Klein, Achim (In der Kredenbach 2, Kreuztal, 57223, DE)
Sohler, Jörn (Hofwiesenstrasse 25, kreuztal, 57223, DE)
Saupe, Michael (Vorm Kieselstein 25A, Siegen, 57076, DE)
Berger, Maik (Innere Klosterstrasse 13, chemnitz, 09111, DE)
Klein, Achim (In der Kredenbach 2, Kreuztal, 57223, DE)
Sohler, Jörn (Hofwiesenstrasse 25, kreuztal, 57223, DE)
Saupe, Michael (Vorm Kieselstein 25A, Siegen, 57076, DE)
| 1. | Sicherheitskupplung gegen Überlast, insbesondere für Hauptantriebs stränge an Walzgerüsten, überbrückend einen mit Verzahnung ausgebil deten Spindelabschnitt 1 und einen mit Festsitz ausgebildeten Spindelab schnitt 6, gekennzeichnet durch, eine Drehschiebehülse 3, die einenendes den Spindelabschnitt 1 mit In nenverzahnung axial verschiebbar aufnimmt, und anderenendes den Spindelabschnitt 6 mit einer Innenhülse 4 im Festsitz umgreift, und mit ih rem rückwärtigen hülsenförmigen Fortsatz 13 mittels einer Druckhülse 5 und eines mit Druckflüssigkeit aufgespannten Druckspaltes 14 eine dreh feste im Überlastfall nachgebende Reibschlussverbindung herstellt. |
| 2. | Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der axialen Kupplungskräfte vorzugsweise außenlie gende Axialdruckzylinder 7, 7'als Abstandhalter zwischen den Spindelab schnitten 1 und 6 vorgesehen sind. |
| 3. | Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelabschnitt 1 mit einer Festlagerstelle 2, und der Spindel abschnitt 6 mit einer Loslagerstelle 8 ausgebildet ist. |
| 4. | Sicherheitskupplung nach Anspruch 1,2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei axialer Überbelastung an dem Spindelabschnitt 6 in Richtung der Festlagerseite 2 dieser Spindelabschnitt 6 mit der Loslagerstelle 8, der Drehsicherung (4,5, 10,11, 12) und der innenverzahnten Drehschiebe hülse 3 über den aussenverzahnten Teil des Spindelabschnitts 1 schieb bar ist. |
| 5. | Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösekraft der axialen Verschiebung durch den Druck in den Zylindern 7, 7'einstellbar ist. |
| 6. | Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder 7,7'zur Regelung bzw. Dämpfung der Kupplungswir kung ausgebildet sind. |
| 7. | Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehmomentüberlast der Spindelabschnitt 6 mit der fest verbun denen Hülse 4 gegenüber der Drehschiebehülse 3 und Druckhülse 5 rutschbar ausgebildet ist, und ein fest mit dem Abschnitt 6 verbundener Abscherring 10 mit einem Abscherventil 11 in Verbindung steht, wodurch die über das Druckmedium im Druckspalt 14 vorgespannte Verbindung gelöst ist. |
| 8. | Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhülse (5) über ein Lager (12) auf der Innenhülse (4) dreh bar abgestützt ist. |
| 9. | Sicherheitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über den Druck an der Druckhülse (5) ein vorgegebenes Anlösemo ment einstellbar ist. |
Bei modernen Grobblechgerüsten ist es heute oft üblich, eine Dreh- Sicherheitskupplung gegen Überlastung durch Momente motorseitig außerhalb der axialbeweglichen Antriebswellen anzuordnen.
Bei Gelenkwellen wird die Sicherheitsfunktion gegen axiale Überlast, z. B. durch Walzenschrägbruch in einem Verschiebestück erreicht. Hier dient das Ver- schiebestück auch zum Längenausgleich bei aktiver Verschiebung der Walzen.
Im Gegensatz zu Gelenkwellen weisen Flachzapfenspindeln in der Regel keine axiale Verschiebbarkeit auf. Bei Flachzapfenantrieben wird eine kleine axiale Verschiebung zwischen dem walzenseitigen Treffer und dem Gelenkkopf reali- siert. Für eine größere axiale Verschiebung der Walzen oder als Schutzfunktion im Havarifall wird vereinzelt eine Verschiebung eines Gelenkkopfes auf einer Keilwelle angewandt.
Aus dem Dokument DE 38 11 790 A1 ist beispielsweise ein Walzwerksantrieb mit Bogenzahn-Gelenkspindel bekannt. Bei den zwischen Kammwalze und Ar- beitswalzen angeordneten axial verschiebbaren Gelenkspindeln wird das Spin- delgelenk jeweils aus einem eine Bogenverzahnung aufweisenden Kupplung- treffer und aus einer diesen Treffer umgreifende mit Innenverzahnung versehe- nen Kupplungshülse gebildet. Die Kupplungshülsen sind auf die Wellenzapfen von Kammwalze bzw. Arbeitswalze geschoben. Die Gelenkspindel ist zwischen
den Kupplungshülsen mit Hilfe von im Bereich der Spindelachse angeordneten Stützelementen und axial verstellbaren Druckstößeln geführt. Zum Ausgleich der axialen Verschiebung der mit der Gelenkspindel gekoppelten Arbeitswalze übergreift die Innenverzahnung der Kupplungshülse die Bogenverzahnung des Treffers zumindest mit einer solchen tragenden Länge L, wie sie dem Maß der axialen Verschieblichkeit der Gelenkspindeln entspricht.
Das Dokument DE 37 06 577 C2 offenbart eine Zahngelenkspindel für Walz- werksantriebe mit auf den Enden der Spindelwelle vorgesehenen, Bogenver- zahnungen aufweisenden Kupplungstreffern und diesen umgreifenden Innen- verzahnungen der an der Spindelwelle beidendig über Stützkugeln und Druckstempel abgestützten Anschlusshülsen und mit einer Ölumlaufschmie- rung, zu der ein mit einer Nut vorgesehener Ölzufuhrring gehört. Der Ölzufuhr- ring umfasst abgedichtet die Spindelwelle und ist auf dieser, gegen axiale Ver- schiebung gesichert, drehbar gelagert, wobei die Nut durch mindestens eine radiale Bohrung in der Spindelwelle mit mindestens einem in dieser längsver- laufenden zentralen Kanal verbunden ist, von dem aus die zu schmierenden und kühlenden Zahnkupplungen mit Öl versorgbar sind. Die Bohrung des zent- ralen Kanals weist im walzenseitigen Endbereich der Spindelwelle einen ver- größerten Durchmesser zur Aufnahme von durch Tellerfedern vorgespannten Druckstößeln auf. Mindestens ein auf der Spindelwelle gelagertes Ölabfuhr- Gehäuse, umgibt abgedichtet die Zahnkupplung und den Ölzufuhrring. Die Spindelwelle ist in mindestens einem der Kupplungstreffer drehfest axial ver- schiebbar geführt und ist auf einer die Stützkugel aufweisenden axial vorge- spannten Führungshülse axial verschiebbar geführt. Der zentrale Kanal ist mit Bohrungen sowie Ölleitungen zur Umlaufschmierung der Reibflächen zwischen dem gegen die Spindelwelle axial verschiebbaren Kupplungstreffer, der gegen die Spindelwelle axial verschiebbaren Führungshülse, den gegen die Druckstempel verlagerbaren Stützkugeln und den gegen die Innenverzahnun- gen verlagerbaren Bogenverzahnungen ausgestattet.
Das Dokument DE 40 28 158 A1 zeigt eine Kupplung zum Kuppeln von zwei zueinander koaxialen drehbaren Teilen, miteinander umfassend ein im wesent- lichen zylindrisches Kupplungsteil, das zwischen den miteinander zu kuppeln- den Teilen befestigbar ist und in radialer Richtung sowohl nach außen als auch nach innen ausdehnbar ist, um auf die Teile einen Kupplungsdruck über die Zwischenschaltung des Kupplungsteils auszuüben. Das Kupplungsteil enthält eine Druckkammer, die zur Speisung mit einem Druckströmungskanal zur Aus- dehnung des Kupplungsteils bestimmt ist, und die mit einer Druckentlastungs- einrichtung versehen ist, die bei einer Relativdrehung der vorstehend genann- ten Teile ausgelöst wird. Das Kupplungsteil ist so ausgebildet, dass es eine grö- ßere Kupplungskraft auf ein erstes der genannten Teile, als auf das andere die- ser Teile ausübt, und die Druckentlastungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie bei einer Relativdrehung zwischen dem ersten Teil und dem Kupplungsteil aktiviert wird, jedoch eine Drehung zwischen dem anderen der Teile und dem Kupplungsteil ermöglicht.
Das Dokument DE 34 19 307 A1 offenbart eine Anordnung zur lösbaren Reib- schlußverbindung zwischen einer als Hohlwelle ausgebildeten und in beabstan- deten Lagern innerhalb eines Gehäuses gelagerten Getriebeeingangswelle und einer in diese einschiebbaren Antriebswelle. In der Getriebeeingangswelle ist eine vor den Lagern endende mit Flüssigkeit gefüllte Ringkammer von geringer radialer Weite ausgebildet. Wenigstens an einem Ende der Getriebeeingangs- welle ist eine mit der Ringkammer in Verbindung stehende Einrichtung zum Ausüben von Druck auf die Flüssigkeit und dadurch zum Festklemmen der Ge- triebeeingangswelle auf der Antriebswelle vorgesehen.
Das Dokument EP 0 429 468 B1 offenbart eine drehmomentbegrenzende Kupplungsanordnung mit zwei zueinander koaxialen Kupplungselementen, die drehfest mit einer Antriebswelle bzw. einer angetriebenen Welle verbunden sind, und die miteinander in Eingriff stehen über zwei einander zugewandte, druckbeaufschlagte Flächen zum Bilden einer Reibverbindung. Die Reibverbin- dung ist derart bemessen, dass sie dann rutscht, wenn das Drehmoment, das
auf die Kupplung einwirkt, einen vorgegebenen Wert überschreitet. Es ist eine Vorrichtung zum Erfassen des auftretenden Rutschens in der Reibverbindung und zum Lösen der Kupplung beim Auftreten des Rutschens vorgesehen. Die Reibverbindung weist ein zylindrisches Teil auf, das mit einem Kupplungsele- ment starr verbunden ist und im Presssitz eine zylindrische Buchse trägt, und das mit dem anderen Kupplungselement starr verbunden ist. Die Kupplungsan- ordnung weist weiterhin eine Hochdruckpumpe auf, welche durch die Detektor- vorrichtung angetrieben ist, derart, dass sie unter Druck stehendes Medium ei- nem Auslasskanal dann zufördert, wenn ein Rutschen in der Reibverbindung auftritt. Eine Mehrzahl von Öffnungen ist wenigstens einer der Reibflächen an- geformt und kommuniziert mit dem Auslasskanal der Pumpe. Die Öffnungen sind derart gestaltet, dass sie eine hydrostatische Schicht gemeinsam mit den Reibflächen bei Zufuhr von Druckmedium bilden.
Das Dokument DE 101 12 088 A1 betrifft ein Verfahren zum Druckaufbau in Verbindungskupplungen zur kraftschlüssigen Verbindung zweier koaxialer, mit- einander spielfrei zu koppelnder Maschinenelemente-einem ersten antriebs- seitigen und einen zweiten abtriebsseitigen Maschinenelement-mit einem von wenigstens einer teilweise elastisch verformbaren Wand begrenzten Zwischen- raum, der mit einem Druckmittel befüllbar ist. Das Druckmittel wird während der Rotation der Verbindungskupplung mittels wenigstens einer im Bereich des Au- ßenumfanges der Verbindungskupplung angeordneten Fördereinrichtung aus einem mitrotierenden Druckmitteltank in den Zwischenraum gefördert, wobei der Antrieb von einem Exzenter gebildet wird, der direkt oder indirekt über wei- tere Übertragungsmittel an der Fördereinrichtung wirksam wird.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gabe zugrunde, insbesondere für Flachzapfenantriebe mit zwei Lagern zur Spindelbalancierung eine Lösung zu finden, mit der es gelingt, eine kombinier- te Dreh-/Schiebesicherung vorzugsweise in vorhandene Antriebe zu integrieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Sicherheitskupplung gegen Überlast, insbesondere für Hauptantriebsstränge an Walzgerüsten, die einen mit Verzah- nung ausgebildeten Spindelabschnitt und einen mit Festsitz ausgebildeten Spindelabschnitt überbrückt, eine Drehschiebehülse vorgeschlagen, die eine- nendes den Spindelabschnitt mit Innenverzahnung axial verschiebbar auf- nimmt, und anderenendes den Spindelabschnitt mit einer Innenhülse im Fest- sitz umgreift, und mit ihrem rückwärtigen hülsenförmigen Fortsatz mittels einer Druckhülse und eines mit Druckflüssigkeit aufgespannten Druckspaltes eine drehfeste Reibschlussverbindung herstellt, die im Überlastfall nachgibt. Mit die- sen Maßnahmen ist es gelungen, den Schutzmechanismus für axiale Überlast mit einer Drehsicherung für Überlast durch Torsion zu kombinieren.
In Ausgestaltung der Sicherheitskupplung ist vorgesehen, dass zur Aufnahme der axialen Kupplungskräfte vorzugsweise außen liegende Axialdruckzylinder als Abstandhalter zwischen den Spindelabschnitten angeordnet sind, die bei Überlast nachgiebig ausgebildet sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind entsprechend den Unteransprü- chen vorgesehen.
Dabei kann die Maßnahme vorgesehen sein, dass der eine Spindelabschnitt mit einer Festlagerstelle und der andere Spindelabschnitt mit einer Loslagerstelle ausgebildet ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei axialer Überbelastung an dem Spin- delabschnitt in Richtung der Festlagerseite dieser mit der Loslagerstelle, der Drehsicherung und der innenverzahnten Drehschiebehülse über den außen verzahnten Teil dieses Spindelabschnitts schiebbar ist.
Mit Vorteil kann weiterhin die Auslösekraft der axialen Verschiebung durch den Druck in den Zylindern einstellbar sein. Mit Vorteil können weiterhin die Zylinder zur Regelung bzw. Dämpfung der Kupplungswirkung ausgebildet sein.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass bei Drehmomentüberlast der Spindelabschnitt mit der fest verbundenen Hülse gegenüber der Drehschiebe- hülse und der Druckhülse rutschbar ausgebildet und ein fest mit dem Abschnitt verbundener Abscherring mit einem Abscherventil in Verbindung steht, wodurch die über das Druckmedium im Druckspalt vorgespannte Verbindung gelöst ist.
Nach dem Auslösen erfolgt eine Rotation über die Lager, nachdem ein Auslö- semoment über den Druck an der Druckhülse eingestellt ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestell- ten Ausführungsbeispieles.
Es zeigt : Figur 1 eine kombinierte Dreh-/Schiebe-Sicherheitskupplung, insbesonde- re für Hauptantriebsstränge an Walzgerüsten, die einen mit Ver- zahnung ausgebildeten Spindelabschnitt und einen mit Festsitz ausgebildeten Spindelabschnitt überbrückt.
Die erfindungsgemäße Sicherheitskupplung ist mit einer Drehschiebehülse 3 ausgebildet, die einenendes den Spindelabschnitt 1 mit Innenverzahnung axial verschiebbar aufnimmt, und anderenendes den Spindelabschnitt 6 mit einer Innenhülse 4 im Festsitz umgreift, die ihrerseits unter Einschub eines rückwärti- gen hülsenförmigen Fortsatzes 13 der Drehschiebehülse 3 mit einer Druckhülse 5 unter Einfügung eines mit Druckflüssigkeit aufgespannten Druckspaltes 14 mit diesem Fortsatz 13 eine drehfeste Reibschlussverbindung herstellt, die im Ü- berlastfall nachgibt, und wobei zur Aufnahme der axialen Kupplungskräfte vor- zugsweise außen liegende Axialdruckzylinder 7, 7'als Abstandhalter zwischen den Spindelabschnitten 1 und 6 vorgesehen sind, die bei Überlast nachgiebig ausgebildet sind.
Der Spindelabschnitt 1 ist mit einer Festlagerstelle 2, und der Spindelabschnitt 6 mit einer Loslagerstelle 8 ausgebildet. Bei axialer Überbelastung an dem Spindelabschnitt 6 in Richtung der Festlagerseite 2 ist dieser Spindelabschnitt 6 mit der Loslagerstelle 8, der Drehsicherung 4,5, und der innenverzahnten Drehschiebehülse 3 über den außen verzahnten Teil des Spindelabschnittes 1 schiebbar. Die Auslösekraft der axialen Verschiebung ist durch den Druck in den Zylindern 7, 7'einstellbar. Dabei können die Zylinder 7,7'zur Regelung bzw. Dämpfung der Kupplungswirkung genutzt werden.
Bei Drehmomentüberlast rutscht der Spindelabschnitt 6 mit der fest verbunde- nen Hülse 4 gegenüber der Drehschiebehülse 3 und der Druckhülse 5, wobei ein fest mit dem Abschnitt 6 verbundener Abscherring 10 den Kopf des Ab- scherventils 11 abtrennt, wodurch die über das Druckmedium im Druckspalt 14 vorgespannte Verbindung gelöst und eine Rotation nach dem Auslösen über die Lager 12 erfolgt, nachdem ein Auslösemoment über den Druck in der Druckhülse eingestellt ist.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung kann wie folgt be- schrieben werden : Der Spindelabschnitt 1 mit der Außenverzahnung ist durch die Festlagerstelle 2 axial und radial gelagert. Er überträgt das erforderliche Walzmoment form- schlüssig über die Drehschiebehülse 3. Zwischen dem unverzahnten Ende der Drehschiebehülse und der Druckhülse 5 der Drehsicherungseinheit besteht Reibschluss. Dieser wird durch ein Druckmedium, welches sich in einem Spalt der Druckhülse 5 befindet, aufrechterhalten. Die Innenhülse 4 ist mit dem Spin- delabschnitt 6 fest verbunden. Die axiale Beweglichkeit der Verzahnung zwi- schen Spindelabschnitt 1 und der Drehschiebehülse 3 wird durch mindestens einen Zylinder 7,7'eingeschränkt.
Um beispielsweise bei einem Walzenschrägbruch die Spindelausbalancierung, die Bolzen der motorseitigen Gelenke, die Axiallager der Zwischenwelle bzw.
des Untermotors und evtl. indirekt betroffene Bauteile vor Beschädigung und die Motoren vor axialer Verschiebung zu schützen, wird bei axialer Überbelas- tung an dem Spindelabschnitt 6 in Richtung der Festlagerseite dieser Spindel- abschnitt mit der Loslagerstelle 8, der Drehsicherung 4,5, 10,11, 12 und der innenverzahnten Drehschiebehülse 3 über einen außenverzahnten Teil des Spindelabschnittes 1 geschoben. Der Schiebeweg ist durch den festzulegenden Abstand der beiden zueinander zugewandten Spindelstirnseiten begrenzt. Die Auslösekraft der axialen Verschiebung wird durch den Druck in den Zylindern 7, 7'eingestellt. Bei Überschreitung eines maximalen Drucks, kollabieren die Zy- linder und geben den Veschiebeweg frei. Die Zylinder 7,7'bieten ebenfalls die Möglichkeit einer aktiven Regelung bzw. Dämpfung. Die Verschiebung der Los- lagerstelle 8 geschieht auf den Lamellen 9.
Bei einer Momentüberlastung rutscht der Spindelabschnitt 6 mit der fest ver- bundenen Hülse 4 gegenüber der Drehschiebehülse 3 und der Druckhülse 5.
Der fest mit dem Spindelabschnitt 6 verbundene Abscherring 10 trennt dabei den Kopf des Abscherventiles 11 ab, so dass die über ein Druckmedium vorge- spannte Verbindung gelöst wird. Die Rotation erfolgt nach dem Auslösen über die Lager 12. Das Auslösemoment wird über den Druck in der Druckhülse ein- gestellt.
Next Patent: METHOD FOR TEMPERATURE-DEPENDANT CONTROL OF A MULTIPLE DISC CLUTCH