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Die Erfindung betrifft einen Direktantrieb
für einen
Zylinder mit einer Hohlwelle, wobei der Direktantrieb ein Antriebsgehäuse aufweist,
innerhalb dessen mindestens eine Rotorvorrichtung und mindestens
eine Statorvorrichtung angeordnet sind, wobei die Statorvorrichtung
mit dem Antriebsgehäuse
verbunden ist.
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In der Grundstoffindustrie werden
Materialbahnen, die vorzugsweise aus Papier oder auch aus Kunststoff,
Aluminium oder ähnlichen
Materialien bestehen können
mit Hilfe von Zylindern bewegt bzw, bearbeitet. Vorzugsweise sind
derartige Zylinder als sich drehende Walzen ausgebildet. Gegenwärtig werden
derartige Zylinder, wie sie beispielsweise in der Papierindustrie
eingesetzt werden durch einen Motor angetrieben, wobei die Motorkraft
unter Zuhilfenahme eines Getriebes, einer Kupplung und einer Kardanwelle
dem Zylinder über
ein um einen Stutzen montiertes Zahnrad zugeführt wird. Dieses Zahnrad ist
in der Regel ein Teil eines Getriebes, welches den Zylinder antreibt.
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Bekannte Antriebskonzepte benötigen insbesondere
aufgrund der Verwendung von Kupplungsvorrichtungen verhältnismäßig viel
Platz und sind vor allem beim Einsatz in der Papierindustrie störungsanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, die
die genannten Nachteile vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch
gelöst,
daß die
Rotorvorrichtung des Direktantriebs direkt mit der Hohlwelle verbunden
ist.
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Mit Vorteil ist die Hohlwelle lagerfrei
durch das Antriebsgehäuse
durchgeführt.
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Zur Erhöhung der Betriebssicherheit
kann es jedoch zweckmäßig sein,
dass die Hohlwelle vorzugsweise im Antriebsgehäuse gelagert ist.
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Mit Vorteil ist das Antriebsgehäuse mittels
eines Stützelements
mit einem Rahmenelement verbunden. Auf diese Weise kann weiterer
Platz eingespart werden.
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Mit Vorteil ist das Antriebsgehäuse direkt
mit dem Rahmenelement verbunden. Diese Ausführungsform ermöglicht es
insbesondere erfindungsgemäße Antriebe
und die von ihnen angetriebenen Zylinder übereinander vorzugsweise gestapelt
anzuordnen.
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Aus Gründen der Platzersparnis ist
es besonders zweckmäßig, wenn
die Rotorvorrichtung die Hohlwelle zumindest teilweise umschließt.
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Aus Gründen der Robustheit sowie der
Platz- und Materialersparnis ist es besonders zweckmäßig die
Statorvorrichtung direkt mit dem Antriebsgehäuse zu verbinden.
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Insbesondere in der Papierindustrie
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Achse der Hohlwelle mit der
Achse des Zylinders zusammenfällt
und insbesondere die Hohlwelle derart ausgebildet ist, dass dem
Zylinder durch das Innere der Hohlwelle Hilfs- und/oder Betriebsstoffe
wie z.B. Öl
bzw. Dampf zugeführt
werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist beispielsweise dann äußerst vorteilhaft,
wenn es sich bei dem angetriebenen Zylinder um eine Trockentrommel,
Walze bzw. Pressenvorrichtung handelt.
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Um Energie einzusparen ist es besonders zweckmäßig, die
Hohlwelle derart auszubilden, dass der Direktantrieb mittels der dem
Zylinder zuzuführenden
Hilfs- und/oder Betriebsstoffe gekühlt wird.
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Vorteilhafterweise weist der Direktantrieb kein
Lager auf.
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Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der
Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen
Direktantrieb mit Stützelement,
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2 einen
Direktantrieb, dessen Antriebsgehäuse direkt mit einem Rahmenelement
verbunden ist,
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3 einen
Trockenzylinder mit einem Direktantrieb,
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4 eine
für die
Papierindustrie vorgesehene Anordnung von Zylindern mit Direktantrieb,
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5 eine
weitere für
die Papierindustrie vorgesehene Anordnung von Zylindern mit Direktantrieb.
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1 zeigt
einen Direktantrieb 21 für einen Zylinder 1.
Eine Hohlwelle 2 fällt
dabei zumindest teilweise mit der Zylinderachse zusammen. Der Zylinder 1 ist
dabei in der Zeichnung nur ausschnittsweise dargestellt. Eine an
einem Rahmenelement 4 angeordnete Lagervorrichtung 3 dient
zur Halterung des Zylinders 1 mittels der Hohlwelle 2.
Die Hohlwelle 2 ist fest mit dem Zylinder 1 verbunden
und erfüllt
vorzugsweise drei Funktionen:
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- 1. Lagerung des Zylinders 1 in Verbindung
mit der Lagervorrichtung 3,
- 2. Antrieb bzw. Drehung des Zylinders 1 unter Zuhilfenahme
der Antriebsvorrichtung 21, und
- 3. Betriebsstoffzufuhr 6 in den Zylinder 1.
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Im Sinne der Betriebsstoffzufuhr 6 können dem
Zylinder Hilfsund/oder Betriebsstoffe wie Öl, Wasser, Dampf oder Luft
zugeführt
werden und/oder es kann der Druck im Zylinder geregelt werden. Zugeführte Betriebsstoffe
können
auch Hydrauliköl
bzw. Kühlmittel
sein.
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Das Gehäuse 7 der Antriebsvorrichtung 21 liegt
auf einem Stützelemtent 5 auf,
das am Rahmenelement 4 befestigt ist. Dabei können sich
zwischen dem Antriebsgehäuse 7 und
dem Stützelement 5 ein oder
mehrere Verbindungselemente 8 befinden. Das Rahmenelement 4 trägt sowohl
das Gewicht des Zylinders 1 als auch das Gewicht der Antriebsvorrichtung 21.
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Neben dem Gehäuse 7 sind weitere
Bestandteile der Antriebsvorrichtung 21 die Rotorvorrichtung 9 sowie
die Statorvorrichtung 11. Die Statorvorrichtung 11 ist
vorzugsweise direkt mit dem Antriebsgehäuse 7 verbunden. Es
ist jedoch auch eine mittelbare Verbindung mit dem Antriebsgehäuse 7 möglich. Die
Rotorvorrichtung 9 sitzt auf der Hohlwelle 2 auf
und umschließt
diese zumindest teilweise.
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Die Rotorvorrichtung 9 weist
Rotorwicklungen 10 auf. Die Statorvorrichtung 11 weist
Statorwicklungen 12 auf. Zwischen der Statorvorrichtung 11 mit
den Statorwicklungen 12 und der Rotorvorrichtung 9 mit
den Rotorwicklungen 10 befindet sich ein Luftspalt 13.
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2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Direktantrieb 21,
der unmittelbar am Maschinenrahmen 4 befestigt ist. Der
Zylinder 1 mit der Hohlwelle 2 ist mittels der
Lagervorrichtungen 3 im Rahmenelement 4 gelagert.
Die eigentliche Antriebsvorrichtung 21 wird durch ihr Gehäuse 7 begrenzt.
Das Gehäuse 7 ist
nahezu luftdicht ausgeführt,
weshalb die Antriebsvorrichtung besonders verschleißfrei und
störungsunabhängig arbeitet.
Die Antriebsvorrichtung 21 ist vorzugsweise ohne zusätzliche
Lagervorrichtungen für
die Welle 2 ausgeführt.
So kann auf Schmierstoffe weitestgehend verzichtet werden. Schmierstoffe
würden
insbesondere bei den in der Papierindustrie üblichen Betriebstemperaturen
in unerwünschter
Weise verlaufen.
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Wie auch aus der Zeichnung hervorgeht, kann
das Rahmenelement 4 zumindest teilweise einen Abschluss
des Gehäuses 7 bilden.
Das Antriebsgehäuse 7 und
das Rahmenelement 4 umschließen dann die Rotorvorrichtung 9 und
die Statorvorrichtung 11. Eine derartige Ausgestaltung
der Antriebsvorrichtung 21 ist besonders temperaturfest,
was insbesondere in der Papierindustrie von großer Bedeutung ist, da hier
Motoroberflächen
sonst Temperaturen von um oder über
100°C ausgesetzt
sind. Außerdem
wird derart die Antriebsoberfläche
vor einer hohen Umgebungsluftfeuchtigkeit geschützt.
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Die Funktionen der Hohlwelle 2 wurden
bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben.
Besonders hervorzuheben ist dabei in Zusammenhang mit 2 die axiale Zuführung von
in der Walze bzw. im Zylinder 1 benötigten Hilfs- und Betriebsstoffen mittels
der hohlen Welle 2.
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Die Hohlwelle 2 wird von
der Rotorvorrichtung 9 mit den Rotorwicklungen 10 zumindest
teilweise umschlossen, wobei die Rotorvorrichtung 9 vorzugsweise
direkt mit der Hohlwelle 2 verbunden ist. Die Statorvorrichtung 11 mit
den Statorwicklungen 12 ist mit dem Antriebsgehäuse 7 und/oder
dem Rahmenelement 4 direkt verbunden. Während der Rotor 9 fest
mit der Hohlwelle 2 verbunden ist stülpt sich der Stator 11 in
Verbindung mit dem Gehäuse 7 vorzugsweise
topfförmig über den
Rotor 9 und vorzugsweise den Abschluss der Hohlwelle 2,
wobei das Gehäuse 7 vorzugsweise
durch das Rahmenelement 4 abgeschlossen wird. Vorzugsweise
werden hierbei in der Zeichnung nicht näher dargestellte Reduzierhülsen verwendet.
Rotor 9 und Stator 11 sind durch einen Luftspalt 13 getrennt.
Der Luftspalt 13 stellt sicher, dass keine unerwünschten
Schwingungen bzw. Oszillationen übertragen
werden.
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Der in 1 und 2 rechtsseitig abgebildete
Abschluss der Hohlwelle 2 und die Ausbildung der Betriebsstoffzufuhr 6 sind
lediglich schematisch dargestellt.
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3 zeigt
einen Trockenzylinder 1 mit einem Hohlwellenmotor 21 in
Form eines Direktantriebs. Die Hohlwelle 2 des Zylinders 1 ist
dabei mit Hilfe von Wellenlagern 15 gelagert. Der Direktantrieb 21 ist
gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Befestigungselementen auf
einem Unterbauelement 20 befestigt. Über die Hohlwelle 2 wird
die Betriebsstoffzufuhr 6 in den Trockenzylinder 1 ermöglicht.
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Die Antriebsvorrichtung 21 weist
ein Gehäuse 7 auf,
das vorzugsweise mit Abdichtungen 16 ausgestaltet ist.
Wie bei den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen
sind innerhalb des Gehäuses 7 eine
Rotorvorrichtung 9 mit den Rotorwicklungen 10 und
eine Statorvorrichtung 11 mit den Statorwicklungen 12 angeordnet.
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Wie bei den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist die Kühlung der
Antriebsvorrichtung 21 auch durch Betriebsstoffe möglich, die
durch die Hohlwelle 2 geleitet werden. Darüber hinaus
bzw. alternativ dazu sind in dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
in der Antriebsvorrichtung 21 gegebenenfalls zusätzlich mindestens eine
Kühlmittelleitung 17 und
eine Kühlmittelableitung 18 vorgesehen.
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Der Luftspalt 13 verhindert
weitestgehend die Übertragung
von unerwünschten
Schwingungen bzw. Oszillationen zwischen dem Rotor 9 und
dem Stator 11. Es ist denkbar, in den Spalt 13 Stoffe
einzubringen, die die Übertragung
von unerwünschten Schwingungen
bzw. Oszillationen verhindern bzw. weiter reduzieren.
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Es ist möglich, die Hohlwelle 2 im Antriebsgehäuse 7 zu
lagern, auch wenn dies in den 1 bis 3 nicht näher dargestellt ist. Denkbar
ist die Anordnung einer Lagervorrichtung für die Welle 2 beispielsweise
innerhalb des Antriebsgehäuses 7,
unmittelbar oder mittelbar außerhalb
des Antriebs gehäuses 7 bzw.
an mindestens einem der Punkte, an dem die Hohlwelle 2 durch
das Antriebsgehäuse 7 durchgeführt ist.
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4 und 5 zeigen eine Anordnung von
Zylindern 1 bzw. 1a bis 1d für eine Anwendung
in der Papierindustrie. Dabei wird zwischen den Zylindern 1a bis 1d eine
Papierbahn 22 bewegt. Die Zylinder sind übereinander
gestapelt angeordnet und wie beispielsweise in den 1 bis 3 beschrieben
mit Antriebsvorrichtungen 21 bzw. 21a bis 21d verbunden. Vorzugsweise
werden die Zylinder 1a bis 1d bzw. die Antriebsvorrichtungen 21a bis 21d von
einem gemeinsamen Maschinenrahmen 4 gehalten.
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Die erfindungsgemäße Ausführung eines Direktantriebs 21 für einen
Zylinder 1 mittels einer Hohlwelle 2 hat sich
als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn mehrere Antriebe 21 bzw. 21a bis 21d und
Zylinder 1 bzw. 1a bis 1d übereinander
bzw. auch anderweitig nah beieinander, wie beispielsweise in der 4 und 5 gezeigt angeordnet werden. Eine derartige
Anordnung erfolgt mit Vorteil mit Hilfe von einem oder mehreren
Rahmenelementen 4.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß der Rotor 9 fest
mit der Hohlwelle 2 verbunden ist, der Stator 11 fest
mit dem Antriebsgehäuse 7 bzw.
dem Maschinenrahmen 4 verbunden ist und die beiden Vorrichtungen 9 und 11 innerhalb
der Antriebseinrichtung 21 unverbunden durch einen Spalt 13 getrennt
angeordnet sind, erfolgt keine unerwünschte Übertragung von Schwingungen
bzw. Oszillationen in der Antriebsvorrichtung 21.
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Der erfindungsgemäße Antrieb ist im Vergleich
zu bisher existierenden Hohlwellengetrieben besonders platzsparend,
und erfordert insbesondere aufgrund seiner verkürzten Bauform wesentlich weniger
Wartungsaufwand, da beispielsweise verschleißbehaftete Zahnräder entfallen
können
und mechanische Verluste erheblich reduziert werden. Die erfindungsgemäße Ausführung des
Antriebs 21 ermöglicht
zudem eine besonders vorteilhafte Zuführung von Hilfs- und Betriebsstoffen
in den Zylinder bzw. die Walze 1.