DE102014016449A1

DE102014016449A1 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102014016449A1
Application number: DE102014016449.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Schwiefert
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Antriebsanordnung, mit einem mehrteiligen, statorseitigen Gehäuse (62); und mit einer im Gehäuse (62) über zumindest ein Axiallager (63, 64) gelagerten, drehend antreibbaren, rotorseitigen Welle (61), wobei ein im Betrieb auf die Welle (61) einwirkendes bzw. von derselben übertragenes Moment oder ein im Betrieb auf die Welle (61) einwirkender bzw. von derselben übertragener Schub über mindestens ein Axiallager (64) eine Axialkraft in das statorseitige Gehäuse (62) einleitet, die so gerichtet ist, dass auf Verbindungselemente (66), die mindestens zwei Gehäuseteile (62b, 62c) des Gehäuses (62) verbinden, eine Zugkraft oder eine Druckkraft ausgeübt wird. Zusätzlich zu den Verbindungselementen (66) sind die beiden Gehäuseteile (62b, 62c) des Gehäuses (62) über ein Sensorverbindungselement (65) miteinander verbunden, mit welchem die über das jeweilige Axiallager (64) in das statorseitige Gehäuse (62) eingeleitete Axialkraft messbar ist, um abhängig hiervon das im Betrieb auf die Welle (61) einwirkende bzw. von derselben übertragene Moment oder den im Betrieb auf die Welle (61) einwirkenden bzw. von derselben übertragenen Schub zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 199 17 609 C2 sowie aus der DE 10 2011 079 555 A1 sind Antriebsanordnungen für Vertikal-Rollenmühlen bekannt. So umfassen die Antriebsanordnungen ein mehrteiliges, statorseitiges Gehäuse und eine im Gehäuse über zumindest ein Axiallager gelagerte, drehend antreibbare, rotorseitige Welle. Im Betrieb wird von der Welle ein Moment übertragen. Dieses Moment wird dabei vom Gehäuse abgestützt.
Um ein von einer Welle einer Antriebsanordnung übertragenes Moment zu messen, kommen nach der Praxis Dehnmessstreifen zum Einsatz, die auf die rotierende Welle aufgeklebt sind und das Drehmoment über eine Verdrillung der Welle messen. Die Verdrillung der Welle ist dabei proportional zum von der Welle übertragenen Drehmoment. Die auf die Welle aufgeklebten Dehnmessstreifen übertragen das Messergebnis mittels eines Antennenrings bzw. einer Antenne nach außen. Die benötigten Bauteile sind teuer und benötigen relativ viel Bauraum. Im Wartungsfall muss der Antennenring demontiert und die Verklebung der Dehnmessstreifen zerstört werden, um die Welle demontieren zu können, zum Beispiel bei Ausführung eines Lagertauschs.
Ähnliche Probleme bestehen bei anderen Antriebsanordnungen, so zum Beispiel bei Antriebsanordnungen für ein Schiff. Hier besteht das Bedürfnis, den von einer Propellerwelle übertragenen Propellerschub messtechnisch einfach zu erfassen.
Es besteht Bedarf an einer Antriebsanordnung, die eine einfache Erfassung des auf die Welle einwirkendes bzw. von derselben übertragenes Moments oder des im Betrieb auf die Welle einwirkenden bzw. von derselben übertragenen Schubs ermöglicht.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Antriebsanordnung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind zusätzlich zu den Verbindungselementen die beiden Gehäuseteile des Gehäuses über ein Sensorverbindungselement miteinander verbunden, mit welchem die über das jeweilige Axiallager in das statorseitige Gehäuse eingeleitete Axialkraft messbar ist, um abhängig hiervon das im Betrieb auf die Welle einwirkende bzw. von derselben übertragene Moment oder den im Betrieb auf die Welle einwirkenden bzw. von derselben übertragenen Schub zu bestimmen.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ermöglicht die einfache Erfassung von Momenten bzw. Schüben, die von einer Welle einer Antriebsanordnung im Betrieb übertragen werden bzw. auf derselben lasten. Hierzu wird eine indirekte Messung mit Hilfe eines Sensorverbindungselements angewendet. In diesem Zusammenhang wird genutzt, dass ein von einer Welle übertragenes Moment bzw. ein von der Welle übertragener Schub über ein Axiallager eine Axialkraft in das statorseitige Gehäuse der Antriebsanordnung einleitet, wobei das Sensorverbindungselement die in das statorseitige Gehäuse eingeleitete Axialkraft misst. Abhängig von dieser Axialkraft wird dann das von der Welle übertragene Moment oder der von der Welle übertragene Schub bestimmt.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Welle eine Getriebewelle, die ein über einfachschrägverzahntes oder kegelradverzahntes Axial- und Radiallager im Gehäuse gelagert ist, wobei die Getriebewelle ein Drehmoment überträgt und das Sensorverbindungselement die vom Drehmoment proportional abhängige Axialkraft erfasst.
Nach einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Welle eine Propellerwelle eines Schiffantriebs, die über Axial- und Radiallager im Gehäuse gelagert ist, wobei die Propellerwelle einen Propellerschub überträgt und das Sensorverbindungselement die vom Propellschub proportional abhängige Axialkraft erfasst.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist konstruktiv einfach. Zur Momentmessung bzw. Schubmessung sind keine Bauteile erforderlich, die teuer sind oder viel Bauraum erfordern. Im Wartungsfall kann das Sensorverbindungselement wie jedes andere Verbindungsmittel, welches zur Verbindung der statorseitigen Gehäuseteile genutzt wird, gehandhabt werden. Nach Ausführung einer Wartungsarbeit kann das Sensorverbindungselement zur Messung wiederverwendet werden. Da die Messung im statorseitigen Teilsystem der Antriebsanordnung erfolgt, sind keine Mittel erforderlich, um Messwerte aus dem rotierenden Teilsystem der Antriebsanordnung in das statorseitige Teilsystem derselben zu übertragen. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Getrieben, wie zum Beispiel in einem Getriebe einer Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle bzw. Schüsselmühle. Die Erfindung kann auch bei Schiffsantrieben genutzt werden, um einen von einer Propellerwelle übertragenen Propellerschub einfach zu ermitteln.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle; und
2 ein Detail aus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird die erfindungsgemäße Antriebsanordnung am Beispiel einer Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle beschrieben.
1 zeigt eine Antriebsanordnung 1 einer Vertikal-Rollenmühle, wobei in einem Gehäuse 10 eine ringförmige Druckplatte 20 aufgenommen ist, die drehbar am Gehäuse 10 abgestützt ist. Die Druckplatte 20 bildet einen Abtrieb 21 der Antriebsanordnung 1 zu einer nicht gezeigten Mahlschüssel der Vertikal-Rollenmühle. Die Druckplatte 20 ist ausgehend von einem Antrieb 50 antreibbar, wobei im Ausführungsbeispiel der 1 zwischen den Antrieb 50 und die Druckplatte 20 einerseits ein Kegelradgetriebe 60 und andererseits eine weitere Getriebeeinrichtung 30 geschaltet ist. Die Getriebeeinrichtung 30 umfasst dabei zwei Planetengetriebe 31, 41. Das Kegelradgetriebe 60 ist Bestandteil der Antriebsanordnung 1, wobei das Kegelradgetriebe 60 eine drehend angetriebene, rotorseitige Welle 61 umfasst, die in einem mehrteiligen, statorseitigen Gehäuse 62 gelagert ist. Die Lagerung der rotorseitigen Welle 61 im Gehäuse 62 erfolgt dabei über Lager 63 und 64.
2 zeigt ein Detail der Antriebsanordnung der 1 im Bereich des Kegelradgetriebes 60. 2 kann entnommen werden, dass das mehrteilige, statorseitige Gehäuse 62 aus den Gehäuseteilen 62a, 62b und 62c zusammengesetzt ist, wobei die Gehäuseteile 62a und 62b sowie die Gehäuseteile 62b und 62c durch Verbindungselemente 66, nämlich Schrauben, miteinander verbunden sind.
2 zeigt weiterhin die Lager 63 und 64, die der Lagerung der Welle 61 im Gehäuse 62 dienen, wobei mindestens eines der Lager eine Axiallagerung übernimmt und demnach als Axiallager, vorzugsweise als kombiniertes Axial-Radial-Lager ausgebildet ist. Bei dem Lager 64 handelt es sich dabei um ein Axial- und Radiallager bzw. Axiallager.
Das von der Welle 61 übertragene Drehmoment verursacht durch die Lagerung der Welle 61 im als Axial- und Radiallager bzw. Axiallager ausgebildeten Lager 64 im Gehäuse 62 eine Axialkraft, die im Sinne des in 2 gezeigten Kraftflusspfeils F auf die beiden über die Verbindungselemente 66 verbundenen Gehäuseteile 62b, 62c derart einwirkt, dass die Axialkraft F versucht, abhängig von der Kraftflussrichtung die beiden Gehäuseteile 62c, 62b entweder auseinanderzudrücken oder zusammenzudrücken. Diese Axialkraft wird dabei von den Verbindungselementen 66 abgefangen.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung kommt im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den als Schrauben ausgebildeten Verbindungselementen 66 an mindestens einer Position ein als Sensorschraube 65 ausgebildetes Sensorverbindungselement zum Einsatz, wobei die Sensorschraube 65 ebenfalls die beiden Gehäuseteile 62c, 62b miteinander verbindet, und wobei die Sensorschraube 65 vorzugsweise ein konventionelles Verbindungselement 66 ersetzt.
Bei einem Sensorverbindungselement wie einer Sensorschraube handelt es sich um ein Verbindungselement mit integrierten Dehnmessstreifen oder einer anderen Messeinrichtung für die Zugkraft.
Infolge der Axialkraft F unterliegt die Sensorschraube 65 einer Längenänderung, wodurch dann von der Sensorschraube 65 die Axialkraft messtechnisch erfasst werden kann. Diese auf die Gehäuseteile 62b, 62c des Gehäuses 62 einwirkende Axialkraft F resultiert dabei, wie oben ausgeführt, aus der Einfachschrägverzahnung bzw. Kegelradverzahnung im Bereich des Lagers 64. Die von der Sensorschraube 65 erfasste Axialkraft ist proportional zu dem von der Welle 61 übertragenen Moment, sodass aus der von der Sensorschraube 65 erfassten Axialkraft einfach auf das von der Welle 61 übertragene Moment geschlossen werden kann.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist konstruktiv einfach. Zur Momentmessung sind keine Bauteile erforderlich, die teuer sind oder viel Bauraum erfordern. Im Wartungsfall kann die Sensorschraube 65 wie jedes andere Verbindungsmittel 66, welches zur Verbindung der statorseitigen Gehäuseteile 62b, 62c genutzt wird, gehandhabt werden. Nach Ausführung einer Wartungsarbeit kann die Sensorschraube 65 zur Messung wiederverwendet werden. Da die Messung im statorseitigen Teilsystem der Antriebsanordnung erfolgt, sind keine Mittel erforderlich, um Messwerte aus dem rotierenden Teilsystem der Antriebsanordnung in das statorseitige Teilsystem derselben zu übertragen.
Obwohl unter Bezugnahme auf 1 und 2 die Erfindung am Beispiel einer Antriebsanordnung 1 für eine Vertikal-Rollenmühle bzw. für eine Schüsselmühle beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Vielmehr kann die Antriebsanordnung auch bei einem Schiff eingesetzt werden, wobei es sich dann bei der Welle, die im Gehäuse drehbar gelagert ist, um eine einen Propeller tragende Propellerwelle des Schiffsantriebs handelt. Ein im Betrieb auf den Propeller und damit die Propellerwelle einwirkender Schub wird über ein Axiallager als Axialkraft in ein Gehäuse, in welchem die Propellerwelle drehbar gelagert ist, eingeleitet, wobei diese Axialkraft, wie in Zusammenhang mit 2 beschrieben, über mindestens ein Sensorverbindungselement messtechnisch erfasst wird, welches zwei Gehäuseteile des Gehäuses miteinander verbindet. Die Axialkraft ist proportional vom Propellerschub abhängig, der abhängig von der Steigung des Propellers in ein von der Propellerwelle übertragenes Moment umgerechnet werden kann.
Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, ein von einer Welle übertragenes Moment bzw. einen von einer Welle übertragenen Schub über ein Axiallager in ein Gehäuse, in welchem die Welle gelagert ist, abzuleiten, wobei dieses Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist und die Verbindung von Gehäuseteilen, in welche die Axialkraft eingeleitet wird, über konventionelle Verbindungselemente und zusätzlich mindestens ein Sensorverbindungselement erfolgt.
Mit Hilfe eines Sensorverbindungselements kann dann an den statorseitigen Baugruppen der Antriebsanordnung eine Axialkraft gemessen werden, die proportional von dem von der Welle übertragenen Drehmoment bzw. Schub abhängig ist. Hiermit kann eine besonders vorteilhafte Momenterfassung bzw. Schuberfassung von drehend angetriebenen Wellen an statorseitigen Baugruppen der Antriebsanordnung erfolgen. Hierdurch kann die Drehmomenterfassung bzw. Schuberfassung kostengünstig erfolgen, wobei das eingesetzte Sensorverbindungselement keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Bei Montage- bzw. Reparaturarbeiten an der Antriebsanordnung wird das Sensorverbindungselement wie ein konventionelles Verbindungselement gehandhabt. Dies macht die Erfindung besonders einfach und kostengünstig.
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 19917609 C2 [0002]
DE 102011079555 A1 [0002]

Claims

Antriebsanordnung, mit einem mehrteiligen, statorseitigen Gehäuse (62); einer im Gehäuse (62) über zumindest ein Axiallager (63, 64) gelagerten, drehend antreibbaren, rotorseitigen Welle (61), wobei ein im Betrieb auf die Welle (61) einwirkendes bzw. von derselben übertragenes Moment oder ein im Betrieb auf die Welle (61) einwirkender bzw. von derselben übertragener Schub über mindestens ein Axiallager (64) eine Axialkraft in das statorseitige Gehäuse (62) einleitet, die so gerichtet ist, dass auf Verbindungselemente (66), die mindestens zwei Gehäuseteile (62b, 62c) des Gehäuses (62) verbinden, eine Zugkraft oder eine Druckkraft ausgeübt wird; dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Verbindungselementen (66) die beiden Gehäuseteile (62b, 62c) des Gehäuses (62) über ein Sensorverbindungselement (65) miteinander verbunden sind, mit welchem die über das jeweilige Axiallager (64) in das statorseitige Gehäuse (62) eingeleitete Axialkraft messbar ist, um abhängig hiervon das im Betrieb auf die Welle (61) einwirkende bzw. von derselben übertragene Moment oder den im Betrieb auf die Welle (61) einwirkenden bzw. von derselben übertragenen Schub zu bestimmen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (61) eine Getriebewelle ist, die über Axial- und Radiallager im Gehäuse (62) gelagert ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (61) eine Getriebewelle eines Schüsselmühlengetriebes ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (61) ein Drehmoment überträgt und das Sensorverbindungselement (65) die vom Drehmoment proportional abhängige Axialkraft erfasst.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine Propellerwelle eines Schiffantriebs ist, die über Axial- und Radiallager im Gehäuse gelagert ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerwelle einen Propellerschub überträgt und das Sensorverbindungselement die vom Propellerschub proportional abhängige Axialkraft erfasst.