CN1776242A - 摩擦旋转连接 - Google Patents

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Abstract

一种摩擦式旋转连接器，其具有：待设于轴上的环状锥形部件(3)和至少一个环状锥形部分(如4a)，该环状锥形部分具有用于邻接该轴的内表面和倾斜外表面(如5a)；具有倾斜内表面的至少一个环状拉紧件(如6a)，该元件可在环状锥形部分(如4a)的倾斜外表面(如5a)上在开始位置和夹紧位置之间滑动；以及用于移动环状拉紧件(如6a)的环状拉紧装置，以便将该环状拉紧件(如6a)锁定在夹紧位置上；提供了至少一个保持件(8)，其设置成可沿径向方向上从自由位置被引导到夹紧位置上，其中，该保持件(8)可将环状拉紧件(如6a)轴向地锁定在夹紧位置上。

Description

摩擦旋转连接
技术领域
本发明涉及通过摩擦接合来工作的旋转连接装置(也称作“摩擦旋转接头”)，该装置具有：
可套入式地连接到轴上的空心轴，以及环状锥形部件，该环状锥形部件包括至少一个环状锥形部分和倾斜外表面，该环状锥形部分具有用于相对于该空心轴紧密定位的内表面；
具有倾斜内表面的至少一个环状拉紧(tensioning)件，其可在环状锥形部分的倾斜外表面上在开始位置和拉紧或夹紧位置之间滑动；以及
用于移动环状拉紧件到拉紧位置的拉紧装置。
背景技术
从德国专利申请DE2514313A1中已知，通过前述类型的摩擦接合工作的旋转连接器是用于使两个轴端互连的可分离轴/轴心-连接装置。该空心轴设计为包括两个待互连轴端的环，在该环上设置有具有倾斜外表面的两个压力环和具有倾斜内表面的两个拉紧垫圈，器分别对应于前述环状拉紧件以及用作拉紧装置的装置，该拉紧装置由拉紧螺栓或螺钉和可在其上调整的滑块或连接滑块组成。为了互连该两个轴端，将拉紧螺栓和轴/轴心-连接装置上紧。随后，连接滑块在拉紧螺栓上经由拉紧垫圈和压力环向外滑动，向环和待连接到环上的轴端施加径向力。该连接滑块可沿轴向方向从开始位置伸展离开拉紧垫圈，直至达到拉紧位置处，其中，轴/轴心-连接装置紧紧地连接到两个轴端上。
在上下文中，该连接滑块以及拉紧螺栓用以将拉紧垫圈保持在拉紧位置，连接滑块可防止该两个拉紧垫圈从拉紧位置滑回到开始位置。因而连接滑块和拉紧螺栓形成了拉紧装置，其可将拉紧垫圈带到待固定进而待保持的拉紧位置上。
上紧拉紧螺栓，以确定拉紧垫圈是否通过环和两个轴端之间的摩擦接合产生足够的径向力以用于安全连接，这非常依赖工作人员的技术。在每个连接滑块传递充分均匀的作用力到相应的拉紧垫圈时还要注意，以便在拉紧垫圈的内圆周上均匀地向它们加载。由于连接滑块和拉紧垫圈的倾斜接触面，在上紧它们时，它们的偏压力会沿开始位置的方向不变地作用在连接滑块和拉紧螺栓上。因此偏压力可抵消处于拉紧位置中的拉紧垫圈的保持功能。
在前面说明书背景部分中提到的摩擦式负荷传输的旋转连接装置还可以从欧洲专利EP0812397B1中所描述的用空心轴连接轴的现有技术中获知。在该专利中揭露的装置包括可推压到空心轴上的环状锥形部件。该部件包括两个环状锥形部分并具有从该环状锥形部件的剖面看时朝中心倾斜的倾斜外表面。两个环状拉紧件设在环状锥形部件的倾斜外表面上并具有倾斜内表面，该倾斜内表面与环状锥形部件的倾斜外表面对应地适配。因此，环状拉紧件能够在环状锥形部件上滑动。通过向形成于拉紧环内的液压端口施加液压，可在环状拉紧件之间产生环状压力腔。在环状压力腔的外侧，由环状拉紧件的套环来限制环状压力腔。在环状压力腔的内侧，由环状中间件来限制环状压力腔。在套环和环状中间件处，由处于环状拉紧件的每个位置中的环形密封装置来密封环状压力腔。
在施加液压到环状压力腔后，环状拉紧件分开并到达拉紧位置，其中，环状拉紧件施加压力经由环状锥形部件的倾斜表面到空心轴上，这样就通过空心轴和轴之间的摩擦接合而产生旋转连接。
为了在操作期间不必保持不变的液压，在环状拉紧件的拉紧位置处设置了它们的机械式紧固或保持装置。为此，沿环状拉紧件的周边横向设置有紧固螺栓或螺钉。
德国专利DE4332477中公开了通过摩擦接合而旋转连接的另一类型。相对于在背景部分提到的装置，该设备描述了在两个环状拉紧件旁边的固定支撑环。本这种情况中，在支撑环和设于其侧部的环状拉紧件之间形成有环状压力腔。
已知装置的主要不足是其组件相当复杂，这是因为，为了将环状拉紧件紧固在拉紧位置上，上紧紧固螺栓是必需的。另一方面，为了释放摩擦-啮合连接，不得不第一时间松开紧固螺钉。另一不足是，最大负荷传输由最大稳定性和沿着环状拉紧件周边的最大螺栓数量所预先确定。因此待最大传输的旋转连接的扭矩也预先确定了。特别地，在现代风能电厂中施加摩擦接合的旋转连接的情况下，目前所能得到的最大连接扭矩并不足够。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种本说明书背景部分中提到的摩擦接合式旋转连接装置，该装置能够通过连接进行高扭矩的传输，同时，其装配较简单。
根据本发明，该任务由以下方式达成：在摩擦接合式旋转连接装置中，除设置拉紧装置外，还设置有单独的保持件以用于将环状拉紧件紧固在其拉紧位置中，该保持件可以独立于拉紧装置而沿径向方向从自由位置被引导至夹紧位置，其中，该保持件可使环状拉紧件轴向制动。
由此可以得到很简单的结构和在保持件的自由位置和夹紧位置之间很短的路径。此外，径向方向优选垂直于环状拉紧件的移动方向。因此，可以避免来自环状拉紧件的作用于保持件上的作用力引起保持件从夹紧位置移动，由此可防止锁定的环状拉紧件任何意外的释放。然而，环状拉紧件应该设计成使得保持件容易做到从自由位置到夹紧位置的促动。比如环状拉紧件可以具有合适的凹部，以用以将保持件容纳在自由位置中，并提供用于移动保持件的合适导轨。
可以简单地设计装置，也就是说仅仅通过一个锥形环和一个环状拉紧件即可。这些部件可以轴向设置在空心轴上，并且在轴向安装的支撑环一侧处。然而，其中一个较优设计是包括两个锥形或楔形环元件和两个环状拉紧件，以及处于夹紧位置中时设置在环状拉紧件之间的保持件。关于保持件的自由位置，尤其优选凹部居中地设置在环状拉紧件之间。
保持件进入夹紧位置的自由移动在环状拉紧件处于拉紧位置中时至少是可能的。拉紧装置用以达到拉紧元件的拉紧位置。这些装置优选形成为液压装置，尤其优选的是，它们包括具有液压端口的环状压力腔。为了上紧，会施加预定的压力经由液压连接器或端口到环状压力腔中，由此环状拉紧件可以在楔形/环状锥形部件上轴向滑离。在这里，环状压力腔可以直接形成于环状拉紧件之间并因而直接对两环状拉紧件产生作用。然而，它们还可以间接施加压力到至少一个环状拉紧件上，比如通过在环状拉紧件和沿轴向固定的相邻支撑环之间的装置。在保持件达到夹紧位置后，保持件可防止拉紧元件意外滑回到开始位置中。这里，保持件可以直接设置在环状拉紧件之间，但它们还可以实现环状拉紧件的间接夹紧或楔入。为此，具有相对于圆周是圆锥形的环状倾斜表面的环状夹紧件可用作保持件，可通过环状夹紧件沿圆周方向上的相对移动而将其表面从自由位置推压到夹紧位置。通过由此而产生的环状拉紧件的共同轴线的的改变，使得环状拉紧件的制动成为可能。
保持件应当设计成使得其能够承受在操作期间在夹紧位置处的机械负荷。保持件优选相对于环状拉紧件具有最佳的大啮合表面。这些元件更优选均匀分布在旋转连接器的圆周上，以通过摩擦接合作用在处于上紧位置中的旋转连接器保持件上取得均匀的压力/负荷分布。此外，保持件优选由高强度钢制成。
根据本发明的适宜实施例，保持件成形为片段状(根据本发明的第三方面)。尤其优选的是，保持件在垂直于轴的平面上可以是片段形状。
优选沿着锥形或环状楔形部件(根据本发明的第四方面)的圆周线设置三个保持件。考虑到当保持件在夹紧位置时在旋转摩擦连接装置内的压力和负荷的分布，这样做是有利的。在三个保持件沿着环状锥形部件的圆周均匀分开设置的情况下，可以避免环状拉紧件的倾斜。保持件优选基本完全围绕环状锥形部件的圆周，特别是在保持件是片段形状的情况下更是如此。这可较好地带来保持件和环状拉紧件大面积的啮合。
根据本发明的另一实施例，环状或环形的柱塞可以设置在环状压力腔里面，其中柱塞形成有用于处于自由位置中的保持件的容器，并形成有用于运动的导轨(根据本发明的第五方面)。环形柱塞可以设置在环状压力腔内，使得可以在环状压力腔内形成足够的压力。环形柱塞尤其可以设计成使得环状压力腔的液压连接不会被阻塞。
在环形柱塞内的自由位置处，用于保持件的容器可以定位在环状压力腔内。然而，应当设计使得保持件不会和压力介质如处于任何位置中的的液压油接触。此外，容器应当设计使得保持件一旦在拉紧位置，保持件就可容易地到达夹紧位置。在环形柱塞上的导轨应当构造使得保持件不能在任何位置被阻塞。
更优选的是环形柱塞应当具有用于环形密封件的凹部，该环形密封件可相对于轴、保持件和周围物来密封环状压力腔(根据本发明的第六方面)。该凹部应当构造使得环形密封件能在环状拉紧件的任何位置中都能密封环状压力腔，使得没有压力介质能够自环状压力腔溢出。环状锥形部件的倾斜外表面处的污物尤其应当避免。环状拉紧件和保持件的***不应当受环形密封件的凹部的影响。环形密封件优选可以是O形密封圈。
保持件优选具有至少一个控制杆，其自环状压力腔通过环形柱塞的开口向外延伸，并相对于流体分开(根据本发明的第七方面)。采用这样的结构，使得在外面操作保持件成为可能。环形柱塞内部的开口应当包括用于控制杆的充分且合适的导轨。如使用环形密封件，可以实现相对于环状压力腔的密封；然而，技术人员还可以从根本上构思出另一结构的解决方案。如果几个保持件应用在摩擦接合式旋转连接装置上，每个保持件上优选设置有控制杆，其各通过环形柱塞内的一个开口延伸到外部。
优选至少一个弹性件可以和保持件协同操作，使得在作用力支撑下可以移动到夹紧位置(根据本发明的第八方面)。一旦环状拉紧件自它们的开始位置到达拉紧位置，弹性件会促使保持件独立地进入夹紧位置，由此以有利方式实现旋转连接装置的自锁。
优选的是，选择环状锥形部分的倾斜外表面的倾斜度，使得其相对于轴的中心轴围起的角大于5°，优选在7°到10°(根据本发明的第九方面)。在该角度范围内，在环状拉紧件的拉紧位置中，可以实现传递到空心轴和轴上的足够负荷，同时可实现旋转摩擦连接器的紧凑结构。
附图说明
附图显示出了体现本发明的示例，下文将更具体地解释该示例，在附图中：
图1显示了旋转连接装置处于开始位置中时沿B-B线的剖面图；
图2显示了旋转连接装置处于拉紧位置中时沿B-B线的剖面图；
图3显示了旋转连接装置处于拉紧位置中时沿A-A线的剖面图；和
图4显示了旋转连接装置沿轴的轴向的示意性俯视图。
具体实施方式
从功能上看，旋转连接装置1(这里也称作“旋转摩擦连接器”)通过摩擦接合工作，其基本由环状锥形部件3和两个环状拉紧件6a，6b组成。环状锥形部件3由两个结合的环状锥形部分4a，4b组成。环状锥形部件3基本光滑的内表面和空心轴2接触。空心轴内设置有轴。可通过旋转摩擦连接器1以摩擦接合的方式使两轴互连，它们还可以分开，下面将会对其说明。两个环状拉紧件6a，6b以可以在环状锥形部分4a，4b的外表面5a，5b上滑动的方式设置。环状拉紧件6a，6b的内表面的朝向该轴中心的倾斜基本上分别对应于环状锥形部分4a，4b的倾斜外表面5a，5b的倾斜。通过环状拉紧件6a，6b内居中设置的环状凹部形成了环状压力腔15。可通过液压端口14使用合适的压力介质如液压油给环状压力腔15加压，以便改变位置，即使环状拉紧件6a，6b轴向位移。
在环状压力腔15内设置有环形或环状柱塞7。将环状柱塞7设计成使得其不会削弱经由液压端口14的环状压力腔15内的压力的增强或释放。环状柱塞7基本上用以容纳保持件8以及用于相对于轴、周围物以及保持件8密封环状压力腔。为此，环状柱塞7具有凹部10a-10d，环形密封件位于其内。凹部10a-10d设置在环状柱塞7上，使得环状压力腔可以在环状拉紧件6a，6b的任何可能位置上获得密封。此外，环状柱塞7具有径向孔18，杆9自保持件8经这些孔向外延伸。从保持件8在环状柱塞7的容器16内的自由位置开始，它们可通过使杆9促动而移动到环状拉紧件6a，6b之间的拉紧位置或夹紧位置。
每一环状拉紧件6a，6b的三个保持或紧固销或螺栓11从侧面用螺钉12连接到这些元件上。保持螺栓11轴向延伸通过环状拉紧件6a，6b上以及环状柱塞7内的孔。在环状柱塞7的相对于保持螺栓11的每一螺钉12的一侧，在保持螺栓11上设有锁定装置13。锁定装置13可预定环状拉紧件6a，6b的最大伸展范围。
图1是旋转连接装置沿B-B线的剖面图。图1中显示了环状拉紧件6a，6b处于开始位置中，其中，在环状压力腔15内没有或仅有很少压力。保持件8处于环状柱塞7内容器16的自由位置处。在该位置中，旋转连接器1可推到空心轴2上。这种状态下，空心轴2没有摩擦连接到位于空心轴内的轴上。
经过液压端口14施加合适的压力到环状压力腔15上，环状拉紧件6a，6b在环状锥形部分4a，4b的倾斜外表面5a，5b上滑动分离，并如图2沿剖面线B-B的剖面图所示地到达拉紧位置。在拉紧位置上环状拉紧件6a，6b可施加预定的压力到环状锥形部件3上，因此也施加到空心轴2上。据此，空心轴2通过摩擦接合连接到轴上。如图3所示，在该位置中，固定螺栓11可防止环状拉紧件6a，6b的进一步伸展。
通过促动杆9，将保持件8从容器16内它们的自由位置带入两个环状拉紧件6a，6b之间的夹紧位置。图2显示了这个状态。保持件8将环状拉紧件6a，6b的轴向位置紧固在夹紧位置上，以阻止在环状压力腔15内的液压释放后，环状拉紧件6a，6b轴向移动并滑回到开始位置。现在在没有液压的情况下，可保持空心轴2和其内轴之间的摩擦连接。
为了释放空心轴2和轴之间的摩擦连接，需要经由液压端口14再次加强环状压力腔15内的液压，使得保持件和环状拉紧件之间的夹紧状态得以释放。通过再次促动杆9，使保持件8自夹紧位置退回到环状柱塞7中容器16内的自由位置处。释放环状压力腔15内的液压时，环状拉紧件6a，6b会因为经由环状锥形部分4a，4b的倾斜外表面5a，5b产生的力而滑回它们的开始位置。由此可释放空心轴2和设于其内的轴之间的摩擦连接。
图4显示了旋转连接器1沿轴的轴向的示意性俯视图。固定螺栓11的螺钉12沿圆周线以恒定间距设置在环状拉紧件6a，6b上。杆9在它们从环状柱塞7延伸出的端部处具有操作手柄19。片段状保持件8几乎完全包围了空心轴2的圆周。因此环状拉紧件6a，6b施加在保持件8上的压力分布在保持件8的相对大的侧面上。所示的两个保持件8a处于夹紧位置中，而保持件8b则处于其自由位置中。应当指出附图不应理解为受限于本文所采用的比例。

Claims (9)

1.一种基于摩擦接合的旋转连接装置，其具有：
可置于轴上的空心轴(2)，和具有至少一个环状锥形部分(如4a)的环状锥形部件(3)，所述环状锥形部分具有用于邻接所述空心轴(2)的内表面和倾斜外表面(如5a)；
具有倾斜内表面的至少一个环状拉紧件(如6a)，所述元件可沿着环状锥形部分(如4a)的倾斜外表面(如5a)在开始位置和拉紧位置之间滑动；以及
用于移动所述环状拉紧件(如6a)到所述拉紧位置的拉紧装置，
其特征在于：
除了所述拉紧装置外，还设有至少一个单独的保持件(8)以用于将所述环状拉紧件(如6a)紧固于所述拉紧位置处，所述元件设置成可沿径向方向独立于所述拉紧装置从自由位置被引导到拉紧位置，在所述拉紧位置处，所述保持件(8)可轴向阻挡所述环状拉紧件(如6a)。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，所述拉紧装置是通过环状压力腔(15)设置而成的。
3.根据权利要求1或2所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，所述保持件(8)被设计成片段状。
4.根据权利要求1，2或3所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，沿着所述环状锥形部件(3)的圆周线设置有三个保持件(8)。
5.根据权利要求2，3或4所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，在所述环状压力腔(15)内设有环状柱塞(7)，所述柱塞在运动期间形成了用于处于自由位置中的所述保持件(8)的容器(16)和导轨(17a，17b)。
6.根据权利要求5所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，所述环状柱塞(7)具有用于环形密封件的凹部(10a-10d)，所述环形密封件可相对于所述轴、保持件(8)以及周围物密封所述环状压力腔(15)。
7.根据权利要求5或6所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，所述保持件(8)具有至少一个控制杆，其从所述环状压力腔(15)开始经过所述环状柱塞(7)内的开口向外延伸，并相对于流体分开。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，至少一个弹性件通过以作用力来支撑进入所述拉紧位置的运动的方式来与所述保持件(8)协同工作。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的基于摩擦接合的旋转连接装置，其特征在于，所述环状锥形部分(如4a)的倾斜外表面(如5a)的倾斜使得其相对于所述轴的中心轴的角度大于5°，优选为7°到10°。
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