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S i c h e r h e i t s k u p p l u n g Die Erfindung betrifft eine
Sicherheitskupplung für koaxiale Wellen mit aufgekeilten Kupplungshälften und Kupplungsbolzen,
bei denen zum schnellen Trennen der Kupplungshälften eingebaute Treibladungen vorgesehen
sind, nach DB-Patent 1 231 494.
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Die im Iiauptpatent beschriebene Kupplung ist im Prinzip eine steuerbare
Schnellkupplung, die bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte von gewissen Betriebsgrößen,
beispielsweise Drehmoment, Drehzahl, Leistung oder auch anderen kritischen Größen
die gekuppelten Wellen mit Hilfe eines von einer Überwachungs-# elektronik abgegebenen
Impulses in äußerst kurzer Zeit vonein-# ander trennt. Es ist hierbei nicht gefordert
die Kupplung so fort wieder einrückbar zu machen. Diese Sicherheitskupplung stellt
in erster Linie eine Schutzeinrichtung dar. Der genannte # Zweck eines schnell wirkenden
Schutzes wird dadurch erreicht, daß die beiden Kupplungshälften über besondere Bolzen
verbunden sind, in welche Spreng-, bzw. Treibsätze in Form von Kartuschen eingebaut
sind. Der Auslöseimpuls zündet diese Treibsätze, worauf die Kupplungsbelzen aus
ihren Bohrungen in besondere Auffangeinrichtungen getrieben werden.
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Der Einsatzbereich der oben beschriebenen Sicherheitskupplung ist
an sich durch keine Schwierigkeiten technischer Art beschränkt. Je größer das zu
übertragende Drehmoment ist, desto mehr Sprengbolzen sind naturgemäß erforderlich.
Ihre gleichzei
tige Zündung ist ohne weiteres möglich. Allerdings
stellen diese Sprengbolzen einen gewissen Aufwand dar, der mit zunehmendem Drehmoment
immer mehr ins Gewicht fällt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Aufwand hinsichtlich
der Sprengbolzen zu verringern, ohne die Vorteile disser Anordnung insbesondere
bezüglich der Auslösegeschwindigkeit merklich zu verschlechtern. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben den Kupplungsbolzen mit eingebauten Treibladungen
noch zusätzliche Brechbolzen an sich bekannter Art angewendet werden, über welche
anteilmäßig das Gesamtdrehmoment von der einen auf die andere Kupplungshälfte übertragen
wird. Das Bruchmoment dieser Brechbolzen ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung so bemessen, daß es unterhalb dem Betriebsmoment der Gesamtkupplung
liegt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß anstelle eines Teiles der aufwendigen und teueren Kupplungsbolzen mit eingebauten
Treibladungen die wesentlich einfacheren und billigeren Brechbolzen verwendet werden,
ohne daß die nachteile dieser BoSzenart hinsichtlich der schlecht bestimmbaren Bruchgenzuigkeit
und ihrer Anwendungsbeschränkung auf die Überwachung des Drehmomentes hier in Erscheinung
treten.
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Durch die Kombination von Sprengbolzen mit Brechbolzen werden die
Auslösegenauigkeit und Auslösegeschwindigkeit der Gesamtkupplung gegenüber Kupplungen
mit ausschließlicher Verwendung von Sprengbolzen nur unwesentlich beeinträchtigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im nachfolgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt in Schnittdarstellung
die Anordnung der drei wesentlichen Teile der Sicherheitskupplung.
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Die antreibende Welle 1 mit dem Flansch 2 bildet zusammen mit dem
Teil 3 eine der Kupplungshälften. Der hohlgedrehte Teil 3
ist mit
mittels des Keiles 4 und den beiden Schrauben 5 starr auf dem Stumpf 6 der Welle
1 befestigt. Die zweite Kupplungshälfte wird von dem Flanschteil 7 gebildet. Dieser
Flanschteil 7 ist über das Kugellager 8 bzw. das liadellager 9 drehbar auf dem Teil
3 gelagert. Sein Flansch 10 weist ebenso wie Flansch 2 # achsparallele Bohrungen
auf, in welche die Brechbelzen 11 eingetrieben sind. Sowohl Teil 3, als au der Flanschteil
7 haben mehrere radiale Bohrungen 12,15 für die Aufnahme der Sprengbolzen gemeinsam.
Die Sprengbolzen 13 enthalten die Kartuschen 14 mit den Treibladungen. Zur Zündung
dieser Treibladungen sind die kartuschen 14 über Kabel mit dem isoliert befestigten
Kontaktring leitend verbunden. Diesem Kontaktring werden iiber eine nicht dargestellte
Funkenstrecke die Zündimpulse zugeführt. Die anzutreibende Welle kann beispielsweise
mittels Flanschen und Schrauben an die Gewindelöcher 16 des Flanschteiles 7 starr
oder elastisch angekoppelt werden.
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Überschreitet eine kritische Betriebsgröße den vorgegebenen Grenzwert,
was eine schnelle Trennung der beiden Wellen notwendig macht, so wird von dem elektronischen
Überwachungsorgan ein Steuerimpuls geliefert. Dieser Impuls wird in Form eines Hochspannungsimpulses
über die Funkenstrecke an den Kontaktring 15 weitergegeben und bringt die Kartusche
14 augenblicklich zur Detonation, worauf sich die Bolzen aus der Kupplung lösen.
Das von der Kupplung übertragene Drehmoment verlagert sich daraufhin in voller Höhe
auf die zunächst noch intakten Brechbelzen, deren Bruchmoment jetzt überschritten
wird. Es kommt zu einer Abscherung dieser Beizen und damit zu einer vollständigen
Trennung der Sicherheitskupplung. Es ist klar, daß die hierzu erforderliche Zeit
etwas länger ist, als die Trennzeit bei ausschließlicher Verwendung von Sprengbolzen.
Sie ist jedoch immer noch wesentlich kürzer als diejenige einer reinen Drechbolzenkupplung.
Das rührt daher, daß kritische Brechmoment sofort um einen erheblichen Betrag, beispielsweise
um das Doppelte überschritten
wird. Dies führt mit Sicherheit zu
einer gleichzeitigen Abscherung aller Bolzen. Bei reinen Brechbolzenkupplungen muß
dagegen das Bruchmoment in der Größenordnung des abzuschaltenden Drehmomentes liegen.
Da die -Scherfestigkeiten bei gleichen Bolzenabmessungen nicht unerheblich schwanken
können, ist das Bruchmoment der Gesamtkupplung mit einer gewissen Unsicher-; heit
behaftet. In Bezug auf die Auslösegenauigkeit ist somit die Kombination beider Bolzenarten
einer reinen Brechbolzenkupplung überlegen. Außerdem ist die Anwendung nicht mehr
auf die Überwachung des Drehmomentes beschränkt.
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Ein weiterer Vorteil ist im geringeren Aufwand gegenüber einer reinen
Sprengbelzenkupplung zu sehen. Es ist offensichtlich, daß die sehr schnell arbeitenden
Sprengbolzen aufwendiger sind als die an sich sehr einfachen Brechbolzen. Durch
die Erfindung wird nun erreicht, daß die spezifischen Vorteile beider Kupplungsarten
vereinigt werden, ohne daß ihre Nachteile in nennen wertem Ausmaße in Kauf genommen
werden müssen.