DE8019851U1

DE8019851U1 - Drehsteife, axial und winklig elastisch beugefaehige membrankupplung

Info

Publication number: DE8019851U1
Application number: DE19808019851U
Authority: DE
Original assignee: Zahnraederfabrik Renk AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1980-07-24
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-07-09

Description

PA 617 21. Juli 1980

Drehsteife, axial und winklig elastisch beugefähige Membrankupplung.

Die Erfindung betrifft eine drehsteife, axial und winklig elastisch beugefähige Membrankupplung zur gelenkartigen Verbindung von drehmomentübertragbaren Maschinenelementen, wie_;Wellen, Zapfen usw., mit zwei Kupplungsteilen und mindestens einer zwischen diesen Teilen angeordneten Membran.

Drehsteife Verbindungen von nicht exakt fluchtenden Wellen, die einen Radial-, Axial- und/oder Winkelversatz aufweisen, können, wenn neben absoluter Spielfreiheit auch Wartungsfreiheit gefordert wird, nur durch winkel- und axialelastische ganzmetallische Kupplungen realisiert werden.

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Als Lösungsprinzipien bieten sich z.B. Faltenbalg-, Laschen- und Membrankupplungen an.

Den hohen Anforderungen hinsichtlich Drehzahl, Drehmoment , Baugröße und Laufruhe werden die bekannten Membrankupplungs-Bauarten auf unterschiedliche Weise gerecht.
Bekannte Membranarten sind:

1. Ebene Kreisringmembran ohne Durchbrüche mit konstanter Dicke.

2. Membranen mit kreisringförmigen Sicken ohne Durchbrüche.

3. Ebene Kreisringmembranen ohne Durchbrüche mit variabler Dicke.

4. Ebene Kreisringmembranen mit Durchbrüchen auf einem einzigen Lochkreisdurchmesser.

5. Ebene Membranen mit radialen oder gekrümmten Speichen.

6. Ebene Membranen, bei denen die Kupplungshälften wechselseitig auf dem gleichen Lochkreisdurchmesser mit den Membranen verbunden sind.

Hohe Drehzahlen bei gleichzeitig hohen Drehmomenten, speziell im Turbomaschinenbau (z.B. in der Energie- und Verfahrenstechnik) bedingen eine kompakte Bauweise der Membran. Hier stehen sich jedoch die Anforderungen nach hoher Belastbarkeit und elastischer Beugefähigkeit gegenüber.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Membrankupplung zu schaffen, die hoch belastbar ist und geringe Rückstellkräfte erzeugt. Das ist möglich, wenn bei geringstem Materialaufwand und großer Materialausnutzung eine hohe Knickfestigkeit der Membran erzielt wird. Diesen Anforderungen werden besonders Kreisringmembranen gerecht, bei denen die Drehmomentübertragung vom äußeren zum inneren Durchmesser der Membran erfolgt bzw. umgekehrt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die im nichtgebeugten Zustand vorzugsweise ebene Membran die Beugefähigkeit unterstützende und die Beulgrenze erhöhende Ausschnitte aufweist, welche auf zwei oder mehr Lochkreisdurchmessern so angeordnet sind, daß sie miteinander ein Netzwerk bilden. Es werden also gemäß der Erfindung wirtschaftlich herzustellende Membranen mit Ausschnitten großer Anzahl auf zwei oder mehr Lochkreisdurchmessern verwendet. Das entstehende Netzwerk in der Membran ermöglicht elastische Winkel- und Axialbewegungen der Kupplung bei gleichzeitig hoher Knickstabilität der Membran unter Drehmoment, wobei die konstruktive Ausführung des Netzwerkes auf den Spannungszustand in der Membran unter Betriebsbelastung abgestimmt sein muß.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hälfte

einer Membrankupplung nach der Erfindung, wobei die Membranen ohne Zwischenlagen angeordnet sind,

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Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt einer Membrananordnung ähnlich Fig. I, wobei jedoch Membranen mit Zwischenlagen angeordnet sind,

Fig. 3 die Ansicht einer Membran nach der Erfindung mit einer Vielzahl kreisrunder Ausschnitte, und

Fig. 4 die Ansicht einer anderen Membran nach der Erfindung mit einer Vielzahl rautenförmiger gekrümmter Ausschnitte.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Längsschnitt durch eine Membrankupplung gezeigt, bei der das Kupplungsteil 1 als Nabe zum Aufsetzen auf eine Welle, und das Kupplungsteil 2 als Flansch einer Hohlwelle ausgebildet ist. Das Drehmoment wird in der dargestellten Form vom Kupplungsteil 1 mittels Stirnverzahnung 8 und Paßschrauben 7 über einen Zwischenring 6 in die Membranen 3 geleitet und von hier über Paßschrauben 9 in den Flansch der Hohlwelle 2.

Es sind beispielsweise 3 Membranen vorgesehen. Sie sind in Fig. 2 am äußeren Durchmesser durch Zwischenringe und am inneren Durchmesser durch Zwischenringe 10 auf Abstand gehalten. Es ist auch möglich, die Membranen ohne Zwischenringe 5,10 entsprechend Fig. 1 zu montieren.

Die Stirnverzahnung 8 kann vorgesehen werden, um an dieser Stelle eine Austauschbarkeit zu gewährleisten und die Montage zu erleichtern. Anstelle der Stirnverzahnung kann auch eine reine Paßschraubenverbindung

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vorgesehen werden. '«

Fig. 3 zeigt eine Membran 12 mit kreisförmigen Ausschnitten 13, Fig. 4 eine Membran 14 mit rautenförmig gekrümmten Ausschnitten 15, durch die je ein Netzwerk aus sich kreuzenden rechts- und linksgängigen Spiralen entsteht. Die beiden Membranen 12 und 14 haben jeweils äußere Durchbrüche 16 zum Anschluß eines Kupplungsteils, z. B. 1, und innere Durchbrüche 17 zum Anschluß eines anderen Kupplungsteils, z. B. 2.

Die Ausschnitte 13 und 14 können alle gleich groß sein. Das Netzwerk der Membran verformt sich bei Belastung dann in einer günstigeren Weise, wenn die inneren Ausschnitte kleiner und die äußeren größer sind. Ferner ist es für die Drehmomentübertragung günstiger, wenn die Ausschnitte von innen nach außen konvex bogen- oder spiralförmig hintereinander angeordnet sind, entsprechend Fig. 3 und

Claims

■ftnsprüche

1. Drehsteife, axial und winklig elastisch beugefähige

Membrankupplung zur gelenkartigen Verbindung von drehmomentübertragenden Maschinenelementen, wie Wellen, Zapfen usw., mit zwei Kupplungsteilen (1,2) und mindestens einer zwischen diesen Teilen angeordneten Membran (3;12;14)

dadurch gekennzeichnet, daß die im nichtgebeugten Zustand vorzugsweise ebene Membran (3;12;14) die Beugefähigkeit unterstützende und die Beulgrenze erhöhende Ausschnitte (13; 15) aufweist, welche auf zwei oder mehr· Lochkreisdurchmessern so angeordnet sind, daß sie miteinander ein Netzwerk bilden.

2. Membrankupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf zwei oder mehr Lochkreisdurchmessern angeordneten Ausschnitte (13;15) unterschiedliche Größen aufweisen.

3. Membrankupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (13;15) von den inneren Lochkreisdurchmessern zu den äußeren Lochkreisdurchmessern fortlaufend größer ausgebildet sind.

4. Membrankupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk zwischen den Ausschnitten (13;15) die Form von rechts- oder linksgähgigen, Vorzugs-

weise die Form von sich kreuzenden rechts- und lir.ksgängigen, Spiralen bzw. nach außen hin konvexen Bögen hat.

5. Membrankupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Ausschnitte (13;15) voneinander in Umfangsrichtung und in Radialrichtung je gleich groß sind.

6. Membrankupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerk-Stege vom radial äußeren zum radial inneren Membranbereich hin eire zunehmend größere Dicke haben.

7. Membrankupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte rautenförmig sind, wobei die Rauten-Diagonalen in Umfangs- und Radialrichtung verlaufen.

8. Membrankupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Membranen am äußeren und inneren Durchmesser durch Zwischenlagen (5,107 auf Abstand gehalten sind.

9. Membrankupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentübertragung am.äußeren Durchmesser der Kupplung formschlüssig von den Membranen (3)

mittels Paßschrauben (7) auf einen Ring (6) und von diesem Ring formschlüssig über eine Stirnverzahnung (8) auf ein Kupplungsteil (1) erfolgt,