Toleranzhülsen als Welle-Nabe-Verbindung für Pumpen

Toleranzhülsen – auch Toleranzringe genannt – lassen sich als kraftschlüssige Verbindungselemente vielseitig einsetzen und sind meist einfach zu handhaben. Einmal erstellte Verbindungen lassen sich wieder lösen.

Toleranzhülsen sind geschlitzte Blechhülsen, in die Sicken wie Wellenberge eingeprägt sind. Die Toleranzhülse sitzt im Spalt zwischen Lagerbohrung und Welle. Für den Festsitz sorgen die Wellenberge, die über ihren gesamten Umfang verteilt sind und wie kleine Druckfedern wirken. Durch ein bestimmtes Übermaß der Toleranzhülse werden die Wellenberge elastisch verformt. Dadurch entsteht ein Kraftschluss zwischen Lager und Welle. Die Toleranzringe können so zum Beispiel Mittenversätze oder unterschiedliche Temperaturausdehnungen ausgleichen und Schwingungen oder Passungsrost verhindern. Ist ein genauer Rundlauf gefordert, erfolgt die Zentrierung durch die zu verbindenden Bauteile.

Toleranzhülsen lassen sich wieder lösen, dies gilt auch für die Drehmomentübertragung. Zudem können mit Toleranzhülsen unterschiedliche Materialien verbunden werden, ohne sie entsprechend vorzubehandeln. Toleranzhülsen lösen bei Wellen-Naben-Verbindungen Probleme mit

  • Mittenversatz,
  • Zentrierung,
  • Schwingungen,
  • Temperaturausdehnung,
  • zu großen Toleranzen der Anschlusskomponenten oder auch
  • der Drehmomentbegrenzung.

Toleranzhülsen lassen sich einsetzen, um unbestimmte Kräfte sowie bestimmte Mindest- und Höchstkräfte zu übertragen.

Um unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Edelstahl und Siliziumkarbid im Bereich der Gleitlager der Pumpe auszugleichen, werden Toleranzhülsen als Verbindungselement eingesetzt.
(Bilder: Dr. Erich Tretter GmbH + Co.)

Als Befestigungen für Pumpenlaufräder übertragen sie kostengünstig ein geringes Drehmoment. Toleranzhülsen eignen sich auch, um Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten miteinander zu verbinden. Das trifft bei Stahllagern in Aluminiumgehäusen oder Keramiklagern in der Pumpentechnologie zu. In einer Anwendung gleicht sie zum Beispiel in einer Kreiselpumpe als Verbindungselement im Bereich der Gleitlager die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Edelstahl und Siliziumkarbid aus. Durch die Federkraft ist eine beschädigungsfreie Verbindung stets sichergestellt – weder lockert sich die Welle, noch kann es zum Verlust der Sitzkraft und damit zum „Wandern“ des Lagers kommen.

Ein weites Anwendungsfeld ergibt sich bei der Übertragung von bestimmten Drehmomenten oder Drehmomentbereichen. Die Federkraft der Toleranzhülse lässt sich so auslegen, dass die Sitzkraft für einen zulässigen Bereich sichergestellt wird und bei größerer Krafteinwirkung die Toleranzhülse durchrutscht. Somit ist im Fall einer Überlastsituation eine Beschädigung der Bauteile ausgeschlossen. Bei Anwendungen als Rutschkupplung oder Überlastsicherung müssen die Toleranzen der Anbauteile genau bekannt und nicht zu groß sein und die Toleranzhülse muss ebenfalls dafür angepasst werden, weshalb immer Rücksprache mit dem Hersteller erforderlich ist.

Erhältlich sind Toleranzhülsen in verschiedenen Bauformen. Bei dem System Einheitswelle (AN-Typ) ragt das Wellenprofil nach innen. Die Enden der Toleranzhülse sind offen. Sie wird in einer Nut in der Bohrung fixiert und auf eine Einheitswelle (h9) aufgepresst. Der Spalt verengt sich beim Verpressen mit der Welle. Beim System Einheitsbohrung (BN-Typ) ragt das Wellenprofil nach außen. Die Enden der Toleranzhülse überlappen. Sie wird in einer Nut auf der Welle fixiert und in eine Einheitsbohrung (H9) eingepresst. Da die Toleranzhülse geschlitzt ist, kann sie sehr einfach montiert werden. Darüber hinaus gibt es noch die Form AL – eine Variante zur AN-Form, die speziell für kleinere Wälzlager entwickelt wurde. Sie hat eine geringere Wellenhöhe und ist aus dünnerem Material, um die Lagerluft nicht zu beeinflussen. Diese Toleranzhülse ist nur als leicht gebogener Streifen ausgeführt.

Der Einbau der Toleranzhülse kann „frei“ oder „zentriert“ erfolgen. Der freie Einbau macht keinerlei Bearbeitung der Anschlussteile nötig. Diese Einbauart empfiehlt sich aber nur, wenn sichergestellt ist, dass die radiale Belastung auch bei eventuell zusätzlich auftretenden Laststößen nicht über das zulässige Maß der Radialbelastung der verwendeten Hülse hinausgeht. Außerdem wird hier in der Regel. ein Montagehilfswerkzeug benötigt, um die Toleranzhülse beim Einpressen abzustützen. Beim zentrierten Einbau wird die AN-Hülse in eine Nut in der Bohrung und die BN-Hülse in eine Nut der Welle eingelegt. Die Nutbreite muss dabei so gewählt werden, dass zu beiden Seiten noch genügend breite „Schultern“ an der Bohrung oder der Welle verbleiben. Diese Schultern ermöglichen eine Zentrierung. Auch bei der Montage ist dieser Einbau vorteilhafter, weil sich der in die Nut eingelegte Ring an deren Seitenflächen abstützen kann. Eine Deformierung aufgrund von Verkanten lässt sich so vermeiden. Es gibt noch eine dritte Einbauart: „gestützt“. Dabei handelt es sich um einen Kompromiss zwischen dem freien und dem zentrierten Einbau.

Für Einheitsbohrungen oder -wellen von Durchmesser 6 bis 250 Millimeter steht eine große Auswahl an Standardgrößen serienmäßig in rostarmem Niro-Stahl lagerhaltig zur Verfügung. Sonderlösungen für spezielle Anforderungen auszulegen und herzustellen, ist ebenfalls möglich.

Der Hersteller, Importeur und Technologie-Partner begleitet Anwender bereits in der Konstruktionsphase und unterstützt bei der Entwicklung einer geeigneten kraftschlüssigen Verbindungslösung.

www.tretter.de

 

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