend zwei solcher Spannelemente angeordnet sein (nicht dargestellt), wo­ bei eine Symmetrie hergestellt werden kann zum Ausgleich radia­ ler Spiele zwischen der Nabe und der Welle, wobei auch gleich­ zeitig Symmetrie im Hinblick auf das Auswuchten der Nabe ge­ schaffen ist, die üblicherweise Bestandteil einer Gelenkwelle ist. Das Aufbringen des Druckes mittels eines Druckmediums er­ folgt über den Nippel 9 bei geöffneter Dichtschraube 10. Nach Erreichen des erforderlichen Druckes wird die Dichtschraube 10 verschlossen und die Ölzufuhr abgebaut. Dadurch bleibt das Spannelement während der gesamten Betriebsdauer gespannt, wobei die Dichtschraube selbst keine dynamische Beanspruchung erfährt und sich im Betrieb nicht löst. Dadurch ist für die gesamte Be­ triebsdauer eine zuverlässige spielfreie Verbindung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 (Treffer) gegeben.

Claims (5)

1. Kupplung zum lösbaren Verbinden einer Welle mit einer Nabe, wobei Welle und Nabe sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig durch Beaufschlagen mit einem Mediumdruck miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• (a) Zum Zwecke der kraftschlüssigen Verbindung ist in eine abgestuft ausgeführte Radialbohrung (11) der Nabe (2) ein Spannelement (4) eingesetzt;
• (b) das Spannelement (4) ist zweiteilig mit einer zwischen den Teilen (5, 6) liegenden Druckkammer (7) ausge­ bildet;
• (c) das Spannelement (4) weist ein radial innenliegendes Innenteil (6) und ein radial außenliegendes Außen­ teil (5) auf, welche druckdicht miteinander verbunden sind, wobei das Druckmittel zur radialen Aufweitung des Spannelements (4) am Außenteil (5) zuführbar und die zwischen dem Außenteil (5) und dem Innenteil (6) befindliche Druckkammer (7) mit einer Dichtschraube (10) abgedichtet ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) auf einen zylindrischen Abschnitt (8) der Welle (1) wirksam ist.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) eine der Bohrung (12) entsprechende kreisrunde Form aufweist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (6) in seinem radial innenliegenden Bereich der gekrümmten Oberfläche (8) der Welle (1) angepaßt ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (2) diametral zueinander zwei Spannelemente (4) angeordnet sind.