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Befestigung des Läufers von Vielzellendrehkolbenmaschinen auf einer
durchgehenden Welle Die Erfindung betrifft die Befestigung des Läufers von Vielzellendrehkolbenmaschinen
auf einer durchgehenden Welle. Bisher war es üblich, den Läufer auf der Welle an
beiden Enden mit Passung zu lagern und durch Keile gegen Verdrehung zu sichern.
Zwischen den Keilverbindungen, die sich zusammen auf etwa der Läuferlänge erstrecken,
ist die Welle oder der Läufer oder beide Teile eingedreht. Die Keile bedeuten für
die Nabe des Läufers eine erhebliche Schwächung; hinzu kommt noch, daß die Keilnut
eine Kerbwirkung in der Nabe hervorbringt. Diesen Umständen könnte durch eine entsprechende
Bemessung der Nabe Rechnung getragen werden. Das hätte im Gefolge, daß auch der
Außendurchmesser des Läufers vergrößert werden müßte, wodurch der Wirkungsgrad zier
Maschine .ungünstig beeinflußt werden würde. Man hat daher die Welle verhältnismäßig
schwach bemessen und dadurch die Eigenschwingungszahl der Welle, die zudem durch
die Keilnut noch zusätzlich geschwächt ist, herabgesetzt. Die Verringerung der Schwingungssteifigkeit
der Welle kann besonders gefährlich werden, da die sich stets ändernden Drücke in
den Zellen eine Erregende mit einer Frequenz - Tourenzahl mal Zellenzahl verursachen,
die, um ein schädliches Aufschaukeln zu verhindern, nicht mit der Eigenschwingungszahl
des Läufers zusammenfallen darf.-Die Erfindung geht nun davon aus, daß, wie durch
Rechnung und Versuche festgestellt worden ist, bei Verzicht auf die Keilverbindungen,
z. B. bei Anwendung einer Schrumpfverbindung als Schutz gegen Verdrehung, die Bohrung
in der Nabe des Läufers um die Keilhöhe vergrößert werden kann und die Nabe trotz
ihrer verringerten Stärke, infolge des Fehlens der Kerbwirkung, noch spezifisch
bruchfester ist. Durch Anwendung einer Schrumpfverbindung
zwischen
Läufer und Welle könnte also ohne Verstärkung der Nabe die Welle verstärkt und damit
ihre Schwingungssteifigkeit vergrößert werden. Die Abmessungen der Welle könnten
leicht so gewählt werden, (iaß die Er-'; zeugende bei Vielzellemnaschinen noch weit
unterhalb der Eigenschwingungszahl der Welle' liegt, also eine gri )ße Sicherheit
gegen zerstörende Resonanzerscheinungen gegeben ist. Die größere Bruchfestigkeit
der Nabe würde auch gestatten, mit einem Schrumpf zti arbeiten, der groß genug ist,
uni gegen Verdrehung des Läufers auf der Welle unter dem höchsten auftretenden Drehmoment
zu sichern. Die Erfindung bedient sich nun dieser Erkenntnis und setzt ;in Stelle
der bisherigen Keilverbindung an den beiden Enden des Läufers eine Schrumpfverbindung,
schlägt aber weiter vor, um im Falle eines Lockerns der Schrumpfverbindung eine
plötzliche Loslösung des Läufers von der Welle zu vermeiden, im Innern des Läufer
an einer Stelle, an der keine Schrumpfverbindung vorhanden ist, eine Keilverbindung
vorzusehen. Der Durchmesser der Läuferbohrung muß am einen Ende mindestens um die
Keilhöhe größer sein als der Durchmesser am anderen Ende, damit die Welle finit
dem Keil - es können deren natürlich auch mehrere auf dem Umfang vorgesehen sein,
und weiter können die Keile mit der Welle auch ein Stück bilden -in die Nahe des
Läufers eingeführt werden kann.
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Eine Keilverbindung im Innern des Läufers von Vielzelleiidrelikolbenmaschinen
ist an sich bekannt.' Die bekannte Maschine zeigt jedoch keine Schrumpfverbindung
an den Läuferenden. Die Keilverbindung bei der Maschine nach der Erfindung ist lediglich
Sicherheitsorgan, da das Drehmoment normalerweise durch die Schrumpfverbindung übertragen
wird. Die Einfräsungen der labe des Läufers und der Welle haben daher keine schwächende
M`irkting. Im übrigen ist die Keilverbindung aus der gefährlichen Zone, d. h. da,
wo die Welle in den Läufer eintritt, lierausverlegt. Das stärkere Wellenende wird
vorzugsweise an der Seite der Antriebskupplung angeordnet, da an dieser Stelle die
Beanspruchungen durch das Kraftmoment am größten sind.' Eine zusätzliche Sicherung
der Schrumpfverbindung kann dadurch erzielt werden, daß man die Welle mit der Nabe
an der antriebsseitigen Stirnseite oder an beiden Stirnseiten des Läufers zusätzlich
verschweißt.
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Ferner zeigt sich, daß beim Einziehen von Zapfen in Schrumpfbohrungen
das in Einziehrichtung zeigende Zapfenende in der Regel stark abgenutzt wird, so
daß an dieser Stelle die Schrumpfspannung wesentlich kleiner ausfällt. Uni diesem
Umstand Rechnung zu tragen, wird vorgeschlagen, die Wellenabschnitte mit den Schrumpfdurchmessern
so lang zu machen, daß sie nach dem Einziehen in Einziehrichtung etwas über die
zugehörigen Nabenabschnitte vorstehen. Das an dem Wellenende mit dem kleineren Durchmesser
über die Läuferstirnfläche teliende `Venenstück kann nach dem Einn auf den Lag;
rzapfendurclimesser abget werden.
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Die Erfindung ist an Hand der beiliegenden Zeichnung erläutert, und
zwar zeigen: Abb. i einen Liingsschnitt der bisherigen Ausführungsform, Abb. ia
einen Querschnitt nach A-R der Abb. i, Abb. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform
nach der l?rfindung, Abb. -2a einen Quers(-)mitt nach (.'-D der Abb. 2, Abb. 3.einen
Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung, Abb.3a einen Querschnitt
nach E-F der Abb. 3.
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Für alle gezeigten Ausführungsformen ist die «-i#lle mit i und der
auf letzterer sitzende Läufer mit 2 bezeichnet. Als Nabe des Läufers wird der M'erkstofring
3 angesehen, der zwischen dem Grunde der Schieberschlitze 4 und der Wellenbohrung
verbleibt.
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Bei dem bekannten Ausführungsbeispiel der Läuferbefestigung nach den
Abb. i und i a sitzt der Läufer 2 an beiden Enden mit Passung auf der Welle i und
ist durch Keile 5 gegen Verdrehung auf der Welle gesichert. In der Längsmitte des
Läufers ist durch Eindrehungen der Welle und des Läufers zwischen diesen beider
Teilen ein Hohlraum 6 geschaffen. .
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Erfindungsgemäß ist nun, wie das Ausführungsbeispiel nach den Abb.
2 und 2a zeigt, der Läufer an den Enden auf die Welle aufgeschrumpft. In der Mitte
trägt die Welle einen oder mehrere Keile 7, die entweder in Einfräsungen der Welle
eingelegt sind oder durch Ansätze der Welle gebildet werden. Die Keile der Welle
i greifen in entsprechende Nuten der Nabenbohrung ein. Die Schrumpfverbindungen
erstrecken sich von den beiden Stirnseiten des Läufers her über die Längen x und
xi, und zwar ist der Durchmesser a der Nabenbohrung und der Welle an der einen Seite,
im vorliegenden Falle der Antriebsseite, größer als der Durchmesser b der Nabenbohrung
bzw. der Welle auf der anderen Seite. Das zwischenliegende, die Keile 7 tragende
Wellenstück, hat einen mittleren Durchmesser von solcher Größe, daß es beim Einziehen
der Welle in den Läufer mit den Keilen durch die Bohrung mit dem Durchmesser a hindurchgesteckt
werden kann. Durch diese Anordnung wird der Einzugsweg auf die Größe der Strecken
x bzw. x, beschränkt. Die Wellenabschnitte mit den Durchmessern a und b sind um
den Betrag y bzw. y, länger als die Längen x und x1 der Schrumpfverbindungen und
stehen nach dem Einziehen der Welle in die
Nabe in Einziehrichtung
um diesen Betrag aus den zugehörigen Nabenabschnitten heraus. .Das über die eine
Läuferstirnseite vorstehende, strichpunktiert gezeichnete Wellenstück y1 kann nach
dem Einziehen der Welle auf den Durrhmesser des ausgezogen gezeichneten Lager=-zapfens
abgedreht werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Abb.3 und 3 a unterscheidet sich
von dem vorhergehenden dadurch, daßan Stelle dergewöhnlichen Keilverbindung ein
Keilstück 8 vorgesehen ist, das auf der Welle befestigt ist und zuasmmen mit dieser
in die Nabe des Läufers von der Seite der größeren Bohrung her eingeschoben wird.
In der Abb. 3 ist auch gezeigt, daß der Läufer mit der Welle an seinen Stirnseiten
bei 9 verschweißt werden kann. Besondere Bedeutung kommt dieser Verschweißung an
der höher beanspruchten Antriebsseite zu.