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Die
Erfindung betrifft eine Treibscheiben-Schachtfördermaschine
mit einem elektrischen Motor, dessen Rotor mit einem Zylindermantel
der Treibscheibe verbunden ist und dessen Stator an einer in Lagerböcken gelagerten
Achse angeordnet ist, wobei der Motor innerhalb des Zylindermantels
und zwischen den seitlichen Schilden der Treibscheibe in einem Hohlraum
angeordnet ist, der zur Kühlung des Motors mit Kühlluft über
axiale Kühlluftdurchtrittsöffnungen beaufschlagbar
ist.
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Aus
der
DE 44 05 593 C1 ist
eine gattungsgemäße Treibscheiben-Schachtfördermaschine
mit innenliegendem elektrischem Motor zum Antrieb von Förderseilen
bekannt, deren einteilige Achse aus massivem Stahl geschmiedet ist.
Bis auf zwei angeschmiedete Flansche zur Befestigung des Stators
mit Hilfe lösbarer Klemmringverbindungen weist die einteilige
Achse einen stetigen Durchmesserverlauf auf. Die Kühldurchtrittsöffnungen
sind in Ventilationsringen angeordnet, die sich zwischen der einteiligen
Achse und den Wälzlagern befinden. Der Zylindermantel der
Treibscheibe stützt sich über die seitlichen Schilde
der Treibscheibe auf den Wälzlagern ab. Die einteilige,
aus Vollmaterial bestehende Achse besitzt keine schwächenden
Bohrungen und kann daher relativ schlank ausgeführt werden.
Des Weiteren ist die Ausführung der Achse aus Vollmaterial
weniger aufwendig und preiswerter als die Ausführung der
Achse als Hohlachse.
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Nachteilig
bei der bekannten Treibscheiben-Schachtfördermaschine ist
die aufwendige Befestigung des Stators an den beiden angeschmiedeten
Flanschen über lösbare Klemmringverbindungen.
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Außerdem
benötigt die Befestigung des Stators an den beiden Klemmringen
relativ viel Raum innerhalb der durch den Zylindermantel und die
seitlichen Schilde begrenzten Treibscheibe. Der hohe Raumbedarf der
Statorbefestigung kann Wartungs- und Prüfungsarbeiten beeinträchtigen.
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Die
Fertigung des Stators muss auf die Herstellung der einteiligen Achse
abgestimmt werden, um die Toleranzen der beiden Flansche, der Klemmringe
sowie an den Anschlüssen für den Stator zu berücksichtigen.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Treibscheiben-Schachtfördermaschine
besteht darin, dass die einteilige Achse an ihren beiden Enden als
Vierkant ausgebildet ist. Diese Vierkante greifen in entsprechende Aufnahmen
in den Lagerböcken. An die Vierkante werden Klemmstücke
mit Klemmschrauben angepresst, die wiederum in die Lagerböcke
eingreifen. Diese Achsbefestigung in den Lagerböcken ist
aufwendig. Des Weiteren kommt es bei Lastwechseln zu Bewegungen
der Vierkante in den Aufnahmen der Lagerböcke sowie gelegentlich
zu Geräuschentwicklungen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe
zu Grunde, eine Treibscheiben-Schachtfördermaschine der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, die unter Beibehaltung
der Vorteile einer aus Vollmaterial bestehenden Achse eine weniger
aufwendige Konstruktion erfordert, bei der sich der Stator einfacherer
und günstiger ausführen und an der Achse befestigen
lässt und Bewegungen der Achse in den Lagerböcken
und damit eine Geräuschentwicklung nicht auftreten.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Treibscheiben-Schachtfördermaschine
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass
die Achse aus zwei Teilachsen gebildet ist, die jeweils aus Vollmaterial
bestehen, an jeder Teilachse stirnseitig ein äußerer
Flansch und ein innerer Flansch ansetzt, zwischen den beiden inneren
Flanschen ein Haltelement eingeklemmt ist, an dem der Stator befestigt
ist, und die beiden äußeren Flansche an den Lagerböcken
befestigt sind.
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Die
Achse besteht aus zwei, vorzugsweise übereinstimmend aufgebauten
Teilachsen aus Vollmaterial. Durch die Ausführung der Teilachsen
vorzugsweise als Schmiedeteile werden die herstellungsbedingten
Risiken von Gießteilen vermieden. Der Stator wird über
das zwischen den beiden inneren Flanschen eingeklemmte Halteelement,
insbesondere in Form eines Stegbleches, fixiert. Die nach dem Stand
der Technik bisher erforderliche Verbindung des Stators über
zwei Klemmringe und die damit verbundenen Nachteile entfallen vollständig.
Die beiden inneren Flansche, die die Teilachsen mit Schrauben und
Muttern zusammenfügen, klemmen auch das Halteelement für
den Stator ein, so dass die Montage erheblich vereinfacht ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Halteelement
für den Stator und die Teilachsen unabhängig voneinander
ausgelegt und hergestellt werden können. Die Herstellung
erfordert nicht die Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen
von an der Achse im Abstand zueinander angeordneten Flanschen und
Klemmringen; es sind lediglich noch die Toleranzen der Lochkreise
in den inneren Flanschen und der damit fluchtenden Bohrungen in
dem insbesondere als Stegblech ausgeführte Halteelement
zu berücksichtigen.
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Die
Stahlkonstruktion des vorzugsweise einteilig mit dem Halteelement
ausgeführten Stators kann aufgrund der einteiligen Ausführung
vor Einbau komplett bearbeitet werden, da eine Berücksichtigung
der Toleranzen mehrerer an den Blechpaketen des Stators angreifender
Halteelemente nicht erforderlich ist. Befinden sich die Blechpakete
des Stators indes zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Halterungen,
die mit der Achse verbunden werden, verändert sich beim
Verschrauben der Blechpakete der Abstand der Halterungen zueinander,
was zu Anschlussproblemen der Halterungen an der Achse führt.
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Zum
Luftspaltausgleich ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass der Stator an dem Halteelement radial justiert werden kann.
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Die
beiden Teilachsen sind jeweils mit ihren äußeren
Flanschen an den Lagerböcken befestigt. Durch diese Verbindung
entfällt bei der Herstellung der Teilachsen die Notwendigkeit,
endseitig einen Vierkant zu fräsen. Des Weiteren tragen
die Schrauben an den beiden äußeren Flanschen
zu einer gleichmäßigeren Lastabtragung in die
Stützböcke bei. Relativbewegungen zwischen den
Teilachsen und den Stützböcken werden vermieden.
In Folge dessen treten auch keine störenden Betriebsgeräusche
und technisch nachteilige Bewegungen auf. Insbesondere bei einem
Motorkurzschlussmoment werden die auftretenden Lasten durch Scherbeanspruchung
sämtlicher Schrauben der Flansche abgetragen. Ein weiterer
konstruktiver Vorteil der Flanschverbindungen zwischen den Teilachsen
und den Stützböcken besteht in deren guter Berechenbarkeit
und Überprüfbarkeit zu Wartungszwecken.
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Das
Zurückgreifen auf bewährte Flanschbindungen an
beiden Seiten jeder Teilachse hat eine deutliche Vereinfachung der
Konstruktion, eine gleichzeitig verbesserte Lastabtragung sowie
eine optimierte Anbindung an den Stator zur Folge.
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Um
auf einfache und wirtschaftliche Art Kühlluft zum in die
Treibscheibe integrierten Motor zu bringen, umgibt jede Teilachse
ein Lagersockel, wobei mindestens eine axiale Kühlluftdurchtrittsöffnung
in jedem der beiden Lagersockel angeordnet ist. Die Kühlluft
wird an einem der beiden Lagersockel zugeführt, durchströmt den
Luftspalt zwischen Rotor und Stator und entweicht aus dem Hohlraum über
Kühlluftdurchtrittsöffnungen in dem anderen der
beiden Lagersockel.
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Auf
jedem Lagersockel ist jeweils eines der seitlichen Schilde der Treibscheibe
mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert. Sofern die beiden
Lagersockel mindestens zweiteilig ausgeführt sind, können
die Teilachsen als massive Schmiedeteile ausgeführt sein.
Die Lagersockel werden nach dem Schmieden der Teilachsen an dem
Achskörper angebracht. Grundsätzlich ist eine
Teilung der Lagersockel in zwei, die Achse jeweils auf einem Umfang
von 180 Grad umgebene Teile ausreichend. Werden die Lagersockel
einteilig ausgeführt, ist es erforderlich, einen der beiden
Flansche jeder Teilachse nachträglich anzubringen, beispielsweise durch
aufschrumpfen, was jedoch produktionstechnisch unvorteilhaft ist.
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Um
die Lagersockel in axialer Richtung auf den Teilachsen zu fixieren,
ist jeder Lagersockel vorzugsweise formschlüssig mit einer
der beiden Teilachsen verbunden. Der Formschluss kann beispielsweise
durch einen den Achskörper jeder Teilachse umgebenden Bund
erfolgen, der in eine korrespondierende umlaufende Nut in dem Lagersockel
eingreift.
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Zur
Abtragung von Querkräften zwischen den inneren Flanschen
der Teilachsen sowie zwischen den äußeren Flanschen
jeder Teilachse und den Lagerböcken sind die beiden Teilachsen
mit den Lagerböcken und an den inneren Flanschen zusätzlich über
Achszapfen miteinander verbunden. Die Achszapfen an den beiden inneren
Flanschen greifen in einen Durchgang in dem Stegblech ein, dessen
Durchmesser dem Außendurchmesser der Achszapfen entspricht.
Die Länge der beiden Zapfen ist kleiner als die Dicke des
Stegblechs im Bereich des Durchgangs. Die Schraubverbindungen an
den Flanschen übertragen sämtliche Momente des Motors
sowie alle Biegemomente aufgrund von Eigengewicht, Seilbetriebslast
und Seilbruchlast.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels einer
Fördermaschine, hier mit nur einem Seil, näher
erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Teil-Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Treibscheiben-Schachtfördermaschine und
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2 eine
Seitenansicht eines Lagersockels einer Treibscheiben-Schachtfördermaschine
nach 1
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Auf
dem Zylindermantel (1) der Treibscheiben-Schachtfördermaschine
(2) ist eine Seilrille (3) für ein Förderseil
(4) angeordnet. Der Zylindermantel (1) wird über
seitliche Schilde (5a, 5b), die mit mit Deckeln
verschließbaren Mannlöchern (6) ausgerüstet
sind, auf Wälzlagern (7) abgestützt,
die wiederum auf ortsfesten Lagersockeln (8a, 8b)
gelagert sind.
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An
dem inneren Umfang des Zylindermantels (1) ist mittig ein
umlaufendes Stegblech (9) angebracht, an dem der Rotor
(12) des innenliegenden Motors angebracht ist. Der Rotor
(12) wird von einem Polträgerblech (10)
sowie den daran angeordneten Magnetpolen (11) gebildet.
Gegenüber dem Rotor (12) befindet sich durch einen
Luftspalt (13) getrennt der Stator (14), der über
ein mehrfach abgewinkeltes, umlaufendes Stegblech (15)
lösbar mit der aus zwei Teilachsen (16a, 16b)
gebildeten Achse verbunden ist. Die umlaufenden Stegbleche (9, 15)
unterteilen den Hohlraum innerhalb des Zylindermantels (1)
und zwischen den seitlichen Schilden (5a, 5b)
in zwei Bereiche, die durch den Luftspalt (13) miteinander
verbunden sind.
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Die
beiden Teilachsen (16a, 16b) sind als Schmiedeteile
ausgeführt. An jeder Teilachse (16a, 16b) setzt
stirnseitig ein äußerer Flansch (18a, 18b)
und ein innerer Flansch (19a, 19b) an. Zwischen
den beiden inneren Flanschen (19a, 19b) wird das
umlaufende Stegblech (15) eingeklemmt, wenn die beiden
Teilachsen (16a, 16b) miteinander verschraubt
werden. Die beiden äußeren Flansche (18a, 18b)
werden mit Lagerböcken (20a, 20b) verschraubt,
die die Kräfte und Drehmomente auf Fundamentrahmen (21a, 21b) übertragen.
Die Fundamentrahmen (21a, 21b) stützen
sich auf dem Fundament (22) ab. Zur Abtragung von Querkräften
sind die beiden Teilachsen (16a, 16b) mit den
Lagerböcken (20a, 20b) und an den inneren
Flanschen (19a, 19b) zusätzlich über
Achszapfen (26a, 26b, 27a, 27b)
miteinander verbunden. Die Achszapfen an den beiden inneren Flanschen
greifen in einen Durchgang (28) in dem umlaufenden Stegblech
(15) ein, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser
der Achszapfen entspricht.
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Die
Lagersockel (8a, 8b) sind formschlüssig
mit den Teilachsen (16a, 16b) verbunden. Hierzu
greift ein an die Teilachsen (16a, 16b) angeschmiedeter
umlaufender Bund (23a, 23b) in eine umlaufende
Nut (24a, 24b) der Lagersockel (8a, 8b)
ein.
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Die
Kühlluft zur Kühlung des innenliegenden Motors
tritt von außen durch Kühlluftdurchtrittsöffnungen (25a)
in dem Lagersockel (8a) in den Hohlraum (17) ein
und wird zwangsweise durch den Luftspalt (13) zwischen
Rotor (12) und Stator (14) geführt und
verlässt den Hohlraum (17) durch die auf der gegenüberliegenden Seite
angeordneten Kühlluftdurchtrittsöffnungen (25b)
in dem Lagersockel (8b).
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Die
Kühlluftzufuhr erfolgt über nicht dargestellte
Kanäle und Lufthauben. Die Abfuhr der erwärmten Luft
zu einer ebenfalls nicht dargestellten Luftkühlanlage erfolgt
ebenfalls über nicht dargestellte Kanäle und Lufthauben. Bezugszeichenliste
| Nr. | Bezeichnung |
| 1 | Zylindermantel |
| 2 | Treibscheiben-Schachtfördermaschine |
| 3 | Seilrille |
| 4 | Förderseil |
| 5a,
b | Schilde |
| 6 | Mannlöcher |
| 7 | Wälzlager |
| 8a,
b | Lagersockel |
| 9 | Stegblech |
| 10 | Polträgerblech |
| 11 | Magnetpole |
| 12 | Rotor |
| 13 | Luftspalt |
| 14 | Stator |
| 15 | Stegblech |
| 16a,
b | Teilachsen |
| 17 | Hohlraum |
| 18a,
b | äußerer
Flansch |
| 19a,
b | innerer
Flansch |
| 20a,
b | Lagerbock |
| 21a,
b | Fundamentrahmen |
| 22 | Fundament |
| 23a,
b | Bund |
| 24a,
b | Nut |
| 25a,
b | Kühlluftdurchtrittsöffnungen |
| 26a,
b | Achszapfen |
| 27a,
b | Achszapfen |
| 28 | Durchgang |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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