AT508955B1 - Walzenantrieb, walze und verfahren - Google Patents

Abstract

Walzenantrieb (10) zum Rotieren des Mantels (2) einer Walze (1) einer Faserbahnmaschine über eine Welle (3,23), wobei die Welle (3, 23) über ein in einem Lagergehäuse (5) angeordnetes Lager (4) drehbar an der Stuhlung (F) der Anlage abgestützt ist und der Walzenantrieb (10) ein Statorgehäuse (14) und einen im Statorgehäuse befestigten Stator (12) mit den Statorwicklungen sowie einen auf die Welle wirkenden drehbaren Rotor (11) umfasst, der im Betrieb so von den Statorwicklungen umgeben ist, dass zwischen dem Rotor (11) und dem Stator (12) ein Luftspalt (13) von 2 mm bis 5 mm entsteht. Der Rotor (11) ist, um einen großen Luftspalt (13) zu ermöglichen, permanent-magnetisiert, und für eine Befestigung an der Welle (3, 23) dergestalt eingerichtet, dass die Welle (3, 23) die Masse des Rotors (11) aufnimmt, und das Statorgehäuse (14) zur Befestigung außerhalb des Lagergehäuses (5) dergestalt eingerichtet ist, dass die Aufnahme der Masse des Stators (12) und des Statorgehäuses auf eine von der Abstützung des Rotors unabhängige Weise erfolgt. Die Erfindung betrifft des weiteren eine mit einem Walzenantrieb (10) ausgestattete Walze (1) und ein Verfahren zum Anbauen des Walzenantriebs (10) an die Walze (1).

Description

österreichisches Patentamt AT 508 955 B1 2013-10-15

Beschreibung

WALZENANTRIEB, WALZE UND VERFAHREN GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft Walzen einer Faserbahnmaschine, etwa einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffmaschine, und den Antrieb dieser Walzen. Speziell, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung Rotationsantriebe von Walzen oder entsprechenden walzenartigen, zur Behandlung der Faserstoffbahn dienenden Elementen der Faserbahnmaschine.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Zur Behandlung der Faserstoffbahn dienende, zu rotierende Maschinenelemente einer Faserbahnmaschine sind zum Beispiel die Walzen und die Rotationselemente zum Rotieren von Geweben und Bändern.

[0003] Die Walze ist gewöhnlich mit ihren beiden Enden über ihre Wellen bzw. Achsen drehbar an einer stationären Stuhlung gelagert. Die an die Wellen montierten Lager sind typischerweise in Lagergehäusen angeordnet, die wiederum an der Stuhlung befestigt sind.

[0004] Bekannterweise wird als Antriebsmotor der Papiermaschinenwalze ein Permanentmagnet-Motor mit Hohlwelle eingesetzt. Der mit der Hohlwelle versehene Motor ist so am Ende der Walzenwelle oder zwischen Lager und Walzenkörper angeordnet, dass die Welle das gesamte Gewicht des Motors aufnimmt. Der Rotor und der Stator des Motors sind zur Kontrolle des Luftspalts zwischen Stator und Rotor aneinander gelagert und das Statorteil wird durch eine Momentenstütze unbeweglich gehalten.

[0005] Man hat festgestellt, dass der Antriebsmotor in seiner Gesamtheit während des Betriebs stark zu schwingen beginnt, wenn das Wellenende oder die Welle radialen Schlag aufweist. Bei der Erneuerung von Antriebsmotoren kann am Wellenende der vorhandenen Walze eine Verlängerung angeordnet werden, an die der Motor montiert wird. Dabei verursacht die Verbindung zwischen Walzenwelle und Verlängerung stets eine herstellungstoleranzbedingte Exzentrizität, die während des Betriebs der Walze Schwingungen bewirkt. Ein an einem einen radialen Schlag aufweisenden und/oder exzentrischen Wellende oder Verlängerungsteil gelagertes Motorgehäuse und ein am Gehäuse befestigter Stator neigen während des Betriebs zu Schwingungen. Die Schwingungen können über die Walze unmittelbar auf den Faserstoffbahn-Herstellungsprozess übertragen werden und die Schwingungen können auch über die Lagerung der Walze und die Stuhlung der Anlage durch andere Walzen auf den Faserstoffbahn-Herstellungsprozess übertragen werden. Die Schwingungen beeinträchtigen den Faserstoffbahn-Herstellungsprozess und führen zu mechanischen Schäden an den Lagern, Walzen und anderen Komponenten der Faserstoffbahn-Herstellungsanlage, wie zum Beispiel an den Stuhlungen.

[0006] In der Schrift DE 299 08 433 U1 ist eine Walze beschrieben, deren mit einer Hohlwelle versehene Antriebsmotor zwischen dem Walzenlager und dem Walzenkörper an der Welle der Walze befestigt ist. Das Gehäuse des Antriebsmotors hat eine Momentenstütze.

[0007] In der Schrift DE 10319012 A1 ist ein Drehteil mit Hohlwellenmotor und konzentrisch dazu angeordneter Drehlagerung beschrieben, wobei das Drehlager eine Kippbewegung ermöglicht. Der Drehteil kann insbesondere eine Walze oder ein Zylinder einer Maschine zur Herstellung oder Bearbeitung einer Papier- oder Kartonbahn sein. Walzenantrieb beschrieben. Hierbei sind die Magnetanordnungen im Bereich um den Kipppunkt der Kippbewegung angeordnet, damit ein besonders kleiner Luftspalt erreicht werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG

[0008] Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Walzenantrieb zum Rotieren des Walzenmantels über eine Welle, die über ein in einem Lagergehäuse angeordnetes Lager 1 /10 österreichisches Patentamt AT508 955 B1 2013-10-15 drehbar an der Stuhlung der Anlage abgestützt ist, bereitgestellt, wobei der Walzenantrieb ein Statorgehäuse und einen darin befestigten Stator mit Statorwicklungen und einen auf die Walze wirkenden rotierbaren Rotor umfasst, der während des Betriebs so von den Statorwicklungen umgeben ist, dass zwischen Rotor und Stator ein Luftspalt entsteht. Der Rotor ist, um einen großen Luftspalt zu ermöglichen, permanentmagnetisiert und so zur Befestigung an der Welle eingerichtet, dass die Welle die Rotormasse aufnimmt, und das Statorgehäuse ist so zur Befestigung außerhalb des Lagergehäuses eingerichtet, dass die Aufnahme der Masse des Stators und des Statorgehäuses auf eine von der Aufnahme der Rotormasse unabhängige Weise geschieht.

[0009] Bei gewissen Ausführungsformen erfolgt die Permanentmagnetisierung des Rotors durch Befestigen eines oder mehrerer Permanentmagneten an der Welle der zu rotierenden Walze, bevorzugt unmittelbar an der Welle.

[0010] Bei gewissen Ausführungsformen umfasst der Rotor eine an der Walzenwelle zu befestigende Wellenverlängerung, an der, bevorzugt direkt, Permanentmagnete zur Permanentmagnetisierung des Rotors angeordnet sind. Nach einigen Ausführungsformen ist die Wellenverlängerung ohne Wellenkupplung direkt an der Welle befestigt.

[0011] Bei einigen Ausführungsformen ist das Statorgehäuse vom Mantel aus betrachtet hinter dem Lager angeordnet.

[0012] Bei einigen Ausführungsformen ist das Statorgehäuse am Lagergehäuse befestigt.

[0013] Bei einigen Ausführungsformen ist das Statorgehäuse an der Stuhlung der Anlage befestigt.

[0014] Bei einigen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Permanentmagnete vom Mantel aus betrachtet hinter dem Lagergehäuse an der Welle angeordnet.

[0015] Bei einigen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Permanentmagnete vom Mantel aus betrachtet hinter dem Lagergehäuse an der Wellenverlängerung angeordnet.

[0016] Bei einigen Ausführungsformen ist der Walzenantrieb außerhalb des Statorgehäuses über die Lager der Walze gelagert.

[0017] Bei einigen Ausführungsformen weist das Statorgehäuse wenigstens eine Durchführung für den Rotor auf.

[0018] Bei einigen Ausführungsformen hat das Statorgehäuse eine zwischen dem Rotor und der Durchführung angeordnete Dichtung zur Begrenzung des Eindringens von Fremdstoffen in den Walzenantrieb.

[0019] Bei einigen Ausführungsformen hat der Walzenantrieb Flüssigkeits- und/oder Luftkühlung, bevorzugt Druckluftkühlung.

[0020] Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Faserbahnmaschinen-Walze bereitgestellt, die einen Walzenmantel zur Behandlung der Faserstoffbahn und eine an dem Mantel befestigte Welle, die durch ein in einem Lagergehäuse angeordnetes Lager drehbar abgestützt ist, aufweist, wobei die Walze mit einem Walzenantrieb nach einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist.

[0021] Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Montage des Walzenantriebs an die Faserbahnmaschinen-Walze bereitgestellt, wobei der Walzenantrieb zum Rotieren des Walzenmantels über eine Welle eingerichtet ist und diese Welle über ein in einem Lagergehäuse angeordnetes Lager drehbar an der Anlagenstuhlung abgestützt ist, und wobei der Walzenantrieb ein Statorgehäuse und einen im Statorgehäuse angeordneten Stator mit den Statorwicklungen sowie einen auf die Welle wirkenden zu rotierenden Rotor umfasst, wobei in dem Verfahren der Rotor so von den Statorwicklungen umgeben wird, dass zwischen dem Rotor und dem Stator ein Luftspalt entsteht. Um einen großen Luftspalt zu ermöglichen, ist der Rotor permanentmagnetisiert, und bei dem Verfahren wird der Rotor so an der Welle befestigt, dass diese die Masse des Rotors aufnimmt, und das Statorgehäuse wird so außerhalb des 2/10 österreichisches Patentamt AT508 955B1 2013-10-15

Lagergehäuses befestigt, dass die Masse des Stators und des Statorgehäuses auf eine von der Abstützung des Rotors unabhängige Weise getragen wird.

[0022] Der Stator kann gleich dem Rotor in einem festen Abstand von der Walzenlagerung angeordnet werden. Das Statorteil kann am Lagergehäuse befestigt sein. Befinden sich die Lager der Walze typischerweise stationär in einem Lagergehäuse, lässt sich der feste Abstand des Stators durch Befestigen des Statorteils am Lagergehäuse bewirken. Der Stator ist im Statorgehäuse des Motors befestigt, das gleichzeitig eine für den Betrieb des Motors ausreichend dichte Schutzhülle bilden kann. Das Statorgehäuse des Motors, kurz das Gehäuse, kann am Lagergehäuse befestigt sein. Das Statorteil kann am gleichen Stuhlungsteil wie das Lagergehäuse der Walze befestigt sein. Das Motorgehäuse kann am gleichen Stuhlungsteil wie das Lagergehäuse der Walze befestigt sein.

[0023] Mit Hilfe der Erfindung kann ein Direktantrieb für die Walze dergestalt verwirklicht werden, dass das Rotorteil des Motors hinter dem Lagergehäuse, d.h. vom Walzenmantel aus betrachtet auf der entgegengesetzten Seite des Lagergehäuses an der Walzenwelle, befestigt wird, während das Statorteil am Lagergehäuse der Walze oder an einem anderen stationären Teil, das eine feste Lage relativ zur Lagerung der Welle hat, befestigt wird. Der Direktantrieb der Walze kann ohne gegenseitige Lagerung von Rotor und Stator im Motor verwirklicht werden. Der Motor kann ohne Lagerung verwirklicht werden. Der Direktantrieb der Walze kann mit einem Rotor verwirklicht werden, der direkt an der Walzenwelle und/oder an einer ans Ende der Walzenwelle zu fügenden Wellenverlängerung zu befestigen ist. Der Rotor des Motors läuft also auf Lagern der Walzenwelle. Der an der Welle der Walze zu befestigende Rotor darf mit jener Exzentrizität rotieren, die er im ans Wellenende befestigten Zustand bzw. im an die Wellenverlängerung befestigten Zustand hat, wenn die Walze in ihren an den Wellen abgestützten Lagern rotiert wird. Der Rotor kann direkt auf die Welle bzw. direkt auf das Verlängerungsteil der Welle gefertigt werden.

[0024] Der Luftspalt des Motors bildet sich zwischen dem in einem festen Abstand vom Walzenlager angeordneten Stator und dem auf der Welle befestigten Rotor, der im Walzenlager befestigt und gelagert ist. Der Motor erlaubt eine Veränderung des Luftspalts auch bei Durchbiegung der Walze und Verlagerung des Rotors gegenüber dem Stator bei Schwankung der Walzendurchbiegung in den verschiedenen Belastungssituationen der Walze.

[0025] Der Motor weist zwischen Stator und Rotor einen großen Luftspalt auf, der für die Rotorbewegung eine große Exzentrizität gegenüber dem Stator erlaubt. Die einen großen Luftspalt aufweisende Konstruktion des Walzenantriebs, bei der der Rotor die Lagerung der Walzenwelle benutzt und bei der der Stator und der Rotor im Motor nicht aneinander gelagert sind, erlaubt ziemlich große radiale Abweichungen des Rotors, ohne dass beim Betrieb des Motors Schwingungsprobleme auftreten. Die durch radialen Schlag bedingten Schwingungen beschränkten sich im Wesentlichen auf den Rotor. Die auf der Welle abgestützte Rotormasse ist viel kleiner als die Masse eines an der Welle abgestützten ganzen Motors (zum Beispiel eines Motors mit Hohlwelle), bei dem Rotor und Stator aneinander gelagert sind.

[0026] Besonders vorteilhafte Ausführungsformen lassen sich zum Beispiel bei der Erneuerung eines Walzenantriebs oder beim nachträglichen Einbau eines Walzenantriebs verwirklichen. Die Motorteile können zum Beispiel nachträglich durch mechanische Verbindungen an die Walze angebaut werden, gemäß einigen Ausführungsformen etwa mit Hilfe einer an die Welle zu fügenden Wellenverlängerung. Für diese Verbindungen genügen die normalen Fertigungstoleranzen, ohne dass es zu Schwingungsproblemen kommt.

[0027] Das Statorteil und entsprechend das Antriebsgehäuse können ohne Demontage des Lagergehäuses oder des Lagers der Walze ausgebaut werden. Die Walze kann also während des Ausbaus des Stators in ihren Lagern ruhen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Ausbauen des Rotorteils erfolgen während die Walzenstirnseite vom Lagergehäuse und Lager getragen wird.

[0028] Im Vergleich zur Montageweise und Motorkonstruktion bekannter Walzenantriebe kann 3/10 österreichisches Patentamt AT508 955B1 2013-10-15 bei den erfindungsgemäßen Walzenantrieben in ihren verschiedenen Ausführungsformen die Anzahl der Motorteile und der Verbindungsteile zwischen Walze und Motor reduziert werden. Von den Motorteilen können die Lager, die Lagerdichtungen und die Lagerschmiersysteme entfallen. Motor-Montageteile können einfacher und unter weniger strengen, d.h. unter billigeren Toleranzforderungen hergestellt werden. Bevorzugt umfasst der Motor-Lieferumfang das Gehäuse mit dem darin befestigten Stator und die Lieferung umfasst das separate Rotorteil, das die Permanentmagneten umfasst. Bei Bedarf können zum Schutz des Inneren des Elektromotors zum Beispiel vor schädlichen Partikeln, Spritzern und/oder Flüssigkeiten passende Dichtungen eingesetzt werden, die am Gehäuse zum Beispiel an der Durchführung für die den Rotor tragende Welle/Wellenverlängerung angeordnet sein können.

[0029] Der Walzenantrieb, bevorzugt als Direktantrieb, kann für einen Trockenzylinder, eine Leitwalze, eine Vakuumwalze, eine Walze der Streichstation, eine Presswalze oder eine Kalanderwalze eingesetzt werden.

[0030] Mit den erfindungsgemäßen Ausführungsformen lassen sich in Bezug auf Investitionsund Betriebskosten vorteilhafte und mechanisch zuverlässige Walzenantriebe ohne reibende und verschleißende Teile verwirklichen.

[0031] Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden bzw. wurden lediglich in Verbindung mit einem bzw. mit mehreren Gesichtspunkten der Erfindung beschrieben. Für den Fachmann versteht sich, dass jede beliebige Ausführungsform eines Gesichtspunkts der Erfindung unter dem gleichen und unter anderen Gesichtspunkten der Erfindung entweder einzeln als solche oder in Kombination mit anderen Ausführungsformen zur Anwendung gebracht werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0032] Die Erfindung wird nun exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1 bis 3 sind einige bevorzugte Walzenantriebe für Faserbahnmaschinen dargestellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0033] In der folgenden Beschreibung sind gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt. Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen nicht in ihrer Gesamtheit maßstabgerecht sind und hauptsächlich lediglich zur Veranschaulichung der Ausführungsformen der Erfindung dienen.

[0034] Fig. 1 bis 3 zeigen in schematisierter Form Walzen 1 und Walzenantriebe 10 für die Walze 1 der Faserbahnmaschine gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen. Die Walze 1 hat ein Mantelteil 2 und eine am Mantelteil 2 zum Beispiel über einen Stirndeckel befestigte Welle 3, die über das Lager 4 drehbar in einem Lagergehäuse 5 abgestützt ist. Das Lagergehäuse 5 hat Schmiermitteldichtungen 6, die beiderseits des Lagers 4 zwischen der Welle 3 und dem Lagergehäuse 5 angeordnet sind, um zu verhindern, dass Schmierstoff des (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Schmiersystems durch die sich im Lagergehäuse 5 befindlichen Durchführungen für die Welle 3 entweicht. Das Lagergehäuse 5 ist stationär an der Stuhlung F der Anlage abgestützt.

[0035] In Fig. 1 bis 3 umfasst der Walzenantrieb 10 ein Rotorteil 11 und ein Statorteil 12, zwischen denen ein für das Funktionieren des Motors erforderlicher Luftspalt 13 entsteht wenn das Rotorteil 11 drehbar im Inneren des Statorteils 12 angeordnet ist.

[0036] Gemäß gewissen Ausführungsformen (zum Beispiel Fig. 1 und 2) kann der Zusammenbau der Walze 1 durch Befestigen des Lagergehäuses 5 einschließlich des Lagers 4 an der Welle 3, Befestigen oder Fertigen von Permanentmagneten 11' des Rotorteils an einer ersten Wellenverlängerung 20, Befestigen der ersten Wellenverlängerung 20 vom Mantelteil 2 aus betrachtet hinter dem Lagergehäuse 5 an der Welle 3 außerhalb des Lagergehäuses 5 und Anordnung des Statorteils 12 um das Rotorteil 11 herum erfolgen. Der Einbau des Statorteils 12 4/10 österreichisches Patentamt AT508 955B1 2013-10-15 kann zum Beispiel durch Befestigen eines zum Walzenantrieb 10 gehörenden Statorgehäuses 14 um den Rotor 11 herum erfolgen. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, das Lagergehäuse 5 und das Lager 4 über das eingebaute Rotorteil 11 hinweg einzufügen, sofern die Abmessungen des Lagers 4 dessen Aufziehen über den Rotor 11 hinweg auf die Welle 3 erlauben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Rotors 11, gemessen über die an der Welle bzw. der Wellenverlängerung befestigten Permanentmagnete des Rotors, kleiner als der Innendurchmesser des Lagers 4 der Walzenwelle.

[0037] In Fig. 1 umfasst der Walzenantrieb 10 ein Statorgehäuse 14, das über eine erste Befestigungsstelle 15 unbeweglich an dem Lagergehäuse 5 angebaut ist. Das Gehäuse 14 kann einen Flansch haben, der zum Beispiel eine staub- und spritzwasserdichte Befestigung an das Lagergehäuse 5 ermöglicht. Das Gehäuse 14 ist relativ zum Lager 4 unbeweglich befestigt. Das Statorteil 12 ist im Gehäuse 14 befestigt und somit unbeweglich relativ zum Lager 4.

[0038] In Fig. 1 umfasst das Rotorteil 11 eine von den Permanentmagneten 11' des Rotors umgebene, bohrungsfreie erste Wellenverlängerung 20, die an einer Befestigungsstelle 25 nicht drehbar ans Ende der Welle 3 gefügt ist. Die Wellenverbindung 25 kann durch herkömmliche Wellenverbindungstechnik, wie zum Beispiel Flanschverbindung, Wellen-Loch-Verbindung, Klemmpassung, Schrumpfverbindung, Kleben, Schweißen, Schrauben oder eine Kombination üblicher Verbindungstechniken, erfolgen. Die Wellenverbindung 25 kann in Fig. 1 auf die gleiche Weise, wie in Fig. 2 im Schnitt gezeigt, verwirklicht sein.

[0039] In Fig. 1 sind die erste Wellenverlängerung 20 und die Welle 3 als Massivteile dargestellt, jedoch kann die Wellenverlängerung und/oder die Welle auch eine durchgehende Bohrung haben. Die durchgehende Bohrung der Welle kann zum Beispiel zum Leiten von Wärmeübertragungsmedium in die Walze 1 bzw. aus der Walze 1 heraus und so zur Herstellung einer kühlbaren und/oder heizbaren Walze und/oder zum Leiten von Druckmedium in die Walze bzw. aus der Walze und so zur Herstellung einer Blas-und/oder Vakuumwalze benutzt werden. Die Permanentmagnete 11' können direkt auf der ersten Wellenverlängerung 20 gefertigt bzw. gebildet sein.

[0040] In Fig. 1 ist das Rotorteil 11 über die erste Wellenverlängerung 20 und die Welle 3 sowie das Wellenlager 4 drehbar zum Statorteil 12 angeordnet und Rotor und Stator sind nicht aneinander und auch nicht am Gehäuse 14 gelagert. In dem Gehäuse 14 ist keine Lagerung des Rotorteils 11 erforderlich.

[0041] In Fig. 2 umfasst der Walzenantrieb 10 ein Statorgehäuse 14, das über die zweite Befestigungsstelle 15' nicht drehbar an der Stuhlung F der Anlage angebaut ist. Die Befestigung des Gehäuses 14 kann bevorzugt an der gleichen Stuhlung F, an der das Lagergehäuse 5 der Walze 1 befestigt ist, neben dem Lagergehäuse 5 erfolgen. Das Gehäuse 14 kann einen Ständer aufweisen, über den die o. g. Befestigung erfolgen kann. Das Gehäuse 14 ist relativ zum Lager 4 unbeweglich angeordnet. Das Statorteil 12 ist im Gehäuse 14 und relativ zum Lager 4 unbeweglich befestigt.

[0042] In Fig. 2 umfasst das Rotorteil 11 eine von den Permanentmagneten 11' des Rotors umgebene, mit einer Bohrung versehene, d.h. hohle zweite Wellenverlängerung 21, die über die Verbindungsstelle 25 nicht drehbar ans Ende der Welle 3 der Walze 1 gefügt ist. Die Wellenverbindung 25 kann auf die oben beschriebene Weise unter Anwendung herkömmlicher Wellenverbindungstechniken verwirklicht werden. In Fig. 2 sind die zweite Wellenverlängerung 21 und die Welle 3 mit Bohrungen dargestellt, jedoch kann die Wellenverlängerung und/oder die Welle auch massiv, d.h. ohne Bohrung ausgeführt sein. Die Permanentmagnete 11' können direkt auf der ersten Wellenverlängerung 21 gefertigt bzw. gebildet sein.

[0043] An der Verbindungsstelle 25 in Fig. 2 ist gezeigt, dass die zweite Wellenverlängerung 21 an ihrem mit der Welle 3 zu verbindenden Ende ein Passteil aufweisen kann, das bevorzugt eine äußere Zylinder- oder Konusfläche zum Zentrieren der Wellenverlängerung in einer Bohrung 3' der Welle 3 hat. Die zweite Wellenverlängerung 21 kann an ihrem an der Welle 3 zu befestigenden Ende einen Verbindungsflansch, zum Beispiel zur Herstellung einer Schrauben- 5/10 österreichisches Patentamt AT508 955B1 2013-10-15

Verbindung durch den Verbindungsflansch hindurch ins Ende der Welle 3, haben.

[0044] In Fig. 2 ist das Rotorteil 11 über die mit einer Bohrung 21' versehene zweite Wellenverlängerung 21 und die mit der Bohrung 3' versehene Welle 3 sowie das Wellenlager 4 drehbar zum Statorteil 12 gelagert. Der Rotor 11 und der Stator 12 sind nicht aneinander und nicht am Gehäuse 14 gelagert. In dem Gehäuse 14 ist keine Lagerung der Rotorteils 11 erforderlich.

[0045] Da das Motorgehäuse 14 getrennt vom Lagergehäuse 5 angeordnet ist, steht die Welle 3 vom Mantelteil 2 der Walze 1 aus betrachtet auf der hinteren Seite des Lagergehäuses hervor. Zwischen dem Gehäuse 14 und der Welle 3 ist bevorzugt eine erste Schutzdichtung 16 zur Verhinderung des Eindringens von Verunreinigungen in den Motor 10 angeordnet. Da im Motor keine Lagerung und damit auch keine Schmierstoffe vorhanden sind, besteht die erste Schutzdichtung 16 aus einer den Motor von außen nach innen schützenden Dichtungskonstruktion.

[0046] Das Gehäuse 14 des Walzenantriebs hat gemäß einigen Ausführungsformen eine Öffnung 17, die mit einem Deckel versehen sein kann. Diese Öffnung 17 kann zum Beispiel für Wartungs- und Inspektionszwecke oder zum Durchführen der Welle 3 oder der ersten Wellenverlängerung 20 oder der zweiten Wellenverlängerung 21 benutzt werden.

[0047] In Fig. 3 umfasst der Walzenantrieb 10 ein Gehäuse 14 und ein im Gehäuse befestigtes Statorteil 12, die gleich der Ausführungsform in Fig. 1 über die erste Befestigungsstelle 15 nicht drehbar und staub- und spritzwasserdicht am Lagergehäuse 5 befestigt sind. Das Gehäuse 14 hat auf zwei Seiten Durchführungen für eine den Rotor 11 tragende durchgehende Welle 23. Die lange durchgehende Welle 23 erstreckt sich durch das Lagergehäuse 5 hindurch und zwischen der Welle 23 und dem Lagergehäuse 5 sind Schmierstoffdichtungen 6 angeordnet. Die auf der Lagergehäuseseite 5 am Gehäuse 14 vorhandene Durchführung, d.h. die innere Durchführung, kann somit die durch den Stator 12 gehende lange Welle 23 ohne weitere Abdichtung zum Lagergehäuse 5 hin aufnehmen. Die äußere Durchführung am Gehäuse 14 besteht aus der Öffnung 17, an der eine zweite Schutzdichtung 18 angeordnet ist, die verhindert, dass Fremdstoffe wie Staub und Spritzer in den Walzenantrieb 10 gelangen. Da im Motor keine Lagerung und damit auch keine Schmierstoffe vorhanden sind, besteht die zweite Schutzdichtung 18 aus einer den Motor von außen nach innen schützenden Dichtungskonstruktion.

[0048] In Fig. 3 bilden die außerhalb des Lagergehäuses 5 an der langen Welle 23 befestigten Permanentmagnete 11' das Rotorteil 11 des betriebsbereiten Walzenantriebs 10. Die Permanentmagnete 11' können direkt auf der durchgehende Welle 23 gefertigt bzw. gebildet sein.

[0049] Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Zusammenbau der Walze 1 so erfolgen, dass das Lagergehäuse 5 einschließlich Lager 4 auf die Welle montiert wird, die Teile 11' des Rotors außerhalb des Lagergehäuses 5 an die lange Welle 23 montiert werden und das das Statorteil 12 enthaltende Gehäuse 14 am Lagergehäuse 5 befestigt wird.

[0050] Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Zusammenbau der Walze 1 so erfolgen, dass das Rotorteil 11 aus der langen Welle 23 und an dieser Welle 23 zu befestigenden Permanentmagneten 11' gebildet, das Lagergehäuse 5 einschließlich Lager 4 über das Rotorteil 11 hinweg an die Welle 23 montiert und das das Statorteil 12 enthaltende Gehäuse 14 am Lagergehäuse 5 befestigt wird.

[0051] Die Ausführungsform nach Fig. 3 kann zum Beispiel bei der Herstellung neuer Walzen 1 oder bei der Erneuerung einer Walze, wenn die Walze 1 dabei mit einer langen Welle 23 ausgestattet wird, in Frage kommen. Zum Beispiel kann bei einer vorhandenen Walze 1 die alte Welle ausgebaut und durch eine neue Welle 23 ersetzt werden, die bei der Herstellung als Rotor ausgebildet wurde. Mit einer langen, durchgehenden, mit Permanentmagneten 11' bestückten Welle 23 als Rotor 11 erzielt man leichter einen geringen radialen Schlag als mit einem mit der Wellenverlängerung 20, 21 verwirklichten Rotor.

[0052] In Fig. 3 hat die lange Welle 23 eine durchgehende innere Bohrung 23'. Die lange durchgehende Welle 23 kann auch kompakt (d.h. ohne Bohrung) ausgeführt sein und sie kann im Inneren des Gehäuses 14 enden, wobei das Gehäuse 14 an der Öffnung 17 einen Deckel haben oder auch ohne Öffnung 17 ausgeführt sein kann. 6/10 österreichisches Patentamt AT508 955B1 2013-10-15 [0053] In Fig. 3 sind Rotor 11 und Stator 12 im Motor nicht aneinander und auch nicht am Gehäuse 14 gelagert. Innerhalb des Gehäuses 14 ist keine Lagerung des Rotorteils 11 erforderlich.

[0054] Bei den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen des Walzenantriebs 10 werden keine Kraftübertragungskupplungen (Getriebekupplungen) zur Verringerung des radialen Schlags des Rotors und/oder zur Verringerung der Exzentrizität der Rotordrehbewegung eingesetzt. Bei den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen des Walzenantriebs 10 können mit Hilfe des mit den Wicklungen des Stators 12 zu erzeugenden veränderlichen Magnetflusses über den Luftspalt 13 hinweg zwischen den Wicklungen des Stators 12 und den Permanentmagneten 11' des Rotors 11 Kräfte bewirkt werden, mit denen der Rotor 11 und die mit dem Rotor 11 gekoppelte Walze 1 über die Walzenwelle 3, 23 betrieben, d.h. beschleunigt, rotiert und verlangsamt werden kann. Dank der Permanentmagnete 11' des Rotors 11 braucht über den Luftspalt 13 hinweg kein Strom induziert zu werden, der das Rotor-Magnetfeld erzeugen würde. Somit kann bei Einsatz eines permanentmagnetischen Rotors 11 selbst bei kommerziellen Ausführungen der Luftspalt zwischen Rotor und Stator bis zu 5 mm betragen. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Luftspalt 13 2 bis 5 mm, bevorzugt ca. 3 mm. Somit bildet der durch die normale Fertigungs- und Montagetechnik bedingte radiale Schlag, mit dem der Rotor behaftet ist, kein Hindernis für einen normalen Betrieb des Motors. Ein Luftspalt dieser Größe kann als überraschend gelten, denn in den Konstruktionsanweisungen für Kurzschlussläufermotoren ging man bisher bekanntlich von einer Luftspaltgröße von ca. 1,5 mm und einer zulässigen Exzentrizität von ca. 10 % aus, was einem zulässigen Betrag von ca. 0,1 mm entspricht.

[0055] Gemäß einigen Ausführungsformen erlaubt der mit permanentmagnetischem Rotor 11 verwirklichte Walzenantrieb 10 eine Exzentrizität der Bewegung des Rotors 11 im Stator 12 von 60 % des Luftspalts zwischen Rotor und Stator, also von ca. 3 mm.

[0056] Die obige Beschreibung enthält nicht begrenzende Beispiele verschiedener Ausführungsformen. Für den Fachmann versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Details beschränkt, sondern auch auf andere äquivalente Weise verwirklicht werden kann.

[0057] Gewisse Merkmale der hier dargelegten Ausführungsformen können auch allein genutzt werden. Die obige Beschreibung ist als solche lediglich als Mittel zur Offenbarung des Prinzips der Erfindung und nicht als erfindungsbeschränkend zu betrachten. Der Schutzbereich der Erfindung wird somit lediglich durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt. 7/10

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT508 955B1 2013-10-15 Patentansprüche: 1. Walzenantrieb (10) zum Rotieren des Mantels (2) einer Walze (1) einer Faserbahnmaschine über eine Welle (3,23), wobei die Welle (3, 23) über ein in einem Lagergehäuse (5) angeordnetes Lager (4) drehbar an der Stuhlung (F) der Anlage gelagert ist und der Walzenantrieb (10) ein Statorgehäuse (14) und einen im Statorgehäuse befestigten Stator (12) mit Statorwicklungen sowie einen auf die Welle wirkenden rotierbaren Rotor (11) umfasst, wobei im Betrieb der Stator (12) mit den Statorwicklungen den Rotor (11) umgibt, und wobei zwischen dem Rotor (11) und dem Stator (12) ein Luftspalt (13) vorhanden ist, wobei der Rotor (11) permanentmagnetisiert ist, wobei der Rotor (11) an der Welle (3,23) befestigt ist, und wobei die Welle (3,23) die Masse des Rotors (11) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass - das Statorgehäuse (14) an dem Lagergehäuse (5) außerhalb desselben befestigt ist, wobei die Aufnahme der Masse des Stators (12) und des Statorgehäuses (14) auf eine von der Abstützung des Rotors unabhängige Weise erfolgt, und der Luftspalt (13) 2 bis 5 mm beträgt.
2. 2. Walzenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetisierung des Rotors (11) durch Befestigen eines oder mehrerer Permanentmagnete (11') an der Welle (23) der zu rotierenden Walze (1), bevorzugt direkt auf der Welle, erfolgt.
3. 3. Walzenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (11) eine an der Welle (3) der Walze (1) zu befestigende Wellenverlängerung (20,21) aufweist, an der, bevorzugt direkt, Permanentmagnete zur Permanentmagnetisierung des Rotors befestigt sind.
4. 4. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (14) vom Mantel (2) aus betrachtet hinter dem Lager (4) angeordnet ist.
5. 5. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (14) am Lagergehäuse (5) befestigt ist.
6. 6. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (14) an der Stuhlung (F) der Anlage befestigt ist.
7. 7. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Permanentmagnete (11') vom Mantel (2) aus betrachtet hinter dem Lagergehäuse (5) an der Welle (23) angeordnet sind.
8. 8. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Permanentmagnete (11') vom Mantel (2) aus betrachtet hinter dem Lagergehäuse (5) an der Wellenverlängerung (20,21) angeordnet sind.
9. 9. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenantrieb (10) außerhalb des Statorgehäuses (14) über das Lager (4) der Walze (1) gelagert ist.
10. 10. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (14) wenigstens eine Durchführung für den Rotor (11) aufweist.
11. 11. Walzenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (14) zwischen dem Rotor (11) und der Durchführung eine Dichtung (16,18) zur Begrenzung des Eindringens von Fremdstoffen ins Innere des Walzenantriebs (10) hat.
12. 12. Walze (1) für eine Faserbahnmaschine mit einem Mantel (2) zur Behandlung der Faserstoffbahn und einer an dem Mantel (2) befestigten, drehbar in einem im Lagergehäuse (5) angeordneten Lager (4) abgestützten Welle (3,23), die einen Walzenantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist. 8/10 österreichisches Patentamt AT508 955 B1 2013-10-15
13. 13. Walze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze als ein Trockenzylinder, eine Leitwalze, eine Vakuumwalze, eine Streich(sta-tions)walze, eine Presswalze oder eine Kalanderwalze ausgebildet ist.
14. 14. Verfahren zum Anbauen eines Walzenantriebs (10) an eine Walze (1) für eine Faserbahnmaschine, wobei der Walzenantrieb (10) zum Rotieren des Mantels (2) der Walze (1) über eine Welle (3,23) eingerichtet ist, welche Welle (3,23) über ein in einem Lagergehäuse (5) angeordnetes Lager (4) drehbar an der Stuhlung (F) der Anlage abgestützt ist, wobei der Walzenantrieb (10) ein Statorgehäuse (14) und einen im Statorgehäuse befestigten Statorwicklungen umfassenden Stator (12) und einen auf die Welle wirkenden, zu rotierenden Rotor aufweist, wobei bei dem Verfahren der Stator (12) mit den Statorwicklungen den Rotor (11) umgibt, und wobei zwischen dem Rotor (11) und dem Stator (12) ein Luftspalt (13) vorhanden ist, wobei der Rotor (11) Permanentmagnetisiert ist, wobei der Rotor (11) mit der Welle (3,23) verbunden wird, und wobei die Welle (3,23) die Masse des Rotors (11) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass - das Statorgehäuse (14) außerhalb des Lagergehäuses (5) an demselben befestigt wird, wobei die Masse des Stators (12) und des Statorgehäuses auf eine von der Abstützung des Rotors unabhängige Weise getragen wird, und - der Luftspalt (13) 2 bis 5 mm beträgt. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 9/10