DE2244938C3

DE2244938C3 - Vorrichtung zum Verbinden eines Bauteils mit einer WeUe o.dgl

Info

Publication number: DE2244938C3
Application number: DE722244938A
Authority: DE
Inventors: F R Pearson
Original assignee: Humes Ltd
Current assignee: Humes Ltd
Priority date: 1971-09-13
Filing date: 1972-09-13
Publication date: 1979-03-01
Also published as: SE376461B; JPS4836552A; DE2244938A1; IT974995B; US3795294A; DE2244938B2; GB1408435A

Description

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Die Erfindung gehl von der Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aus.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 43 765) wird das Druckmittel ausschließlich zum Lösen der Klemmung zwischen dem Bauteil und der Klemmhülse eingesetzt, nicht aber zum Verriegeln der Klemmhülse mit dem Bauteil. Dies geschieht mit Hilfe einer zusätzlichen Federanordnung.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DE-PS 25 393) der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art geschieht ausschließlich die Verriegelung mittels Druckmittel, nicht aber die Entriegelung. Diese läßt sich nur dadurch bewerkstelligen, daß Konus und Gegenkonus mit einem Neigungswinkel ausgeführt sind, der keine Selbsthemmung hervorruft, so daß beim Wegnehmen des Drucks aus der Ringkammer die Klemmhülse selbsttätig in Lösestellung gleitet. Wegen der fehlenden Selbsthemmung muß im Verriegelungsfall stets ein die Verbindung aufrechterhaltender Druck in der Ringkammer aufrechterhalten werden. Die über die Verbindung zwischen der Klemmhülse und dem Bauteil übertragbaren Kräfte sind durch diesen Druck begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei Beibehaltung der Möglichkeit, die Vorrichtung nach Bedarf genau in die gewünschte Lage zu bringen, dort zuverlässig festzulegen, leicht und schnell zu lösen, in eine andere gewünschte Lage zu bringen und erneut festzulegen, ein besonders einfacher Aufbau erzielt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgesehen, wobei in den Unteransprüchen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind.

Bei der Erfindung wird sowohl die Funktion des Verriegeins als auch die des Lösens durch Zuführen von Druckmittel über ein und die selbe Leitung erzeugt Der Aufbau ist insofern besonders einfach, weil eine zusätzliche Klemmfeder entfällt, wobei aber trotzdem eine Ausbildung von Konus und Gegenkonus mit einer Selbsthemmung erzeugenden Neigung möglich ist. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich also in verriegeltem Zustand große Kräfte auch dann übertragen, wenn der zum Verriegeln aufgebrachte Druck aus der Vorrichtung völlig entlüftet wird.

Im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen nimmt das Verriegeln und Lösen der Vorrichtung gemäß der Erfindung erheblich weniger Zeit (in vielen Fällen nur etwa eine halbe Minute) in Anspruch.

Ferner ist für das Verriegeln und Lösen der Vorrichtung nur eine einzige Druckmittelquelle erforderlich, die mit Hilfe einer einzigen Steuereinrichtung zum Lösen und Verriegeln steuerbar ist. Der Druck kann dabei, wie gesagt, weggenommen werden, sobald das Verriegeln oder Lösen stattgefunden hat.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles an schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform einer Verbindungsvorrichtung in einem Schnitt längs der Achse einer Welle mit einem gleichmäßigen runden Querschnitt, mit der die Verbindungsvorrichtung zusammenarbeitet; und

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie H-H in Fig. 1.

Gemäß den Zeichnungen soll ein äußeres Bauteil in Form einer Mühlenwalze 3 an einem inneren Bauteil in Form einer Welle 4 mit einem gleichmäßigen runden Querschnitt befestigt werden. Das äußere Bauteil 3 besitzt eine innere Wand, die zusammen mit der Welle 4 einen ringförmigen Hohlraum zum Aufnehmen einer Druckflüssigkeit abgrenzt. Ein zweiter Teil 10 der Innenwand begrenzt eine konische Bohrung mit einem im wesentlichen kreisrunden Querschnitt, die gleichachsig mit einer dazu passenden kegelstumpfförmigen Klemmhülse 5 angeordnet ist, welche eine Bohrung aufweist, die mit der Welle 4 mit einer engen, jedoch gleitende Bewegungen zulassenden Passung zusammenarbeitet.

Eine erste Fläche 6a der Klemmhülse 5 begrenzt zusammen mit einem ersten Teil 10a der Innenwand des äußeren Bauteils 3 eine erste Druckkammer 11; wird der in dieser Druckkammer herrschende Druck erhöht, ist die Klemmhülse 5 bestrebt, sich gegenüber dem äußeren Bauteil 3 in der in F i g. 1 durch Pfeile angedeuteten Richtung längs der Achse des inneren Bauteils 4 zu bewegen, so daß.die konische Fläche 6 der Klemmhülse zur Anlage an der Wand der konischen Bohrung 10 des äußeren Bauteils 3 gebracht wird. Die Flächen 6 und 10 können jeweils einen Teil einer geraden Kreiskegelfläche mit einem Neigungsverhältnis von etwa 1 :30 bilden, und die Breite des Spaltes zwischen der Welle 4 und der Bohrung der Klemmhülse 5 kann zweckmäßig in der Größenordnung von 0,038 mm liegen, so daß ein Raum zum Aufnehmen eines Schmiermittelfilms vorhanden ist, der gleitende Relativbewegungen und gegebenenfalls relative Drehbewegungen zwischen der Klemmhülse und der Welle zuläßt.

Die Flächen 6 und 10 begrenzen eine zweite Druckmittelkammer, die in einer gedrosselten Verbin-

dung mit der ersten Druckkammer steht, und deren innendruck gesteigert werden kann, um das äußere Bauteil 3 und die Kleinmhülse 5 voneinander zu trennen.

Soll das äußere Bauteil 3 an der WeUe 4 befestigt werden, wird ein Druckentlastungsventil 7 durch Drehen einer in F i g. 1 dargestellten ichraube geschlossen, und ein unter hohem Druck stehendes Druckmittel wird der Vorrichtung über eine Rohrleitung 8 zugeführt, die an eine nicht dargestellte äußere Druckmittelqaelle angeschlossen sein kann. Wenn dies geschieht, strömt das Druckmittel durch einen Kanal 9, so daß die Klemmhülse 5 durch einen Flüssigkeitsfilm geschmiert wird. Die aus dem Raum zwischen der äußeren Umfangsfläche 6 der Klemmhülse und der Innenfläche 10 des äußeren Bauteils 3 entweichende Druckflüssigkeit bewirkt, daß die erste Druckkammer 11 unter Druck gesetzt wird, um die Klemmhülse gemäß F i g. 1 axial in Richtung auf ihr dünneres Ende zu verschieben, so daß ein Preßsitz zwischen der Klemmhülse und dem äußeren Bauteil 3 entsteht. Infolgedessen wird des äußere Bauteil 3 in der Umfangsrichtung auf Zug beansprucht, während die Klemmhülse 5 in der Umfangsrichtung auf Druck beansprucht wird.

Man kann das äußere Bauteil 3 und die Klemmhülse 5 so bemessen, daß die jeweiligen Beanspruchungen bewirken, daß die radiale Verformung der Klemmhülse nach innen die radiale Verformung des äußeren Bauteils nach außen überschreitet, so daß die Klemmhülse die Welle 4 od. dgl. fest einspannt, auf der die Verbindungsvorrichtung angeordnet ist. Hierbei wird ein etwas zwischen der Klemmhülse und der Welle vorhandener Flüssigkeitsfilm aus dem Raum zwischen diesen Bauteilen in Richtung auf die Druckkammer 11 verdrängt, so daß die Umfangsfläche der Welle und die Bohrungswand der Klemmhülse in innige, schmiermittelfreie Berührung miteinander gebracht werden.

Wird die Zufuhr des unter hohem Druck stehenden Druckmittels fortgesetzt, wird die Klemmhülse 5 gemäß F i g. 1 weiter nach links gedrückt, so daß das äußere Bauteil 3 wirkende Ringspannung einen Wert erreicht, bei dem eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Klemmhülse und der Welle erzielt wird. Man kann die Zufuhr des Druckmittels beenden, sobald der gewünschte Preßsitz erreicht worden ist.

Nach einigen Minuten bewirken die auf die Klemmhülse aufgebrachten radialen Kräfte, daß die noch vorhandene Flüssigkeit zwischen den Flächen 6 und 10 verdrängt wird, so daß diese Flächen in eine innige, schmiermittelfreie Berührung miteinander gebracht werden, um das äußere Bauteil 3 fest mit der Welle 4 zu verbinden.

Gemäß Fig. 1 tragen ein Dichtungsring 12' und ein Kanal 13 dazu bei, daß die Flüssigkeit aus dem durch die Flächen 6 und 10 abgegrenzten konischen Ringspalt in der Umfangsrichtung verteilt wird und in der gewünsch-

ten Richtung zu der Kammer 11 strömt; hierbei bewirkt insbesondere der Kanal 13, daß die Wirkung von Unregelmäßigkeiten verringert wird, die dadurch hervorgerufen werden können, daß sich die Klemmhülse 5 gegenüber der Welle 4 verkantet.

ίο Soll die Verbindung zwischen dem äußeren Bauteil 3 und der Welle 4 gelöst werden, wird die erste Druckkammer U durch öffnen des Ventils 7 von ihrem Innendruck entlastet. Bei dem Ventil 7 handelt es sich um ein für einen niedrigen Druck bestimmtes Druckre-

!5 gelventil, dem eine Ventilanordnung mit einer Ventilkuge! und einer Feder zugeordnet sein kann, die geeignet ist, den in der Kammer 11 maximal zur Wirkung bringbaren Drucks zu begrenzen; ferner ist das Ventil 7 zweckmäßig mit einer mit der Ventilschraube zusammenarbeitenden Sicherheitskappe versehen.

Nachdem die Kammer 11 von dem Innendruck entlastet, worden ist, kann man der Vorrichtung erneut ein Druckmittel über die Leitung 8 und den Kanal 9 zuführen. Wenn dies geschieht, bewirkt das Druckmittel erneut das Entstehen eines flüssigen Schmierfilms zwischen den Flächen 6 und 10, und da in der Kammer 11 kein Druck mehr herrscht, der ausreicht, um ein Trennen der Bauteile 3 und 5 zu verhindern, bewegen sich diese Bauteile relativ zueinander in axialer

jo Richtung, so daß die in der Umfangsrichtung wirkenden Kräfte beseitigt werden, die zuvor durch den Preßsitz zwischen den Bauteilen 3, 4 und 5 ht-rvorgerufen wurden. Der Kegelwinkel der Flächen 6 und 10 ist so gewählt, daß sich die Bauteile 3 und 5 bei ihrer Entlastung von dem auf sie wirkenden Druck selbsttätig voneinander lösen.

Die beschriebene Vorrichtung läßt sich längs einer Welle oder einem anderen Bauteil von konstantem Querschnitt an jedem beliebigen Punkt anordnen, wobei eine genaue Lagebestimmung durch entsprechendes Regeln der Zufuhr des unter hohem Druck stehenden Druckmittels möglich ist. Sobald die Vorrichtung in die gewünschte Lage gebracht worden ist, behält sie diese Lage unverändert bei, bis die Kammer 11 von ihrem

ij Innendruck entlastet und erneut ein Druckmittel zwischen das äußere Bauteil 3 und die Klemmhülse 5 geleitet wird. Wenn die betreffenden Bauteile einen Kreisquerschnitt haben, ist es möglich, das äußere Bauteil 3 um jeden gewünschten Winkelbetrag zu drehen und es dann fest mit der Welle 4 zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden eines Bauteils mit einer Welle od. dgL, mit einem zwischen der Welle und dem Bauteil gebildeten Ringraum, einer mindestens teilweise in dem Ringraum aufgenommenen konischen Klemmhülse, die mit einem Gegenkonus zusammenwirken kann, einer Druckmittelzufuhr zum Einführen von Druckmittel in dem Ringraum und einer Druckmittelabfuhr zum Entla- ι ο stendes Ringraumes, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum in zwei Druckkammern, nämlich in eine Druckkammer (11) am stärkeren Ende der Klemmhülse (5) und eine zweite Druckkammer zwischen dem konischen Außenumfang (6) '5 der Klemmhülse und einer entsprechend konischen innenwand (10) des Bauteils (3), unterteilt ist, daß die beiden Druckkammern in gedrosselter Verbindung stehen, daß die Druckmittelzufuhr (8,9) in die zweite Druckkammer mündet und daß die DruckmitteJzufuhr (7) in die erste Druckkammer (11) mündet, wobei die Druckmittelzufuhr (8, 9) sowohl zum Verriegeln als auch zum Lösen der Vorrichtung betätigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelabfuhr (7) ein steuerbares Ventil (7) umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am schwächeren Ende der Klemmhülse (5) eine Dichtung (12') zwischen dem Außenumfang der Klemmhülse (5) und dem Bauteil (3) vorgesehen ist.