DE102010009758A1 - Antrieb für eine Drehtrommel - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Drehtrommel mit relativ großen Abmessungen, insbesondere für einen Drehrohrofen, eine Kühltrommel, eine Trommelmühle oder dgl.
- Bei derartigen Drehtrommeln, insbesondere bei Zement-Drehrohröfen wird das Antriebsmoment des Antriebsmotors über ein Vorgelege (Ritzel und Zahnkranz) auf die Drehtrommel übertragen. Die Gehäuse der Ritzellager sind dabei auf dem Ofenfundament befestigt und der Zahnkranz ist auf der Außenumfangsseite der Drehtrommel drehfest mit einer geeigneten Zahnkranzbefestigung montiert.
- Die Belastung des Vorgelege ist abhängig vom erforderlichen Drehmoment des Ofens und von der Qualität des Zahneingriffs zwischen Ritzel und Zahnkranz. Der Rundlauf des Zahnkranzes und die Ausrichtung des Ritzels relativ zum Zahnkranz beeinflussen den Zahneingriff. Bei optimalem Zahneingriff sind die Achsen von Ritzel und Zahnkranz parallel und der Abstand ist so eingestellt, dass die Verzahnungen aufeinander abwälzen kann.
- Bei stark schwankenden Betriebsbedingungen, insbesondere bei einer thermischen Belastung der Drehtrommel, verkrümmt sich die Ofenachse und der Abstand zwischen Ritzel und Zahnkranz verändert sich. Der sich dadurch ergebene Taumel- und Radialschlag sowie der geänderte Achsabstand des Zahnkranzes belasten den Zahneingriff, sodass Überlastungen der Verzahnung entstehen, die zu Schäden führen können. Es sind daher schon verschiedene technische Lösungen vorgeschlagen worden, um den Zahneingriff zwischen Ritzel und Zahnkranz unabhängig oder zumindest weitgehend unabhängig von den Betriebsbedingungen der Drehtrommel zu machen.
- In der
DE 90 13 226 U1 wird der Einsatz eines kippbeweglichen Ritzels vorgeschlagen, wodurch betriebsbedingte Winkelabweichungen zwischen den Achsen von Ritzel und Zahnkranz weitgehend ausgeglichen werden können. Die betriebsbedingte Axialbewegung des Zahnkranzes (Längenänderung der Drehtrommel) wird durch eine Gleitbewegung in der Verzahnung von Ritzel und Zahnkranz aufgenommen. Allerdings kann ein Radialschlag des Zahnkranzes nur mit einem kippbeweglichen Ritzel nicht ausgeglichen werden. - Zur Aufrechterhaltung eines optimalen Verzahnungseingriffs zwischen Zahnkranz und Ritzel schlägt die
DE 90 13 266 U1 daher im Bereich Zahnkranz/Ritzel eine Überwachungseinrichtung vor, die eine Abstandsmessung zwischen Ritzel und einer Bezugsfläche am Zahnkranz durchführt. Das Ritzel ist mit seiner Antriebswelle außerdem relativ zum Zahnkranz schwenkbeweglich gehaltert. Über eine Steuereinrichtung wird das Ritzel in Abhängigkeit der Abstandsmessung derart verstellt, dass immer ein konstanter Verzahnungseingriff zwischen Zahnkranz und Ritzel gewährleistet wird. - Aus der Praxis ist weiterhin eine andere Lösung bekannt, bei der das Ritzel in einem sogenannten Ritzelwagen starr gelagert ist. Der Ritzelwagen wird über Rollen radial und axial am Zahnkranz geführt. Durch die Führung des Ritzelwagens am Zahnkranz folgt der Ritzelwagen und damit das Ritzel allen Bewegungen des Zahnkranzes. Die Verbindung zwischen Ritzelwagen und Zahnkranz ist formschlüssig.
- Der Ritzelwagen ist weiterhin auf dem Ofenfundament abgestützt. Diese Stütze hält den Ritzelwagen tangential zum Zahnkranz in Position und weist zwei Gelenke auf, die es ermöglichen, dass der Ritzelwagen dem Taumel- und Radialschlag und der Axialverschiebung des Zahnkranzes ohne Zwängungen folgen kann. Nachteilig bei dieser Ausführung ist aber die Drehverbindung zwischen Ritzelwagen und dem mit dem Ofenfundament ortsfest verbundenen Hauptgetriebe. Um die Relativbewegungen zwischen Ritzelwagen und Hauptgetriebe zu kompensieren, wird das Drehmoment vom Hauptgetriebe auf den Ritzelwagen mit einer Gelenkwelle (Kardanwelle) übertragen. Diese Gelenkwelle kann einen Winkelversatz und die Längenänderung zwischen Hauptgetriebe und Ritzelwagen ausgleichen. Sie ist aber auf der Hochmomentenseite des Hauptgetriebes angeordnet, sodass die Gelenke entsprechend hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Die mit der Längenausdehnung entstehenden, beachtlichen Kräfte führen dazu, dass das Ritzel nicht mehr kraftfrei den Bewegungen des Zahnkranzes folgen kann. Um diese Problematik zu entschärfen wurde bereits vorgeschlagen, die Verzahnung der Getriebestufe im Ritzelwagen für den Längenausgleich zu nutzen. Das Problem wird dadurch zwar entschärft, aber nicht gelöst. Die Drehverbindung (Kardanwelle) auf der Hochmomentenseite des Hauptgetriebes bleibt weiterhin problematisch. Hinzu kommt, dass diese technische Lösung aufwendig und bis zu 40% teurer als ein konventioneller Antrieb mit starr gelagertem Ritzel ist.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine neue Lösung zu finden, bei der sowohl der Taumel- als auch der Radialschlag des Zahnkranzes zuverlässig aufgefangen werden kann.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
- Der erfindungsgemäße Antrieb für eine Drehtrommel besteht im Wesentlichen aus
- a. einem Zahnkranz, der drehfest auf der Außenumfangsseite der Drehtrommel befestigbar ist,
- b. einem mit dem Zahnkranz in Verzahnungseingriff stehendes Ritzel, das kippbeweglich und drehfest auf einer Antriebswelle angeordnet ist, wobei das Ritzel mit seiner Antriebswelle relativ zum Zahnkranz schwenkbeweglich gehaltert ist und
- c. einem Antriebsmotor zum Antreiben der Antriebswelle.
- Das kippbewegliche Ritzel ermöglicht einen Ausgleich des Taumelschlags des Zahnkranzes. Auch eine Axialbewegung des Zahnkranzes kann durch eine Gleitbewegung in der Verzahnung von Ritzel und Zahnkranz aufgenommen werden.
- Durch den zusätzlichen, formschlüssigen Wälzkontakt des Ritzels mit dem Zahnkranz kann außerdem auch ein etwaiger Radialschlag des Zahnkranzes ausgeglichen werden.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Herstellung des formschlüssigen Wälzkontakts auf beiden Seiten des Zahnkranzes konzentrisch zum Zahnkranz angeordnete, zylindrische Wälzbahnen ausgebildet und das Ritzel weist zwei konzentrisch um die Antriebswelle ausgebildete, zylindrische Kontaktflächen auf, wobei jeweils eine Kontaktfläche des Ritzels mit einer Wälzbahn des Zahnkranzes in Wälzkontakt steht.
- Der formschlüssige Wälzkontakt gewährleistet immer einen konstanten Verzahnungseingriff zwischen Ritzel und Zahnkranz, da das Ritzel einem etwaigen Radialschlag des Zahnkranzes durch den formschlüssigen Wälzkontakt folgt.
- Die Kontaktflächen des Ritzels weisen vorzugsweise einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des Wälzkreises des Ritzels entspricht. Die Wälzbahnen des Zahnkranzes weisen diesbezüglich einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des Wälzkreises des Zahnkranzes entspricht. Auf diese Weise wird ein optimaler Verzahnungseingriff erreicht.
- Die Kontaktflächen können beispielsweise durch rotationssymmetrische Absätze am Ritzel gebildet werden. In gleicher Weise können auch die Wälzbahnen durch rotationssymmetrische Absätze am Zahnkranz ausgebildet werden. Die Absätze an Ritzel und Zahnkranz können durch eine entsprechende Ausbildung des Ritzels/Zahnkranzes oder durch zusätzliche Bauteile, insbesondere konzentrische Ringe, realisiert werden, die am Ritzel/Zahnkranz befestigt werden.
- Das kippbewegliche Ritzel weist vorzugsweise einen Ritzelinnenkörper und einen Ritzelaußenkörper auf, die zur Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle über eine Bogenverzahnung miteinander gekoppelt sind, wobei der Ritzelaußenkörper einen mit dem Zahnkranz in Eingriff kommende Verzahnung aufweist.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Ritzel und Zahnkranz ein konzentrischer und drehbar gelagerter Ring zur Erzeugung des formschlüssigen Wälzkontaktes vorgesehen.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert.
- In der Zeichnung zeigen
-
1 eine teilweise geschnittene Darstellung des Antriebs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 eine Seitenansicht des Antriebs gemäß1 , -
3 eine teilweise geschnittene Darstellung des Antriebs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und -
4 eine teilweise geschnittene Darstellung des Antriebs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. - In den
1 und2 ist ein Antrieb für eine Drehtrommel, insbesondere für einen Drehrohrofen für die Zementherstellung, dargestellt. Er besteht im Wesentlichen aus einem Zahnkranz1 , der drehfest auf der Außenumfangsseite einer nicht näher dargestellten Drehtrommel befestigbar ist und einem mit dem Zahnkranz1 in Verzahnungseingriff stehendes Ritzel2 , das kippbeweglich und drehfest auf einer Antriebswelle3 angeordnet ist. Die Antriebswelle3 ist auf beiden Seiten des Ritzels2 in Lagern4 ,5 gelagert, die wiederum auf einem Grundrahmen6 montiert sind. - Das kippbewegliche Ritzel
2 weist einen Ritzelinnenkörper2a und einen Ritzelaußenkörper2b auf, die zur Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle3 über eine Bogenverzahnung2c miteinander gekoppelt sind. Der Ritzelaußenkörper2b weist weiterhin eine mit dem Zahnkranz1 in Zahneingriff kommende Verzahnung2d auf. Der Ritzelinnenkörper2a weist eine kugelkalottenartige Oberfläche auf, an welcher der Ritzelaußenkörper2b sphärisch gelagert ist. Die Übertragung des Drehmomentes vom Ritzelinnenkörper2a , der drehfest mit der Antriebswelle3 verbunden ist, auf den Ritzelaußenkörper2b erfolgt über die Bogenverzahnung2c . - Durch die sphärische Lagerung und die Bogenverzahnung hat der Ritzelaußenkörper
2b zwei Drehfreiheitsgrade um den Mittelpunkt2e der sphärischen Lagerung. Zwischen der Verzahnung2d des Ritzels2 und der mit dieser zusammenwirkenden Verzahnung1a des Zahnkranzes besteht ein kraftschlüssiger Verzahnungseingriff. Der Ritzelaußenkörper2b folgt einen etwaigen Taumelschlag des Zahnkranzes1 , wenn die ungleiche Lastverteilung über die Breite der Verzahnung die Reibkräfte in der sphärischen Lagerung und der Bogenverzahnung2c überwindet. - Ein etwaiger Radialschlag des Zahnkranzes
1 wird durch einen formschlüssigen Wälzkontakt des Ritzels2 mit dem Zahnkranz1 ausgeglichen. Hierzu sind am Zahnkranz1 zwei rotationssymmetrische Absätze1b ,1c befestigt, die jeweils eine zylindrische Wälzbahn1d ,1e aufweisen. In entsprechender Weise sind am Ritzel2 , insbesondere am Ritzelaußenkörper2b , entsprechende rotationssymmetrische Absätze2f ,2g angebracht, die zylindrische Kontaktflächen2h ,2i aufweisen, wobei jeweils eine Kontaktfläche2h bzw.2i mit einer Wälzbahn1d bzw.1e des Zahnkranzes in Wälzkontakt steht. Die Kontaktflächen2h ,2i des Ritzels2 weisen einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des Wälzkreises der Verzahnung2d des Ritzels2 entspricht. In entsprechender Weise weisen die Wälzbahnen1d ,1e des Zahnkranzes1 einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des Wälzkreises der Verzahnung1a des Zahnkranzes1 entspricht. - Damit der Wälzkontakt zwischen Zahnkranz
1 und Ritzel zustande kommt, ist der Grundrahmen6 schwenkbeweglich in Lager7 ,8 gehaltert. Federelemente9 ,10 stellen dabei sicher, das auch im Stillstand des Antriebs ein Kontakt zwischen den Kontaktflächen des Ritzels2 und den Wälzbahnen des Zahnkranzes1 aufrechterhalten bleibt. Die Kontaktflächen2h ,2i werden durch die Umfangskraft (Antriebskraft) der Verzahnung und durch die zusätzlichen Federelementen9 ,10 auf die zugehörigen Wälzbahnen des Zahnkranzes1 gedrückt. Mit dieser relativ einfachen Konstruktion kann das Ritzel2 einem etwaigen Radialschlag des Zahnkranzes unmittelbar folgen, sodass zu jeder Zeit ein optimaler Eingriff zwischen Zahnkranz und Ritzel gewährleistet wird. Auf diese Weise können Überlastungen der Verzahnung und etwaige Schäden derselben zuverlässig verhindert werden. - Die Antriebswelle
3 ist über eine Schnittstelle11 mit einen Hauptgetriebe12 derart verbunden, dass das Hauptgetriebe12 mit der Antriebswelle3 einer etwaigen Schwenkbewegung des Grundrahmens6 folgt. Zwischen Hauptgetriebe12 und dem Grundrahmen6 ist eine schematisch angedeutete Drehmomentenabstützung13 vorgesehen. Die Schnittstelle ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, dass unterschiedliche Fertiger bzw. Anbieter von Vorgelege und Hauptgetriebe möglich sind. Weiterhin ist ein ortsfest angeordneter Antriebsmotor14 über eine Gelenkwelle15 mit dem Hauptgetriebe12 verbunden. Durch diese Konstruktion ist das Hauptgetriebe12 auf der Hochmomentenseite über die Schnittstelle direkt, d. h. ohne zusätzliche Gelenkwelle, an die Antriebswelle3 angekoppelt. - Im Ausführungsbeispiel gemäß
1 werden die rotationssymmetrischen Absätze1b ,1c durch konzentrische Ringe gebildet, die am Zahnkranz1 befestigt sind.3 zeigt einen Antrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die Absätze1'b und1'c einstückig mit dem Zahnkranz1 ausgebildet sind. - Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das zwischen Wälzbahn
1e und der Kontaktfläche2i bzw. der Wälzbahn1d und der Kontaktfläche2h ein konzentrisch um die Antriebswelle3 ausgebildeter und drehbar gelagerter Ring15 bzw.16 vorgesehen ist (siehe4 ). Die beiden Ringe sind dabei axial gesichert, indem sie zwischen dem Ritzelaußenkörper2b und den Absätzen2g bzw.2f angeordnet sind. Über eine Spielpassung können die Ringe15 ,16 eine Relativbewegung zu den Kontaktflächen (1d ,1e ) des Zahnkranzes und den Kontaktflächen (2h ,2i ) der Absätze2f und2g ausführen. - Mit dem oben beschriebenen Antrieb kann auf einfache, bewährte und kostengünstige Konstruktionselemente zurückgegriffen werden. Durch den Wälzkontakt zwischen Ritzel und Zahnkranz ist weiterhin, unabhängig von Betriebszustand, immer ein optimaler Zahneingriff gegeben. Weiterhin kann auf der Hochmomentenseite durch die direkte Ankopplung des Hauptgetriebes
12 an die Antriebswelle3 auf zwischengeschaltete und schadensanfällige Gelenkwellen verzichtet werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 9013226 U1 [0005]
- DE 9013266 U1 [0006]
Claims (10)
- Antrieb für eine Drehtrommel mit a. einem Zahnkranz (
1 ), der drehfest auf der Außenumfangsseite der Drehtrommel befestigbar ist, b. einem mit dem Zahnkranz (1 ) in Verzahnungseingriff stehendes Ritzel (2 ), das kippbeweglich und drehfest auf einer Antriebswelle (3 ) angeordnet ist, wobei das Ritzel (2 ) mit seiner Antriebswelle (3 ) relativ zum Zahnkranz (1 ) schwenkbeweglich gehaltert ist und c. einem Antriebsmotor (14 ) zum Antreiben der Antriebswelle (3 ) dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (2 ) neben dem Verzahnungseingriff auch in einem formschlüssigen Wälzkontakt mit dem Zahnkranz (1 ) steht. - Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des formschlüssigen Wälzkontakts auf beiden Seiten des Zahnkranzes (
1 ) konzentrisch zum Zahnkranz angeordnete zylindrische Wälzbahnen (1d ,1e ) ausgebildet sind, und das Ritzel (2 ) zwei konzentrisch um die Antriebswelle (3 ) ausgebildete, zylindrische Kontaktflächen (2h ,2i ) aufweist, wobei jeweils eine Kontaktfläche des Ritzels (2 ) mit einer Wälzbahn des Zahnkranzes (1 ) in Wälzkontakt steht. - Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (
2h ,2i ) des Ritzels (2 ) einen Durchmesser aufweisen, der dem Durchmesser des Wälzkreises des Ritzels (2 ) entspricht. - Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzbahnen (
1d ,1e ) des Zahnkranzes (1 ) einen Durchmesser aufweisen, der dem Durchmesser des Wälzkreises des Zahnkranzes (1 ) entspricht. - Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (
2h ,2i ) durch rotationssymmetrische Absätze (2f ,2g ) am Ritzel (2 ) gebildet werden. - Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzbahnen (
1d ,1e ) durch rotationssymmetrische Absätze (1b ,1c ) am Zahnkranz (1 ) gebildet werden. - Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kippbewegliche Ritzel einen Ritzelinnenkörper (
2a ) und einen Ritzelaußenkörper (2b ) aufweist, die zur Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle (3 ) über eine Bogenverzahnung (2c ) miteinander gekoppelt sind und der Ritzelaußenkörper (2b ) eine mit dem Zahnkranz (1 ) in Eingriff kommende Verzahnung (2d ) aufweist. - Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ritzelaußenkörper (
2b ) sphärisch am Ritzelinnenkörper (2a ) gelagert ist. - Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (
2 ) und der Zahnkranz (1 ) in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar sind. - Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ritzel (
2 ) und Zahnkranz (1 ) wenigstens ein konzentrischer und drehbar gelagerter Ring (15 ,16 ) zur Erzeugung des formschlüssigen Wälzkontakts vorgesehen ist.
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Legal Events
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R079 | Amendment of ipc main class |
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