CH643331A5

CH643331A5 - Verfahren zur verbindung zweier mit flanschen versehener wellenstuempfe und nach diesem verfahren hergestellte wellenkupplung.

Info

Publication number: CH643331A5
Application number: CH865679A
Authority: CH
Inventors: Aksel Barth
Original assignee: Goetaverken Motor
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE2938476C3; DE2938476A1; DE2938476C2; SE7907825L; SE444046B; US4192621A; FR2437523B1; NO147042C; FR2437523A1; NO793063L; JPH0151685B2; JPS5554720A; NO147042B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbindung zweier mit Flanschen versehener Wellenstümpfe mittels Kegelstiftbolzen und davon betätigten Spreizhülsen, wobei sich die Hülsen durch Bohrungen in den Flanschen erstrecken, sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Wellenkupplung.

Zur Übertragung grosser Drehmomente und auch Biegemomente ist die Benutzung von Wellenkupplungen bekannt, bei denen das Drehmoment über Spreizschalenbolzen und das Biegemoment über Kopfbolzen, die vorzugsweise bis zu einem gewissen Grad vorgespannt werden, übertragen werden. Der Spreizschalenbolzen kann nur vergleichsweise kleine Biegemomente aufnehmen. Andererseits ist der Kopfbolzen zur Aufnahme von Drehmomenten nicht geeignet, falls er nicht genau in die Flanschbohrungen eingepasst wurde. Diese Passung ergibt sehr grosse Schwierigkeiten und Kosten hinsichtlich des Kopfbolzens; diese Möglichkeit kann daher nur in Ausnahmefällen gewählt werden. Bei der Übertragung grosser Drehmomente bei sehr grossen Geschwindigkeiten ist der verfügbare Raum für Spreizschalenbolzen nicht gross genug. Daher wurde den Kopfbolzen mehr Aufmerksamkeit gewidmet, die, falls sie auch zur Übertragung von Drehmomenten konzipiert werden können, die Übertragung erheblich grösserer Kräfte ermöglichen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wellenkupplung und ein Verfahren zur Verbindung zweier Wellenstümpfe vorzuschlagen, wobei jeder Bolzen sowohl Dreh- als auch Biegemomente übertragen kann, ohne dass der Flanschdurchmesser der Wellenstümpfe vergrössert werden muss und ohne die Notwendigkeit komplizierter und teurer Herstellungsverfahren. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.

Die Wellenkupplung kann zur Übertragung sehr grosser Drehmomente und grosser Biegemomente dienen, wie z.B. in Dampf- und Kernkraftwerken. Durch die Wellenkupplung kann derselbe Bolzen als Spreizschalenbolzen zur Erreichung der gewünschten Presspassung sowie als Kopfbolzen der zur Funktion wie ein fest spannender Montagebolzen vorbelastet werden kann, benutzt werden. Dies wird vorteilhaft einerseits dadurch erreicht, dass die Spreizhülse an einer axialen Bewegung gehindert wird, wenn der Bolzen befestigt ist, und andererseits dadurch, dass die Reibung zwischen Hülse und Bolzen nach Erreichung der gewünschten Presspassung beseitigt wird, wodurch der Bolzen bis zu seiner Streckgrenze weiter gespannt werden kann. In dieser Lage wird der Bolzen mittels der Mutter befestigt, so dass er die gewünschte Presspassung sowie die Vorspannung beibehält.

Bei einer erfindungsgemässen Ausführung werden der Bolzen und die Spreizhülse lose in ihre Bohrungen eingeführt, bis die Spreizhülse gegen einen Anschlag in der Bohrung drückt. Das dünnere Ende des konischen Bolzens wird gespannt, wodurch die Hülse sich spreizen und ein Pressitz ereicht wird. Eine Mutter auf der dickeren Seite des Bolzens wird gegen den Flansch angezogen und ein die Reibung herabsetzendes Medium zwischen die Hülse und den Bolzen gepresst, so dass die Reibung praktisch beseitigt ist. Der Bolzen wird nahe bis zur Streckgrenze des Materials weiter angezogen. Eine Mutter auf der dünneren Seite des Bolzens wird gegen den anderen Flansch angezogen, woraufhin der Druck des die Reibung herabsetzenden Mediums und die Zugkraft auf den Bolzen beseitigt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei die Figs. 1 bis 4 Schnitte durch einen Teil einer Wellenkupplung in verschiedenen Montagepositionen zeigen.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Wellenkupplung entlang der Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt analog zur Fig. 2 einer abgeänderten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Wellenkupplung.

Die Wellenkupplung besteht aus zwei Wellenstümpfen 1 und 2, die jeweils mit einem Flansch 3 bzw. 4 versehen sind. Die Flansche sind mit einer Anzahl zylindrischer Bohrungen 5 und 6 versehen, die einander direkt gegenüber angeordnet sind.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Bohrungen mit voneinander abgewandten Versenkungen 7 versehen, die Raum für die Muttern der Wellenkupplung bieten. An einer der Bohrungen 6 ist ein umlaufender Kragen in Verbindung mit der Versenkung 7 angeordnet, der zur Aufnahme eines an einem Ende einer Hülse 10 angeordneten, entsprechenden Flansches 9 vorgesehen ist, wobei die Hülse 10 mit kleinem Spiel in die Bohrungen 5 und 6 passt. Das Innere der Hülse 10 ist mit leichter Konizität ausgebildet, und das dickere Ende des Konus befindet sich am Flansch 9. Ein Federbolzen 11, bestehend aus einem konischen Schaft 12 mit der gleichen Konizität wie die Hülse, wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist,

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kann in die Hülse 10 eingeführt werden. Der Federbolzen 11 ist ausserhalb des Schafts mit koaxialen Wellenzapfen 13 und 14 mit Aussengewinden für die Muttern 15 und 16 versehen. Die Schäfte 12 der Federbolzen 11 sind mit umlaufenden Fugen 17 versehen, die sich über einen Durchgang 18 am Ende des Wellenzapfens 14 öffnen, d.h. an der Seite des Federbolzens, an der der konische Schaft am stärksten ist.

Die Verbindung der Wellenkupplung wird in der folgenden Art und Weise erreicht:

Phase 1 - Fig. 1

Die Hülse 10 wird über den Federbolzen 11 geschoben und daraufhin lose in die Bohrungen 5 und 6 eingeführt, so dass der Flansch 9 gegen den Kragen 8 zur Anlage kommt. Daraufhin werden die Muttern 15 und 16 an den Wellenzapfen 13 und 14 befestigt, so dass sie in einem gewissen Abstand vom Grund der Versenkungen 7 angeordnet sind.

Phase 2 - Fig. 2

Eine vorzugsweise hydraulisch betätigte Spannvorrichtung, die mittels eines Kolbens 20 zur Anlage gegen einen Flansch 3 gebracht werden kann, wird auf den Wellenzapfen 13 geschraubt, der aus der Mutter 15 herausragt. Mittels der Spannvorrichtung kann der Federbolzen einer Zugkraft unterworfen werden, sein konischer Schaft 12 wird in die Hülse gedrückt, die sich zu einer sehr harten Anlage gegen die Bohrungen 5 bzw. 6 ausdehnen wird. Die Hülse 10 kann wegen des Anschlages zwischen Kragen 8 und Flansch 9 keinerlei axiale Bewegung durchführen, wodurch der gewünschte Pressitz erreicht wird.

Phase 3 - Fig. 3

Unter Beibehaltung der Zugkraft an einem Ende des Federbolzens wird die Mutter 16 am entgegengesetzten Ende des Bolzens gegen den Grund der Versenkung 7 geschraubt. Um sicherzustellen, dass die Mutter leicht erreichbar ist, wird ein Schlitz 21 im Flansch vorgesehen, durch den ein Werkzeug eingeführt werden kann. In der Öffnung des Zuführkanals 18, der mit den Fugen 17 verbunden ist, ist ein Injektor 22 für ein Hochdruckmedium anschliessbar, z.B. Öl, das unter Druck zwischen die Hülse 10 und den Schaft 12 des Federbolzens 11 eingepresst wird, um die Reibung zu beseitigen oder

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beträchtlich zu reduzieren. Der Federbolzen wird danach weiterer Zugkraft unterworfen (mittels der Spannvorrichtung 19) bis zu etwa 80% der Streckgrenze des Bolzenmaterials, ohne irgendeine weitere Ausdehnung der Hülse, da die Mutter 16 eine axiale Verschiebung des konischen Bolzenschafts 12 verhindert. Da die Reibung zwischen Hiilse und Schaft praktisch gleich Null ist, wird eine starke Vorbelastung des Bolzens erreicht, wobei dieser Bolzen nicht nur einen gewünschten Pressitz hat, sondern auch als fest spannender Kopfbolzen dient.

Phase 4 - Fig. 4

Wenn die gewünschte Vordehnung erreicht wird, wird die Mutter 15 befestigt, so dass sie gegen den Grund der Versenkung 7 drückt. Der Injektor 22 für das Hochdruckmedium kann danach entfernt werden. Der Wellenzapfen 13 wird gelöst, so dass die Spannvorrichtung 19 abgeschraubt werden kann. Auf dieselbe Weise kann der Rest der Federbolzen einer nach dem anderen oder mehrere gleichzeitig montiert werden. Es ist natürlich auch möglich, alle Bolzen zur gleichen Zeit zu befestigen.

In der zweiten, in Fig. 6 gezeigten Ausführung hat die Bohrung 6 keinen umlaufenden Kragen 8 und die Hülse 10 keinen entsprechenden Flansch 1. Die axiale Positionierung der Hülse wird bei dieser Ausführungsform stattdessen dadurch erreicht, dass eine Dichtungsscheibe 23 an die Stelle der Schraube 15 zum Ankuppeln des Flansches 3 und zum Halt für die Spannvorrichtung 19 mit ihrer entgegengesetzten Seite eingepasst wird.

Die Dichtungsscheibe 23 wird während der Phasen 1 und 2 in Übereinstimmung mit den vorbeschriebenen Schritten benutzt, d.h. um einen gewünschten Pressitz zu erhalten, und wenn diese erreicht und die Mutter 16 zur Ankupplung gegen den Flansch 4 geschraubt worden ist, ist es möglich, die Spannvorrichtung 19 und die Dichtungsscheibe 23 zu entfernen. Die Mutter 15 kann in ihre Lage gebracht werden, d.h. in einem bestimmten Abstand vom Flansch 3. Wenn die Spannvorrichtung 19 wieder mit Wellenzapfen 13 des Bolzens verbunden wird, ist es möglich, die Vorbelastung des Bolzens aufzubringen; die Mutter 15 kann zur Ankupplung an den Flansch 3 angeschraubt werden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

643331 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Verbindung zweier mit Flanschen (3,4) versehener Wellenstümpfe (1,2) mittels Kegelstiftbolzen (11) und davon betätigten Spreizhülsen (10), wobei sich die Hülsen (10) durch Bohrungen (5,6) in den Flanschen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bolzen (11) und jede Spreizhülse (10) lose in die zugehörigen Bohrungen (5,6) eingeführt werden, bis die Spreizhülse (10) gegen einen Anschlag (8,23) anliegt, danach das dünnere Ende des Kegelbolzens (11) einer Spannkraft unterworfen wird, wobei die Hülse (10) sich ausdehnt und ein Pressitz erreicht wird, dass eine am dickeren Ende des Bolzens (11) angebrachte Mutter (16) gegen den Flansch angezogen wird, dass ein die Reibung herabsetzendes Medium zwischen Hülse (10) und Bolzen (11) eingepresst wird, um die Reibung im wesentlichen aufzuheben, dass der Bolzen (11) weiter bis zu einem Zustand nahe der Streckgrenze des Bolzenmaterials angezogen wird, und dass eine am dünneren Ende des Bolzens angeordnete Mutter (15) gegen den anderen Flansch angezogen wird, woraufhin der Druck des die Reibung herabsetzenden Mediums und die auf den Bolzen (11) wirkende Zugkraft unterbrochen werden.

2. Wellenkupplung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Fixierung der axialen Position der Hülse (10) in der Bohrung (5,6) vorgesehen sind, dass jeder in der Hülse angeordnete Stiftbolzen (11) mit umfänglichen Fugen (17) versehen ist, die mit einem Zuführ-Durchgang (18) in Verbindung stehen, wobei sich der Durchgang am breiteren Ende des Kegelbolzens (11) öffnet, und dass dort ein Hochdruckmedium anschliessbar ist, und dass der am dünneren Ende des Bolzenschafts angebrachte Wellenzapfen (13) derart ausgebildet ist, dass er aus der Mutter (15) herausragt, um den Angriff einer Spannvorrichtung (19) zu ermöglichen.

3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Fixierung der axialen Position der Hülse (10) in der Bohrung (5,6) mindestens aus einem Flansch (9) an der Spreizhülse (10) zum Zusammenwirken mit einem in der zugehörigen Bohrung (6) vorgesehenen Kragen (8) bestehen.

4. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Fixierung der axialen Position der Hülse (10) in der Bohrung (5,6) mindestens aus einer Sicherungsscheibe (23) bestehen, die ausserhalb der Bohrung angebracht ist.