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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung.
DE 10 2009 007 563 A1 (SEW-Eurodrive) 12.08.2010 beschreibt ein Tragelement, z.B. eine Motorschwinge oder einen Motorrahmen, welches eine Antriebseinheit trägt. Dabei weist das Tragelement eine Doppelwand auf, wodurch ein Hohlraum im Tragelement gebildet wird. Der Hohlraum ist mit der Antriebseinheit über Leitungen verbunden, so dass ein Kühlmittel der Antriebseinheit, z.B. ein Schmiermittel eines Getriebes, den Hohlraum durchströmt. Von Vorteil ist dabei, dass das Tragelement nicht nur seine tragende Funktion erfüllt, sondern gleichzeitig auch als Kühlelement dient.
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Eben diese Doppelfunktion des Tragelements kann zu Problemen führen: auf das Tragelement einwirkende Spannungen, die aufgrund der statischen und dynamischen Belastung des Tragelements auftreten, können zu Rissen und Undichtigkeiten in den den Hohlraum bildenden Konstruktionselementen des Tragelements führen. Somit kann Kühlmittel in die Umgebung des Tragelements gelangen, was bei einem Einsatz von z.B. Öl als Schmier- und Kühlmittel problematisch ist.
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Es besteht daher Bedarf nach einer verbesserten Antriebsvorrichtung.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die Antriebsvorrichtung weist eine Antriebseinheit und ein Tragelement auf. Das Tragelement ist eine Motorschwinge oder ein Motorrahmen; das Tragelement kann beispielsweise als Vierkantrohr, als vierkantiger Hohlträger oder als Grundrahmen aus zwei oder mehr parallelen Längsträgern und Querträgern, welche die Längsträger verbinden, ausgeführt sein. Die Antriebseinheit weist mindestens eines folgender Elemente auf: einen Motor, eine Kupplung, ein Getriebe. Die Elemente der Antriebseinheit sind fest aber lösbar mit dem Tragelement verbunden, z.B. durch Schraubbolzen und Halteschellen. Die Antriebsvorrichtung weist außerdem einen Hohlraum auf. Der Hohlraum ist mit mindestens einem der Elemente der Antriebseinheit über Leitungen verbunden, so dass ein Kühlmittel des mindestens einen Elements den Hohlraum durchströmt. Der Hohlraum ist dabei durch mindestens einen Behälter gebildet, welcher fest aber lösbar mit dem Tragelement verbunden ist. Der Behälter kann im Folgenden auch als Tank bezeichnet sein.
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Der von dem Kühlmittel des Elements durchflossene Behälter dient als Kühlelement der Antriebseinheit, wobei das Kühlmittel in einem oder mehreren Elementen der Antriebseinheit Wärme aufnimmt und über die Oberfläche des Behälters an die Umgebung abgibt. Dazu wird das Kühlmittel von der Antriebseinheit zu dem Hohlraum des Behälters und wieder zurück gefördert. Dieser Kreislauf des Kühlmittels kann sich selbst einstellen, z.B. mithilfe von Schwerkraft bzw. Konvektion, oder erzwungen werden, z.B. mittels einer Kühlmittelpumpe. Die Kühlmittelpumpe kann durch eine Welle eines Elements der Antriebseinheit oder einen eigens dafür vorgesehenen Motor angetrieben werden.
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Die Antriebsvorrichtung weist durch den Behälter eine vergrößerte Oberfläche zur Wärmeabgabe des Kühlmittels auf. Somit wird die Kühlung der Antriebseinheit verbessert. Da der vom Kühlmittel durchströmte Behälter in der Antriebsvorrichtung keine Tragfunktion erfüllt und nicht integral mit dem Tragelement, sondern als separates Element ausgebildet ist, bleibt er von auf das Tragelement einwirkenden Spannungen, die aufgrund der statischen und dynamischen Belastung des Tragelements auftreten, unbeeinträchtigt. Eine Belastung auf das Tragelement wirkt sich also nicht negativ auf die Dichtheit des Kühlmittelbehälters aus. Die Gefahr von Rissen und Undichtigkeiten aufgrund der statischen und dynamischen Belastung des Tragelements ist daher fast gänzlich ausgeschlossen.
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Es ist möglich, dass als Kühlmittel ein Schmiermittel wie Öl verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmittel sowohl eine Schmier- als auch eine Wärmetransportfunktion hat.
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Das Tragelement, z.B. die Motorschwinge oder der Grundrahmen, wird über die Kontaktfläche mit dem Behälter als wärmeabstrahlende Fläche zur Kühlung mit genutzt, da ein Wärmeübergang von dem Behälter auf das Tragelement erfolgen kann.
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Der Behälter kann eine beliebige Form haben, z.B. quaderförmig. Darüber hinaus kann der Behälter aus einem beliebigen Material gefertigt sein, z.B. aus einem gut wärmeleitenden Material wie Metall. Das hat den Vorteil, dass gängige Standardbehälter bzw. vorrätige Behälter eingesetzt werden können; eine Verwendung von teureren Spezialanfertigungen, deren Herstellung ggf. einer Wartezeit bedingt, ist unnötig.
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Die Nutzung eines vom Tragelement unabhängigen, separaten Behälters als Kühlelement hat den Vorteil, dass bestehende Antriebsvorrichtungen mit dem als Kühlelement fungierenden Behälter einfach nachgerüstet werden können. Außerdem ist ein separater Behälter einfacher austauschbar und leichter zu warten als ein in das Tragelement integrierter Hohlraum.
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Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Hohlraum durch zwei oder mehr Behälter gebildet; die Anzahl der Behälter an einem Tragelement ist beliebig und nur durch den Platz am Tragelement limitiert. Das hat den Vorteil, dass man die Kühlleistung der Belastung der Antriebseinheit anpassen kann. Die zwei oder mehr Behälter bilden somit jeweils einen Teil-Hohlraum, die gemeinsam den Hohlraum der Antriebsvorrichtung bilden. Die zwei oder mehr Behälter können an unterschiedlichen Positionen des Tragelements platziert sein. Somit kann der zur Verfügung stehende Platz am Tragelement optimal genutzt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter an einer Außenseite des Tragelements befestigt, d.h. über oder unter dem Tragelement oder seitlich an dem Tragelement. Es ist auch möglich, dass der Behälter im Inneren oder in einem Innenbereich des Tragelements, z.B. zwischen Längsträgern des Tragelements oder in einem Hohlraum des Tragelements, z.B. bei einem Tragelement in Form eines Hohlträgers, angeordnet ist. Mit dem separaten Behälter bieten sich viele Möglichkeiten der Platzierung am Tragelement: zwischen den Trägern des Tragelements bei offenen Tragelementen, unter dem Tragelement bei geschlossene Tragelementen oder an den Seiten des Tragelements.
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Die Befestigung des Behälters an dem Tragelement kann mit den üblichen Mitteln erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise kann der Behälter Flansche mit durchgehenden Löchern aufweisen, durch welche Schraubbolzen gesteckt und in entsprechende Gewindebohrungen am Tragelement gedreht werden; dies ergibt einen zuverlässigen Halt. Es ist auch möglich, dass der Behälter Haken aufweist, welche in entsprechende Öffnungen oder Laschen am Tragelement eingehängt werden; der Vorteil dabei ist, dass ein Austausch des Behälters besonders einfach ist. Es ist auch denkbar, dass an der Außenseite des Tragelements eine Konsole mit einer umlaufenden Brüstung angeordnet ist, wobei der Behälter in den auf diese Weise gebildeten Korn gestellt werden kann; der Vorteil dabei ist, dass der Behälter selbst keine Befestigungseinrichtungen aufweisen muss.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist zwischen dem Tragelement und dem daran fixierten Behälter ein wärmeleitendes Material angeordnet, z.B. eine metallische Matte oder eine Kontaktpaste, welche den Hohlraum zwischen der Wandung des Behälters und dem Tragelement ausfüllen. Das hat den Vorteil, dass die Wärmeleitung von dem Behälter zu dem Tragelement verbessert wird. Auf diese Weise kann das Tragelement besser als Wärmeabgabefläche genutzt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Behälter mit Kühlrippen versehen, vorzugsweise an seiner Außenseite. Das hat den Vorteil, dass die wärmeabgebende Oberfläche vergrößert und somit die Wärmeabgabe verbessert wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläutert. Es zeigt jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreu
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1 einen Querschnitt eines geschlossenen Tragelements;
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2 einen Querschnitt eines offenen Tragelements;
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3 eine Ansicht einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung;
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4 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung; und
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5 eine Schrägansicht eines Tragelements.
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3 zeigt eine Ansicht einer herkömmlichen Antriebsvorrichtung 10. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Tragelement 1, welches als eine Motorschwinge mit einem stirnseitigen Befestigungsflansch 11 ausgebildet ist. Mittels des Befestigungsflansches 11 ist das Tragelement an einer übergeordneten Struktur, z.B. einem Grundrahmen einer Fördereinrichtung, montierbar. Die Antriebsvorrichtung umfasst außerdem eine Antriebseinheit 2 mit einem Elektromotor 21, einem Getriebe 23 und einer zwischen dem Motor 21 und dem Getriebe 23 zwischengeschalteten Kupplung 22, welche die Elemente 21, 22, 23 der Antriebseinheit 2 bilden. Eine Rotation der Abtriebswelle des Motors 21 wird über die Kupplung 22 an die Eintriebswelle des Getriebes 23 übertragen und im Getriebe 23 in eine langsamere Rotation mit höherem Drehmoment auf einer Abtriebswelle 6 des Getriebes 23 umgewandelt. Die Abtriebswelle 6 wiederum wird mit einer Antriebswelle der übergeordneten Struktur, z.B. einer Antriebswelle einer Fördereinrichtung, verbunden.
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Eine Antriebsvorrichtung 10 wie in 3 gezeigt findet man beispielsweise bei Bandanlagen für den Tagebau, wo Rollen, welche ein Förderband tragen, angetrieben werden müssen. Dabei sind die Elemente der Antriebseinheit 2 fest aber lösbar mit dem Tragelement 1 verbunden. Das Tragelement 1 kann als ein offenes oder ein geschlossenes Tragelement ausgebildet sein. Ein offenes Tragelement ist in 2 gezeigt, ein geschlossenes Tragelement in 1.
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1 zeigt einen Querschnitt eines geschlossenen Tragelements 1, welches als ein vierkantiger Hohlträger, z.B. aus Stahl, ausgebildet ist. Auf der Oberseite des Tragelements 1 ist die Antriebseinheit 2 montiert, indem die Füße mit Schraubbolzen mit dem Tragelement 1 verbunden sind. Unter dem Tragelement 1 und an der Seitenfläche des Tragelements 1 ist jeweils ein Behälter 3 fest aber lösbar angeordnet, z.B. mittels Schraubverbindungen. In jedem der beiden Behälter 3 befindet sich ein Hohlraum 31, der mittels Schlauch- oder Rohrleitungen 5 mit dem Innenraum eines der Elemente der Antriebseinheit 2 verbunden ist. Zur Förderung des Kühlmittels aus dem Innenraum des Elements der Antriebseinheit 2 in den Hohlraum 31 des Behälters 3 dient eine Ölpumpe 5, welche von einer Welle des Getriebes angetrieben wird. Auch der unterhalb des Tragelements 1 angeordnete Behälter ist mithilfe von Leitungen mit der Antriebseinheit 2 verbunden, aus Gründen der Übersichtlichkeit aber in der Zeichnung nicht eingezeichnet. Die Leitungen 4 umfassen einen Vor- und einen Rücklauf, so dass ein Kreislauf des Kühlmittels erfolgen kann.
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2 zeigt einen Querschnitt eines offenen Tragelements 1, welches aus zwei Längsträgern und einem oberseitigen horizontalen, die beiden Längsträger miteinander verbindenden Bauelement. In das auf diese Weise nach unter geöffnete Tragelement ist von unten her ein Behälter 3 eingeführt und an der Unterseite des Bauelements befestigt. Ansonsten ist die Antriebsvorrichtung ähnlich aufgebaut wie die in 1 gezeichnete Antriebsvorrichtung. Die Erläuterungen zu 1 gelten für 2 somit analog.
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4 gibt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung wieder. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Tragelement 1, welches als eine Motorschwinge mit stirnseitigen Befestigungsflanschen 11 ausgebildet ist. Hierzu wird verwiesen auf die oben gemachten Erläuterungen zu 3, die hier analog gelten. Die Antriebsvorrichtung umfasst außerdem eine Antriebseinheit 2 mit einem Elektromotor 21, einem Getriebe 23 und einer zwischen dem Motor 21 und dem Getriebe 23 zwischengeschalteten Kupplung 22, welche die Elemente 21, 22, 23 der Antriebseinheit 2 bilden. Im Gegensatz zu dem in 3 dargestellten Getriebe verläuft hier die Abtriebswelle 6 quer zur Längsachse des Tragelements 1. Zusätzlich zu der in Fig. 3 dargestellten, herkömmlichen Antriebsvorrichtung weist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung einen außen an der Seitenwand des Tragelements 1 montierten Behälter 3 auf. Der vom Behälter 3 umschlossene Hohlraum ist mithilfe von Leitungen 4 mit dem Innenraum des Getriebes 23 verbunden. Das als Kühlmittel fungierende Schmieröl fließt aus dem Getriebeinneren über die Leitungen 4 zu dem Hohlraum des Behälters 3 und in einem Kreislauf über eine zweite Leitung wieder zurück.
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5 zeigt eine Schrägansicht eines des in 4 gezeichneten Tragelements 1 mit einer Vielzahl von quaderförmigen Behältern 3, welche an unterschiedlichen Positionen des Tragelements 1 fest angeordnet sind. Behälter sind an folgenden Positionen angeordnet: an den beiden stirnseitigen Befestigungsflanschen, an der Unterseite des Tragelements, innerhalb des Tragelements bzw. zwischen den beiden Längsträgern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009007563 A1 [0001]
