DE2406697A1

DE2406697A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE2406697A1
Application number: DE19742406697
Authority: DE
Inventors: Bernard F Miller
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1973-02-26
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1974-09-05
Also published as: NL183735C; BE811593A; IT1012556B; CH578693A5; DE2406697B2; NL183735B; FR2219328B1; US3857642A; FR2219328A1; FI57826C; FI57826B; NL7402615A; JPS49135066A; ES423616A1; GB1424994A

Description

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INGERSOLL-RAKD COMPANY, WOODCLIFP LAKE, NEW JERSEY (V.St.A.)

Kupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung zum zeitweisen Verbinden eines Kreuzkopfes mit einer Stange, insbesondere in Form einer Welle, bestehend aus einem Zwischenstück und einem Drucklager sowie entsprechenden Reibflächen.

Die Kupplung gemäß der Erfindung ist sowohl für die Übertragung von Drehmomenten als auch für geringe axiale Bewe-

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gungen geeignet. Insbesondere wird der Erfindungsgegenstand bei Kompressoren für hohe Drücke verwendet, in denen einfache Kolben bzw. Stößel verwendet werden sowie auch in ähnlichen Maschinen.

Eine universell verwendbare Kupplung ist beispielsweise aus dem US-PS 3 670 630 bekannt, das eine federnde Verbindungseinrichtung beschreibt. Die aus diesem Patent bekannte Kupplungseinrichtung soll zwar universell verwendbar sein, es v/ird aber nicht erwähnt, daß sie federnde Teile aufweist, welche eine gleitende Bewegung aufnehmen würden. Ferner wird bei der Beschreibung der bekannten Kupplungseinrichtung gesagt, daß federnde Einsätze vorhanden sind, welche eventuell auftretende, gleitende bzw. axiale Bewegungen aufnehmen würden. Diese Einsätze bestehen bei der bekannten Einrichtung aus Bronze, Blei oder Legierungen daraus. Ferner geht aus der erwähnten Patentschrift hervor, daß die Bewegungen aufnehmenden Teile keine weitere Funktion erfüllen. Ein solcher Einsatz kann dann natürlich hohl sein und auch gleitend auf anderen Teilen gelagert sein. Die bekannte Einrichtung weist die Nachteile auf, daß sie zu aufwendig ist, da die eine gleitende Bewegung bzw. axial gerichtete Bewegungen aufnehmenden Teile lediglich zu diesem Zweck vorgesehen sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kupplung zu schaf-

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fen, welche ohne zusätzliche Teile, die nicht ohnehin zur Kupplung gehören, auskommt. Dessenungeachtet soll die Kupplung aber Bewegungen aufnehmen können, welche nicht zu der an sich zu übertragenden Kraft bzw. zu dem zu übertragenden Moment gehören, also praktisch Bewegungsstöße jeder Art.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Ring für eine federnde Lagerung einer das Moment übertragenden Stange vorgesehen ist, welche eine gewisse axiale Bewegung eines Endes am einen Kupplungsteil gegenüber einer ebenen Fläche am anderen Kupplungsteil zuläßt.

Der Erfindungsgegenstand weist gegenüber der bekannten Einrichtung die Vorteile auf, daß keine zusätzlichen, lediglich Bewegungsstoße auffangende Teile in der Kupplung vorhanden sein müssen, sondern daß ohnehin vorhandene und damit auch für den Kupplungsvorgang notwendige Teile diese Aufgabe mit erfüllen. Ferner weist der Erfindungsgegenstand den Vorteil auf, daß die Federmittel aus Plastik hergestellt werden können, die keiner Wartung bedürfen sowie auf technologisch sehr einfache Weise hergestellt werden können.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung erläutert.

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Eine Kupplung 10 umfaßt ein Drucklager 12, das auf der einen Seite mit einer ebenen Fläche 14 und auf der entgegengesetzten Seite mit einer sphärischen bzw. konkaven Fläche 16 ausgestattet ist. Dieses Drucklager 12 liegt in einer Tasche 18 an einem Vorsprung eines Kreuzkopfes 20 an und ist mittels einer Buchse 22 befestigt, welche auf eine äußere Fläche 24 des Drucklagers 12 aufgezogen ist. Die Buchse 22 ist mittels eines Halteflansches 26 auf dem Kreuzkopf 20 befestigt, wobei der Halteflansch 26 auf dem Kreuzkopf 20 mittels mehrerer, im Abstand voneinander angeordneter Bolzen 28 sowie Muttern 30 (von denen jeweils nur ein Bolzen bzw. eine Mutter gezeigt ist) befestigt. Zwischen dem Halteflansch 26 und der Tasche 18 des Kreuzkopfes 20 wird ein kleines Spiel eingehalten, wohingegen die Buchse 22 ein vergleichsweise großes Spiel ¹¹C" und "C¹" aufweist, um mittels Justierschrauben 32 eine Justierung der Buchse 22 im Halteflansch 26 durchführen zu können.

Mit dem Drucklager 12 arbeitet ein Zwischenstück 34 zusammen, das eine konvexe Oberfläche 36 auf seiner einen Seite und eine ebene Fläche 38 aufweist, mit der das Ende 40 einer Stange 42, die beispielsweise als Stößel oder als Welle wirkt, zusammenarbeitet, um axiale Kräfte in der Stange auf den Kreuzkopf 20 zu übertragen. Die Stange 42 weist eine sich verjüngende Einschnürung 44 auf, in der ein Haltering 46 gelagert ist; dieser wird von einem Führungsring 48 gehalten, der auf einer Seite mit einer konvexen Fläche

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versehen ist. Der Führungsring 48 sitzt fest in dem Haltering 46 und arbeitet mit einem einen Sitz aufweisenden Ring 52 zusammen, der seinerseits eine konkave Fläche 54 auf einer Seite und eine ebene Fläche 56 auf seiner anderen Seite aufweist. Diese beiden Teile, der Führungsring 48 und der Ring 52, bestehen aus gehärtetem Stahl, aus dem auch das Drucklager 12 sowie das Zwischenstück 34 gefertigt sind. Axiale Bewegungen der einzelnen Teile werden durch eine Sicherungsmutter 58 verhindert, die in die Buchse eingedreht ist. Eine axiale Bewegung der Stange 42 wird durch Ausgleichsscheiben 60 eingestellt, welche zwischen die Sicherungsmutter 58 und die Buchse 22 eingelegt sind; die Ausgleichsscheiben 60 werden auch dazu benutzt, das Spiel zwischen den einzelnen Teilen genau einzustellen.

Mit Ausnahme der Verwendung der Ausgleichsscheiben 60, die in Kupplungen gemäß dem US-Patent 3 670 630 nicht möglich ist, erscheint der beschriebene Gegenstand als ziemlich gut bekannt. Dort jedoch, wo die genannte Druckschrift flexible Teile dazu verwendet, eine Bewegung der Stange (beispielsweise der Stange 42) gegenüber einem Zwischenstück (z.B. gegenüber dem Zwischenstück 34) zu gewährleisten, schlägt die vorliegende Erfindung eine feste Begrenzung für die axiale Bewegung der Stange 42 gegenüber dem Zwischenstück 34 dadurch vor, daß die erwähnten Ausgleichsscheiben 60 und die Sicherungsmutter 58 vorgesehen werden.

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Es ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt, eine konkave Fläche 16 und eine konvexe Fläche 36 dazu zu benützen, eine drehende oder eine universelle Relativbewegung der Stange 42 oder des Kreuzkopfes 20 zu realisieren. Jedoch bei Verwendung in Maschinen oder durch schlechte Bemessung der Toleranzen bei der Herstellung kann es möglich sein, daß die Stange 42 versucht, sich in Richtung ihrer Längsachse mehr zu bewegen, als dies eigentlich erwünscht ist. Sofern diese Bewegung nicht durch Federnd.ttel aufgefangen wird, kann die Stange 42 in ungewünschter Weise gedehnt oder gestaucht werden, bzw. die betreffende Maschine, in welcher die Kupplung 10 eingesetzt ist, kann eine Unwucht erhalten.

Wie oben erwähnt, wird beim Stand der Technik vorgeschlagen, "Einsätze" zu verwenden, die auch deformierbar ausgeführt sein können, jedenfalls aber als Zusatzteile eingefügt werden. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, müssen solche Einsätze entweder hohl sein, aus kreisförmigen Ringen bestehen oder bestimmte Sektoren ausfüllen, halbkreisförmige Gewebe sein usw. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein kreisförmiger Ring 62 mit massivem Querschnitt und aus Polytetrafluorothylen auf die Buchse 22 aufgeschrumpft. Wenn die Kupplung 10 sich erwärmt, kann sich der Ring 62 frei ausdehnen, und drückt dann gegen einen Sitz 64 der Buchse 22 und gleichzeitig gegen eine Fläche 66 des Ringes 48.

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Für ein besseres Verständnis dieses Vorganges wurde in der Zeichnung etwas übertrieben ein Teilbereich des Ringes 62 in ausgedehnter Form bei "Z" neben dem Ende des Ringes 48 dargestellt. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß diese Ausdehnung "Z" etwas übertrieben in der Zeichnung gezeigt wird. Solche Ausdehnung findet tatsächlich statt, ist aber an sich nicht ganz so deutlich sichtbar.

Der Ring 62 schiebt die Stange 42 federnd der Bewegung der Fläche 40 auf der Fläche 38 des Zwischenstückes 24 entgegen. Die Bewegung der Stange 42 in axialer Richtung findet somit federnd statt, so daß die Stange 42 nicht gedehnt oder gestaucht werden kann.

Der sphärische Radius "R" des Drucklagers 12 hat seinen Ursprung in der Nähe der Mittellinie des Halteringes 46 (in der Zeichnung vertikal) sowie in der axialen Längsachse der Stange 42. Der Ring 62 ist ebenfalls etwa auf dieser Mittellinie des Halteringes 46 angeordnet.

Zunächst sind die Stange 42 mit ihren dazugehörigen Ringen radial mittels der erwähnten Justierschrauben 32 im Halteflansch 26 justiert, worauf die Buchse 22 und der Halteflansch 26 mittels Stutzen 28 und Muttern 30 befestigt werden. Die Stange 42, das Zwischenstück 34, der Haltering 46, der Führungsring 48, der Ring 52 und die Sicherungs-

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mutter 58 werden axial mittels der Ausgleichsscheiben 60 in ihre Lage festgelegt. Dies wird durch Zusammensetzen der einzelnen Teile zunächst ohne die Ausgleichsscheiben 60 und anschließendes Befestigen der Sicherungsmutter 58 erreicht. Ein zwischen der Sicherungsmutter 58 und der Hülse 22 befindlicher Spalt wird mit Meßgeräten genau ausgemessen, worauf die Ausgleichsscheiben 60 entsprechend der erforderlichen Dicke ausgewählt werden, wobei ein weiterer, geringer Zwischenraum übrig bleiben muß. Die so ermittelten Ausgleichsscheiben 20 werden dann eingesetzt, und die Sicherungsmutter 58 wird mit einem geeigneten Werkzeug, beispielsweise einem Drehmomentenschlüssel angezogen. Diese Fixierung wird das axiale Spiel der Teile reduzieren, um gerade so viel Spiel übrig zu lassen, daß eine spielfreie Bewegung erreicht wird.

Im Betrieb der Kupplung, wenn also die Stange 42 aus der in der Zeichnung dargestellten Lage verschwenkt wird, dann wird das Zwischenstück 34 in Richtung auf das Drucklager 12 bewegt. Damit wird auch der Führungsring 48 mit einem Radius "R¹" (auf seiner konvexen Fläche 50) gegen das Drucklager 12 gedrückt, jedoch wird die konkave Fläche 54 mit einer geringfügigen Abweichung der ebenen Fläche 56 bewegt. Diese Bewegung, die normalerweise sehr gering ist, wird durch die Federwirkung des Ringes 62 aufgefangen.

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Wenn die Stange 42 die Neigung zeigt, aus ihrer axialen Mittellinie zu verschwenken, wird sie auf der ebenen Fläche 38 des Zwischenstückes 34 sich anlegen, der Ring 52 wird sich in radialer Richtung relativ zur Sicherungsmutter 58 bewegen. Der Ring 64 wird, bei den auftretenden, mechanischen Kräften federnd jede ungewollte Streckung bzw. Stauchung der Stange auffangen_o

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Claims

P 88/1/D/CH - 10 - Patentansprüche

1.) Kupplung zum zeitweisen Verbinden eines Kreuzkopfes mit einer Stange, insbesondere in Form einer Welle, bestehend aus einem Zwischenstück und einem Drucklager sowie entsprechenden Reibflächen, dadurch gekenn zeichnet , daß ein Ring (62) für eine federnde Lagerung einer das Moment übertragenden Stange (42) vorgesehen ist, welche eine gewisse axiale Bewegung eines Endes (40) am einen Kupplungsteil gsgenüber einer ebenen Fläche (38) am anderen Kupplungsteil zuläßt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (26, 30, 28, 32, 22) zum starren Verriegeln eines Kreuzkopfes (20) gegen gleitende bzw. axiale Bewegung gegenüber einer ebenen Fläche (14) vorgesehen sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß Haltemittel vorgesehen sind, welche die Stange (42) federnd gegen gleitende bzw. axiale Bewegungen sichern.

4. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß

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ein Drucklager (12), ein Zwischenstück (34), von denen entweder das Drucklager (12) oder das Zwischenstück (34) eine konkave Fläche (16) aufweisen, vorgesehen sind, und ferner weitere Zwischenstücke (34) mit einer konvexen Oberfläche (36) vorhanden sind, und die konkave Fläche (16) an der konvexen Oberfläche (36) zur Gewährleistung einer beliebigen Bewegung aneinander anliegen .

5. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Stange (42) ein Ring (62) zugeordnet ist.

6. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der Ring (62) auf der Stange (42) sitzt.

7. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Haltemittel eine Mehrzahl von ineinander laufenden Ringen (46, 48, 52), eine daruberliegende Buchsef22}und eine Sicherungsmutter^58)umfaßt, mit der die Ringe in optimaler Lage gehalten werden, und daß ferner ein Halteflansch (26) zum Halten der Buchse (22) gegenüber dem Drucklager (12) sowie dem Zwischenstück (34) vorhanden sind.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Stange (42) aus einem langgestreckten

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Teil mit einer Einschnürung (44) besteht und einen Haltering (46) sowie einen Führungsring (48) zur Aufnahme von Beiastungsstoßen trägt, und daß ein weiterer Ring (52) sowie eine Sicherungsmutter (58) vorgesehen sind, wobei alle genannten Teile konzentrisch zueinander liegen.

9. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Ring (62) federnd ist und zwischen der Buchse (22) und dem Führungsring (48) liegt, wodurch Bewegungsstöße über die Fläche (66) und den Sitz (64) aufgenommen werden.

10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß der Führungsring (48) und die Buchse (22) jeweils komplementäre Außen- und Innendurchmesser aufweisen, womit ein ringförmiger Zwischenraum entsteht, in welchem ein Ring (62) liegt, welcher einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der erwähnte Innendurchmesser der Buchse (22) und welcher einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser des Ringes ist.

11. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß mindestens ein Paar Ringe (48, 52) mit Flächen (50, 54) ausgestattet ist, die eine konkave und

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eine konvexe Gestalt haben.

12. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der Führungsring (48)und der einen Sitz bildende Ring (52) Flächen (50, 54) aufweisen, welche
konkav und konvex gestaltet sind.

13. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der Führungsring (48) einen Innendurchmesser aufweist, welcher dem Außendurchmesser des Halterings
(46) entspricht, wodurch der Haltering (46) konzentrisch gehalten wird, und daß der den Sitz bildende Ring (52)
einen Innendurchmesser hat, der dem Außendurchmesser des Führungsringes (48) entspricht, wodurch der Führungsring zentriert wird.

14. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Buchse (22) eine Hinterschneidung zur
Aufnahme des Zwischenstückes aufweist.

15. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Halteflansch (26) eine Justierschraube
(32) zur genauen Positionierung der Buchse (22) aufweist.

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