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Die Erfindung betrifft die Ausbildung und die Anordnung eines Antriebs für die Trommel eines Trommelrückladegerätes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei die Trommel in Abhängigkeit von der Lage der abzutragenden Halde jeweils eine Drehbewegung in eine von beiden Drehrichtungen ausführt. Der Antrieb eignet sich auch für weitere relativ große Drehtrommeln anderer Einsatzgebiete wie beispielsweise Drehrohröfen, Trommelmühlen, Rohrmühlen, Kühltrommeln, Trockentrommeln oder dergleichen.
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Antriebe für Trommeln derartiger Anwendungsgebiete bestehen im Wesentlichen aus einem Getriebemotor, einer Kupplung und einer Getriebestufe. Bei Bedarf höherer Leistungen kann auch ein zweiter Antrieb eingesetzt werden. Die Getriebestufe besteht aus einem dem Getriebemotor nachgeordnetem Ritzel und einem Zahnkranz. Der Zahnkranz kann außen- oder innenverzahnt sein. Er wird am Trommelmantel verdrehfest angeordnet. Der Getriebemotor wird am Tragrahmen des Trommelrückladegerätes befestigt. Durch Rundlaufdifferenzen des Trommelmantels und hohe mechanische und dynamische Belastungen kann es zu Differenzen zum idealen Abstand des Ritzels zum Zahnkranz kommen. Das führt zu ungünstigen Kraftübertragungsverhältnissen und einem erhöhten Verschleiß dieser miteinander in funktioneller Verbindung stehenden Übertragungselemente.
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So ist aus der Druckschrift
DE 196 33 709 A1 ein Antrieb für Drehtrommeln bekannt, der aus einem Getriebemotor und einer Ritzel-Zahnkranz-Getriebekombination besteht. Dabei sind zwei Zahnkränze in einem axialen Abstand zueinander verdrehfest auf dem Trommelmantel befestigt. Mit jedem dieser beiden Zahnkränze steht jeweils mindestens ein Ritzel in funktioneller Verbindung, wobei die Ritzel von einem gemeinsamen Getriebemotor angetrieben werden. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass den beiden Zahnkränzen zwei Antriebseinheiten mit einem gemeinsamen Antriebsmotor, zwei Reduktionsgetrieben und mindestens zwei Ritzeln zugeordnet werden. Dadurch wird eine günstigere Verteilung der Antriebsleistung auf die Drehtrommel erreicht. Die Lagerung des Trommelmantels erfolgt über um den Trommelmantel angeordnete Laufringe, die von darunter stationär angeordneten Rollen getragen und geführt werden. Da die Antriebe ebenfalls stationär angeordnet werden, können Abweichungen beim Rundlauf der Drehtrommel zwischen den Zahnkränzen und den Ritzeln nicht kompensiert werden.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
DE 34 33 905 A1 eine Drehtrommel bekannt, bei der der Laufring und der Zahnkranz durch einen radialen Ringflansch miteinander verbunden und als zusammen gefügte Baueinheit auf einer Seite der Drehtrommel befestigt sind und so gemeinsam mit dem Drehtrommelmantel und dem Antrieb eine stabile Baueinheit bilden, bei der eine zuverlässige Betriebsweise der Drehtrommel im Bereich von Zahnkranz und Laufring durch einen stets guten Eingriff zwischen Zahnkranz und Ritzel erreicht wird. Damit mit dieser Konstruktion ein möglichst genauer Rundlauf erreicht werden kann, wird der Zahnkranz als einteiliges Bauteil ausgeführt. Dies erfordert zusammen mit den hohen Ansprüchen an die Fertigungsgenauigkeit der übrigen Bauteile für den Rundlauf des Systems einen hohen Material- und Fertigungsaufwand.
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Aus der Druckschrift
DE 90 13 226 U1 ist außerdem ein Drehtrommelantrieb bekannt, bei dem zur Gewährleistung eines günstigen dynamischen Verhaltens zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz Mittel vorgesehen sind, durch die immer ein optimaler Abstand und eine ausreichende Genauigkeit der Parallelität der Zahngeometrie beider Übertragungselemente zueinander erreicht wird. Hierzu werden Antriebsmotor und Untersetzungsgetriebe gemeinsam auf einer Wippe angeordnet und in einem Drehpunkt verlagert. Durch eine hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einrichtung wird das Ritzel in die optimale Position zum Zahnkranz geführt und gehalten. Weiterhin nimmt die Zylinder-Kolben-Einrichtung die zwischen der Verzahnung auftretenden Reaktionskräfte auf und leitet diese an die Grundkonstruktion ab.
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Aus der Literaturquelle „Die Schmierung großer Zahnkranzantriebe”, Prospekt der Firma Klüber Lubrication München KG, Ausgabe 03.08., Seite 8, Bild 8 ist bekannt, das durch ein kippbewegliches Ritzel Richtungsfehler zwischen Ritzel und Zahnkranz ausgeglichen werden können. Dadurch kommt es zu einer optimalen Lastverteilung beim Zahneingriff und schafft somit günstige dynamische Belastungsverhältnisse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für die Trommel eines Trommelrückladegerätes derart weiter zu entwickeln, dass bei einem geringen Fertigungsaufwand und mit einfachen technischen Mitteln eine sichere Funktionsfähigkeit und ein verschleißarmer Betrieb erreicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine solche Anordnung und Lagerung des Antriebes gelöst, bei der durch den Eingriff der Zähne des Ritzels in die Stangen des den Trommelmantel umschließenden Triebstocks oder die Zähne des Zahnkranzes keine aus dem Drehmoment resultierenden unerwünschten größeren Zusatzkräfte, insbesondere eine Erhöhung der Andruckkraft des Antriebes an den Trommelmantel, entstehen. Das wird durch eine Anordnung des Trommelantriebes nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs erreicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Der Antrieb für die Trommel des Trommelrückladegerätes besteht aus einem Motor, einem Untersetzungsgetriebe und einem Ritzel. Dieser Antrieb wirkt durch das Ritzel auf einen am Trommelmantel koaxial um dessen Drehachse angeordneten Triebstock oder Zahnkranz. Damit die Zähne des Ritzels im Betrieb sicher in den Triebstock oder den Zahnkranz hineinreichen, wird der Antrieb auf einem Konsol schwenkbar am Traggerüst angeordnet. Dabei wird die Schwenkachse am Konsol so gewählt, dass die zu übertragenden Kräfte der Zahnradpaarung keinen bzw. einen nur sehr kleinen Hebelarm zum Drehpunkt des Konsols besitzen.
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Durch eine geeignete Masseverteilung des Antriebskonsols wird ein statisches Drehmoment um den Drehpunkt des Konsols erzeugt, welches das Ritzel selbstständig an die Verzahnung heranführt. Damit das Ritzel nicht bis zu seinem Fußkreis in den Triebstock oder den Zahnkranz eintaucht, befindet sich am Konsol eine Führungsrolle zur Gewährleistung eines konstanten, antriebstechnisch günstigen Abstandes. Diese Führungsrolle bewegt sich auf dem bereits vorhandenen Laufring, der gleichermaßen für die Drehbewegung der Trommel auf Drehrollen genutzt wird. Damit zwischen dem Laufring und dem Triebstock oder dem Zahnkranz keine Unterschiede zur Drehachse der Trommel auftreten, werden beide ringförmige Körper als eine kompakte Einheit ausgeführt. Das Ritzel wird durch die Masseverteilung des Konsols gegenüber dem Triebstock oder dem Zahnkranz immer in der gleichen Position gehalten. Da die Reaktionskräfte der Verzahnung keinen bzw. einen nur minimalen Hebelarm besitzen, sind die im Betrieb vorhandenen Reaktionskräfte der Verzahnung, welche über die Führungsrolle auf den Laufring abgeführt werden, minimal. Der Laufring muss deshalb nicht größer dimensioniert werden, als zur Trommellagerung nötig. Um eine Feineinstellung der Führungsrolle zu ermöglichen, wird ihre Achse exzentrisch ausgebildet, so kann der Abstand stufenlos verstellt werden. Dadurch wird ein günstiges dynamisches Verhalten und ein entsprechend geringer Verschleiß erreicht. Weiterhin ist durch die exzentrische Lagerung der Führungsrolle eine schnelle Korrektur des Achsabstandes der Verzahnung möglich, so dass Ausfallzeiten der Maschine minimiert werden. An Stelle nur eines Antriebs können bei Bedarf zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Antriebe vorgesehen werden. Im Extremfall können bei besonders hohen Belastungen auch auf beiden Seiten der Trommel zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete Antriebe vorgesehen werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
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1 die Ausrüstung eines Trommelrückladegerätes mit zwei Antrieben für die Trommel in einer perspektivischen Ansicht,
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2 die Ausrüstung des Trommelrückladegerätes mit zwei Antrieben für die Trommel in einer nach 1 gegenüberliegenden perspektivischen Ansicht,
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3 eine perspektivische Teilansicht des Zusammenwirkens der Antriebe mit der Trommel und
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4 die Anordnung des Antriebes des Trommelrückladegerätes mit den eingezeichneten Komponenten der Krafteinwirkung des Ritzels auf den Triebstock in einer Seitenansicht.
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In 1 und 2 ist eine Seite des Tragrahmens 1 eines Trommelrückladegerätes dargestellt. Dieser Tragrahmen 1 nimmt unten Fahrwerke auf, mittels denen das Trommelrückladegerät auf Schienen entlang eines Lagerplatzes für Schüttgut verfahrbar ist. Diese Fahrwerke und die Schienen sind in den Zeichnungen nicht wiedergegeben. Die Trommel 2 besteht aus einem Trommelmantel 3, der im Bereich von Aussparungen mit Eimern 4 zur Gutaufnahme versehen ist. Zwischen den Eimern 4 ist der Trommelmantel 3 zur Stabilisierung zusätzlich mit Verstärkungsringen 5 versehen. An einer Seite sind an dem Trommelmantel 3 koaxial zur Drehachse der Trommel 2 nach 3 ein Laufring 6 und ein Triebstock 7 angeflanscht. Ein weiterer nicht dargestellter Laufring ist am anderen Ende der Trommel 2 angeordnet. Mittels dieser Laufringe 6 ist die Trommel 2 auf am Tragrahmen 1 des Trommelrückladegerätes angeordnete Rollen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, drehbar gelagert. Die Drehbewegung der Trommel 2 wird durch zwei Antriebe 8 erzeugt. Jeder dieser Antriebe 8 besteht aus einem Motor 9, einem Untersetzungsgetriebe 10 und einem Ritzel 11. Der Motor 9 und das Untersetzungsgetriebe 10 werden gemeinsam von einem Konsol 12 aufgenommen. Das Ritzel 11 ist auf der Getriebeabgangswelle angeordnet. Dieser Antrieb 8 steht durch sein Ritzel 11 mit dem Triebstock 7 der Trommel 2 in funktioneller Verbindung. An Stelle eines solchen gebogenen Triebstockes kann auch ein Zahnkranz zum Einsatz kommen. Damit Ritzel 11 und Triebstock 7 immer optimal zusammen wirken können, wird der Antrieb schwenkbar angeordnet. Das Konsol 12 wird dazu nach 1 am Tragrahmen 1 oben in einem Gelenk 13 aufgenommen. Die Lage der Achse 15 des Gelenks 13 am Tragrahmen 1 und am Konsol 12 wird so bestimmt, dass die Richtung der wirkenden Zahnkraft zwischen Ritzel 11 und Triebstock 7 bzw. Zahnkranz durch den Drehpunkt des Konsols 12 verläuft. Hierdurch ergibt sich für die Reaktionskraft des Trommelantriebes kein bzw. ein minimaler wirksamer Hebelarm auf das Gelenk 13 des Konsols. Die im Betrieb wirkenden Reaktionskräfte können dadurch über den Laufring 6 der Trommel 2 abgeführt werden. Damit das Ritzel 11 immer eine optimale Stellung zum Triebstock 7 einnimmt, wird über die Masseverteilung der Antriebselemente auf dem Konsol 12 ein zusätzliches Drehmoment um das Gelenk 13 des Konsols 12 erzeugt. Bei einer Anordnung des Antriebs 8 in der in 1 gezeigten Weise, wird das Ritzel 11 von oben durch das Eigengewicht des Antriebs 8 auf den Triebstock 7 gedrückt. Um ein ideales Abwälzverhalten zwischen dem Ritzel 11 und dem Triebstock 7 zu erreichen, ist das Konsol 12 mit einer Führungsrolle 14 versehen, die auf dem Laufring 6 der Trommel 2 entlang läuft und so immer die gleiche Eintauchtiefe der Zähne des Ritzels 11 in den Triebstock 7 gewährleistet ist. Zur Feineinstellung dieser formschlüssigen Übertragungsgeometrie wird die Achse 15 der Führungsrolle 14 als Exzenter ausgebildet. Dadurch kann eine optimale Einstellung erreicht werden.
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Grundlage für diese optimale Einstellung bildet die Besonderheit der Paarung Ritzel 11/gebogener Triebstock 7. Dabei wird das Gelenk 13 der Konsole 12 mit dem Antrieb 8 nach 4 so angeordnet, dass das Ritzel 11 durch ein entsprechendes Drehmoment, resultierend aus der Masseverteilung auf dem Konsol 12 des Antriebs 8, an die Verzahnung des Triebstocks 7 herangedrückt wird. Dabei muss die Lage des Gelenkes 13 auf der Wirklinie der Reaktionskraft des Triebstocks 7 liegen, damit der größte Teil der Reaktionskräfte der Verzahnung über das Gelenk 13 abgeführt werden kann. Durch diese Anordnung werden die durch die Reaktionskraft der Verzahnung Fz in Kombination mit dem Hebelarm l entstehenden Reaktionskräfte der abrollenden Führungsrolle 14 auf den Laufring 6 auf ein Minimum reduziert. Diese Kraft muss aber groß genug sein, um das Ritzel 11 mit dem Triebstock 7 in Wirkverbindung zu halten. In der Zeichnung ist die Drehrichtung (hier Rechtsdrehung) der Trommel durch einen Pfeil gekennzeichnet. Davon abhängig ist die Lage des Hebelarms l. Bei einer Linksdrehung befindet sich der Hebelarm l auf der anderen (oberen) Seite der verlängerten Richtungslinie der wirkenden Zahnkraft (gleich der Verbindungslinie zwischen dem Berührungspunkt Ritzels 11 mit dem Triebstock 7 und dem Gelenk 13).
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Anstelle eines gebogenen Triebstocks 7 kann auch ein Zahnkranz mit Außen- oder Innenverzahnung vorgesehen werden.
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Je nach Beanspruchung kann ein Trommelrückladegerät mit einem oder, wie im Ausführungsbeispiel, mit zwei Antrieben 8 ausgerüstet werden. Bei besonders hoch beanspruchten Geräten können auf der gegenüber liegenden Trommelseite nochmals zwei Antriebe 8 vorgesehen werden.
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Durch diese Lösung wird gewährleistet, dass zwischen dem Ritzel 11 und dem Triebstock 7 auch bei unrundem Lauf der Trommel 2 immer günstige Kraftübertragungsverhältnisse erreicht werden. Die möglichen Betriebsstunden eines solchen Antriebs 8 werden erhöht.
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Durch diese Anordnung muss der Laufring der Trommel nicht größer dimensioniert werden, als zur Lagerung der Trommel nötig. Dadurch ist auch die Nachrüstung der beschriebenen Antriebsanordnung bei einem bereits bestehenden Trommelrückladegerät ohne große Umbaumaßnamen an der Trommel möglich.
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Die Ausführung des Antriebes als kompakte Einheit, verlagert auf einem Konsol, welches nur in einem Drehpunkt fest mit dem Trommelrücklader verbunden ist, vereinfacht ebenfalls Austausch- und Wartungsarbeiten der Antriebskomponenten, da die gesamte Einheit mit nur einem Hebevorgang von der Maschine entfernt werden kann. Der eigentliche Austausch der Antriebskomponenten kann dann zu ebener Erde erfolgen.
