DE4315861C2 - Flexible Ganzstahlwellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Ganzstahlwellenkupplung, deren beide jeweils einen Anschlußflansch aufweisenden Kupplungshälften, drehsteif, axial-und winkelbeweglich über mindestens einen Lamellenpaketkranz miteinander verbunden sind, wobei jeder Lamellenpaketkranz mittels umfangmäßig verteilt angeordneter Befestigungs- und Spannelemente wechselweise an den beiden Anschlußflanschen befestigt ist, und wobei jeder Lamellenpaketkranz von einem umfänglich einschließenden Schutzring umgeben ist.

Eine Kupplung dieser Art ist aus der DE 40 07 508 C2 bekannt. In ihr ist eine Lösung zur Verbesserung der Betriebssicherheit im Hinblick auf Funkenbildung bei einer flexiblen Ganzstahlwellenkupplung beschrieben. Hierfür wird der den Lamellenpaketkranz mit Abstand umgebende Kupplungsinnenraum mit gummielastischem Material ausgekleidet. Dadurch wird verhindert, daß im Falle eines Lamellenbruchs scharfe Bruchkanten mit anderen eisenhaltigen Kupplungsteilen in Kontakt kommen. Vorteilhafterweise werden auch die Bohrungen der Anschlußflansche für die Befestigungs- und Spannelemente ausgekleidet, um im Falle eines Lamellenbruchs eine Reibung Stahl auf Stahl zwischen den bolzenförmigen Befestigungselementen und den umgebenden Flanschteilen zu vermeiden.

Desweiteren ist aus der DE 34 43 485 A1 eine flexible Ganzstahlwellenkupplung bekannt, deren beide jeweils einen Anschlußflansch aufweisende Kupplungshälften über jeweils einen Lamellenpaketkranz drehsteif und axial- und winkelbeweglich mit den Anschlußflanschen einer die beiden Kupplungshälften verbindenden Zwischenhülse verbunden sind. Die Lamellenpaketkränze sind hier ebenfalls mittels umfangmäßig verteilt angeordneter Spannbolzen wechselweise an den beiden Anschlußflanschen befestigt, wobei auf jedem Spannbolzen im Bereich des Lammellenpaketkranzes eine Spannbüchse sitzt.

Kupplungen dieser Art werden einzeln oder auch paarweise hintereinander geschaltet zur Übertragung von Drehmomenten eingesetzt. Als Einzelkupplung läßt sie einen Winkel- und Axialversatz und als Kupplungspaar sogar zusätzlich einen Parallelversatz des Antriebs gegenüber dem Abtrieb zu. Solche Kupplungen dienen insbesondere zum Betrieb mit hohen Drehzahlen und unter Stoßbelastungen. Die Spannbolzenverbindung bewirkt einerseits eine absolut spiel freie Befestigung der Lamellenpaketkränze an den Anschlußflanschen und verhindert andererseits Unwuchten.

Bei der bekannten Kupplung ist der Lamellenpaketkranz aus Stahllamellen zusammengesetzt. Bei besonderen Anwendungen, beispielsweise in der petrochemischen Industrie für explosionsgeschützte Bereiche muß unter allen Umständen verhindert werden, daß bei einem Kupplungsschaden aufgrund eines Lamellenbruchs oder eines Aufeinanderschlagens der Lamellen mit anderen Stahlteilen eine Funkenbildung entstehen kann. Darüber hinaus muß Sicherheit dagegen geschaffen werden, daß durch Lösen einzelner Lamellen die Umgebung der die Kupplung enthaltenen Maschine gefährdet wird.

Bei einer aus der DE 38 27 673 bekannten Lösung ist vorgeschlagen worden, zur Vermeidung einer Funkenbildung beim Einsatz von Stahllamellen den Lamellenpaketkranz im Bereich außerhalb der Anschlußflächen an die Befestigungs- und Spannelemente durch eine gummielastische wärmeableitende Verpackung zu ummanteln.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit der eingangs genannten Ganzstahlwellenkupplung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Kupplungshälften über jeweils einen Lamellenpaketkranz mit den Anschlußflanschen einer die beiden Kupplungshälften verbindenden Zwischenhülse verbunden sind und das auf jedem Spannbolzen im Bereich des Lamellenpaketkranzes eine Spannbüchse sitzt, die aus einem nicht eisenhaltigen Werkstoff besteht.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Ausführung der Spannbüchse aus einem nicht eisenhaltigen Werkstoff im Falle eines Kontaktes der Spannbüchse mit Teilen des Lamellenpaketkranzes eine Funkenbildung vermieden wird. Es wird also bereits verhindert, daß überhaupt ein Funke entstehen kann, ohne daß auf die Vorteile der nahezu spielfreien Flanschverbindung verzichtet wird. Gleichzeitig werden durch die Kapselung der Anschlußbereiche der Kupplung im Bereich der Lamellen sind fliehkraftbedingt eventuell lösende Teile festgehalten. Eine solche Kupplung ist somit im Falle der Zerstörung des Lamellenpaketes gleichzeitig gegen entstehende Funken und gegen das Wegfliegen von einzelnen Lamellenpaketen oder -stücken geschützt. Durch die Kapselung im Bereich beider Kupplungsanschlußstellen ist auch die Zwischenhülse selbst gegen Wegfliegen gesichert. Gleichwohl ist gewährleistet, daß auch im Falle eines Lamellenbruchs noch eine hinreichend Zentriersicherheit der Kupplung erhalten bleibt.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sitz zwischen Spannbolzen und dem jeweiligen Anschlußflansch als Spannkonus ausgebildet ist, der beim Spannen der Spannbolzen eine radiale Vorspannung zwischen den Spannbolzen und dem Lamellenpaketkranz erzeugt. Hierdurch wird auf verhältnismäßig einfache Art und Weise ein absolut spielfreier Sitz erzielt, ohne daß es notwendig ist, hoch präzise gearbeitete und damit in der Herstellung teure Sitzflächen herzustellen. Diese Wellenkupplung kann deshalb auch Stoßbelastungen verkraften, ohne daß dadurch neue Unwuchten entstehen. Die gesamte Kupplung kann an Ort und Stelle montiert werden. Eine Vormontage mit zusätzlichen Zentrierringen und hoch präzise gearbeitetem zylindrischen Sitzen erübrigt sich ebenfalls.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die der Zwischenhülse zugewandte Stirnseite des Schutzringes mit dem zugehörigen Anschlußflansch der Zwischenhülse radial fluchtet. Der den jeweiligen Anschlußflansch übergreifende Schutzring bildet zusammen mit dem jeweiligen Flansch der Zwischenhülse eine Einheit, aus deren relativer Zuordnung zueinander leicht erkannt werden kann, ob die Kupplung optimal justiert ist. Falls die zugeordneten Teile nicht miteinander fluchten, läßt sich dies nämlich optisch verhältnismäßig einfach erkennen, so daß der Winkelversatz ausgeglichen werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Gemäß der Zeichnung sind zwei Wellen 1, 3 über zwei gleichartige Kupplungen, die miteinander über eine Zwischenhülse 2 verbunden sind, miteinander gekuppelt. Die beiden in der Zeichnung dargestellten Verbindungen weisen jeweils denselben Aufbau auf, so daß auf die Darstellung der in der Zeichnung rechts dargestellten Verbindung verzichtet werden kann.

An der Welle 3 ist ein Anschlußflansch 3a mittels Schraubenbolzen 12 befestigt. Zur Zentrierung des Anschlußflansches 3a auf der Zwischenhülse 2 ist ein konischer Paßsitz vorgesehen. Dem Anschlußflansch 3a gegenüber liegt ein Anschlußflansch 2a der Zwischenhülse 2. Zwischen beiden Anschlußflanschen 3a, 2a ist ein Lamellenpaketkranz 4 angeordnet, der sich aus einzelnen Laschenpaketen zusammensetzt.

Der mit Abstand zwischen den Flanschen 3a, 2a angeordnete Lamellenpaketkranz 4 ist mittels Schraubenbolzen 8 wechselweise an den einen oder anderen Flansch 3a, 2a angeschlossen.

Der Schaft des Spannbolzens 8 ist konisch ausgebildet, wobei die Innenbohrung einer auf dem Schaft sitzenden Spannbüchse (Spannhülse) 10 entsprechend konisch geformt ist. Die Spannbüchse 10 weist auf der der Bolzenmutter zugewandten Seite einen als Distanzelement für den Lamellenpaketkranz 4 dienenden Kragen auf. Auf der gegenüberliegenden Seite des Lamellenpaketkranzes 4 zwischen diesem und dem benachbarten Anschlußflansch 2a sitzt auf der Spannbüchse 10 ein Distanzring. Die Spannbüchse 10 ragt durch den Lamellenpaketkranz 4 bis in die Bohrung des Anschlußflansches 3a. Die Spannverbindung ist insoweit, wie sie bisher beschrieben wurde, aus der DE 34 43 485 bekannt.

Erfindungsgemäß ist die Spannbüchse aus einem nicht eisenhaltigem Material, beispielsweise Monel ausgebildet, welches einen bestimmten prozentualen Anteil NE-Metall, z. B. Kupfer, enthält. Demgegenüber ist das Material, aus dem die Lamellen des Lamellenpaketkranzes 4 bestehen, Stahl.

Der Anschlußflansch 3a der Welle 3 ist mit einem Schutzring 6 verbunden, welcher sich über den Bereich der in der Zeichnung links dargestellten Flanschverbindung erstreckt. Er umgibt sowohl den Bereich des Lamellenpaketkranzes 4 als auch den der Schraubenbolzenverbindungen 8. An seiner der Zwischenhülse 2 zugewandten Stirnseite fluchtet der Schutzring 6 mit dem der Flanschfläche 2a der Zwischenhülse 2.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Ganzstahlwellenkupplung wird im folgenden beschrieben:

Aufgrund der spielfreien Verbindung der Spannbolzenelemente kann die Kupplung auch bei extrem hohen Drehzahlen funktionssicher eingesetzt werden, ohne das Unwuchten eintreten.

Im Falle eines durch dynamische oder stoßartige Lastveränderung hervorgerufenen Lamellenbruchs sorgt der Schutzring 6 dafür, daß gelöste Lamellenstücke aus dem Lamellenpaketkranz 4 nicht in den Umgebungsbereich der Kupplung gelangen, sondern innerhalb seines Innenbereichs in der Art eines Käfigs festgehalten werden. Gleichzeitig wird durch die Werkstoffauslegung der Spannbüchse aus NE-Metall ein direkter Kontakt zwischen dem Stahl der Lamellen und übrigen Stahlteilen der Kupplung verhindert.

Darüber hinaus ist gewährleistet, daß im Falle eines Lamellenbruchs oder sonstiger Lösung der Flanschverbindungen ein Weg fliegen der Zwischenhülse 2 verhindert wird, da diese durch den vorstehenden Bereich des Schutzringes 6 entgegen der Richtung der Zentrifugalkraft gehalten wird.

Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Kupplung durch eine verbesserte Handhabbarkeit aus, da optisch anhand des Fluchtens des Flanschs 2a der Zwischenhülse 2 einerseits und der der Zwischenhülse 2 zugewandten Stirnseite des Schutzringes 6 andererseits eine optimale Justierung der Kupplungshälften erkannt werden kann. Hierdurch läßt sich auch von ungeübtem Personal ein nicht tolerierbarer Winkelversatz erkennen und durch Ausrichten korrigieren.

Claims (3)

1. Flexible Ganzstahlwellenkupplung, deren beide jeweils einen Anschlußflansch (1a, 3a) aufweisenden Kupplungshälften drehsteif, axial- und winkelbeweglich über mindestens einen Lamellenpaketkranz (4 bzw. 5) miteinander verbunden sind, wobei jeder Lamellenpaketkranz (4 bzw. 5) mittels umfangmäßig verteilt angeordneter Befestigungs- und Spannelemente (8, 9) wechselweise an den beiden Anschlußflanschen (3a, 2a bzw. 2a, 1a) befestigt ist und wobei jeder Lamellenpaketkranz (4, 5) von einem umfänglich einschließenden Schutzring (6, 7) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungshälften (1, 3) über jeweils einen Lamellenpaketkranz (4, 5) mit den Anschlußflanschen (2a) einer die beiden Kupplungshälften (1, 3) verbindenden Zwischenhülse (2) verbunden sind und daß auf jedem Spannbolzen (8, 9) im Bereich des Lamellenpaketkranzes eine Spannbüchse (10, 11) sitzt, die aus einem nicht eisenhaltigen Werkstoff besteht.

2. Flexible Ganzstahlwellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz zwischen Spannbolzen (8, 9) und dem jeweiligen Anschlußflansch (3a, 2a bzw. 2a, 1a) als Spannkonus ausgebildet ist, der beim Spannen der Spannbolzen eine radiale Vorspannung zwischen den Spannbolzen und dem Lamellenpaketkranz erzeugt.

3. Flexible Ganzstahlwellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Zwischenhülse (2) zugewandte Stirnseite des Schutzringes (6, 7) mit dem zugehörigen Anschlußflansch (2a) der Zwischenhülse (2a) radial fluchtet.