DE1906971A1

DE1906971A1 - Connection between two vertically arranged hollow shafts

Info

Publication number: DE1906971A1
Application number: DE19691906971
Authority: DE
Inventors: Karl Lang
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1970-08-20
Also published as: FR2033952A5; BR7016589D0

Description

Verbindung ^zwis^Ghen_zv;ei_yertikal_ang;eordne^en_Hohlv/ellenConnection ^between ^G hen_zv; ei_yertikal_ang; eordne ^ en_Hohlv / ellen

Bei sehr großen elektrischen V'asserkraf tgeneratoren vertikaler Bauart ist es bekannt, die Welle als Hohlwelle auszuführen, da diese bei gleichen Beanspruchungsverhältnissen geringeren Materialeinsatz erforderte Aus Herstellungs- oder Transportgründen ergibt sich auch oft die Forderung, diese Hohlwellen in axialer Richtung mehrteilig auszuführen» Die Verbindung der einzelnen Hohlwellen erfolgt über :<upplungsflansche und Paßbolzen, die längs des Außenumfanges der Hohlwelle die einander zugekehrten AuflagefLachen der Kupplungsflansche durchsetzen.. Da an diesen Kupplungssteilen der Hohlwellen verhältnismäßig große, durch das Gewicht der Maschinen und z.B. durch den Wasserdruck gegebene Zugkräfte angreifen und außerdem ein der Leistung der Maschine entsprechendes Drehmoment übertragen wird, können sich aber Schv/ierigkeiten bei der Dimensionierung dieser zur Verbindung dienenden Kupplungen ergeben»In the case of very large electric power generators, more vertical It is known to design the shaft as a hollow shaft, since these are less with the same load conditions Use of material required for manufacturing or transport reasons Often there is also the requirement to design these hollow shafts in multiple parts in the axial direction »The connection of the individual hollow shafts via: <coupling flanges and fitting bolts, the one along the outer circumference of the hollow shaft enforce the facing surfaces of the coupling flanges .. Because of these coupling parts of the hollow shafts relatively large tensile forces caused by the weight of the machines and e.g. by the water pressure and also one of the Power of the machine corresponding torque is transmitted, but there may be difficulties with the dimensioning these couplings used for connection result in »

Durch die vorliegende Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden« Gemäß der Erfindung dienen zur übertragung des Drehmomentes und zur "bertragung der Zugkräi'ce .jeweils verschiedene konstruktive Mittel.. Dadurch können die jeweiligen Mittel uriabnängig voneinander den. von ihnen übertragenen Kral"ten entsprechend dimensioniert werden» Dies vereinfacht auch die Fertigung der Verbindung, da keine genauen Passungen wie bei ELemenfcen, die Zugkräfte und Drehmomente gleichzeitig übertragen, erforderlich sind»The present invention overcomes these difficulties avoided According to the invention, different ones are used for the transmission of the torque and for the transmission of the tensile force constructive means .. This means that the respective means can be dependent on each other from each other. The claws transferred by them are dimensioned accordingly »This also simplifies production the connection, as there are no exact fits as with ELemenfcen, transmit the tensile forces and torques at the same time, required are"

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Es Ist weiterhin bekannt, daß die Kupplungen zwischen zwei Hohlwellen infolge der großen angreifenden Zugkräfte auch einer Stülpbelastung unterliegen können* In diesem Pail wird den auftretenden Zugkräften durch die Stülpbeanspruchung eine Biegebeanspruchung überlagert, so daß eine zusammengesetzte Belastung eintritt, die in manchen Fällen die zulässige Beanspruchung des Materials der für die Übertragung der Zugkräfte dienenden konstruktiven Mittels, insbesondere Bolzen, übersteigen kann.It is also known that the couplings between two hollow shafts as a result of the large applied tensile forces can be subject to an inverted load * In this Pail superimposed on the tensile forces caused by the everting stress, a bending stress, so that a composite Load occurs, which in some cases exceeds the permissible stress on the material for the transmission of tensile forces constructive means, in particular bolts, can exceed.

Ee empfiehlt 3ich daher, daß die Hohlwellenenden außer den nach außen gerichteten Planschen auch einen nach innen gerichteten, von den Bolzen durchsetzten Plansch aufweisen«. Diese Bolzen auf der Innenseite der Hohlwelle ziehen die durch die Stülpung am Innendurchmesser auseinandergezogenen Hohlwellenenden wieder zusammen. Durch die doppelte Reihe von Zugbolzen, einmal am Außenumfang der Hohlwelle und einmal am Innenumfang der Hohlwelle, setzt man die für jeden einzelnen Bolzen auftretende Zugbeanspruchung herab, da sich die aufzunehmenden Kräfte auf eine wesentlich größere Anzahl von Bolzen verteilen, und außerdem wird durch die beiden Reihen von Bolzen, innen und außen, die Aufstülpung in weitem Maße rüekgängig gemacht. Dies bedeutet, daß die.ITeigung der Geraden, weiche die sich überlagernde Biegebeanspruchung darstellt, ebenfalls wesentlich geringer wird. Dieser doppelte Effekt hat aber zur Folge, daß nun die Bolzen so dimensioniert werden können, daß die höchste resultierende Belastung unter dem zulässigen Wert für den verwendeten Werkstoff liegt.Ee therefore recommends that the hollow shaft ends apart from the outwardly directed splash also have an inwardly directed splash interspersed with the bolts «. These bolts on the inside of the hollow shaft pull the ones pulled apart by the inversion on the inside diameter Hollow shaft ends together again. Due to the double row of tension bolts, once on the outer circumference of the hollow shaft and once on the Inner circumference of the hollow shaft, the tensile stress occurring for each individual bolt is reduced, as the Distribute forces on a much larger number of bolts, and also through the two rows of Bolts, inside and outside, the bulge to a large extent reversible made. This means that the slope of the straight line soft represents the superimposed bending stress, is also significantly lower. This has a double effect but with the result that the bolts can now be dimensioned so that the highest resulting load is below the permissible Value for the material used.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in den Figuren 7, 2- und 3 schematisch, jeweils nicht im gleichen Maßstab, dargestellten Ausführurigsbeispiela der Erfindung näher erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiment of the invention shown schematically in FIGS. 7, 2 and 3, in each case not to the same scale.

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ORlQlNALORlQlNAL

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Pig. 1 saigt einen teilweisen Längsschnitt durch die Kupplung zwischen zwei Hohlwellen, Fig.. 2 zeigt einen'Ausschnitt aua einem radialen Schnitt durch einen Kupplungsflansch und Fig. 3 zeigt einen Tangentialschnitt durch die Paßfeder und deren Verkeilungen.Pig. 1 saigt a partial longitudinal section through the coupling between two hollow shafts, Fig. 2 shows a section aua a radial section through a coupling flange and Fig. 3 shows a tangential section through the parallel key and its wedges.

Die Hohlwelle 1 eines nicht dargestellten elektrischen Wasserkraftgenerators vertikaler Bauart ist mit der. Hohlwelle 2 der nicht dargestallten Turbine verbunden. Zu diesem Zweck tragen beide Hohlwellen 1 und 2 an den einander gegenüberstehenden Enden einen nach außen gerichteten Kupplungsflansch 3 bzw. 4 und einen nach innen gerichteten"Kupplungeflansch 5 bzw, 6. Die Verbindung zwischen den einander gegenüberstehenden Kupplungsflanschen erfolgt gemäß der Erfindung in der Art, daß die an den Hohlwellen 1 und 2 angreifenden Zugkräfte durch Zugbolzen 7 Übertragen werden, die in den Kupplungsflanschen vorgesehene Bohrungen 3 mit Spiel durchsetzen. Die Herstellung und Montage dieser Zugbolzen 7 ist daher gegenüber der sonst üblichen Verwendung von Pe,ßbolzen, die sowohl Zugkräfte als auch Drehmomente über;ragen müssen, wesentlich vereinfacht»The hollow shaft 1 of an electric hydropower generator, not shown vertical design is with the. Hollow shaft 2 connected to the turbine, not shown. Wear for this purpose both hollow shafts 1 and 2 on the opposite one Ends of an outwardly directed coupling flange 3 or 4 and an inwardly directed “coupling flange 5 or 6”. The connection between the opposing coupling flanges takes place according to the invention in such a way that the tensile forces acting on the hollow shafts 1 and 2 are effected by tension bolts 7 are transferred, the ones provided in the coupling flanges Pass through holes 3 with play. The production and assembly of these tie bolts 7 is therefore compared to the otherwise common use of Pe, ßbolzen, which both tensile forces and also torques; must protrude, significantly simplified »

Da die Zugbolzen 7 sowohl längs des Außenumfanges der Hohlwallen als auch längs des Innenumfanges der Hohlwellen angeordnet sind, verhindern sie ein Aufstülpen der miteinander ver~ bundenen Hohlwellenenden, wie es infolge der herrschenden, sehr großen Zugkräfte bei einer Anordnung der Zugbolzen nur außerhalb der Hohlwellen unter Umständen auftreten könnte«.Since the tension bolts 7 both along the outer circumference of the hollow walls as well as are arranged along the inner circumference of the hollow shafts, they prevent the interpenetrating of each other bound hollow shaft ends, as is the case with an arrangement of the tension bolts only due to the prevailing, very large tensile forces could possibly occur outside the hollow shafts «.

Die Übertragung des Drehmomentes vo:i einer Hohlwelle auf die andere erfolgt mit Hilfe des Ringkörpers 9» der vor aer äußeren Stirnfläche der ICupolungsflausche 3 bzw. 4 angeordnet und mit den Kupplungsf!ansehen über in Umfangsrichtung ohne Spiel angeordnete Paßfedern 10 verbunden ist= Der in Umfangsrichtuns spielfreie Sitz der Paßfedern wird durch auf jeder Seite aerThe transmission of the torque vo: i a hollow shaft to the other takes place with the help of the ring body 9 »the front of the outer End face of the ICupolungsflausche 3 or 4 arranged and with the coupling face over those arranged without play in the circumferential direction Parallel keys 10 is connected = the seat of the parallel keys, free of play in the circumferential direction, is achieved by on each side

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Paßfedern in jedem Kupplungsflanach getrennt angeordnete Keilpaare 11 ermöglicht. Diese Verwendung von vier getrennten Keilpaaren 11 bei jeder Paßfeder 10 hat den Vorteil, daß die für die Aufnahme der Paßfeder und der Verkeilung in den Kupplungsflanschen 3 bzw. 4 vorgesehenen Öffnungen nicht genau deckungsgleich sein müssen. Eventuelle Ungenauigkeiten durch Fertigungstoleranzen können daher ausgeglichenwerden. Parallel keys in each coupling flange separately arranged pairs of wedges 11 enables. This use of four separate pairs of wedges 11 for each parallel key 10 has the advantage that the for the inclusion of the feather key and the wedging in the coupling flanges 3 and 4 provided openings are not exactly congruent must be. Any inaccuracies due to manufacturing tolerances can therefore be compensated.

6 Ansprüche
w 3 Figuren6 claims
w 3 figures

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Claims

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1. Connection between two vertically arranged hollow shafts, in particular between the hollow shaft of a turbine and the hollow shaft of a hydropower generator of vertical design via one coupling flange each, in which the two coupling flanges are connected by bolts, along the outer circumference of the hollow shaft, the mutually facing bearing surfaces of the coupling flange enforce, characterized in that for the transmission of the torque and for the transmission of the tensile forces in each case various, constructive means (7.9 »10) serve»

2. A compound according to claim 1, characterized in that for Transmission of the tensile forces known per se, the coupling flanges (3, 4) with bolts (7) penetrating through play verv / ends are β

3. A connection according to claim 2, characterized in that the hollow shaft ends apart from the outwardly directed flange (3, 4) also have an inwardly directed flange (5, 6) penetrated by the bolts (7) »

4. A compound according to claim 1, characterized in that an annular body (9) is used to transmit the torques, the one with the coupling flanges (3, 4) over in the circumferential direction parallel keys (1O) arranged without play is connected.

5. A compound according to claim 4, characterized in that the dr.ß Parallel keys (1O) in the circumferential direction with the coupling flanges (3,4) are wedged without play "

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5. A compound according to claim 4, characterized in that the ring (9) is arranged in front of the outer end face of the coupling flanges (3, 4).

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