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Freilauf
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Die Erfindung betrifft einen Freilauf, insbesondere größerer Bauart,
mit einem Außenring und einem zylindrischen Innenring, zwischen welchen über den
Umfangverteilt Klemmrollen angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Freilauf, insbesondere
größerer Bauart mit einem großen Leerlauf-Drehzahlbereich zu schaffen, welcher bei
hohem übertragbarem Drehmoment und großer Standzeit eine einfache und genaue E5erstellung
gewährleistet. Außerdem sollen bei ungelagerten Freiläufen große Exzentrizitäten
überbrückt werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einem Freilauf der eingangs genannten Art gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß der Außenring aus einem Ring mit daran befestigten
Einsätzen für die Klemmflächen besteht. Der Außenring besteht also aus einem fertigungstechnisch-leicht
herstellbaren Rings an dem an den entsprechenden Stellen auf dem Umfang verteilt
die Klemmflächeneinsätze befestigt sind. Zur sicheren Befestigung ist
es
günstig, wenn die Einsätze durch massive Einsatzklötze gebildet sind, welche formschlüssig
in Paßöffnungen an der Mantelfläche des Ringes eingesetzt sind. Die Paßöffnungen
können beiderseits von gesonderten Segmentplatten begrenzt sein, die an den Seitenflächen
des jeweiligen Einsatzklotzes anliegen und die zugehörigen Klemmrollen an ihren
Stirnflächen teilweise übergreifen. Die massiven Einsatzklötze sind im Bezug auf
das zu verwendende Material bzw. den Grad der Härtung frei und unabhängig von dem
Werkstoff wählbar, welcher für den zugehörigen Ring der Sperre verwendet wird.
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Außerdem können die Einsatzklötze unabhängig vom Ring besonderen Behandlungen
unterworfen werden. An erster Stelle sei hier das induktive örtliche Härten der
Klemmflächen angeführt. Auch ist es möglich, die Einsatzklötze im Klemmbereich mit
ilartmetallplatten zu versehen, deren Flächen vor dem Einsatz der Klötze in den
Ring fertig geschliffen werden können.
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Da die Paßöffiiungen seitlich nicht begrenzt sind, können sie, z.
B. durch Fräsen oder Stoßen, in einer Vorschubrichtung parallel zur Achse des Freilaufs
auf einfache Weise sehr genau hergestellt werden;, dadurch kann die jeweilige Paßöffnung
bei streng rechteckiger Grundform, insbesondere in Bezug auf ihre Erstreckung in
Umfangsrichtung um die Freilaufachse, mit so hoher Genauigkeit hergestellt werden,
daß der zugehörige Einsatzklotz in dieser Umfangsrichtung gegenüber dem zugehörigen
Ring des Freilaufs abgestützt ist. Durch die Segmentplatten kann jede Klemmrolle
unabhängig von allen übrigen Klemmrollen nach Abnehmen nur einer Segmentplatte ausgewechselt
werden, so daß der Freilauf sehr einfach zu reparieren ist. Ebenso einfach können
auch die Einsatzklötze ausgewechselt werden, deren Klemmflächen einem Verschleiß
infolge Lastaufnahme unterliegen.
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Es ist denkbar, die Paßöffnung an ihrem in Umfangsrichtung um die
Freilaufachse vorderen und/oder hinteren Ende durch
in Nuten des
zugehörigen Freilaufries eingesetzte Paß federn zu begrenzen oder am Einsatzklotz
nur eine Nase vorzusehen, welche in die Paßöffnung eingreift. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, wenn der jeweilige Einsatzklotz über seine Erstreckung um die Freilaufachse
und parallel zur Freilauf achse vollständig in die Paßöffnung eingreift, so daß
der in die Paßöffnung eingreifende Teil des Einsatzklotzes in einfacher Weise durch
rechtwinklig zueinander liegende Außenflächen begrenzt sein kann, die sich sehnebesonderen
Aufwand mit hoher Genauigkeit, z. B. durch Fräsen, erzeugen lassen, da der Ring
nicht gehärtet werden muß und so der dadurch bedingte Verzug des Ringes vermieden
wird.
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Zur weiteren Vereinfachung des Aufbaues des Freilaufs sind die Bodenfläche
der Paßöffnung und die zugehörige Außenfläche des Einsatzklotzes eben.
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In weiterer Ausbildung der Erfiyidunggreifen die.Segmentplatten tiefer
in den Ring ein als die Einsatzklötze, so daß die Bodenfläche der Paßöffnung ohne
die Gefahr einer Beschädigung der Ausparungen für die Segmentplattenbearbeitet werden
kann. Diese Aussparungen sind vorzugsweise durch über den Umfang des Ringes durchgehende
Ringnuten beiderseits der Paßöffnungen gebildet, wobei die Segmentplatten an den
Bodenflächen dieser Ringnuten mit entsprechenden Kantenflächen anliegen, so daß
eine sehr genaue Ausrichtung der Segment-platten erreicht wird.
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Der jeweilige Einsatzklotz wird zweckmäßig zusätzlich mit Schrauben
oder dergleichen am Ring befestigt, wodurch ein sehr sicherer und trotzdem lösbarer
Halt erreicht wird. Die Segmentplatten sind zweckmäßig mit Schrauben oder dergleichen
seitlich mit dem jeweils zugehörigen Einsatzklotz verschraubt, so daß dieser mit
den Segmentplatten als geschlossene Baueinheit montiert werden kann uiid eine Ausrichtung
der Segmentplatten, insbesondere gegenüber dem jeweils zugehörigen Einsatzklotz,
gewährleistet ist.
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Die Einsatzklötze können mit einer Halterung für die Anfederung der
Klemmrollen versehen sein. Es ist aber auch möglich, am jeweiligen Einsatzklotz,
insbesondere in einem über dessen Klemmfläche quer vorstehenden Ansatz mindestens
eine an der zugehörigen Klemmrollen angreifende Druckfeder anzuordnen, so daß auch
die im Einkuppelsinn wirkenden Druckfedern zur vormontierbaren Baugruppe des jeweiligen
Einsatzklotzes gehören und in einfacher Weise in das Gesperre eingesetzt werden
können. Außerdem wird eine Begrenzung des Klemmrollenweges im Leerlauf erreicht.
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Eine eiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die
Einsatzklötze, Segmentplatten und Klemmrollen in einem öldichten Ringraum zwischen
dem Ring und dem Klemmring angeordnet sind, der vorzugsweise an eine Druclcölschmierung
angeschlossen ist, so daß eine sichere Schmierung des Freilaufs, insbesondere im
Bereich der Klemmflächen, gewährleistet ist. Das ist vor allem bei sehr großen Freiläufen
und sehr geringen Umfangsgeschwindigkeiten von größter Bedeutung.
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Bei einer baulich einfachen Ausfiillrungsform besteht der Freilauf
im wesentlichen aus zwei seitlichen Deckeln und dem zwischen diesen eingespannten
Ring, wobei die Deckel mit der äußeren Mantelfläche des Klemmringes den öldichten
Ringraum begrenzen und vorzugsweise mit beiderseits der Klemmrollen benachbart zu
den Segmentplatten angeordneten, zum öldichten Ringraum hin offenen Lagern am Klemmring
geführt sind, so daß diese, der sicheren Abstützung der Ringe gegeneinander dienende,Lager
ebenfalls durch die Druckölschmierung ständig geschmiert werden können.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist in dem öldichten Ringraum
eine Öldruclcleitung mit Zuführungen zu den Klemmrollen angeordnet, so daß die im
Bereich des Einsatzklotzes liegenden Klemmflächen und auch die Berührungsflächen
zwischen den Klemmrollen und dem Klemmring unmittelbar mit Schmieröl versorgt werden.
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Bei ungelagerten Freiläufen dieser Bauart kann durch entsprechende
Ausbildung der Länge der Klemmfläche und konstanten Klemmwinkel auf den Einsatzklötzen
jede in der Praxis vorkommende Exzentrizität der Freilaufringe zueinander zugelassen
werden, da die Exzentrizität weder durch die Überschreitung des maximal zulässigen
Rlemmwinkels, wie bei Rollenfreiläufen mit Stern, noch durch die relativ kurze Länge
der Klelnrnfläche, wie bei Klemmkörper-Freiläufen, limitiert wird.
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Zur sicheren Kraftübertragung bei besonders geringer radialer Bauhöhe
weist der Klemmring auf seiner Innenseite einen selbsthemmenden Innenkonus zum Aufschrumpfen
auf die Hohlwelle oer dergleichen auf. Um den Klemmring trotzdem auf einfache Weise
montieren und von seiner Welle lösen zu kö-nnen, ist der Klemmring mit Kanälen für
ein Druckmedium versehen, die in Ringnuten in der Mantelfläche des Innenkonus münden.
Werden diese Kanäle mit dem Druckmedium beaufschlagt, so wird der Klemmring geringfügig
aufgeweitet, so daß er von der zugehörigen Welle ohne Schwierigkeiten abgezogen
und auch montiert werden kann.
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Der erfindungsgemäße Freilauf ist insbesondere größerer Bauart, wie
sie z. B. als Rücklaufsperre für Kohleförderanlagen verwendet werden. Der mittlere
Durchmesser der Sperre kann dabei z. B. etwa 2 Meter und größer sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestc-iiten
Ausführwgsbeispieles näher erläutert. Es sind dargestellt in Fig. 1 einen erfindungsgemäßen
Freilauf in Axialansicht, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1
in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie I - I der Fig.
1 in vergrößerter Darstellung
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Kupplungsausschnittes
und Fig. 5 schematisch eine andere Ausführungsform eines Einsatzklotzes.
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Wie die Fig. 1 bis 4 zeigen, weist ein erfindungsgemäßer Freilauf
1 einen Außenring 8 und einen koaxial zu diesem und der Sperreachse 3 liegenden
Innenring 2 auf. Der im Betrieb stillstehende Ring 8 ist am Umfang mit zwei Laschen
4 versehen, welche in montiertem Zustand des Freilaufs an einem Hebelarm 51 fixiert
sind. Die Laschen 4 sind an dem Ring 8 angegossen und über Achsparallel zur Sperreachse
3 liegende Bolzen 5 am Hebelarm 51 befestigt. Bei tberschreiten einer vorbestimmbaren,
auf den Freilauf einwirkenden Überlast, wird die geeichte Scherplatte 60 zerstört,
und die Sperre kann unmittelbar auf dem Fundament 52 des Hebelarms 51 auf liegen.
Diese Maßnahme ist nur für unvorhersehbare Uberlastfälle gedacht. Zum einen kann
über die zerstörte Scherplatte 60 das Auftreten einer-Überlast erkannt werden und
zum anderen ist die Anlage auch nach Überschreiten der Überlast mit der Sperre bis
zu deren Totalausfall gegen Zurückdrehen abgesichert.
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Auf der dem Hebelarm 51 diametral gegenüberliegenden Seite, sowie
oben und unten, sind an der Außenseite des Ringes 8 Formschlußglieder 6 zum Einhängen
eines Seiles für Transport- und Montage zwecke angegossen.
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Die gezetgts Sperre besteht im wesentlichen aus einem Ring 8 mit seitlich
angeschraubten Deckeln 7. Die beiden Deckel 7 greifen von beiden Seiten mit am Außenumfang
zylindrischen Zentrierbunden 9 in den Ring 8. In Ringnuten an der Außenumfangsfläche
dieser Zentrierbunde 9 ist jeweils eine elastische Dichtung 10 eingesetzt, welche
an der zugehörigen zylindrischen Innenfläche des Ringes 8 anliegt. Die Deckel 7
liegen benachbart zu den Zentrierbunden 9 mit ringschei-
benförmigen
Flanschabschuitten 11 an den zur Sperreachse 3 rechtwinkligen Stirnflächen des Ringes
8 an. Sie sind mit über den Umfang verteilte Schrauben 12 am Ring 8 angeschraubt.
In die inneren Mantelflächen der ringförmigen Zentrierbunde 9 ist jeweils ein Lager
13 eingesetzt, wobei dieses Lager 13 an der äußeren Umfangsfläche des Klemmringes
2 abgestützt sind und zur radialen und axialen Lagerung der beiden Sperrenringe
gegeneinander dienen. An den Außenseiten der Lager 13 sind in die Deckel 7 Laufdichtungen
14 eingesetzt, welche benachbart zu den Lager 13 öldicht an der äußeren Umfangsfläche
des Klemmringes 2 anliegen. Durch die bescwlriebene Ausbildung begrenzen der Ring
8 und der Innenring 2 einen zwischen den Zentrierbunden 9 und den Lagern 13 liegenden
öldichten, sich um die Sperreachse 3 erstreckenden Ringraum 15, zu welchem die Lager
13 hin offen sind.
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In diesem öldichten Ringraum 15 ist eine Vielzahl von Klemmrollen
16 vorgesehen, die gleichmäßig um die Sperreachse 3 verteilt angeordnet sind. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sind achtzehn Klemmrollen 16 vorgesehen. Die Klemmrollen
16 liegen in der Mitte zwischen den gleich ausgebildeten Deckeln 7 und laufen auf
einer äußeren zylindrischen Mantelfläche 17 des Innenringes 2, die in der Mitte
des Innenringes 2 vorgesehen ist, sich bis zu beiden Lagern 13 erstreckt und gegenüber
den benachbarten Abschnitten der äusseren Mantelfläche geringfügig größeren Außendurchmesser
aufweist, um den Lagern 13 einen Axialanschlag zu ermöglichen.
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Am Ring 8 liegen die Klemmrollen 16 an den Klemmflächen 18 an, welche
an gesonderten massiven Einsatzklötzen 19 vorgesehen sind. Jeder Klemmrolle 16 ist
ein Einsatzklotz 19 zugeordnet. Jeder Einsatzklotz 19 liegt in einer Paßöffnung
20 in einem mittleren Abschnitt der inneren Mantelfläche 21 des Ringes 8, wobei
der halbe Innendurehmesser dieses Abschnittes annähernd um die Tiefe der Paßöffnungen
20 kleiner
als der halbe Durchmesser der seitlichen zylindrischen
Abschnitte ist, in welche die Zentrierbunde 9 eingreifen.
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Die ebenen Bodenflächen 22 der gleich ausgebildeten Paßöffnungen 20
haben daher einen geringeren Abstand von der Sperreachse 3 als die seitlichen Abschnitte
der Innenfläche des Ringes 8. Die Paßöffnungen 20, die in dem ringförmigen mittleren
Abschnitt 24 des Ringes 8 vorgesehen sind, welcher gegenüber den benachbarten Abschnitten
der inneren Mantelfläche des Ringes 8 zur Sperreachse 3 vorsteht, durchsetzen beide
Stirnflächen dieses ringförmigen mittleren Abschnittes 24, so daß sie sehr einfach
hergestellt werden können.
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Seitlich bzw. an den Stirnseiten des mittleren ringförmigen Abschnittes
24 sind die Paßöffnungen 20 durch ebene Segmentplatten 25 begrenzt, welche in Ringnuten
26 in der inneren Mantelfläche des Ringes 8 eingesetzt sind und deren einander zugekehrte
Innenfiäcben rechtwinklig zur Sperreachse 3 liegen. Die Segmentplatten 25 weisen
äußere Kantenflächen 28 auf, die mit gleichem Krümmungsradius wie die Bodenflächen
27 der Ringnuten 26 gekrümmt sind und an diesen ganzflächig anliegen. Mit ihren
Seitenflächen liegen die Segmentplatten 25 im wesentlichen spielfrei an den Seitenflächen
der Ringnuten 26 an. Die Erstreckung der gleich ausgebildeten Segmentplatten 25
in Umfangsrichtung ist gerLngfügig größer als die entsprechende Erstreckung der
Paßöffnungen 20« so daß die Segmentplatten 25 - in Axialansicht gemäß den Fig.
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1 bis 4 - über beide Endflächen 23 der jeweils zugehörigen Paßöffnungen
20 vorstehen. Die radial inneren Kantenflächen 29 der Segmentplatten 25 sind eben
und liegen rechtwinklig zur Mittelachse 30 der Klemmrollen 16. Die einander zugekehrten
Seitenflächen 31 der Segmentplatten 25 haben einen Abstand voneinander, der annähernd
gleich bzw. nur um das notwendige Bewegungsspiel größer als die axiale Länge der
jeweils zugehörigen Klemmrolle 16 ist, so daß sie diese an ihren Stirnflächen 32
führen.
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Die Erstreckung jedes Einsatzklotzes 19 in Achsrichtung ist gleich
der Axialerstreckung des ringförmigen Abschnittes 24
des Ringes
8, so daß die ebenen Seitenflächen 31 der Segmentplatten 25 an den zur Sperreachse
3 rechtwinkligen Seitenflächen 33 des jeweils zugehörigen Einsatzklotzes 19 anliegen.
An den Enden 34 der Einsatzklötze 19 sind in der Mitte zwischen den Seitenflächen
33 des jeweiligen Einsatzklotzes 19 Schrauben 35 eingesetzt, mit welchen der jeweilige
Einsatzklotz 19 am Ring 8 befestigt ist. Die Segmentplatten 25 sind ihrerseits rechtwinklig
zu ihren Seitenflächen von Schrauben 36 durchsetzt, mit welchen sie an die Seitenflächen
33 des jeweils zugehörigen Einsatzklotzes 19 angeschraubt sind.
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An dem - bczgen auf die Drehrichtung Pfeil 37 des Innenrineines 2
- vorderen Ende weist jeder Einsatzklotz 19 einen annähernd radial zur Sperreachse
3 über das tiefste Ende der zugehörigen Klemmfläche 18 vorstehenden Ansatz 38 auf,
in dem zwei nebeneinander liegende Druckfedern 39 geführt sind, welche über am Umfang
der jeweils zugehörigen Klemmrolle 16 liegende Bolzen4o an der Klemmrolle 16 abgestützt
sind und diese im Sinkuppelaimbelasten.
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In dem öldichten Ringraum t5 ist auf einer Seite der Klemmrollen 16
um die Sperreachse 3 eine Öldruckleitung 41 verlegt, welche benachbart zu den inneren
Kanten flächen 29 der zugehörigen Segmentplatten 25 verläuft und zwischen den Stirnflächen
der Klemmrollen 16 und dem zugehörigen Lager 13 liegt.
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Die Öldrucklcltung 41 ist z. B. mit Schellen 42 an den äußeren Seitenflächen
der zugehörigen Segmentplatten 25 befestigt.
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Die Öldruckleitung 41 weist im Bereich jeder Klemmrolle 16 bzw. j-edes
Einsatzklotzes 19 nicht näher dargest-ellte Abzweigungen oder Öffnungen auf, welche
Schmieröl unmittelbar an diejenigen Zonen führen, in welchen die Klemmrollen 16
an der Mantelfläche 17 des Innenringes 2 anliegen. Die Ölzuführung erfolgt dabei
jeweils von der Seite, so daß die zugehörige Ivlemmrolle 16 bei Drehung in ihrer
Leerlaufdrehrichtung (Pfeil 43) das Schmieröl in den Spalt hineinzieht, in welchem
sie die zugehörige Mantelfläche 17 berüllrt. Die Ölzuführung
zur
Öldruckleitung 41 erfolgt zweckmäßig in nicht näher dargestellter Weise durch den
Ring 8 in dessen oberen Bereich.
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Im untersten Bereich sind die Deckel 7 mit an die tiefste Stelle des
öldichtez Ringraumes 15 angeschlossenen Ablaßkanälen 45 versehen, @ che durch Winkelbohrungen
gebildet und an der Außenseit der Ringflansche durch Ablaßschrauben 46 verschlossen
sind, sb daß Restöl erforderlichenfalls auf einfache Weise abgelassen werden kann.
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Wie die Fig. 2 und 3 ferner zeigen, ist die Innenbohrung des Innenringes
2 als Innenkonus, z. B. mit einem Kegelverhältnis von 1 : 60, ausgebildet. Mit diesem
Innenkonus 47 wird der Innenring 2 des Freilaufs auf die nicht näher dargestellte,
zweckmäßig als Hohlwelle ausgebildete, zu sperrende Welle aufgeschrumpft. In der
Mantelfläche des Innenkonus 47 sind in axialem Abstand benachbart zueinander sowie
mit Abstand von den Stirnflächen des Innenringes 2 zwei Ringnuten 48 mit im Querschnitt
jeweils annähernd llalbkreisförmiger Begrenzungsfläche vorgesehen. In jede Ringnut
48 mündet eine rechtwinklig zur Sperreachse 3 im Innenring 2 liegende Zuführbohrung
49, die über eine zur Sperreachse 3 parallel Verbindungsbohrung 50 an die jeweils
benachbarte Stirnfläche des Innenringes 2 geführt ist, so daß im Bereich dieser
Stirnfläche eine Druckversorgungsleitung für ein Druckmedium angeschlossen erden
kann. Durch Druckbeaufschlagung der Ringnuten 48 läßt sich der Innenring 2 wieder
von der Hohlwelle oder dergleicll lösen.
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In der Fig. 5 ist schematisch eine andere Ausführungsform und Befestigungsart
eines Einsatzklotzes 53 gezeigt. Der Einsatzklotz 53 hat im Elemmbereich eine Elartmetallplatte
54.
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Außerdem ist er integral mit einem Ansatz 55 versehen, der eine Halterung
56 für die Druckfader 57 zur Anfederung der Klemmrolle 16 hat. Der Einsatzklotz
53 ist seitlich durch zwei Paßfedern 58 im Ring 59 gehalten. Der Innenring 2 ist
unverändert.