DE8337492U1 - Membrane coupling - Google Patents
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Description
BHS-Bayerieche Berg-, Hütten- und Salzwerke Aktiengesellschaft MünchenBHS-Bayerieche Berg-, Hütten- and Salzwerke Aktiengesellschaft Munich
MembrankupplungMembrane coupling
Die Neuerung besieht sich auf eine Membrankupplung mit mindestens einem Flansch und mindestens einer daran am Außendurchmesser verbundenen Membranseheibe, welche zwischen zwei Anschlußteilen angeordnet sind«The innovation relates to a membrane coupling with at least a flange and at least one on it on the outside diameter connected membrane washer, which are arranged between two connecting parts «
Derartige Membrankupplungen werden immer häufiger, insbesondere bei hochtourigen Antrieben, benötigt, und zwar aus generellen Forderungen heraus» wie beispielsweise schwingungsfreie Leistungsübertragung, lange Lebensdauer und absolute Wartungsfreiheit. Such membrane couplings are required more and more frequently, especially in the case of high-speed drives, for general reasons Challenges such as vibration-free power transmission, long service life and absolute freedom from maintenance.
Membrankupplungen erfüllen diese Forderungen am umfassendsten aufgrund ihrer besonderen konstruktiven Merkmale: Sie besitzen ein geringes Gewicht infolge der Ganzstahlausführung; sie sind als Kupplung fertig montiert auswuchtbar; sie sind verschleißfrei und erfordern keine Schmierung.Diaphragm couplings meet these requirements most comprehensively due to their special design features: They have low weight due to the all-steel construction; they can be balanced as a fully assembled coupling; they are wear-free and do not require lubrication.
Membrankupplungen sind außerdem in der Lage, Fehlfluchtungen zwischen den treibenden und der getriebenen Maschine durch die Materialelastizität der Membranscheiben auszugleichen. Wo die Antriebsmaschine und das getriebene Aggregat in einem größeren Abstand zueinander stehen, werden zwei Membrankupplungen als Doppelgelenkkupplung verwendet. Dadurch erreicht man einen Ausgleich auch von größeren Wellenverlagerungen;Diaphragm couplings are also capable of misalignment Balance between the driving and the driven machine through the material elasticity of the membrane disks. Where the prime mover and the driven unit are at a greater distance from one another, two diaphragm couplings are used as double joint couplings. Achieved thereby one also compensates for larger shaft misalignments;
.darüber hinaus auch eine Verkleinerung der Rückstellkräfte und den damit verbundenen ungünstigen Auswirkungen auf die Lager der Anschlußwellen.. In addition, a reduction in the restoring forces and the associated adverse effects on the bearing of the connecting shafts.
Der anhaltende Trend zu höheren Leistungen und höheren Drehzahlen erhöht auch ganz erheblieh die Anforderungen an derartige Kupplungen.The continuing trend towards higher powers and higher speeds also increases the demands on such clutches quite considerably.
Diesen Anforderungen werden die bekannten Membrankupplungen aber nicht im gewünschten Ausmaß gerecht: Bei den bekannten Bauarten erfolgt die Verbindung der Membran am Außendurchmesser des Flansches ausschließlich, durch eine größere Anzahl von Paßschrauben. Diese Schrauben werden neben dem notwendigen Anzugsmoment und dam zu übertragenden Drehmoment bei hohen Drehzahlen noch zusätzlich durch ihre eigene Fliehkraft derart hoch beansprucht, daß die der Kupplung zumutbare maximale Drehzahl von dieser Schraubenbeanspruchung bestimmt wird.The well-known membrane couplings meet these requirements but not to the desired extent: In the known types, the connection of the membrane on the outer diameter of the flange is done exclusively by a larger number of Fitting bolts. In addition to the necessary tightening torque and the torque to be transmitted at high speeds, these screws are also activated by their own centrifugal force It is highly stressed that the maximum speed acceptable to the clutch is determined by this screw stress.
Bei großen Leistungen Und hohen Drehzahlen kommt es in diesem Zusammenhang vor, daß der Lochkreisdurchmesser dieser Paßschrauben, bedingt durch ihre Beanspruchung, reduziert werden muß, was wiederum nachteilig die Elastizität der Membranscheibe verringert bzw. die Rückstellkräfte erhöht.With great powers and high speeds it comes in this Context suggests that the pitch circle diameter of these close-fitting bolts must be reduced due to their stress, which in turn disadvantageously reduces the elasticity of the membrane disk or increases the restoring forces.
Wollte man aber die Höhe der Elastizität beibehalten, müßte bei kleinerem Durchmesser die Membranwandstärke verkleinert werden, was wiederum die Gefahr von Membranbrüchen erhöhen würde.But if you wanted to maintain the level of elasticity, you would have to With a smaller diameter, the membrane wall thickness can be reduced, which in turn would increase the risk of membrane ruptures.
Die Darstellung dieser Wechselbeziehungen zeigt die Grenzen für derartige bekannte Membrankupplungen· Darüber hinaus sind Schraubenverbindungen dieser hohen Güte sehr aufwendig und in der Herstellung teuer. Sie beinhalten außerdem die Gefahr, daß sich nach Kupplungsdemontage eine falsche Zuordnung der einzelnen Teile ergibt, so daß bei neuer Inbetriebnahme zusätzliche ünwuchten vorhanden sind, welche einen sicheren Kupplungsverlauf gefährden.The illustration of these interrelationships shows the limits for such known membrane couplings Screw connections of this high quality are very complex and in expensive to manufacture. They also involve the risk that, after dismantling the coupling, there will be an incorrect assignment of the results in individual parts, so that additional unbalances are available when starting up again, which a safe Endanger the course of the clutch.
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Die Verbindung der Membransahelbe mit einem nabenartigen Innenteil 1st bei den bekannten Bauarten unterschiedlich ausgeführt. Am häufigsten findet man wiederum die Verbindung mittels Schrauben, jedoch mit zusätzlicher Verzahnung für die Drehmomentübertragung. Diese Verzahnung let deshalb notwendig, da durch den relativ kleinen Durohmesser die sichere Drehmomentübertragung hier zum Kriterium wird. Eine derartige Verbindung ist aber wiederum kompliziert Im Aufbau, teuer in der Herstellung und gefährlich hinsichtlich zusätzlicher Unwuehten nach der Montage.The connection of the membrane with a hub-like inner part is carried out differently in the known types. Again, the most common is the connection by means of screws, but with additional teeth for the torque transmission. This toothing is necessary because the relatively small durometer makes it safe Torque transmission becomes a criterion here. Such a connection, however, is again complicated in construction and expensive in production and dangerous in terms of additional discomfort after assembly.
Eine problemlosere Verbindung der,Membran mit dem Innenteil besitzen bekannte Ausführungen durch die Anwendung der Elektronenstrahlschweißung, wobei am häufigsten die Schweißung mittels axial gerichtetem Elektronenstrahl angewendet wird. Die axiale Elektronenstrahlschweißung führt aber an der Verbindungsstelle, durch das fehlen von ausreichend großen Übergangsradien, zu ungünstigen lokalen Spannungskonzentrationen und dadurch zu einer erhöhten Schadensanfälligkeit.A more problem-free connection between the membrane and the inner part have known designs through the use of electron beam welding, the most common being welding is applied by means of an axially directed electron beam. However, the axial electron beam welding leads to unfavorable local stress concentrations at the connection point due to the lack of sufficiently large transition radii and thereby an increased susceptibility to damage.
Bei den bekannten Bauarten bilden weiterhin die Naben für die Anschlußwellen und die Flansche zusammen ein einstückiges, unelastisches Teil. Die notwendige, allseitige Bearbeitung macht dieses Teil teuer.In the known designs, the hubs continue to form the connecting shafts and the flanges together form a one-piece, inelastic part. The necessary, all-round processing makes this part expensive.
Zusätzlich ist an dem Außendurchmesser des Flansches ein weiterer, bis an das nabenartige Innenteil geführter Flansch als Fangvorrichtung befestigt. Diese Vorrichtung bezweckt, bei Membranbruch das dann frei werdende, nabenartige Innenteil zumindest Ober die Auslaufperiöde hinweg zu führen und ihr Wegschleudern zu verhindern. Auch dieses Teil ist teuer in der Herstellung. Außerdem Vergrößert sich die Masse der gesamten Einheit erheblich, insbesondere im Bereich des größten Durchmessers. Wie Betriebserfahrungen und Theorie zeigen, ist die Größe der umlaufenden Masse von ausschlaggebender Bedeutung für das dynamische Verhalten rotierender Teile, was zu der Konstruktionsregel führt, das Gewicht derartiger Teile klein zu halten.In addition, there is another flange on the outside diameter of the flange, which extends as far as the hub-like inner part Safety gear attached. The purpose of this device is to guide the hub-like inner part which is then released, at least over the discharge period, and to prevent it from being thrown away if the membrane ruptures. Also this part is expensive in the Manufacturing. In addition, the mass of the entire unit increases considerably, especially in the area of the largest diameter. As operating experience and theory show, this is Size of the rotating mass of decisive importance for the dynamic behavior of rotating parts, which leads to the design rule that the weight of such parts is small keep.
Aufgabe der vorliegenden Heuerung, ist es, ausgehend von der eingangs genannten Konstruktion eine Membrankuppltmg zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau eine höhere Leistungsfähig- ^ keit aufweist und größere Drehzahlen ermöglicht.The task of the present hiring is based on the to create a membrane coupling which, with a simple structure, has a higher performance ^ has speed and allows higher speeds.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst« daß auch der Flansch als Membranscheibe ausgebildet ist und daß beide MetaJaranseheiben miteinander und mit den angrenzenden Elenten- ** ten über Elektronenstrahlsohweißung verbunden sind. HierdurchAccording to the invention, this problem is solved by "also the flange is designed as a membrane disk and that both MetaJaranseheiben with each other and with the adjoining elementary ** th are connected via electron beam welding. Through this
( ergibt sich der Vorteil/ daß im Regelfall zwei Membranen am(there is the advantage / that as a rule two membranes on the
äußeren Durehmesser miteinander und am inneren Durchmesser je» .. wells mit den benachbarten Teilen .verbunden sind, wobei durchouter diameters are connected to each other and on the inner diameter each wells are connected to the neighboring parts, whereby through
f wird.f will.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments result from the subclaims.
'■ Die vorliegende Neuerung weist folgende Vorteile auf:'■ The present innovation has the following advantages:
\ - die allseitige Verbindung der Membranen mittels Elektronen- ; strahlschweißung zu einer unlösbaren Verbindung vermeidet \ - the all-round connection of the membranes by means of electrons; avoids beam welding to a permanent connection
' gegenüber den Üblichen, lösbaren Verbinungen SchwierIg-'' Difficulty compared to the usual, detachable connections
■. keiten bei der Drehmomentübertragung, bei hohen Drehzahlen ■. transmission of torque at high speeds
b und bei Wiedermontage. Darüber hinaus wird die Masse klei- b and on reassembly. In addition, the mass is small
1 ner und die Herstellung billiger.1 ner and cheaper to manufacture.
- Die Schweißu&g alt radial gerichtetem Elektronenstrahl erlaubt große Obergangsradien und vermeidet dadurch lokale Spannungskonzentrationen.- The welding allows a radially directed electron beam large transition radii, thereby avoiding local stress concentrations.
- Die Anordnung von zwei Membranen zu einem Membranenpaar und die Möglichkeit, durch das Fehlen von Schraubenverbindungen die Membranaußendurchmesser größer ausführen zu können, macht die Flexibilität derartiger Kupplungen bedeutend größer bzw. die Rückstellkräfte kleiner. Dank dieser Merkmale ist es zudem nicht notwendig, die elastische Membranscheibe extrem dünn auszuführen, um eine ausreichende Elastizität zu erreichen, was zu einer billigen Herstellung führt.- The arrangement of two membranes to form a pair of membranes and the possibility, due to the lack of screw connections The ability to make the outer diameters of the diaphragm larger makes the flexibility of such couplings important larger or the restoring forces smaller. Thanks to these features, it is also not necessary to use the elastic membrane disc to be made extremely thin in order to achieve sufficient elasticity, which leads to inexpensive manufacture.
- Durch einen einfachen zylindrischen Fortsatz kann eine Fangvorrichtung gebildet werden, welche ein Abschleudern der Hülse bei Membranbruch .verhindert, ohne daß sich der Bauaufwand und die Kupplungsmasse erheblich vergrößern.- A safety catch can be formed by a simple cylindrical extension which prevents the Sleeve in the event of a diaphragm rupture .prevented without significantly increasing the construction costs and the coupling mass.
- Falls es notwendig ist,'möglichst kurz zu bauen, kann die Nabe der Anschlußwelle auch über eine einfache Flanschverbindung direkt mit der einen Membran verbunden werden.- If it is necessary to keep it as short as possible, the hub of the connecting shaft can also be connected directly to one membrane using a simple flange connection.
- Der Zusammenbau mit den Anschlußwellen kann vorteilhafterweise über einen Zentrierbund erfolgen, wobei die Länge der Kupplung während des Ein- oder Ausbaues mittels Schrauben oder anderer einfacher Vorrichtungen soweit verkleinert werden kann, daß ein Abrücken der angeschlossenen Anschlußteile nicht notwendig ist.- The assembly with the connecting shafts can advantageously take place via a centering collar, the length of the Coupling can be reduced in size during installation or removal by means of screws or other simple devices to such an extent that the connected connecting parts can move away is not necessary.
- In Sonderfällen kann die Kupplung mit axialer Spielbegrenzung ausgebildet werden, wobei.die Grundkonzeption beibehalten wird.- In special cases, the coupling can be designed with an axial backlash limitation, whereby the basic concept is retained.
Die Neuerung ,wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The innovation is described in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. In the Drawing show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung in Standardausführung;1 shows a longitudinal section through a coupling in a standard design;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit angeschraubten Naben;2 shows a longitudinal section through a coupling with screwed-on hubs;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Kupplung mit axialer Spielbegrenzung;3 shows a longitudinal section through a coupling with an axial play limitation;
Flg. 4 einen Teilschnitt eines durch Schrauben verkürzten Membranpaares.Flg. 4 shows a partial section of a pair of membranes shortened by screws.
Die in Fig. 1 dargestellte Menbrankupplung besteht aus zwei gleich ausgebildeten Membranpaaren, welche sieh jeweils aus den Membranen 1 und 2 bzw. 1* und V zusammensetzen. Die Ver-The Menbran coupling shown in Fig. 1 consists of two identically designed pairs of membranes, which are composed of the membranes 1 and 2 or 1 * and V , respectively. The Ver-
bindung der beiden Membranen 1 und 2 erfolgt am äußeren Durchmesser über eine Zentrierung und eine radial ausgeführte ElektronenstrahlschweiBung 3. Am inneren Durchmesser sind die Membranen 1 bzw. 1 * mit den Naben 4 bzw. 4' und die Membranen 2 bzw. 2* mit einer Hülse 5 über-Zentrierungen und radiale ElektronenEtrahlschweifiungen 6 und r7i verbunden^; i.The two membranes 1 and 2 are bonded to the outer diameter via a centering and a radial electron beam welding 3. On the inner diameter are the membranes 1 or 1 * with the hubs 4 or 4 'and the membranes 2 or 2 * with a sleeve 5 over-centering and radial electron beam welding 6 and r7i connected ^; i.
Die Naben 4 besitzen einen Plansch 8 mit Zentrierbund zum Anbau an AnschluBwellen; des weiteren einen zylindrischen Fortsatz 9, welcher mit radialem Spiel in die Hülse 5 hineinragt. Dieser Fortsatz 5 dient als Fangvorrichtung und gewährleistet bei Membranbruch, jedenfalls über die Auslaufperiode hinweg, daß ein gefahrloser Betrieb gegeben ist durch die dann wirksam werdende Hülse 5 auf dem Fortsatz 9 der Nabe 4.The hubs 4 have a flange 8 with a centering collar for attachment to connecting shafts; furthermore a cylindrical extension 9, which protrudes into the sleeve 5 with radial play. This extension 5 serves as a safety device and ensures in the event of a diaphragm rupture, at least over the run-out period, that a safe operation is given by the then effective sleeve 5 on the extension 9 of the hub 4.
Die Membranen 1 und 2 bzw. 1' und 2' besitzen außerdem auf einem gemeinsamen Lochkrä-s gegenüber angeordnete Bohrungen 10 und 11.The membranes 1 and 2 or 1 'and 2' also have bores arranged opposite a common hole cutter 10 and 11.
Fig. 2 stellt eine Ausführungsform mit Zwischenstücken 4O und 40* dar, wobei diese an die Naben 13 bzw. 13* der Anschlußwellen angeflanscht sind. Die Verbindung zwischen den Zwischenstücken 40 und 40' und den Naben 13 bzw. 13' erfolgt über Verbindungsschrauben 14; der Lochkreisdurchmesser für diese Verbindungsschrauben 14 ist hierbei nicht größer als bei üblichen Flanschnaben, so daß keine Probleme hinsichtlich der Drehzahl auftreten. Als Fangvorrichtung ist der Fortsatz 9 direkt am Zwischenstück 40 bzw. 40* vorgesehen, wodurch sich eine Vereinfachung der Bauform ergibt. Die dargestellte Aus führung stirrn verkürzt die Gesamtlänge L gegenüber der Bauart nach Fig. 1.Fig. 2 shows an embodiment with intermediate pieces 40 and 40 40 *, these being attached to the hubs 13 and 13 * of the connecting shafts are flanged. The connection between the intermediate pieces 40 and 40 'and the hubs 13 and 13' takes place via connecting screws 14; the pitch circle diameter for these connecting screws 14 is not larger than usual Flanged hubs, so that there are no problems with the speed. As a safety device, the extension 9 is directly on Intermediate piece 40 or 40 * provided, which simplifies the process the design results. The shown execution stirrn shortens the overall length L compared to the design according to FIG. 1.
Fig. 3 stellt eine Ausführungsform mit axialer Spielbegrenzung dar. Hierbei ist in dem einen als Fangvorrichtung wirkenden zylindrischen Fortsatz 9 ein Druckstab 15 über Kugelpfannen 16 und Stellschrauben 17 abgestützt. Diese Aueführungsform erlaubt die übertragung von Axialkräften zwischen beiden Anschlußwellen, ohne daß die Membranen dabei beansprucht werden.Fig. 3 shows an embodiment with axial backlash limitation. Here is in the one acting as a safety gear cylindrical extension 9 a pressure rod 15 is supported by ball sockets 16 and adjusting screws 17. This form of execution allows the transmission of axial forces between the two connecting shafts, without the membranes being stressed.
-9- 1-9- 1
Durch die gelenkigen, aus einem Lagerwerkstoff hergestellten Kugelpfannen 16 wird dabei die Flexibilität der Membrankupplungspaare 1 und 2 bzw. 1' und 2' nur unwesentlich verringert. Ober Stellschrauben 17 13Bt sich das Spiel in den Kugelpfannen 16 einstellen'. ·■Due to the articulated, made from a bearing material Ball sockets 16, the flexibility of the membrane coupling pairs 1 and 2 or 1 'and 2' is only insignificantly reduced. The play in the ball sockets is determined by adjusting screws 17 16 set '. · ■
Fig. 4 zeigtf wie auf einfache Weise durch Spannschrauben 18, Scheiben 19 und Membranbohruncan io und 11 die Gesamtlänge L derartiger Kupplungen mindestens um die Länge der beiden Zentrierbunde B verkürzt werden kann auf eine Montagelänge L1 = L - 2 x B.Fig. 4 shows how in a simple manner the total length L of such couplings can be shortened by at least the length of the two centering collars B to an assembly length L 1 = L - 2 x B.
Dadurch kann die eine Einheit bildende Kupplung mit den Kupplungspaaren 1 und 2 bzw. 1 · und 2' und der Hülse 5 ein- oder ausgebaut werden, ohne daß die angebauten Maschinen axial verschoben werden müssen.This allows the coupling forming a unit with the coupling pairs 1 and 2 or 1 · and 2 'and the sleeve 5 can be installed or removed without the attached machines axially displaced Need to become.
Statt Elekfcronenstrahlschweißung ist auch jedes ähnliche Schweißverfähren anwendbar.Instead of electron beam welding, each one is also similar Welding process applicable.
PenntArtwUt· Dfpl.-lng.E.Eder Ulna «.Schleschke WMM 40 - EIlHMIMr. U PenntArtwUt · Dfpl.-lng.E.Eder Ulna «.Schleschke WMM 40 - EIlHMIMr. U
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE8337492U1 true DE8337492U1 (en) | 1985-09-26 |
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Family Applications (1)
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