EP3164604A1 - Befestigungsvorrichtung sowie verfahren zur befestigung eines laufrades eines verdichters auf einer antriebswelle - Google Patents

Befestigungsvorrichtung sowie verfahren zur befestigung eines laufrades eines verdichters auf einer antriebswelle

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EP3164604A1
EP3164604A1 EP15728540.4A EP15728540A EP3164604A1 EP 3164604 A1 EP3164604 A1 EP 3164604A1 EP 15728540 A EP15728540 A EP 15728540A EP 3164604 A1 EP3164604 A1 EP 3164604A1
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EP
European Patent Office
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drive shaft
impeller
fastening device
nut
recess
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15728540.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Rothgang
Sven Nigrin
Hendrik Ferner
Andreas Burger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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Publication of EP3164604A1 publication Critical patent/EP3164604A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/266—Rotors specially for elastic fluids mounting compressor rotors on shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a fastening device for an impeller of a compressor on a drive shaft with a drive shaft having an external thread having axial portion and an impeller which is biased by means of a screwed onto the external thread of the drive shaft mounting nut axially against a stop formed on the drive shaft, and a Method for fixing an impeller of a compressor on a drive shaft by means of such a device.
  • an impeller of a compressor on a drive shaft, in particular on a drive shaft of an electric motor known.
  • the attachment is made by producing a radial interference fit, wherein a press fit between the impeller and the drive shaft is produced by thermal treatment of the two components by the impeller is shrunk onto the drive shaft.
  • the wheels are often attached by an Axialspannverbund on the shaft.
  • the paragraph can be formed either directly behind the impeller or it can be arranged between the impeller and the paragraph other components, such as bearings on the shaft, which are pressed against the stop when tightening the mounting nut, so that a Axialspannverbund arises.
  • the torque generated in the drive shaft when tightening the nut is usually taken at the opposite axial end of the shaft by holding the shaft.
  • Such Axialspannverbund is known for example from US 2014/0090626 AI, in which the impeller is clamped by a nut against a socket whose opposite side bears against a shoulder of the shaft.
  • the following bearing is arranged on a larger shaft diameter.
  • expansion anchor is pushed over the shaft end and then applied to the expansion anchor initially the impeller and then screwed a fastening nut with the interposition of a disc against the impeller.
  • a shoulder of the drive shaft is pushed against a spacer sleeve, which in turn is pushed against a sealing bush, which abuts against the back of the impeller on the opposite side.
  • the expansion anchor is simultaneously pulled into the bore of the impeller, causing it to be clamped on the expansion anchor.
  • a twisting of the expansion anchor when tightening is prevented by the fact that at the free end of the Expansible anchor a square is formed, via which the expansion anchor can be held in its rotational position.
  • the assembly should be possible without additional components on the compressor and can be carried out as simply as possible by ensuring good accessibility of all components to produce the press assembly.
  • the drive shaft can be held by the free side when tightening the mounting nut and so the necessary counter-torque can be introduced at a position immediately adjacent is arranged to the position where the torque arises during tightening.
  • the torsional load is correspondingly limited to a very small portion of the shaft.
  • the assembly is significantly simplified due to the good accessibility of this free shaft end. Other components are also not needed, so that the Axialspannverbund can be produced inexpensively.
  • the contour is formed as an axially extending recess at the axial end of the drive shaft and extending in the drive shaft to the portion of the drive shaft on which the external thread is formed, in particular, the recess extends axially into a portion of the drive shaft, the radial surrounded in the assembled state of the fastening nut.
  • the recess is formed as a polygon, preferably as a hexagon socket.
  • a standard tool can be introduced, which can reliably absorb the moments on the surfaces of the polygon.
  • the stop against which the impeller is braced designed as a shoulder of the drive shaft.
  • the impeller, a mechanical seal and a bearing are arranged on the drive shaft between the heel and the fastening nut.
  • the mechanical seal and fixed bearings designed as a bearing can be fixed in position. Accordingly, there is a simplification of the assembly in the manufacture of such Axialspannverbundes.
  • the method for fixing the impeller is carried out according to the invention by first the impeller is pushed onto the free end of the drive shaft on which the external thread is formed, then the fastening nut is turned onto the external thread of the drive shaft is, still no biasing torque is applied, then a corresponding to the introduced at the axial end in the drive shaft recess contoured key into the axial portion on which the external thread is formed and which is located radially within the fastening nut, and finally the fastening nut is tightened so that the impeller is braced axially on the drive shaft against the stop, wherein the key is held simultaneously in its rotational position.
  • the preload moment is absorbed by the key, which is simply inserted at the free end, without torsion moments occurring in the shaft.
  • a fastening device and a method for fastening an impeller on a drive shaft in which a torsion of the shaft is reliably reduced or completely prevented by a counter-torque are introduced to a biasing torque at the same height of the shaft.
  • the assembly is simplified in comparison to known designs, since the biasing torque and the counter-torque can be introduced in an easily accessible position and no additional components must be mounted. Instead, a complete Axialspannverbund with fixing the bearing and the seal is created with only one assembly step.
  • Fastening device for an impeller of a compressor on a drive shaft is shown in the figures and will be described below as well as a method for fixing the impeller on the drive shaft.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a fastening device according to the invention.
  • Figure 2 shows a side view of the fastening device according to the invention of Figure 1 in a sectional view.
  • the fastening device consists of a drive shaft 10, which may be, for example, the drive shaft 10 of an electric motor, which serves as a drive motor of an electric compressor.
  • the drive shaft 10 is mounted in arranged on opposite sides of the rotor 12 of the electric motor bearings in a housing 14, of which a front bearing 16 is disposed in a bearing receptacle 18, as can be seen in Figure 2.
  • This bearing 16 is radially inwardly against a serving as a stop paragraph 20 of the drive shaft 10 at.
  • On the opposite side to the shoulder 20 of the fixed bearing 16 this is against an inner ring 22 of a mechanical seal 24 and in its radially outer region against a formed on the housing 14 stop 26.
  • At this stop 26 is located from the opposite side of an outer ring 28 of the mechanical seal 24th on, which cooperates to produce a seal with the fixedly arranged on the drive shaft 10 inner ring 22 in a known manner.
  • the opposite axial end of the inner ring 22 of the mechanical seal 24 in turn abuts against the back of an impeller 30 of the compressor, which is also arranged on the drive shaft 10.
  • an external thread 34 in the form of a fine thread is formed, onto which a fastening nut 36 is turned on. This can either rest directly against the front of the impeller 30 or with the interposition of an additional ring.
  • the fastening nut also has a fine thread, wherein the pitches of the threads are chosen so that they rise in the opposite direction to the direction of the compressor, whereby a release of the impeller 30 is avoided.
  • a contour in the form of a recess 38 which is formed as a hexagon, which extends axially from the axial end to the axial portion 32 of the drive shaft 10, on which the external thread 34 is formed , so that the fastening nut 36 surrounds the recess 38 radially.
  • the fastening nut 36 is tightened on the external thread 34 against the impeller 30.
  • a key is inserted into the hexagon socket 38, whose end is designed as a hexagon corresponding size.
  • This fastening device and the method described for securing the impeller on the drive shaft serve to secure the impeller against rotation on the drive shaft without tordierende forces acting on the drive shaft, which may have a high ductility, as these directly at the place of their formation by the Keys are included.
  • both the location of the introduction of the torque and the location of the recording of these forces is easily accessible, whereby the assembly of the impeller is significantly simplified. Additional components are just as little needed as a thermal treatment of the drive shaft or the impeller.
  • the recess can be designed as any polygonal.
  • various other components or additional components can be clamped within the Axialspannverbundes.
  • the heel of the drive shaft can be braced directly against the back of the impeller or between the impeller and he mounting nut additional sockets are arranged.

Landscapes

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Abstract

Es sind Befestigungsvorrichtungen für Laufräder (30) von Verdichtern auf Antriebswellen (10) bekannt, die eine Antriebswelle (10) mit einem ein Außengewinde (34) aufweisenden axialen Abschnitt (32) sowie ein Laufrad (30), welches mittels einer auf das Außengewinde (34) der Antriebswelle (10) geschraubten Befestigungsmutter (36) axial gegen einen an der Antriebswelle (10) ausgebildeten Anschlag (20) vorgespannt ist, aufweisen. Um eine Torsion der Welle weitestgehend zu vermeiden, wird vorgeschlagen an einem axialen Ende (37), von dem aus das Laufrad (30) auf die Antriebswelle (10) aufschiebbar ist, eine Kontur (38) ausgebildet ist. In diese kann beim Festziehen der Befestigungsmutter (36) ein korrespondierender Schlüssel gesteckt werden, über den die Momente direkt aufgenommen werden können.

Description

B E S C H R E I B U N G
Befestigungsvorrichtung sowie Verfahren zur Befestigung eines Laufrades eines Verdichters auf einer Antriebswelle
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für ein Laufrad eines Verdichters auf einer Antriebswelle mit einer Antriebswelle mit einem ein Außengewinde aufweisenden axialen Abschnitt und einem Laufrad, welches mittels einer auf das Außengewinde der Antriebswelle geschraubten Befestigungsmutter axial gegen einen an der Antriebswelle ausgebildeten Anschlag vorgespannt ist, sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Laufrades eines Verdichters auf einer Antriebswelle mittels einer derartigen Vorrichtung.
Es sind verschiedene Arten der Befestigung eines Laufrades eines Verdichters auf einer Antriebswelle, insbesondere auf einer Antriebswelle eines Elektromotors bekannt. Zumeist erfolgt die Befestigung durch Herstellung eines radialen Pressverbandes, wobei eine Presspassung zwischen dem Laufrad und der Antriebswelle durch thermische Behandlung der beiden Bauteile erzeugt wird, indem das Laufrad auf der Antriebswelle aufgeschrumpft wird.
In anderen Anwendungen ist eine derartige Form der Befestigung nicht erwünscht, da sich durch im Betrieb auftretende Temperaturschwankungen der Schrumpfverband wieder lösen kann oder die thermische Belastung beim Aufschrumpfen des Laufrades auf die Antriebswelle zu unerwünschten Gefügeänderungen der Bauteile führen kann. In diesen Fällen werden die Laufräder häufig durch einen Axialspannverbund auf der Welle befestigt. Dies bedeutet, dass mittels einer Befestigungsmutter das Laufrad axial gegen einen Anschlag der Antriebswelle verspannt wird. Der Absatz kann dabei sowohl direkt hinter dem Laufrad ausgebildet sein oder es können zwischen dem Laufrad und dem Absatz andere Bauteile, wie beispielsweise Lager auf der Welle angeordnet sein, die beim Festziehen der Befestigungsmutter mit gegen den Anschlag verpresst werden, so dass ein Axialspannverbund entsteht. Das in der Antriebswelle entstehende Drehmoment beim Festziehen der Mutter wird üblicherweise am gegenüberliegenden axialen Ende der Welle durch Festhalten der Welle aufgenommen.
Ein solcher Axialspannverbund ist beispielsweise aus der US 2014/0090626 AI bekannt, bei dem das Laufrad mittels einer Mutter gegen eine Buchse gespannt wird, deren entgegengesetzte Seite gegen einen Absatz der Welle anliegt. Das folgende Lager ist auf einem größeren Wellendurchmesser angeordnet. Beim Festziehen der Mutter auf dem Gewinde der Antriebswelle muss ein Vorspannmoment aufgebracht werden, welches eine Torsion der Welle bewirkt, die insbesondere bei hoher Duktilität unerwünscht belastet wird. Des Weiteren ist es schwierig das notwendige Kontermoment aufzubringen.
Des Weiteren ist es bekannt, Verdichterlaufräder mittels eines Spreizankers auf einer Welle zu befestigen.
Eine derartige Befestigung ist beispielsweise aus der DE 36 25 996 C2 bekannt. Der Spreizanker wird über das Wellende geschoben und auf den Spreizanker anschließend zunächst das Laufrad aufgebracht und anschließend eine Befestigungsmutter unter Zwischenlage einer Scheibe gegen das Laufrad geschraubt. Dadurch wird ein Absatz der Antriebswelle gegen eine Distanzbuchse geschoben, die wiederum gegen eine Dichtungsbuchse geschoben wird, die an der gegenüberliegenden Seite gegen den Rücken des Laufrades anliegt. Der Spreizanker wird gleichzeitig in die Bohrung des Laufrades gezogen, wodurch dieses auf dem Spreizanker verspannt wird. Ein Verdrehen des Spreizankers beim Festziehen wird dadurch verhindert, dass am freien Ende des Spreizankers ein Vierkant ausgebildet ist, über den der Spreizanker in seiner Drehposition gehalten werden kann.
Nachteilig ist, dass zur Befestigung des Laufrades zusätzliche Bauteile verwendet werden müssen, wodurch die Kosten bei der Montage steigen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Befestigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Laufrades auf einer Antriebswelle eines Verdichters zu schaffen, bei dem die Torsionsbelastung der Antriebswelle bei Erzeugung des Spannverbundes minimiert wird, so dass Schäden an der Antriebswelle, wie ein Verzug auch bei hoher Duktilität der Welle zuverlässig vermieden wird. Dabei soll die Montage möglichst ohne zusätzliche Bauteile am Verdichter erfolgen und möglichst einfach durchgeführt werden können, indem eine gute Erreichbarkeit aller Bauteile zur Erzeugung des Pressverbundes sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Laufrades auf eine Antriebswelle mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 8 gelöst.
Dadurch, dass am axialen Ende, von dem aus das Laufrad auf die Antriebswelle aufschiebbar ist, eine Kontur ausgebildet ist, kann die Antriebswelle von der freien Seite beim Festziehen der Befestigungsmutter festgehalten werden und so das notwendige Kontermoment an einer Position eingebracht werden, die unmittelbar benachbart zu der Position angeordnet ist, an der das Drehmoment beim Festziehen entsteht. Die Torsionsbelastung wird entsprechend auf einem sehr kleinen Abschnitt der Welle beschränkt. Zusätzlich wird die Montage aufgrund der guten Zugänglichkeit dieses freien Wellenendes deutlich vereinfacht. Weitere Bauteile werden ebenfalls nicht benötigt, so dass der Axialspannverbund kostengünstig hergestellt werden kann. Vorzugsweise ist die Kontur als sich axial erstreckende Ausnehmung am axialen Ende der Antriebswelle ausgebildet und erstreckt sich in der Antriebswelle bis in den Abschnitt der Antriebswelle, an dem das Außengewinde ausgebildet ist, insbesondere erstreckt sich die Ausnehmung axial bis in einen Abschnitt der Antriebswelle, der radial im fertig montierten Zustand von der Befestigungsmutter umgeben ist. Dies führt dazu, dass das Kontermoment an gleicher Position aufgenommen werden kann, an dem das Anzugsmoment entsteht. Eine Verdrehung der Welle wird entsprechend eliminiert.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Ausnehmung als Vielkant, bevorzugt als Innensechskant ausgebildet. In eine derartig geformte Ausnehmung kann ein Standardwerkzeug eingeführt werden, welches über die Flächen des Vielkants die Momente zuverlässig aufnehmen kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Anschlag, gegen den das Laufrad verspannt ist, als Absatz der Antriebswelle ausgebildet. So wird ein unerwünschtes Lösen des Axialspannverbundes zuverlässig vermieden, da der Anschlag zur Antriebswelle fest ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zwischen dem Absatz und der Befestigungsmutter das Laufrad, eine Gleitringdichtung und ein Lager auf der Antriebswelle angeordnet. Bei der Befestigung der Mutter kann entsprechend in einem Montageschritt auch die Gleitringdichtung vorgespannt und das als Festlager ausgeführte Lager in seiner Position fixiert werden. Entsprechend besteht eine Vereinfachung der Montage bei der Herstellung eines derartigen Axialspannverbundes.
Das Verfahren zur Befestigung des Laufrades erfolgt erfindungsgemäß, indem zunächst das Laufrad auf das freie Ende der Antriebswelle, an dem das Außengewinde ausgebildet ist, aufgeschoben wird, anschließend die Befestigungsmutter auf das Außengewinde der Antriebswelle aufgedreht wird, wobei noch kein Vorspannmoment aufgebracht wird, daraufhin ein korrespondierend zur am axialen Ende in die Antriebswelle eingebrachten Ausnehmung konturierter Schlüssel bis in den axialen Abschnitt, an dem das Außengewinde ausgebildet ist und der sich radial innerhalb der Befestigungsmutter befindet, eingesteckt wird und abschließend die Befestigungsmutter festgezogen wird, so dass das Laufrad auf der Antriebswelle axial gegen den Anschlag verspannt wird, wobei der Schlüssel gleichzeitig in seiner Drehposition festgehalten wird. Entsprechend wird über den einfach am freien Ende einzusteckenden Schlüssel das Vorspannmoment aufgenommen, ohne dass Torsionsmomente in der Welle entstehen.
Es wird somit eine Befestigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Laufrades auf einer Antriebswelle geschaffen, bei dem eine Torsion der Welle zuverlässig reduziert beziehungsweise vollständig verhindert wird, indem ein Kontermoment zu einem Vorspannmoment auf gleicher Höhe der Welle eingebracht werden. Die Montage wird im Vergleich zu bekannten Ausführungen vereinfacht, da das Vorspannmoment und das Kontermoment an einer gut zugänglichen Position eingebracht werden können und keine zusätzlichen Bauteile montiert werden müssen. Stattdessen wird mit nur einem Montageschritt ein kompletter Axialspannverbund mit Festsetzung des Lagers und der Dichtung geschaffen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Befestigungsvorrichtung für ein Laufrad eines Verdichters auf einer Antriebswelle ist in den Figuren dargestellt und wird im Folgenden ebenso wie ein Verfahren zur Befestigung des Laufrades auf der Antriebswelle beschrieben.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung. Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung aus Figur 1 in geschnittener Darstellung.
Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung besteht aus einer Antriebswelle 10, welches beispielsweise die Antriebswelle 10 eines Elektromotors sein kann, der als Antriebsmotor eines elektrischen Verdichters dient.
Bei elektrischen Radialverdichtern wird die Antriebswelle 10 in an gegenüberliegenden Seiten des Rotors 12 des Elektromotors angeordneten Lagern in einem Gehäuse 14 gelagert, wovon ein vorderes Festlager 16 in einer Lageraufnahme 18 angeordnet ist, wie in Figur 2 zu erkennen ist. Dieses Festlager 16 liegt radial innen gegen einen als Anschlag dienenden Absatz 20 der Antriebswelle 10 an. Auf der zum Absatz 20 gegenüberliegenden Seite des Festlagers 16 liegt dieses gegen einen Innenring 22 einer Gleitringdichtung 24 an und in seinem radial äußeren Bereich gegen einen am Gehäuse 14 ausgebildeten Anschlag 26. An diesem Anschlag 26 liegt von der gegenüberliegenden Seite ein Außenring 28 der Gleitringdichtung 24 an, der zur Erzeugung einer Abdichtung mit dem fest auf der Antriebswelle 10 angeordneten Innenring 22 in bekannter Weise zusammenwirkt.
Das entgegengesetzte axiale Ende des Innenrings 22 der Gleitringdichtung 24 liegt wiederum gegen die Rückseite eines Laufrades 30 des Verdichters an, welches ebenfalls auf der Antriebswelle 10 angeordnet ist. An einem über eine Frontseite des Laufrades 30 hinausragenden axialen Abschnitt 32 der Antriebswelle 10 ist ein Außengewinde 34 in Form eines Feingewindes ausgebildet, auf welches eine Befestigungsmutter 36 aufgedreht ist. Diese kann entweder direkt gegen die Frontseite des Laufrades 30 anliegen oder unter Zwischenlage eins zusätzlichen Ringes. Die Befestigungsmutter weist ebenfalls ein Feingewinde auf, wobei die Steigungen der Gewinde so gewählt werden, dass sie in entgegengesetzter Richtung zur Laufrichtung des Verdichters steigen, wodurch ein Lösen des Laufrades 30 vermieden wird.
Erfindungsgemäß ist an einem axialen Ende 37 der Antriebswelle 10 zentral eine Kontur in Form einer Ausnehmung 38 ausgebildet, die als Innensechskant ausgebildet ist, welche sich axial vom axialen Ende bis in den axialen Abschnitt 32 der Antriebswelle 10 erstreckt, an dem das Außengewinde 34 ausgebildet ist, so dass die Befestigungsmutter 36 die Ausnehmung 38 radial umgibt.
Um nun das Laufrad 30 nach dem Aufschieben auf das axiale Ende 37 der Antriebswelle 10 zur Befestigung axial zu Verspannen, wird die Befestigungsmutter 36 auf dem Außengewinde 34 gegen das Laufrad 30 angezogen. Zuvor wird in den Innensechskant 38 ein Schlüssel eingeführt, dessen Ende als Außensechskant korrespondierender Größe ausgeführt ist. Beim Festziehen der Befestigungsmutter 36 wird dieser Schlüssel in seiner Drehposition festgehalten und nimmt das zum Erzeugen der notwendigen Vorspannung über die Befestigungsmutter 36 in die Antriebswelle 10 eingebrachte Drehmoment in der gleicher Höhe auf, so dass eine Torsion der Antriebswelle 10 beim Festziehen der Befestigungsmutter 36 zuverlässig vermieden wird. Entsprechend wird beim Festziehen der Befestigungsmutter 36 diese axial gegen das Laufrad 30 gedrückt und somit der Abstand zwischen dem Absatz 20 der Antriebswelle 10 und der Rückseite des Laufrades 30 axial verkürzt bis die Gleitringdichtung 24 mit ihrer ersten Seite fest gegen die Rückseite des Laufrades 30 anliegt und an der entgegengesetzten Seite gegen das Festlager 16 anliegt, dessen entgegengesetzte Seite gegen den Absatz 20 der Antriebswelle 10 anliegt. Entsprechend können diese Bauteile durch Aufbringen des Drehmomentes auf die Befestigungsmutter 36 solange gegeneinander verspannt werden bis eine ausreichend Vorspannkraft zur Befestigung des Laufrades 30 auf der Antriebswelle 10 erreicht wird. Diese Befestigungsvorrichtung sowie das beschriebene Verfahren zum Befestigen des Laufrades auf der Antriebswelle dienen dazu das Laufrad verdrehsicher auf der Antriebswelle zu befestigen, ohne dass tordierende Kräfte auf die Antriebswelle, die eine hohe Duktilität aufweisen kann, wirken, da diese direkt am Ort ihrer Entstehung durch den Schlüssel aufgenommen werden. Bei der Montage ist sowohl der Ort der Einbringung des Drehmomentes als auch der Ort der Aufnahme dieser Kräfte gut zugänglich, wodurch die Montage des Laufrades deutlich vereinfacht wird. Zusätzliche Bauteile werden dabei ebenso wenig benötigt wie eine thermische Behandlung der Antriebswelle oder des Laufrades.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Insbesondere kann die Ausnehmung als beliebiger Innenvielkant ausgeführt werden. Auch können innerhalb des Axialspannverbundes verschiedene andere Bauteile oder zusätzliche Bauteile eingespannt werden. Auch kann der Absatz der Antriebswelle direkt gegen die Rückseite des Laufrades verspannt werden oder zwischen dem Laufrad und er Befestigungsmutter zusätzliche Buchsen angeordnet werden. Des Weiteren ist es denkbar, andere Konturen in die Antriebswelle einzubringen. Weitere konstruktive Änderungen sind ebenfalls denkbar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Befestigungsvorrichtung für ein Laufrad (30) eines Verdichters auf einer Antriebswelle (10) mit
einer Antriebswelle (10) mit einem ein Außengewinde (34) aufweisenden axialen Abschnitt (32),
einem Laufrad (30), welches mittels einer auf das Außengewinde
(34) der Antriebswelle (10) geschraubten Befestigungsmutter (36) axial gegen einen an der Antriebswelle (10) ausgebildeten Anschlag
(20) vorgespannt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einem axialen Ende (37), von dem aus das Laufrad (30) auf die
Antriebswelle (10) aufschiebbar ist, eine Kontur (38) ausgebildet ist.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontur als sich axial erstreckende Ausnehmung (38) am axialen Ende (37) der Antriebswelle (10) ausgebildet ist und sich in der Antriebswelle (10) bis in den axialen Abschnitt (32) der Antriebswelle (10) erstreckt, an dem das Außengewinde (34) ausgebildet ist.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (38) sich axial bis in einen Abschnitt der Antriebswelle (10) erstreckt, der radial im fertig montierten Zustand von der Befestigungsmutter (36) umgeben ist.
4. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (38) als Vielkant ausgebildet ist.
5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausnehmung (38) als Innensechskant ausgebildet ist.
6. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anschlag, gegen den das Laufrad (30) verspannt ist, als Absatz (20) der Antriebswelle (10) ausgebildet ist.
7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Absatz (20) und der Befestigungsmutter (36) das Laufrad (30), eine Gleitringdichtung (24) und ein Festlager (16) auf der Antriebswelle (10) angeordnet sind.
8. Verfahren zur Befestigung eines Laufrades (30) eines Verdichters auf einer Antriebswelle (10) mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten :
- Axiales Aufschieben des Laufrades (30) auf die Antriebswelle (10),
- Aufdrehen der Befestigungsmutter (36) auf das Außengewinde (34) der Antriebswelle (10),
- Einstecken eines zur am axialen Ende (37) in die Antriebswelle (10) eingebrachten Ausnehmung (38) korrespondierend konturierten Schlüssels bis in den axialen Abschnitt (32), an dem das Außengewinde (34) ausgebildet ist und der sich radial innerhalb der Befestigungsmutter (36) befindet
- Festziehen der Befestigungsmutter (36), so dass das Laufrad (30) auf der Antriebswelle (10) axial gegen den Anschlag (20) verspannt wird, wobei der Schlüssel gleichzeitig in seiner Drehposition festgehalten wird.
EP15728540.4A 2014-07-02 2015-06-12 Befestigungsvorrichtung sowie verfahren zur befestigung eines laufrades eines verdichters auf einer antriebswelle Withdrawn EP3164604A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014109256 2014-07-02
DE102015106638.6A DE102015106638A1 (de) 2014-07-02 2015-04-29 Befestigungsvorrichtung sowie Verfahren zur Befestigung eines Laufrades eines Verdichters auf einer Antriebswelle

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Publication Number Publication Date
EP3164604A1 true EP3164604A1 (de) 2017-05-10

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15728540.4A Withdrawn EP3164604A1 (de) 2014-07-02 2015-06-12 Befestigungsvorrichtung sowie verfahren zur befestigung eines laufrades eines verdichters auf einer antriebswelle

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Country Link
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