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Stirnseitiges Anschlussglied für anzutreibende
Drehkörper grosser Abmessungen
Die Neuerung betrifft ein stirnseitiges Anschlussglied für anzutreibende Drehkörper grosser Abmessungen, z. B. für das Innenrohr von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie, bei dem auf einen ortsfest und konzentrisch zum Drehkörper angeordneten Rahmen wenigstens zwei Antriebsmotore gleicher Leistung auf dem Umfang des Drehkörpers in gleichen Abständen befestigt sind und über Ritzel in einen stirnseitigen Zahnkranz des Drehkörpers eingreifen.
Anschlussglieder der eingangs genannten Art beeinflussen nicht nur das Betriebsverhalten und die Lebensdauer von Drehkörpern ; vielmehr werden auch die Dimensionierung und die Ausbildung der Lager des Drehkörpers weitgehend von den Eigenschaften des Anschlussgliedes bestimmt. Besonders tiefgreifend ist dieser Einfluss des Anschlussgliedes auf dem Drehkörper bei Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie, bei denen der Drehkörper das Innenrohr dieser Diffüsionstürme bildet. Diese Innenrohre, die bei einem Durchmesser bis zu 6 m axiale Baulängen bis zu 18 m aufweisen können, benötigen sehr hohe Antriebskräfte, d. h. es werden Motore benötigt, die Leistungen im Bereich von 100 kW aufweisen.
Da die Innenrohre mit relativ niedrigen Drehzahlen, etwa im Bereich von 0, 3 Umdr/min, umlaufen, ergibt sich, dass die hohe Motorleistung in ein grosses Drehmoment umgewandelt und auf den stirnseitigen Zahnkranz des Innenrohres übertragen wird.
Bekannte Anschlussglieder zum Antreiben des Innenrohres von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie sind mit einem einzigen Elektromotor ausgerüstet, der meist über ein Getriebe auf den stirnseitigen Zahnkranz des Innenrohres einwirkt und der auf einem Rahmen befestigt ist. Diese Ausbildung hat den Nachteil, dass das Antriebsdrehmoment nur an einer Stelle des Umfanges des Zahnkranzes übertragen wird, so dass hohe Lagerreaktionen entstehen, die durch entsprechend kräftig ausgelegte Lager des Innenrohres aufgefangen werden müssen.
Diese Ausbildung bekannter Anschlussglieder führt ausserdem zwischen dem Ritzel des Antriebsmotors und dem Zahnkranz des Innenrohres des Diffusionsturmes zum Auftreten sehr hoher Zahndrücke und zwingt damit zur Verwendung hochwertiger, verschleissfester Werkstoffe, ohne dass jedoch durch diese Massnahme eine grosse Lebensdauer des Ritzels und des Zahnkranzes erreicht werden kann.
Diffusionstürme in der Zuckerindustrie werden bei Saisonbeginn angefahren und müssen während der gesamten Dauer der Saison ununterbrochen in Betrieb gehalten werden, weil von ihnen bzw. ihrem einwandfreien Arbeiten der gesamte Produktionsablauf abhängig ist, d. h. bei einem Ausfall eines Diffusionsturmes kommt nahezu die gesamte Produktion einer Zuckerfabrik zum Erliegen.
Aus diesem Grunde ist man bestrebt, die Diffusionstürme, insbesondere aber Anschlussglieder zum Antreiben der Diffusionstürme, so auszubilden, dass ein Störungsfall, der zum Stillsetzen des Turmes zwingt, nahezu ausgeschlossen ist, und es werden für den Fall, dass ein Stillsetzen nicht zu umgehen ist, alle Vorkehrungen dafür getroffen, die Betriebsunterbrechung zeitlich so kurz wie nur irgendmöglich zu halten. Zu diesen Massnahmen gehört, dass Ersatzgetriebe, insbesondere aber auch ein Ersatzmotor vor-
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rätig gehalten wird. Bei den hohen Leistungen des in Frage kommenden Motors stellt das Vorrätighalten eines Antriebsmotors das Brachliegen eines relativ hohen Kapitals dar, denn die Anschaffungskosten für Motore solcher Leistungen sind relativ hoch.
Trotz aller dieser Massnahmen sind jedoch bei Anschlussgliedern der geschilderten Art Betriebsunterbrechungen nicht zu vermeiden.
Es sind auch bereits Anschlussglieder der eingangs genannten Art bekannt, die zum Antreiben des Innenrohres von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie dienen und bei denen mehr als zwei Antriebsmotore in gleichen Abständen auf dem Rahmen befestigt und so auf den Umfang des Zahnkranzes verteilt sind, dass die von ihren Ritzeln auf den Zahnkranz übertragenen Drehmomente symmetrisch zum Lager des Innenrohres wirken. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Antriebsreaktionen gegenseitig aufheben, ohne das Lager des Innenrohres zusätzlich zu belasten. Dieser Idealzustand tritt bei den bekannten Antriebsgliedern jedoch sehr selten ein. Ein Grund dafür besteht darin, dass Elektromotore ein und derselben Bauserie bekanntlich niemals identische Drehzahl-Drehmomenteigenschaften aufweisen, sondern innerhalb gewisser Grenzen ein unterschiedliches Verhalten zeigen.
Dies hat bei Antriebsgliedern der in Rede stehenden Art zur Folge, dass entweder die erwünschte Belastungssymmetrie nicht erzielt wird oder aber ein hoher technischer und baulicher Aufwand erforderlich ist, um durch Steuerungseinrichtungen und andere Massnahmen dieses Gleichgewicht einstellen zu können. Der Mehraufwand, der dazu erforderlich ist, ist aber relativ hoch, so dass bei bekannten Antriebsgliedern die Belastungsungleichheit in Kauf genommen wird. Dadurch ergibt sich aber ein weiterer Nachteil, nämlich eine gewisse Steigerung der Störanfälligkeit des Anschlussgliedes, weil unter solchen Betriebsverhältnissen ständig einer der Antriebsmotore stärker als die andern belastet wird.
Angestrebt wird ausserdem, dass sich das Innenrohr eines Diffusionsturmes bestimmten Betriebsverhältnissen entsprechend feinfühlig stufenlos regelbar antreiben lässt, u. zw. derart, dass eine Drehzahlregelung bei gleichbleibendem Antriebsdrehmoment und eine Drehmomentregelung bei im wesentlichen gleichbleibender Drehzahl möglich ist. Da bei dem bekannten Anschlussglied wenigstens zwei Elektromotore zu regeln sind, um ein solches Betriebsverhalten zu verwirklichen, und dabei zugleich die Belastungssymmetrie berücksichtigt werden muss, wird der steuerungstechnische Aufwand so hoch, dass in der Praxis auf eine Drehzahl- oder Drehmomentregelung verzichtet wird.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile bekannter Anschlussglieder zu vermeiden und ein Anschlussglied der eingangs genannten Art so auszubilden, dass bei einem einfachen und robusten Aufbau unter ständiger Aufrechterhaltung der Belastungssymmetrie ein weitgehend störungsfreier Dauerantrieb eines Drehkörpers grosser Abmessung, insbesondere des Innenrohres eines Diffusionsturmes, bei konstantem Drehmoment und stufenloser Drehzahlregelung sowie bei im wesentlichen konstant gehaltener Drehzahl eine Drehmomentenregelung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich ein Anschlussglied der eingangs genannten Art neuerungsgemäss dadurch, dass die Antriebsmotore als hydraulische Motore ausgebildet sind und mit einer druck-und mengenregelbaren Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind, wobei die Zuströmquerschnitte zu den Motoren so bemessen sind, dass bei allen Betriebszuständen der von der Druckflüssigkeitsquelle bestimmte Arbeitsdruck erhalten bleibt.
Hydraulische Motore zeichnen sich dadurch aus, dass sie in der Lage sind, hohe Drehmomente zu erzeugen und mit sehr niedrigen Drehzahlen zu arbeiten. Somit kann bei dem neuartigen Anschlussglied auf die Verwendung hochstufiger Getriebe verzichtet werden. Es bereitet weiterhin keine Schwierigkeiten, hydraulische Motore so abzugleichen, dass ihr Drehmoment im Bereich bestimmter Drehzahlen untereinander gleich gross bleibt. Das bedeutet, dass die Belastungssymmetrie innerhalb des Drehzahlbereiches, der für den Antrieb von Innenrohren von Diffusionstürmen in Frage kommt, mühelos verwirklicht werden kann.
Unregelmässigkeiten im Zahnspiel zwischen Ritzel und Zahnkranz des Innenrohres und andere Einflüsse vermögen bei Verwendung von Hydraulmotoren das Kräftegleichgewicht nicht zu stören, solange dafür gesorgt wird, dass die Zuströmquerschnitte zu den Motoren so bemessen sind, dass der von der Druckflüssigkeitsquelle bestimmte Arbeitsdruck erhalten bleibt. Unter diesen Umständen gleicht sich z. B. ein durch Zahnluft vorübergehend unbelasteter Hydraulmotor durch ein augenblickliches kurzfristiges Hochschnellen seiner Drehgeschwindigkeit selbsttätig der Situation an, bis die Zahnluft ausgeglichen ist und er das gleiche Drehmoment auf den Zahnkranz überträgt wie die andern Hydraulmotore.
Die Verwendung von mehr als zwei Hydraulmotoren zum Antreiben des Drehkörpers beim neuartigen Anschlussglied hat weiterhin den Vorteil, dass nur wenige und einfach gestaltete Ersatzteile für den Störungsfall vorrätig gehalten werden müssen und dass auch im Störungsfall fast immer ein Notbetrieb möglich ist, bei dem eine in beeinflussbaren Grenzen gehaltene Kräfteungleichheit vorübergehend in Kauf
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genommen wird, bis der aufgetretene Schaden behoben worden ist und der Normalbetrieb wieder aufgenommes werden kann.
Da das von einem Hydraulmotor abgegebene oder erzeugte Drehmoment im wesentlichen vom Druck bestimmt wird, mit dem das Druckmedium zugeführt wird, ergibt sich eine sehr einfache Möglichkeit, das Drehmoment stufenlos zu regeln, indem die Druckflüssigkeitsquelle druckregelbar ausgebildet wird.
Die Drehzahl von Hydraulmotoren ist wieder abhängig von der Menge des Druckmediums, das pro Zeiteinheit durch die einzelnen Hydraulmotore strömt bzw. das von der Druckflüssigkeitsquelle pro Zeiteinheit geliefert wird. Auch hier ist eine einfache und sehr feinfühlige Regelung durch entsprechende Ausbildung der Druckflüssigkeitsquelle möglich.
Die Neuerung sieht bei einer zweckmässigen Ausbildung des Anschlussgliedes vor, dass die hydraulischen Motore über eine Ringleitung miteinander und mit der Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind.
Eine bevorzugte Ausbildung des neuartigen Anschlussgliedes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflussigkeitsquelle als steuerbare und von einem Elektromotor angetriebene Förderpumpe ausgebildet ist.
Die Neuerung sieht schliesslich noch vor, dass die hydraulischen Motore mit einem Übersetzungsgetriebe ausgerüstet sind.
Diese Ausbildung gestattet einen überwiegend statischen Betrieb der Hydraulmotore, d. h. es kann mit hohen Drücken gearbeitet werden, so dass Strömungsverluste und durch strömendes Druckmedium verursachte Unregelmässigkeiten weitgehend vermieden werden.
Ein Aus führungsbeispiel des neuartigen Anschlussgliedes ist in den Zeichnungen dargestellt,
Fig. 1 zeigt eine teils geschnittene Seitenansicht des neuartigen Anschlussgliedes, Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Anschlussglied.
Das in den Fig. l und 2 gezeigte Anschlussglied zum Antrieb von Drehkörpern grosser Abmessungen, die einen stimseitigen Zahnkranz l zur Aufnahme der Antriebskraft aufweisen, ist mit einem Rahmen 2 ausgerüstet, der konzentrisch zum in den Zeichnungen nicht dargestellten Drehkörper oder konzentrisch zum Zahnkranz 1 ortsfest angeordnet ist. Auf dem Rahmen 2 sind in gleichen Abständen voneinander und in gleichen Abständen auf dem Umfange des Zahnkranzes l hydraulische Motoren 3 befestigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussglied mit vier Hydraulmotoren 3 ausgerüstet. Die Hydraulmotore, die in bekannter Weise ausgebildet sind, wirken über ein Ritzel 4 auf den Zahnkranz 1 ein.
Als Druckflüssigkeitsquelle dient im dargestellten Ausführungsbeispiel eine druck-und mengenregelbare Förderpumpe 5, die in einem Vorratsbehälter 6 angeordnet ist, der Druckmedium enthält, und die von einem Elektromotor 7 angetrieben wird. Die Regelglieder, Steuerventile u. dgl., mit denen die Förderpumpe 5 ausgerüstet ist, um druck-und mengenregelbar zu arbeiten, sind in den Zeichnungen nicht detailliert dargestellt, weil ihre Ausbildung bekannt ist. Die einzelnen Hydraulmotore 3 sind über eine Speiseleitung 8 mit der Pumpe 5 und über eine Rückleitung 9 mit dem Vorratsbehälter 6 verbunden. Der Querschnitt der Speiseleitung 8 ist so bemessen, dass der von der Förderpumpe 5 bestimmte Flüssigkeitsdruck während aller Betriebszustände aufrechterhalten bleibt.
Miteinander und mit der Förder- oder Druckleitung 8 stehen die Hydraulmotore 3 über eine Ringleitung 10 in Verbindung und miteinander sowie mit der Rückleitung 9 über eine Ringleitung 11.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stirnseitiges Anschlussglied für anzutreibende Drehkörper grosser Abmessungen, z. B. für das Innenrohr von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie, bei dem auf einem ortsfest und konzentrisch zum Drehkörper angeordneten Rahmen wenigstens zwei Antriebsmotore gleicher Leistung auf dem Umfang des Drehkörpers in gleichen Abständen befestigt sind und über Ritzel in einen stirnseitigen Zahnkranz des
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tore (3) ausgebildet und mit einer druck-und mengenregelbaren Druckflüssigkeitsquelle (5) verbunden sind, wobei die Zuströmquerschnitte zu den Motoren so bemessen sind, dass bei allen Betriebszuständen der von der Druckflüssigkeitsquelle bestimmte Arbeitsdruck erhalten bleibt.
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