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Die Erfindung betrifft einen Unwuchtmotor zur Erzeugung einer Rüttelbewegung für eine Arbeitsmaschine, mit einem Elektromotor zur Generierung einer drehenden Antriebsbewegung, umfassend einen in einem Motorgehäuse untergebrachten Stator zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds, der mit einem hiervon umschlossenen Rotor zur Generierung der Drehbewegung zusammenwirkt, welcher koaxial an einer gegenüber dem Motorgehäuse drehgelagerten Motorwelle angeordnet ist, die als Hohlwelle ausgeführt eine koaxiale Durchgangsbohrung aufweist und zumindest einseitig aus dem Motorgehäuse hinausragt, woran endseitig zumindest eine Unwuchtmasse zur Erzeugung einer auf das Motorgehäuse übertragenen mechanischen Schwingung befestigt ist.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Arbeitsmaschinen, welche von einer Rüttelbewegung angetrieben werden, um Trenn- oder Förderfunktionen durchzuführen. Insbesondere kann ein Unwuchtmotor der hier interessierenden Art als Antrieb einer Siebmaschine zum Einsatz kommen, wobei die vom Unwuchtmotor erzeugte mechanisch Schwingung in Form einer Vibration auf den Siebbelag übertragen werden, um beispielsweise Schüttgut zu sieben. Daneben ist es auch denkbar, einen Unwuchtmotor im Zusammenhang mit einer schräg positionierten Förderrinne einzusetzen, um beispielsweise Schüttgut entlang der Förderrinne zu transportieren. Unwuchtmotoren der hier interessierenden Art sind mit relativ schweren Unwuchtmassen versehen, um eine für den vorgenannten Einsatzzweck hinreichend starke Vibration zu erzeugen.
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Aus der
DE 97 31 226 U1 geht ein gattungsgemäßer Unwuchtmotor hervor. Dieser besteht im Wesentlichen aus einem Elektromotor, dessen Motorwelle zweifach im Motorgehäuse über Wälzlager gelagert ist. Die Motorwelle ragt beidseitig aus dem Motorgehäuse heraus. An den beiden hinausragenden Wellenabschnitten sind endseitig jeweils ein Paar von Unwuchtmassen befestigt. Zusätzlich ist an dem einen Wellenende noch eine Getriebeanordnung vorgesehen. Beide Bereiche mit rotierenden Unwuchtmassen sind von einer Schutzkappe umgeben. Die Motorwelle ist hier als eine Hohlwelle ausgeführt und weist somit eine koaxiale Durchgangsbohrung auf. Diese Durchgangsbohrung dient der Aufnahme eines Zugankers, welcher die in Axialrichtung einander gegenüberliegenden Unwuchtmassen mit der Motorwelle lösbar verbindet. Hierdurch ist die Durchgangsbohrung im montierten Zustand des Unwuchtmotors durch den Zuganker verschlossen.
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Die Praxis hat gezeigt, dass hohe Lagertemperaturen der hoch beanspruchten Wälzlager zu kurze Standzeiten bei Unwuchtmotoren verursachen. Allein der Einsatz gelochter Schutzhauben über den Unwuchtmassen sorgt nicht für eine hinreichende Wärmeabfuhr nach außen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Unwuchtmotor der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass durch Reduzierung der Lagertemperatur eine höhere Lebensdauer erzielt wird.
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Die Aufgabe wird ausgehen von einem Unwuchtmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Durchgangsbohrung einer Motorwelle eines Unwuchtmotors als ein Luftkanal ausgebildet ist, welcher von einem durch Luftstromerzeugungsmittel generierten Kühlluftstrom durchflossen ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass hiermit eine wirksame Innenkühlung des Unwuchtmotors geschaffen wird, indem Kühlluft in Längsrichtung durch die Motorwelle geführt wird, welche sowohl den Rotor-Stator-Bereich als Wärmequelle und insbesondere den Wälzlagerbereich kühlt. Versuche haben ergeben, dass mit dieser einfach umzusetzenden Maßnahme eine signifikante Absenkung der gesamten Betriebstemperatur des Unwuchtmotors erzielt werden kann. Dies führt zu einer erhöhten Lager- und Motorlebensdauer. Durch die erfindungsgemäß innengekühlte Hohlwelle kann zudem auf eine konstruktive Modifikation anderer Bauteile des Unwuchtmotors verzichtet werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Luftstromerzeugungsmittel in unterschiedlichen Ausführungsformen realisiert werden, von denen drei bevorzugte Ausführungsformen nachfolgend erläutert werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Luftstromerzeugungsmittel als mindestens eine in die Durchgangsbohrung der Motorwelle eingesetzte Impellereinheit ausgebildet. Ein Impeller ist ein von einem ring- oder rohrförmigen Gehäuse umschlossener Propeller. Das Konstruktionsprinzip gleicht dem von Mantelpropellern, die bei Luftfahrzeugen eingesetzt werden. Da die Innenwandung der Durchgangsbohrung in der Motorwelle das ring- oder rohrförmige Gehäuse ersetzen kann, ist auch eine gehäuselose Ausführung denkbar. Durch die hohe Drehzahl der Motorwelle sowie die Stellung der Propellerblätter wird Umgebungsluft angesaugt und durch die Durchgangsbohrung der Motorwelle geleitet.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass eine Impellereinheit - in diesem Falle zwingend mit Gehäuse - an zumindest einem stirnseitigen Ende der Motorwelle am Mündungsbereich der Durchgangsbohrung angebracht wird. Bei dieser Ausführungsform verlängert sich die Gesamtlänge des Unwuchtmotors um die Länge der Impellereinheit/en.
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Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform sind die Luftstromerzeugungsmittel als mindestens ein Lüfterrad ausgebildet, das zur kombinierten Motoraußenkühlung an den aus dem Motorgehäuse hinausragenden Ende der Motorwelle befestigt ist. Dabei führen Luftleitmittel einen Teil des Kühlluftstroms in die Durchgangsbohrung der Motorwelle, um hierin den erfindungsgegenständlichen Kühlluftstrom zu erzeugen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Lüfterrad den übrigen Teil des Kühlluftstroms außen an den Elektromotor führt, um eine zusätzliche Außenkühlung zu bewirken. Vorzugsweise ist das Lüfterrad axial benachbart zur Unwuchtmasse an der Motorwelle angeordnet, um eine möglichst kompakte Bauform zu realisieren.
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Die Drehlagerung der Motorwelle erfolgt vorzugsweise über zwei axial beabstandet zueinander je stirnseitig am Motorgehäuse angeordnete Wälzlager. Dabei ist der Lageraußenring ortsfest mit dem Motorgehäuse verbunden und der Lagerinnenring ist an der Motorwelle angebracht. Für eine zusätzliche Lebensdauererhöhung wird vorgeschlagen, die Wälzlager als überdimensionierte Rollenlager, vorzugsweise in Form von Zylinderrollenlager, Nadellager oder Kegelrollenlager, auszuführen. Dies bedeutet, dass die Lagerauswahl nicht anhand der dynamischen Belastungssituation erfolgt, sondern dass größere Wälzlager zum Einsatz kommen, welche zudem einer höheren thermischen Belastung wiederstehen, die normalerweise nicht bei der Lagerdimensionierung berücksichtigt wird.
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Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der aus dem Bereich des Motorgehäuses hinausragende Teil der Motorwelle samt Unwuchtmasse und gegebenenfalls Lüfterrad von einer topfförmigen luftdurchlässigen Schutzkappe umgeben ist. Diese Schutzkappe weist vorzugsweise einen Durchlochungsbereich seitens des zylindrischen Wandabschnitts auf. In der Lüfterradausführung sind vorzugsweise bodenseitige Luftschlitze vorgesehen.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Unwuchtmotor mit innengekühlter Motorwelle in einer ersten Ausführungsform
- 2 einen Längsschnitt durch einen Unwuchtmotor mit innengekühlter Motorwelle in einer zweiten Ausführungsform, und
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Unwuchtmotors mit Luftstromerzeugungsmittel in einer dritten Ausführungsform.
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Gemäß 1 besteht ein Unwuchtmotor zur Erzeugung einer Rüttelbewegung im Wesentlichen aus einem hier als Asynchronmotor ausgeführten Elektromotor 1, an dessen Motorwelle 2 im Bereich beider Enden je ein Paar von Unwuchtmassen 3a, 3b bzw. 4a, 4b angebracht ist. Bei drehender Motorwelle 2 erzeugen die Unwuchtmassen 3a, 3b sowie 4a, 4b eine von der Drehzahl und Winkelstellung der Unwuchtmassen 3a, 3b sowie 4a, 4b abhängige mechanische Schwingung, welche über ein Motorgehäuse 5 des Elektromotors 1 auf denjenigen Bereich der Arbeitsmaschine übertragen wird, in welchem eine Rüttelbewegung erzeugt werden soll.
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Im Motorgehäuse 5 ist ein aus elektrischen Spulenwicklungen bestehender ringförmiger Stator 6 untergebracht. Der Stator 6 erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, das mit einem hiervon umschlossenen Rotor 7 zur Generierung der Drehbewegung für die Motorwelle 2 zusammenwirkt. Insoweit ist der Rotor 7 ortsfest an der Motorwelle 2 fixiert. Die Motorwelle 2 ist über zwei axial beabstandet zueinander im Motorgehäuse 5 angeordnete Wälzlager 8a und 8b drehbar gelagert. Die beiden Wälzlager 8a und 8b sind als Rollenlager ausgebildet und in jeweiligen stirnseitigen Motorgehäusedeckeln 9a bzw. 9b des Motorgehäuses 5 eingesetzt.
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Die beiden stirnseitigen aus dem Bereich des Motorgehäuses 5 hinausragenden Teile der Motorwelle 2 samt Unwuchtmassen 3a, 3b bzw. 4a, 4b sind jeweils von einer topfförmigen luftdurchlässigen Schutzkappe 10a bzw. 10b umgeben. Die beiden Schutzkappen 10a und 10b dienen der Arbeitssicherheit.
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Die drehgelagerte Motorwelle 2 ist als Hohlwelle ausgeführt und besitzt insoweit eine koaxiale Durchgangsbohrung 11, welche erfindungsgemäß als ein Luftkanal fungiert. Der Luftkanal ist von einem durch Luftstromerzeugungsmittel generierten Kühlluftstrom 12 durchflossen. Hierdurch wird die vom Elektromotor 1, insbesondere den beiden Wälzlagern 8a und 8b, während des Betriebes erzeugte Abwärme nach außen abgeführt.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Lufterzeugungsmittel als zwei je endseitig in die Durchgangsbohrung 11 eingesetzte Impellereinheiten 13a sowie 13b gebildet. Dabei sind die beiden Impellereinheiten 13a und 13b in dieselbe Strömungsrichtung wirkend eingesetzt, um den definierten Luftstrom 12 zu erzeugen. Die beiden Impellereinheiten 13a und 13b sind von den zugeordneten topfförmigen Schutzkappen 10a bzw. 12b umschlossen.
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Die 2 zeigt im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine weitere Ausführungsform, bei dem in eine Motorwelle 2' eines Elektromotors 1' eines grundsätzlich identisch aufgebauten Unwuchtmotors im Unterschied hierzu Impellereinheiten 14a und 14b stirnseitig an jedem Ende der Motorwelle 2' anmontiert sind. Somit ragen die beiden Impellereinheitn 14a und 14b aus dem Bereich der hier zugeordneten Schutzkappen 10a' und 10b' hinaus, sind jedoch mit jeweiligen Schutzkappenerweiterungsabschnitten 15a bzw. 15b versehen.
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Bei der in 3 illustrierten dritten Ausführungsform sind die Luftstromerzeugungsmittel als Lüfterrad 16a bzw. 16b beidseits der Motorwelle 2' ausgebildet. Die beiden Lüfterräder 16a und 16b sind hier ebenfalls von Schutzkappen 10a" sowie 10b", welche dem jeweiligen Ende der Motorwelle 2,2' zugeordnet sind, abgedeckt. Bodenseitig besitzen die beiden Schutzkappen 10a" sowie 10" diverse Luftschlitze. Die beiden Lüfterräder 16a und 16b wirken mit - nicht weiter dargestellten - Luftleitmitteln zusammen, welche einen Teil des Kühlluftstromes 12" in die als Hohlwelle ausgebildete Motorwelle 2, 2' einleiten. Der übrige Teil des von den Lüfterrädern 16a und 16b erzeugten Kühlluftstroms wird zur Motoraußenkühlung verwendet. Die Lüfterräder 16a und 16b sind axial benachbart zu an den beiden Enden der Motorwelle 2, 2' angeordneten Unwuchtmassen 17a bwz. 17b angeordnet.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die drei vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, die vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, Luftstromerzeugungsmittel nur an einer Seite der Motorwelle anzubringen, um einen Kühlluftstrom zu erzeugen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Motorwelle
- 3
- Unwuchtmasse
- 4
- Unwuchtmasse
- 5
- Motorgehäuse
- 6
- Stator
- 7
- Rotor
- 8
- Wälzlager
- 9
- Motorgehäusedeckel
- 10
- Schutzkappe
- 11
- Durchgangsbohrung
- 12
- Kühlluftstrom
- 13
- Impellereinheit
- 14
- Impellereinheit
- 15
- Schutzkappenerweiterungsabschnitt
- 16
- Lüfterrad
- 17
- Unwuchtmasse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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