DE2335097A1 - COUPLING - Google Patents
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- F16D1/02—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Description
DIPL. ING. ß. HOJjZEB AUGSBUHODIPL. ING. ß. HOJjZEB AUGSBUHO
TKUBFONi ·1·Τ«TKUBFONi · 1 · Τ «
R.857R.857
Augsburg, den 9. Juli 1973Augsburg, July 9, 1973
Rolls-Royce (197D Limited, 14/15 Conduit Street, London W.I.,Rolls-Royce (197D Limited, 14/15 Conduit Street, London W.I.,
EnglandEngland
Kupplungcoupling
Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit zwei Kupplungshälften. The invention relates to a coupling with two coupling halves.
Bisher sind Schwierigkeiten beim Verbinden zweier Teile miteinander aufgetreten, welche zueinander zentriert gehalten, jedoch von Zeit zu Zeit auseinandergenommen werden müssen.So far, difficulties have arisen when connecting two parts which are kept centered to one another, however need to be taken apart from time to time.
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Es ist bekannt, bei derartigen Verbindungen eines der zu verbindenden" Teil mit einem mittigen Zapfen und das andere Teil mit einer entsprechenden Bohrung zu versehen. Die Befestigung der beiden Teile erfolgt dabei entweder durch geeignete, am genannten Zapfen angeordnete Befestigungsmittel oder mittels an beiden Teilen angeordneten Planschen, die beispielsweise mittels Schrauben aneinander befestigt werden. Diese Kupplungsbauart reicht für viele Anwendungsfälle aus. Wenn jedoch eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, entsteht beim Abnehmen der mit der Bohrung versehenen Kupplungshälfte von der mit dem Zapfen versehenen Kupplungshälfte ein Verschleiß am Zapfen oder an der Bohrung und schließlich ist, nachdem die Kupplung verhältnismäßig wenige Male auseinandergenommen worden ist, der Verschleiß an der Bohrung und/oder am Zapfen so groß, daß er die Zentriergenauigkeit der beiden Kupplungshälften beeinträchtigt. Außerdem ist bei der Herstellung der Bohrung und des Zapfens eine sehr hohe Genauigkeit erforderlich, damit die beiden Teile genau miteinander fluchten. Aus diesem Grunde ist es notwendig, zwischen der Bohrung und dem Zapfen eine äußerst enge Passung vorzusehen, was den Verschleiß der Kupplung noch begünstigt.It is known, in such connections, to have one of the "parts to be connected" with a central pin and the other Part to be provided with a corresponding hole. The attachment of the two parts takes place either by means of suitable fastening means arranged on the said pin or by means of splashes arranged on both parts, which are fastened to one another by means of screws, for example will. This type of coupling is sufficient for many applications. However, when high accuracy is required is, when the coupling half provided with the bore is removed from the coupling half provided with the pin, wear occurs on the pin or on the bore and finally is, after the coupling has been dismantled relatively few times, the wear on the bore and / or so large on the pin that it affects the centering accuracy of the two coupling halves. Also is in the process of manufacturing the bore and the pin require a very high degree of accuracy in order for the two parts to be exactly with one another cursing. For this reason it is necessary to provide an extremely tight fit between the bore and the pin, which further increases the wear and tear of the clutch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs dargelegten allgemeinen Art so auszubilden, daß die beiden Kupplungshälften stets mit großerThe invention is therefore based on the object of designing a coupling of the general type set out at the beginning in such a way that that the two coupling halves always with large
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Genauigkeit miteinander fluchten und daß beim Zusammensetzen und Auseinandernehmen der Kupplung kein Verschleiß auftritt.Accuracy align with each other and that when assembling and disassembly of the clutch, no wear occurs.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche Kupplung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kupplungshälfte einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Plächenvorsprung mit konvex gekrümmter Oberfläche und die andere Kupplungshälfte eine entsprechend ausgebildete und bemessene, ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufende Nut aufweist, in welche der Plächenvorsprung der einen Kupplungshälfte bei eingerückter Kupplung eingreift, und daß Halte- In terms of solving this problem, such a coupling according to the invention is characterized in that the a coupling half has a surface projection extending in the circumferential direction with a convexly curved surface and the the other coupling half has a correspondingly designed and dimensioned groove that also runs in the circumferential direction has, in which the flat projection of one clutch half engages when the clutch is engaged, and that holding
mittel vorgesehen sind, welche den Plächenvorsprung mit der Nut in Eingriff halten.Means are provided which hold the flat projection with the groove in engagement.
Vorzugsweise ist der genannte Plächenvorsprung ein Teil eines ringförmigen Körpers mit in radialer Richtung gleichmäßigem und gekrümmten Querschnitt. Der Flächenvorsprung ist also sozusagen derjenige Teil des Ringkörpers, der sich ergibt, wenn man den Flächenvorsprung in einer achssenkrechten Ebene vom Ringkörper abschneidet. Vorzugsweise weist der Ringkörper einen in radialer Richtung kreisrunden Querschnitt auf, jedoch ist auch ein elliptischer Querschnitt geeignet. Die Nut weist zweckmäßigerweise eine komplementäre Form auf, so daß der Flächenvorsprung mit einer vernünftigen Toleranz eng in die Nut hineinpaßt. Diese ToleranzPreferably, said flat projection is part of an annular body which is uniform in the radial direction and curved cross-section. The protrusion is So, so to speak, the part of the ring body that results when the surface projection is perpendicular to the axis Cut off the plane from the ring body. The ring body preferably has a cross-section that is circular in the radial direction on, but an elliptical cross-section is also suitable. The groove expediently has a complementary one Shape on so that the protrusion with a reasonable Tolerance fits tightly into the groove. This tolerance
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BADBATH
sollte jedoch keinesfalls so groß sein, daß sich die beiden gegenüberliegenden Flächen der Kupplungshälften außerhalb der Nut berühren können.however, should not be so large that the two opposite surfaces of the coupling halves are outside can touch the groove.
Die beiden Kupplungshälften sind an zwei miteinander zu verbindenden Teilen gebildet, und falls sich diese beiden Teile miteinander drehen sollen, müssen die Achsen des Plächenvorsprungs und der Nut in der Drehachse der beiden Teile liegen, wenn die erforderliche Übereinstimmung und Konzentrizität erreicht werden sollen.The two coupling halves are formed on two parts to be connected to one another, and if these two If parts are to rotate with one another, the axes of the flat projection and the groove must be in the axis of rotation of the two parts if the required correspondence and concentricity are to be achieved.
Die beiden Kupplungshälften werden durch geeignete Mittel zusammengehalten, beispielsweise durch Schrauben, die sich durch den Flächenvorsprung und die Nut hindurcherstrecken und mit Muttern versehen sind.The two coupling halves are held together by suitable means, for example by screws, which extend through the surface projection and the groove and are provided with nuts.
Der Scheitel des Plächenvorsprungs und der Nutboden können ausgeschnitten sein. Das kann aus Gründen der Materialersparnis geschehen und um zwei Berührungsflächen zwischen den beiden Kupplungshälften herzustellen, oder zu Sicherungszwecken. The apex of the flat projection and the bottom of the groove can be cut out. This can be done for reasons of material savings happen and to produce two contact surfaces between the two coupling halves, or for security purposes.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawings, for example. Show it:
-H--H-
9 8 8 5 / 0 5 Q19 8 8 5/0 5 Q1
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine beFig. 1 is an axial section through a be
vorzugte Ausführungsforra einer erfindungsgemäßen Kupplung,preferred embodiment of a coupling according to the invention,
Fig. 2 eine Darstellung, welche die AusFig. 2 is an illustration showing the off
wirkungen von Fertigungs- oder anderen Toleranzen verdeutlicht, undthe effects of manufacturing or other tolerances, and
Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen3 shows an axial section through a
Teil einer Gasturbine, der die Befestigung eines Laufschaufelkranzes an einem Kugellager mittels der erfindungsgemäßen Kupplung darstellt .Part of a gas turbine that is used to attach a rotor blade ring represents on a ball bearing by means of the coupling according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine Kupplung zur Verbindung zweier Wellen und 2, welche sich zusammen um eine gemeinsame Achse drehen. Die beiden Wellen 1 und 2 sind jeweils mit einem Kupplungsflansch 3 bzw. 4 verbunden und die beiden Kupplungsflansche sind mittels einer Vielzahl von Schrauben 5 aneinander befestigt, welch letztere drehsymmetrisch angeordnet sind und von denen eine dargestellt ist.Fig. 1 shows a coupling for connecting two shafts and 2, which rotate together about a common axis. The two shafts 1 and 2 are each connected to a coupling flange 3 and 4, respectively, and the two coupling flanges are fastened to one another by means of a plurality of screws 5, the latter being arranged rotationally symmetrically and one of which is shown.
Der Kupplungsflansch 3 ist mit einem ringförmigen Flächenvorsprung versehen, der einen Teil eines Torus dar-The coupling flange 3 is provided with an annular surface projection which is part of a torus.
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stellt. Die Achse dieses Torus liegt in der Achse der Wellen 1 und 2. Der Kupplungsflansch 4 weist eine bezüglich des Plächenvorsprungs 6 komplementär ausgebildete Nut 7 auf, und die Abmessungen des Plächenvorsprungs und der Nut sind derart gewählt, daß bei zusammengesetzter Kupplung zwischen den beiden Kupplungsflanschen 3 und 4 ein kleiner Spalt 8 verbleibt. Auf diese Weise ist zwischen den beiden Kupplungsflanschen genügend Spielraum vorhanden, daß sie sich während des Zusammenschraubens mittels der Schrauben 5 zueinander zentrieren können.represents. The axis of this torus lies in the axis of the shafts 1 and 2. The coupling flange 4 has a relative of the flat projection 6 complementarily formed groove 7, and the dimensions of the flat projection and the groove are chosen so that when the coupling is assembled between the two coupling flanges 3 and 4, a smaller one Gap 8 remains. In this way there is enough clearance between the two coupling flanges that they during the screwing together by means of the screws 5 can center each other.
Während gemäß Fig. 1 nur ein kleinerer Teil eines Torus als Plächenvorsprung 6 dient, kann selbstvrständlich auch ein größerer Teil dieses Torus Anwendung finden, der jedoch nicht größer als der halbe Torus sein sollte. Der torusförmige Flächenvorsprung weist eine verhältnismäßig einfach herstellbare Form auf, jedoch können selbstverständlich auch andere Formen, die im Querschnitt beispielsweise elliptische oder parabolische Begrenzungskurven haben, erfolgreich Anwendung finden.While according to FIG. 1 only a smaller part of a torus serves as a flat projection 6, it goes without saying that a larger part of this torus can also be used, but it should not be larger than half the torus. Of the toroidal surface projection has a relatively easy to manufacture shape, but can of course also other shapes that have, for example, elliptical or parabolic limiting curves in cross-section, find successful application.
Die beiden Wellen sind dadurch voneinander trennbar, daß die Muttern 5a der Schrauben 5 gelöst und die Schrauben herausgezogen werden.The two shafts can be separated from each other in that the nuts 5a of the screws 5 and the screws be pulled out.
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Beim Zusammensetzen der beiden Kupplungshälften werden die Schrauben 5 durch die Bohrungen des Kupplungsflansches 3 hindurchgesteckt und der Kupplungsflansch 4 auf die Sehrauben aufgesteckt. In diesem Zustand ist noch beträchtlich Spielraum zwischen den beiden Wellen vorhanden. Beim Anziehen der Muttern 5a der Schrauben 5 werden die beiden Kupplungsflansche 3 und 4 eng aneinandergezogen und der Flächenvorsprung 6 des Kupplungsflansches 3 greift in die Nut 7 des Kupplungsflansches 4 ein, so daß die beiden Kupplungsflansche von selbst in ihre axial fluchtende Stellung gebracht werden« Polglich tritt beim Auseinandernehmen und Zusammensetzen der Kupplung an den Zentrierflächen, nämlich der Oberfläche des FIachenvorSprungs 6 und der Nutfläche 7 kein Verschleiß auf. Es kann zwar an den Schrauben 5 oder in den Schraubenbohrungen ein gewisser Verschleiß beim Auseinandernehmen und Zusammenbauen der Kupplung auftreten, aber da die Schrauben nur die beiden Kupplungsflansche zusammenhalten müssen, ist ein gewisses Spiel der Schrauben in den Schraubenbohrungen von geringer Bedeutung.When assembling the two coupling halves, the screws 5 are pushed through the holes in the coupling flange 3 pushed through and the coupling flange 4 pushed onto the viewing hoods. In this state is still considerable There is scope between the two waves. When tightening the nuts 5a of the screws 5, the two coupling flanges 3 and 4 pulled tightly together and the surface projection 6 of the coupling flange 3 engages in the groove 7 of the coupling flange 4, so that the two coupling flanges by themselves in their axially aligned Be brought into position «Polarity occurs when the coupling is dismantled and reassembled at the centering surfaces, namely the surface of the area projection 6 and the groove surface 7 no wear. It can be a certain amount on the screws 5 or in the screw holes Wear and tear will occur when disassembling and reassembling the clutch, but as the bolts only hold the two Coupling flanges have to hold together, a certain amount of play of the screws in the screw holes is less Meaning.
Fig. 2 zeigt die zwischen dem Flächenvorsprung 6 und der Nut 7 zulässigen Toleranzen. Gemäß Fig. 2 ist sowohl der Flächenvorsprung an seinem Scheitel bei 9 als auch der Nutboden bei 10 ausgeschnitten· Dadurch entstehen ebeneFIG. 2 shows the tolerances permitted between the surface projection 6 and the groove 7. According to Fig. 2 is both the surface projection cut out at its apex at 9 and the groove bottom at 10 · This creates a flat surface
Flächen, welche das Bohren der Schraubenlöcher erleichtern, und wodurch zwischen dem Flächenvorsprung und die Nut zwei Berührungsbereiche gebildet sind, nämlich an den Stellen X beiderseits der Ausschnitte 9 und 10.Surfaces that make it easier to drill the screw holes, and whereby two contact areas are formed between the surface projection and the groove, namely on the Place X on both sides of the cutouts 9 and 10.
Während theoretisch große Berührungsflächen zwischen dem Flächenvorsprung 6 und der Nut 7 wünschenswert sind, damit Herstellungstoleranzen zulaßbar sind, diese Toleranzen so gewählt, daß der Krümmungsradius des Flächenvorsprungs entweder gleich oder kleiner als der Krümmungsradius der Nutwandung ist»While theoretically large contact areas between the surface projection 6 and the groove 7 are desirable, so that manufacturing tolerances are allowable, these tolerances are chosen so that the radius of curvature of the surface projection is either equal to or smaller than the radius of curvature of the groove wall »
Bei der Fertigung der Kupplung wird von beiden Kupplungshälften auf der gleichen Maschine ein Kopiermodell gleicher Zentrierung hergestellt. Diese Kopiermodelle, die dann sicher miteinander konzentrisch sind, werden dann für die Serienfertigung der Kupplungshälften verwendet.When manufacturing the coupling, a copy model is made of both coupling halves on the same machine same centering made. These copy models, which are then sure to be concentric with one another, then become used for the series production of the coupling halves.
Fig. 3 zeigt ein typisches Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kupplung. Die Kupplung ist hier zur Befestigung eines Kugellagers an einer Rotorwelle mit zwei Laufschaufelkränzen bei einem Gasturbinentriebwerk verwendet. In Fig. 3 ist ein Laufschaufelkranz 21 dargestellt; der zweite Laufschaufelkranz, der bei 23 an einem Rotor 22 befestigt ist, welcher auch den LaufschaufelkranzFig. 3 shows a typical application example for the coupling according to the invention. The coupling is here for attachment a ball bearing on a rotor shaft with two rotor blade rings used in a gas turbine engine. In Fig. 3, a blade ring 21 is shown; the second blade ring, which at 23 on a Rotor 22 is attached, which is also the blade ring
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trägt, ist nicht gezeichnet. Der Rotor 22 ist auf einer Hohlwelle 24 angeordnet, in deren Innerem weitere Wellen verlaufen. Die Welle 24 ist in einem Kugellager 25 gelagert, dessen einer Laufring auf einer Hülse 26 befestigt ist, welche sich mit der Welle 24 zusammendreht, und dessen anderer Laufring an einem feststehenden Teil 27 befestigt ist* Die Hülse 26 und die Welle 24 sind miteiander mittels einer erfindungsgemäßen Kupplung verbunden, die mit 30 bezeichnet ist. Die Hülse 26 ist mit einem Ringflansch versehen, dessen mit Bezug auf die Gasströmung stromab weisende Stirnfläche 32 einen kreisförmig oder auf andere geeignete Weise gekrümmten Querschnitt aufweist. Der Rotor ist an der entsprechenden Stelle mit einer Nut 34 versehen, in welche die vorspringende Fläche 32 hineinpaßt. Die Kupplung ist mittels Kopfschrauben 35 und Muttern zusammengeschraubt. Die vorspringende Fläche 32 und die Nut 34 sind an den Querschnittsbereichen, in denen die Schrauben angeordnet sind, mit den Ausschnitten 9 und in Fig. 2 ähnlichen Ausschnitten versehen.is not drawn. The rotor 22 is arranged on a hollow shaft 24, in the interior of which there are further shafts get lost. The shaft 24 is mounted in a ball bearing 25, one of which is mounted on a sleeve 26, which rotates together with the shaft 24, and the other race of which is attached to a stationary part 27 is * The sleeve 26 and the shaft 24 are connected to one another by means of a coupling according to the invention, which is marked with 30 is designated. The sleeve 26 is provided with an annular flange, its end face 32, which faces downstream with respect to the gas flow, has a circular or other shape suitably has curved cross-section. The rotor is provided with a groove 34 at the appropriate point, into which the protruding surface 32 fits. The coupling is by means of cap screws 35 and nuts screwed together. The projecting surface 32 and the groove 34 are at the cross-sectional areas in which the Screws are arranged, provided with the cutouts 9 and similar cutouts in FIG.
Die erfindungsgemäße Kupplung ist bei Gasturbinen und ähnlichen schnell rotierenden Vorrichtungen besonders wertvoll, wo es sehr wichtig ist, daß die Lager genau mit den in ihnen gelagerten Wellen koaxial sind. Bei der erfindungsgemäßen Kupplung werden die Lager selbsttätig mit der Welle zentriert und das Lager kann viele Male von der Welle abge-The coupling according to the invention is particularly valuable in gas turbines and similar rapidly rotating devices, where it is very important that the bearings are exactly coaxial with the shafts supported in them. In the inventive Coupling, the bearings are automatically centered with the shaft and the bearing can be removed from the shaft many times.
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nommen werden, ohne daß ein das genaue Fluchten des Lagers
mit der Welle beeinträchtigender Verschleiß auftritt. Die
miteinander zusammenwirkenden Flächen der Kupplung
brauchen kein Drehmoment zu übertragen, da das Drehmoment
durch die Befestigungsschrauben übertragen wird. Auf diese Weise sind keine einen Verschleiß der miteinander zusammenwirkenden
Flächen hervorrufende Kräfte vorhanden.can be taken without a wear affecting the exact alignment of the bearing with the shaft occurs. the
interacting surfaces of the coupling
do not need to transmit torque because the torque
is transmitted through the fastening screws. In this way, there are no forces causing wear on the interacting surfaces.
Selbstverständlich sind noch verschiedene Abwandlungsmöglichkeiten der oben beschriebenen Ausführungsformen
möglich» die alle im Rahmen der Erfindung liegen. Beispielweise ist es grundsätzlich unwesentlich, welche der
beiden Kupplungshälften den Flächenvorsprung und welche
Kupplungshälfte die Nut aufweist, die Zuordnung des Plächenvorsprungs und der Nut kann jedoch entweder durch Schwierigkeiten
bei der Befestigung der Kupplungshälften miteinander oder durch konstruktive Gegebenheiten der beiden Kupplungshälften gegeben sein.
Of course, there are also various possible modifications to the embodiments described above
possible »all of which are within the scope of the invention. For example, it is fundamentally unimportant which of the
two coupling halves the surface projection and which
Coupling half has the groove, but the assignment of the surface projection and the groove can be given either by difficulties in fastening the coupling halves to one another or by structural features of the two coupling halves.
Anstelle der dargestellten Schraubverbindung können
auch andere Befestigungsmittel Anwendung finden, beispielsweise ein einziger Stift in einer Bohrung.Instead of the screw connection shown, you can
other fastening means can also be used, for example a single pin in a bore.
Obwohl die Erfindung anhand eines ringförmigen Flächenvorsprunges und einer ringförmigen Nut beschrieben wordenAlthough the invention has been described in terms of an annular surface projection and an annular groove
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ist, können diese Elemente in besonderen Fällen anstelle kreisrund oval oder auf eine andere geeignete Weise gekrümmt ausgebildet sein»is, these elements can in special cases instead of circular oval or curved in some other suitable way be trained »
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Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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