DE7711278U1

DE7711278U1 - COUPLING

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Publication number: DE7711278U1
Application number: DE19777711278
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1977-03-08
Filing date: 1977-04-09
Publication date: 1979-01-18
Also published as: CH619520A5; DE2715949A1

Description

Kupplung /Clutch /

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Kupplung zwischen zwei rotierenden Maschinen, insbesondere zwischen Turbine und Generator zur Uebertragung des Normalmomentes und Kurzschlussmoment-Vielfachen, bestehend aus zwei Kupplungshälften. The present innovation relates to a coupling between two rotating machines, in particular between a turbine and generator for the transmission of the normal torque and Short-circuit torque multiples, consisting of two coupling halves.

Das starre Kuppeln von mehreren Rotoren, beispielsweise eines Turbinenrotors mit einem Rotor eines Generators geschieht überlicherweise durch die Anordnung einer starren Kupplung zwischen diesen beiden Maschinenteilen, wobei an die als Kupplungen ausgebildeten Elemente hohe Ansprüche gestellt werden, insbesondere deshalb, weil die Kupplung sowohl das Normal-Drehmoment, wie auch Pendel- und Kurzschlussmomente übertragen und wobei gleichzeitig jedes der beiden Wellenteile genau zentrieren muss und so ausgelegt sein muss, dass die Achsen genau fluchten. Die Zentrierung der Kupplung wird noch durch grosse umlaufende Querkräfte, die konstante Querkraft aufgrund des Eigengewichtes, sowie Axialzug-, Druck- und Biegekräfte beeinflusst.The rigid coupling of several rotors, for example a turbine rotor with a rotor of a generator, takes place usually by arranging a rigid coupling between these two machine parts, whereby High demands are made of the elements designed as clutches, in particular because the Coupling both the normal torque, as well as pendulum and short-circuit torques transmit and at the same time must center each of the two shaft parts precisely and must be designed so that the axes are precisely aligned. the The coupling is centered by large circumferential transverse forces, the constant transverse force due to its own weight, as well as axial tensile, compressive and bending forces.

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Beim Zusammenkuppeln von Turbinen- und Generatorrotoren muss weiterhin noch zwischen Gruppen mit mehreren Rotoren, bei welchen beispielsweise ein Rotor an einem Ende mit einem Lager und am anderen Ende über eine Kupplung auf das Lager des nächsten Rotors abgestützt ist, und zwischen zweilagerigen Rotoren unterschieden werden, bei welchen beidseits der Kupplung je ein Lager vorgesehen ist. Bei den genannten ersten Gruppen resultieren die auf die Kuplung einwirkenden Kräfte vorwiegend aus radial verschobenen oder achsenmässig nicht-fluchtenden Kupplungsteilen, wobei diese Kräfte durch entsprechende Korrekturen mittels Auswuchtgewichten teilweise kompensiert werden können. Bei den zweilagerigen Gruppen wird eine radiale Kupplungsversetzung zu einem "Kurbeln" beider Lagerstellen führen. Dies kann durch Auswuchten nicht mehr behoben werden. Bei einer derartigen Konstruktion tritt durch Ausrichtfehler, Fundamentänderungen und Wärmedehnungungen eine ungleiche Belastung beider Lager auf.When coupling turbine and generator rotors together, it is still necessary to choose between groups with several rotors, in which, for example, a rotor at one end with a bearing and at the other end via a coupling to the Bearings of the next rotor is supported, and a distinction can be made between two-bearing rotors, in which a bearing is provided on both sides of the coupling. In the case of the first groups mentioned, the result is the coupling Acting forces mainly from radially displaced or axially non-aligned coupling parts, these forces can be partially compensated for by making corrections using balancing weights. at In the two-tier groups, a radial coupling displacement will lead to a "cranking" of both bearing points. this can no longer be remedied by balancing. With such a construction, alignment errors Changes to the foundation and thermal expansion result in an unequal load on both bearings.

Ferner ist bei der Verbindung einer Turbine grosser Leistung mit einem entsprechenden Generator zu beachten, dass der Aussendurchmesser der Kupplung kleiner sein muss alsFurthermore, when connecting a turbine with a high output to a corresponding generator, it should be noted that the outer diameter of the coupling must be smaller than

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der Innendurchmesser des Kappenrings des Generators, wodurch sich von vornherein konstruktive Begrenzungen in der Kupplungsauslegung ergeben.the inside diameter of the cap ring of the generator, which means that there are structural limitations in the design of the coupling from the outset result.

Die bekannten Flanschkupplungen wurden bislang als sogenannte Reibschlusskupplungen ausgelegt, bei welchen das* normale Drehmoment, bzw. ein Bruchteil dessen durch Flanschreibung übertragen wird und die Kurzschluss-Vielfachen durch Scherung der Kupplungsbolzenj Scherhülsen und/oder Querkeile aufgenommen wurden. Als zylindrische oder leicht konische Passbolzen ausgebildete Kupplungsbolzen gewährleisten zwar eine genaue Zentrierung, weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nach dem Anscheren, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses, schwer zu demontieren sind.The known flange couplings have so far been designed as so-called friction clutches, in which the * normal torque, or a fraction of which is transmitted through flange friction and the short-circuit multiples through Shear of the coupling bolts, shear sleeves and / or cross wedges have been added. As cylindrical or light Coupling bolts formed by conical fitting bolts ensure precise centering, but have the The disadvantage that they are difficult to dismantle after shearing, for example due to a short circuit.

Dies wurde bei den bekannten Kupplungen teilweise dadurch vermieden, dass eine Passungs-Hohlkehle oder hartes Bolzenmaterial verwendet wurde, bzw. dass die Kupplungsbolzen schräg zur Achse eingesetzt wurden, wobei gleichzeitig der Aussendurchmesser des Kupplungsflansches verkleinert werden sollte.In the known couplings, this was partially avoided by using a fit groove or hard bolt material was used, or that the coupling bolts were inserted at an angle to the axis, while at the same time the Outside diameter of the coupling flange should be reduced.

Weiterhin sind sogenannte Schrumpfkupplungen bekannt, welche jedoch den N- ihteil aufweisen, dass bei Drehmomentschwankungen immer ein Teil der Wellenlänge'in der Kupplung am Umfang rutschen muss.Furthermore, so-called shrink couplings are known which however, have the disadvantage that with torque fluctuations always part of the shaft length in the coupling has to slip around the circumference.

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Es ist Aufgabe der vorliegenden Neuerung eine Kupplung zwischen zwei rotierenden Maschinen zu schaffen, welche einen möglichst geringen Aussendurchmesser aufweist, welche leicht montiert, demontiert und ausgewuchtet werden kann und welche einen genauen unveränderlichen Rundlauf aufweist und ein Wellenrutschen verhindert.It is the task of the present innovation to create a coupling between two rotating machines, which has the smallest possible outer diameter, which can be easily assembled, disassembled and balanced and which has an exact invariable concentricity and prevents wave slipping.

Die vorgenannte Aufgabe wird neuerungsgemäss dadurch gelöst, dass jede Kupplungshälfte aus einer Kombination einer Schrumpfkupplung sowie einem formschlüssigen Verzahnungsteil und einer Axialsicherung besteht, und beide Kupplungshälften durch einen Flansch mit Kupplungsbolzen verbunden sind.According to the innovation, the aforementioned object is achieved by that each coupling half consists of a combination of a shrink coupling and a form-fitting toothed part and an axial lock, and both coupling halves by a flange with coupling bolts are connected.

Der Vorteil der neuerungsgemässen Ausbildung einer Kupplung ist insbesondere darin zu erblicken, dass jede Kupplungs-The advantage of the innovation according to the design of a clutch can be seen in particular in the fact that every coupling

.5 halfte, d.h. die Wellenenden der Rotoren als Schrumpfkupplung ausgebildet sind, wobei die Kupplungshülse auf die leicht konischen Wellenenden beider Rotoren aufgeschrumpft, bzw. mittels eines an sich bekannten Druckölverbandes aufgebracht werden können, wodurch die Wellen.5 half, i.e. the shaft ends of the rotors as a shrink coupling are designed, the coupling sleeve being shrunk onto the slightly conical shaft ends of both rotors, or can be applied by means of a pressure oil bandage known per se, whereby the waves

!0 genau zentriert werden und der Schrumpfkupplungsteil die Zentrierfunktionen und die Reibschlussübertragung des! 0 are centered exactly and the shrink coupling part performs the centering functions and the frictional transmission of the

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Normalmomentes übernimmt, während der Verzahlungsteil, welcher zwischen dem Ende der Hülse und der Welle angeordnet ist, die Uebertragung der Kurzschlussmoment-Vielfachen aufnimmt. Durch den Axialsicherungsring werden die Wellenenden gegen Herausrutschen gesichert. Vorteilhafterweise ist der konische Schrumpfsitz so ausgebildet, dass die Welle zum Ausrichten aufgesteckt werden kann und dass in der Endlage der volle Schrumpfsitz erreicht wird, wobei der Konus zwischen 1 : I50 bis 1 : 1000 betragen kann.Normal moment takes over, during the payment part, which is arranged between the end of the sleeve and the shaft, which absorbs the transmission of the short-circuit torque multiples. The shaft ends are secured against slipping out by the axial locking ring. Advantageously, the conical shrink fit so that the shaft can be attached for alignment and that in the end position the full shrink fit is achieved, whereby the cone can be between 1: 150 to 1: 1000.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Neuerungsgegenstandes ist generatorseitig eine Kupplungshälfte angeordnet, und antriebsseitig eine einteilige Wellen-/ Flanschverbindung mit Kupplungsbolzen vorgesehen.According to a further advantageous embodiment of the subject of the innovation a coupling half is arranged on the generator side, and a one-piece shaft / Flange connection with coupling bolts provided.

Ferner ist es möglich, dass eine aus Schrumpfkupplungen und Verzahnungsteilen gebildete gemeinsame Kupplungshülse beide Wellenendender Turbine und des Generators miteinander verbindet.It is also possible that one made of shrink couplings and toothed parts formed common coupling sleeve both shaft ends of the turbine and the generator with each other connects.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Neuerungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.In the drawing is an exemplary embodiment of the subject of the innovation shown in simplified form.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein Verbindungselement, bestehend aus Schrumpfkupplung, Verzahnungsteil mit Axialsicherungsring1 shows a connecting element consisting of a shrink coupling, toothed part with an axial locking ring

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und Kupplungsflansch mit Kupplungsbolzen,and coupling flange with coupling bolt,

Fig. 2 ein aus einer Kupplungshälfte bestehendes Verbindungselement, 2 shows a connecting element consisting of a coupling half,

Fig. 3 ein aus Schrumpfkupplungen und Verzahnungsteilen gebildetes gemeinsames Verbindungselement beider Wellenenden.Fig. 3 is made up of shrink couplings and toothed parts formed common connecting element of both shaft ends.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 eine Rotorwelle eines Generators bezeichnet, deren vorderes Ende als konischer Schrumpfsitz 2 ausgebildet ist. Dem konischen Schrumpfsitz 2 ist eine Kupplungshülse 3 aufgeschrumpft bzw. durch einen an sich bekannten Druckölverband aufgezogen. Zum Anschluss an eine (nicht dargestellte) Druckquelle sind in der Kupplungshülse 3 Druckölanschlüsse 4 vorgesehen. In den Kupplungshülsen 3, 3' ist eine Zentrierung 5 angeordnet. Die Kupplungshülse 3 ist weiterhin mit einem Flansch 6 versehen, in welchen Bohrungen 7 zur Aufnahme von (nicht dargestellten) Kupplungsbolzen angeordnet sind. Die Kupplungshülse 3 weist weiterhin an ihrem, dem Generatorrotor zugekehrten Ende eine Innenverzahnung 8 auf, in welche eine Aussenverzahnung 9 eines Verzahnungsteiles 10 eingreift.According to FIG. 1, 1 is a rotor shaft of a generator referred to, the front end of which is designed as a conical shrink fit 2. The conical shrink fit 2 is a coupling sleeve 3 is shrunk on or pulled through a pressure oil bandage known per se. For connection 3 pressure oil connections 4 are provided in the coupling sleeve to a pressure source (not shown). In the coupling sleeves 3, 3 'a centering 5 is arranged. The coupling sleeve 3 is also provided with a flange 6, in which bores 7 are arranged for receiving coupling bolts (not shown). The coupling sleeve 3 also has its, the generator rotor facing End of an internal toothing 8, in which an external toothing 9 of a toothing part 10 engages.

Zur Sicherung des Verzahnungstexles 10 ist ein Axialsicherungsring 11, welcher als Sprengring oder als zusammengesetzter Ring ausgebildet sein kann, vorgesehen. Eine Turbinenwelle 12 ist in axialer Richtung fluchtend zur Rotorwelle 1 angeordnet, Vielehe ebenfalls einen konischenAn axial locking ring is used to secure the toothed thread 10 11, which can be designed as a snap ring or as a composite ring, is provided. A turbine shaft 12 is arranged in the axial direction in alignment with the rotor shaft 1, plural marriage also a conical one

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Schrumpfsitz 2^f aufweist und von einer Kupplungshülse 3¹ analog zur Kupplungshälfte der Generatorseite überdeckt ist. Die Kupplungshülse 3' weist ebenfalls Druckölanschlüsse 4', einen Plansch 6' mit Bohrungen 7¹» eine Innenverzahnung 8^f sowie ein Verzahnungsteil 10' mit Aussenverzahnung 9' auf. Weiterhin ist eine Zentrierung 13 vorgesehen. Der Verzahnungsteil 10' wird auch turbinenseitig durch einen Axialsicherungsring 11' gesichert.Has shrink fit 2 ^f and is covered by a coupling ^{sleeve 3 1} analogous to the coupling half of the generator side. The coupling sleeve 3 'also has pressure oil connections 4', a flat 6 'with bores 7 ¹ », an internal toothing 8 ^f and a toothing part 10' with external toothing 9 '. A centering 13 is also provided. The toothed part 10 'is also secured on the turbine side by an axial locking ring 11'.

In der Fig. 2 ist das Ende der Turbinenwelle 12 als einteilige Wellen-/Planschverbindung mit dem Plansch 6' und den Bohrungen 7' zur Aufnahme von Kupplungsbolzen ausgebildet, während die Rotorwelle 1 des Generators analog zur Fig. 1 die Kupplungshülse 3 mit den Druckölanschlüssen 4, der Zentrierung 13, der Innenverzahnung 8 und der darin eingreifenden Ausssenverzahnung 9 des '· Ver.zahnungsteiles 10 und dem Axialsicherungsring 11 versehen ist.In Fig. 2, the end of the turbine shaft 12 is as a one-piece Wave / paddling connection with the paddling 6 'and the bores 7 'designed to receive coupling bolts, while the rotor shaft 1 of the generator is analogous 1 shows the coupling sleeve 3 with the pressure oil connections 4, the centering 13, the internal toothing 8 and the therein engaging external toothing 9 of the '· toothing part 10 and the axial locking ring 11 is provided.

In der Fig. 3 ist sowohl das Ende der Rotorwelle 1 des Generators als auch das Ende der Turbinenwelle 12 mit je einem konischen Schrumpfsitz 2 und 2' versehen, welche von einer gemeinsamen Kupplungshülse 3 mit Druckölanschlüssen H überdeckt sind. Die gemeinsame Kupplungshülse 3 ist auf die als Schrumpfsitz ausgebildeten Wellenenden 1 und 12 aufgeschrumpft, bzw. durch einen Druckölverband auf die Wellenenden aufgeschoben, wobei die Innenver-In FIG. 3, both the end of the rotor shaft 1 of the generator and the end of the turbine shaft 12 are each provided with a conical shrink fit 2 and 2 ′, which are covered by a common coupling sleeve 3 with pressurized oil connections H. The common coupling sleeve 3 is shrunk onto the shaft ends 1 and 12, which are designed as a shrink fit, or pushed onto the shaft ends by means of a pressure oil bandage.

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zahnungen 8, 8' in die jeweiligen Aussenverzahnungen 9j 9' der beiden Verzahnungsteile 10, 10' eingreifen. Die Verzahnungsteile 10, 10' sind wiederum durch Axialsicherungsringe 11, 11' gesichert.teeth 8, 8 'in the respective external teeth 9j 9' of the two toothed parts 10, 10 'engage. The toothing parts 10, 10 'are in turn by axial locking rings 11, 11 'secured.

Durch die neuerungsgemasse Ausbildung eines Verbindungselementes wird auf einfache Weise gewährleistet., dass beispielsweise Turbinen- und Generatorwelle genau zueinander zentriert werden können und dass der Aussendurchmesser der Aussenverzahnung kleiner ist als der Innendurchmesser des Kappenringes.The design of a connecting element according to the invention ensures in a simple manner that, for example Turbine and generator shaft can be centered exactly to each other and that the outer diameter of the The external toothing is smaller than the internal diameter of the cap ring.

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Claims

1. Coupling between two rotating machines, consisting of two coupling halves, characterized in that each coupling half consists of a combination of a shrink coupling (2, 2 ', 3, 3') and a form-fitting toothed part (8, 8 ' ₃ 9, 9', 1O ₃ 10 ·) and an axial lock (H ₃ 11 '), and both coupling halves are connected by a flange (6 ₃ 6') with coupling bolts.

2. Coupling according to claim I _3, characterized in that a coupling half is arranged on the generator side and a one-piece shaft Z-flange connection (6 ' ₃ 7'j 12) with coupling bolts is provided on the drive side.

3. Coupling according to claim 1, characterized in that a _{common coupling sleeve formed from shrink couplings (2 3} 2 ', 3) and toothed parts (8, 8', 9, 9'3 1O ₃ 10 ') both shaft ends (1, 12) connects with each other.

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