Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung.

Bei Hochtemperaturprozessen besteht häufig die Anforderung, Teile in einem Heißbereich rotatorisch oder translatorisch anzutreiben. Beispielsweise werden bei Solarreceivern, die ein Feststoffwärmeträgermedium verwenden, Partikel auf bis zu 1500° C erhitzt und im Kreis gefördert.

Motoren, die für beispielsweise einen rotatorischen Antrieb verwendet werden, besitzen jedoch deutlich niedrigere Einsatztemperaturen, sodass diese thermisch entkoppelt werden müssen. Zwischen dem Motor und dem anzutreibenden Objekt besteht jedoch stets eine Verbindung in Form eines Antriebsstrangs, sodass eine thermische Entkopplung nicht oder nur unzureichend gegeben ist.

Es besteht daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte thermische Entkopplung für einen Motor bereitzustellen.

Die Erfindung stellt eine entsprechende Drehmomentübertragungsvorrichtung bereit und ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung weist einen ersten Flansch, einen zweiten Flansch und ein Verbindungsteil auf, wobei der erste Flansch, der zweite Flansch und das Verbindungsteil koaxial angeordnet sind und eine gemeinsame Drehachse bilden. Der erste Flansch ist mit einem ersten Ende des Verbindungsteils formschlüssig verbunden und der zweite Flansch ist mit einem zweiten Ende des Verbindungsteils formschlüssig verbunden. Der erste Flansch besteht aus einem an eine erste Temperatur TI angepassten Material und der zweite Flansch aus einem an eine zweite Temperatur T2 angepassten Material, wobei gilt TI > T2. Das Verbindungsteil besteht aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W/(K-m) und , vorzugsweise weniger als 0,5 W/(K-m), besonders bevorzugt weniger als 0,3 W/(K-m). Die Wärmeleitfähigkeit des Materials ist dabei größer 0, vorzugsweise größer 0,01 W/(K-m) oder größer 0,02 W/(K-m).

Das Verbindungsteil isoliert den ersten und zweiten Flansch thermisch voneinander und überträgt aufgrund der formschlüssigen Verbindung mit dem ersten und zweiten Flansch eine Drehbewegung des beispielsweise zweiten Flansches auf den ersten Flansch. Der erste Flansch kann somit beispielsweise mit einem Motor verbunden sein, wohingegen der zweite Flansch mit einem anzutreibenden Gegenstand verbunden ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Flansch aus einem keramischen Werkstoff und/oder der zweite Flansch aus einem Stahlmaterial besteht. Da der erste Flansch in dem Bereich einer höhere Temperatur angeordnet ist, hat sich ein keramischer Werkstoff als besonders vorteilhaft herausgestellt. Da der zweite Flansch in einem Bereich niedriger Temperatur ist, kann herkömmliches Stahlmaterial verwendet werden, wodurch der zweite Flansch kostengünstig herstellbar ist.

Der erste Flansch kann mindestens zwei erste Zapfen, vorzugsweise mindestens drei erste Zapfen, aufweisen, die zur Bildung des Formschlusses in an die ersten Zapfen angepasste erste Aussparungen in dem Verbindungsteil eingreifen. Die mindestens zwei ersten Zapfen können dabei auf einen ersten Kreis mit einem ersten Radius RI um die Drehachse angeordnet sein. Mittels der mindesten zwei ersten Zapfen kann eine formschlüssige Übertragung eines Drehmoments in besonders vorteilhafter Weise erfolgen. Der Radius RI kann dabei so gewählt werden, dass die mindestens zwei ersten Zapfen möglichst weit außen an dem Verbindungsteil angreifen, um das Drehmoment in vorteilhafter Weise übertragen zu können. Beispielsweise können die ersten Aussparungen, in die die ersten Zapfen eingreifen, mit einem Abstand von einer Außenkante des Verbindungsteils angeordnet sein, der mindestens das 0,1-fache des Durchmessers einer der ersten Aussparung beträgt.

Der zweite Flansch kann mindestens zwei zweite Zapfen, vorzugsweise mindestens drei zweite Zapfen, aufweisen, die zur Bildung des Formschlusses in an die zweiten Zapfen angepasste zweite Aussparungen in dem Verbindungsteil eingreifen. Dabei können die mindestens zwei zweiten Zapfen auf einem zweiten Kreis mit einem zweiten Radius R2 um die Drehachse angeordnet sein. Der Radius R2 kann dabei so gewählt werden, dass die mindestens zwei zweiten Zapfen möglichst weit außen an dem Verbindungsteil angreifen, um das Drehmoment in vorteilhafter Weise übertragen zu können Der zweite Flansch kann somit in vergleichbarer Weise wie der erste Flansch ausgestaltet sein. Beispielsweise können die zweiten Aussparungen, in die die zweiten Zapfen eingreifen, mit einem Abstand von einer Außenkante des Verbindungsteils angeordnet sein, der mindestens das 0,1-fache des Durchmessers einer der zweiten Aussparung beträgt.

Vorzugsweise weisen der erste und der zweite Flansch jeweils vier Zapfen auf.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Radius RI größer ist als der zweite Radius R2. Der erste Radius RI kann beispielsweise zwischen 25 und 40 mm betragen. Der zweite Radius R2 kann beispielsweise zwischen 20 und 30 mm betragen.

Vorzugsweise ist das Verbindungsteil zylinderförmig, vorzugsweise kreiszylinderförmig, ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich das Verbindungsteil auf konstruktiv einfache Art und Weise herstellen.

Das Verbindungsteil kann eine erste Stirnfläche aufweisen, in der die ersten Aussparungen angeordnet sind, und/oder eine zweite Stirnfläche, in der die zweiten Aussparungen angeordnet sind. Die ersten und zweiten Aussparungen für die ersten und zweiten Zapfen können somit auf einfache Art und Weise in den Stirnflächen hergestellt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Verbindungsteil eine holzylindrische Form auf. Alternativ kann die erste Stirnfläche ringförmig und um eine koaxial zu der Drehachse angeordnete Vertiefung ausgebildet sein und/oder die zweite Stirnfläche ringförmig und um eine koaxial zur Drehachse Vertiefung ausgebildet sein. Bei dieser Variante, genauso wie bei der hohlzylindrischen Variante, sind die Stirnflächen ringförmig ausgebildet, sodass eine geringe Kontaktfläche zu dem ersten und/oder zweiten Flansch bereit gestellt werden kann. Dadurch kann die Wärmeübertragung von dem ersten Flansch auf das Verbindungsteil und von dem Verbindungsteil auf den zweiten Flansch geringgehalten werden.

Das Verbindungsteil kann einen Radius von mindestens 25 mm, vorzugsweise von mindestens 40 mm aufweisen. Vorzugsweise beträgt der Radius des Verbindungsteils 50 mm.

Das Verbindungsteil kann beispielsweise als Vakuumformteil hergestellt sein. Beispielsweise kann das Verbindungsteil aus einer Hochtemperaturwolle, vorzugsweise einer polykristallinen Wolle bestehen. Besonders bevorzugt besteht das Verbindungsteil aus einer Aluminiumoxidwolle. Beispielsweise kann das Verbindungsteil aus einer polykristallinen Wollte mit einem Aluminiumoxidgehalt > 72 % bestehen. Vorzugsweise ist die polykristalline Wolle mit anorganischen Bindemitteln versehen.

Die erste ringförmige Stirnfläche kann in radialer Richtung eine Breite aufweisen, die mindestens das 1,2-fache eines Durchmessers der ersten Aussparung aufweist und/oder die zweite ringförmige Stirnfläche kann in radialer Richtung eine Breite aufweisen, die mindestens das 1,2-fache eines Durchmessers der zweiten Aussparung aufweist. Derartige Geometrien haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Die ersten und/oder zweiten Zapfen können eine hohlzylindrische Form aufweisen. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen den ersten und zweiten Zapfen und den entsprechenden ersten und zweiten Aussparungen an den Stirnenden der Zapfen reduziert, wodurch die Fläche, die für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht, ebenfalls reduziert wird.

Der erste Flansch kann beispielsweise eine kreisförmige Platte aufweisen, von deren einen Seite die ersten Zapfen abstehen. An der von den Zapfen abgewandten Seite des ersten Flansche kann ein Wellenstutzen angeordnet sein. Der Radius der Platte des ersten Flansches kann beispielsweise gleich dem Radius des Verbindungsteils sein.

In vergleichbarer Weise kann der zweite Flansch ausgestaltet sein und ebenfalls eine kreisförmige Platte aufweisen, von deren einen Seite die zweiten Zapfen abstehen. Auf der von den zweiten Zapfen abgewandten Seite der Platte des zweiten Flansches kann ebenfalls ein Wellenstutzen vorgesehen sein. Der Radius der Platte des zweiten Flansches kann kleiner ausgestaltet sein als der des Verbindungsteils.

Der Durchmesser der ersten Zapfen kann kleiner sein als der Radius RI des Kreises, auf dem die ersten Zapfen angeordnet sind. Der Durchmesser der zweiten Zapfen kann kleiner sein als der Radius des Kreises, auf dem die zweiten Zapfen angeordnet sind.

Die Zapfen können beispielsweise eine Länge von mindestens 20 mm aufweisen.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer Explosionsdarstellung,

Fig. 2 die in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer schematischen Perspektivdarstellung, und

Fig. 3 Draufsicht auf das Verbindungsteil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung.

In Fign. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 schematisch in einer Explosionsdarstellung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 weist einen ersten Flansch 3, einen zweiten Flansch 5 und ein Verbindungsteil 7 auf. Der erste Flansch 3 bestehe aus einer kreisförmigen Platte, an deren einen Seite erste Zapfen 9 abstehen. Die Zapfen 9 greifen in erste Aussparungen 11 in dem Verbindungsteil 7 ein, sodass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Flansch 3 und dem Verbindungsteil 7 gebildet ist. Das Verbindungsteil 7 ist kreiszylinderförmig ausgebildet, wobei die ersten Aussparungen 11 in einer ersten Stirnfläche 7a angeordnet sind.

Der zweite Flansch 5 ist in vergleichbarer Weise wie der erste Flansch 3 ausgebildet und weist ebenfalls eine Platte auf, von deren einen Seite zweite Zapfen 13 abstehen. Die zweiten Zapfen 13 greifen in zweite Aussparungen, die nicht dargestellt sind, ein. Die zweiten Aussparungen sind in einer zweiten Stirnfläche 7b des Verbindungsteils 7 angeordnet.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind der ersten Flansch 3, das Verbindungsteil 7 und der zweite Flansch 5 koaxial zueinander angeordnet und haben eine gemeinsame Drehachse 15. Mittels eines Wellenstutzen 17 kann der zweite Flansch 5 beispielsweise mit einem Motor verbunden sein. Eine Drehbewegung wird von dem zweiten Flansch 5 auf das Verbindungssteil 7 und von dem Verbindungsteil 7 auf den ersten Flansch 3 übertragen. Der erste Flansch 3 kann mittels eines weiteren Wellenstutzen 19 die Drehbewegung auf ein zu bewegendes Teil übertragen.

Der erste Flansch 3 kann beispielsweise aus einem Keramikmaterial bestehen, wobei das Material an eine Temperatur TI, die in dem Bereich, in dem das zu bewegende Teil angeordnet ist, herrscht, angepasst ist. Der zweite Flansch 5 kann beispielsweise aus Stahl bestehen und an eine Temperatur T2, die in dem Bereich des Motors herrscht, angepasst sein. Die Temperatur TI kann wesentlich größer sein als die Temperatur T2. Dabei besteht das Verbindungsteil 7 aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W/(K-m) und wirkt somit wärmeisolierend. Vorzugsweise ist das Material des Verbindungsteils 7 eine Hochtemperaturwolle, wobei das Verbindungsteil 7 als Vakuumformteil ausgebildet ist. Somit ist das Verbindungsteil 7 ein vorteilhafter Wärmeisolator, sodass der zweite Flansch 5 thermisch von dem ersten Flansch 3 entkoppelt ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können die zweiten Zapfen 13 als Hohlzylinder ausgebildet sein. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen den zweiten Zapfen 13 und den zweiten Aussparungen reduziert, da an den entsprechenden Stirnseiten der Zapfen nur eine geringe Kontaktfläche gebildet ist. Die ersten Zapfen 9 können in vergleichbarer Weise ausgestaltet sein.

Die ersten Zapfen 9 sind auf einem ersten Kreis mit einem Radius RI angeordnet. Die zweiten Zapfen 13 sind auf einem zweiten Kreis mit einem Radius R2 angeordnet. Vorzugsweise ist der Radius RI größer als der Radius R2.

In Fig. 3 ist das Verbindungsteil 7 einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung in Draufsicht auf die erste Stirnfläche 7a gezeigt. Das Verbindungsteil 7 ist als Hohlzylinder ausgebildet, sodass die erste Stirnfläche 7a ringförmig ist. Dadurch wird die Kontaktfläche, die zwischen dem ersten Flansch 3 und dem Verbindungsteil 7 gebildet ist, relativ klein gehalten, sodass nur eine geringe Fläche gebildet ist, über die eine Wärmeübertragung erfolgen kann. Die erste ringförmige Stirnfläche 7a weist in radialer Richtung eine Breite auf, die mindestens das 1,2 -fache des Durchmessers der ersten Aussparung 11 und somit des Durchmessers der ersten Zapfen 9 beträgt. Dadurch wird sichergestellt, dass ausreichend Material zwischen den Rändern der ersten Stirnfläche 7a vorhanden ist, um ein Ausbrechen der Aussparungen 11 zu vermeiden.

Das Verbindungsteil 7 kann beispielsweise einen Durchmesser von 100 mm aufweisen. Eine derartige Abmessung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Mittels der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 lässt sich ein Drehmoment in vorteilhafter Weise übertragen, wobei gleichzeitig eine thermische Entkopplung zwischen dem ersten und zweiten Flansch 3, 5 gegeben ist.

Bezugszeichenhste

1 Drehmomentübertragungsvorrichtung

3 erster Flansch

5 zweiter Flansch

7 Verbindungsteil

7a erste Stirnfläche

7b zweite Stirnfläche

9 erste Zapfen

11 erste Aussparung

13 zweite Zapfen

15 Drehachse

17 Wellenstutzen

19 weiterer Wellenstutzen

RI erster Radius

R2 zweiter Radius I erste Temperatur 2 zweite Temperatur