DE10314697A1

DE10314697A1 - Antriebsvorrichtung mit einer Antriebseinheit in explosionsgeschützter Ausführung

Info

Publication number: DE10314697A1
Application number: DE2003114697
Authority: DE
Inventors: Andree Scheidig; Karl-Heinz Uhlenbrock; Peter Dr. Böhm
Original assignee: Stromag GmbH
Current assignee: Stromag GmbH
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-29
Also published as: DE10314697B4

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung mit einer Antriebseinheit in explosionsgeschützter Ausführung sowie mit einer elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung in explosionsgeschützter Ausführung ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Brems- oder Kupplungseinrichtung zentriert auf einer Antriebswelle angeordnet und einseitig druckfest an die Antriebseinheit angebaut. DOLLAR A Einsatz für Elektromotoren mit angebauter, druckfest gekapselter Bremse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer Antriebseinheit in explosionsgeschützter Ausführung sowie mit einer elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung in explosionsgeschützter Ausführung.

Derartige Antriebsvorrichtungen in explosionsgeschützter Bauweise sind allgemein bekannt. Bei einer derartigen Antriebsvorrichtung sind eine Antriebseinheit in Form eines Elektromotors und eine Bremse jeweils separat in explosionsgeschützter Ausführung gestaltet, indem beide entsprechend druckfest abgekapselt sind. Elektromotor und Bremse sind beabstandet zueinander angeordnet. Um die explosionsgeschützte Bremse befestigen zu können, ist eine zusätzliche Haubenkonstruktion vorgesehen, die verstärkt ausgeführt ist und ebenfalls nach explosionstechnischen Kriterien gestaltet ist.

Bei einer anderen bekannten Antriebsvorrichtung ist an einen Elektromotor eine standardmäßig ausgeführte Bremse angebaut, die in eine druckfeste Adapterglocke des Motors integriert ist. Motor und Bremse bilden eine Einheit, die insgesamt nach Explosionsschutzkriterien ausgeführt werden muss. Ein entsprechender Motorenhersteller ist somit auch dafür verantwortlich, dass die angebaute Bremse von den Explosionsschutzkriterien mit erfasst wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln einen zuverlässigen Explosionsschutz ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brems- oder Kupplungseinrichtung zentriert auf einer Antriebswelle angeordnet und einseitig an die Antriebseinheit angebaut ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die elektromagnetische Brems- oder Kupplungseinrichtung unabhängig von der Antriebseinheit explosionsgeschützt ausgeführt. Vorzugsweise wird die Antriebswelle durch die Brems- oder Kupplungseinrichtung hindurchgeführt, um gegebenenfalls zusätzliche Bauteile, insbesondere einen Lüfter und/oder einen Tachogeber, antreiben zu können. Vorzugsweise ragt die Antriebswelle auf beiden Seiten aus einem Gehäuse der Antriebseinheit heraus, wobei auf der einen Seite der Antriebsstrang anschließt und auf der anderen Seite eine entsprechende Bremseinrichtung vorgesehen ist. Es ist auch möglich, anstelle einer Bremseinrichtung eine Kupplungseinrichtung in Form einer elektromagnetischen Kupplung vorzusehen, die dann auf der Antriebsstrangseite an die Antriebseinheit angeschlossen ist. Falls die Antriebswelle gemäß der beschriebenen Ausführungsform durch die Bremseinrichtung hindurchgeführt ist, wird die Bremseinrichtung als Bremse in offener Bauweise bezeichnet. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird trotz offener Bauweise eine explosionsgeschützte Ausführung erzielt, die insbesondere die Anforderungen der Zündschutzart „druckfeste Kapselung" erfüllt. Vorzugsweise weist die Bremseinrichtung eine Bremsnabe auf, die koaxial auf die Antriebswelle aufgeschoben ist. Die Bremsnabe bildet mit entsprechenden Gehäuseabschnitten der Bremse die gewünschte druckfeste Ausführung. Als Antriebseinheit ist vorzugsweise ein Elektromotor, ein Hydraulikmotor oder eine anders gestaltete Antriebsübertragungsvorrichtung, insbesondere auch ein Getriebe, vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung bildet die Brems- oder Kupplungseinrichtung mit der Antriebseinheit, insbesondere mit dem Elektromotor eine kompakte, raumsparende Einheit, wobei beide Betriebsmittel, d.h. die Antriebseinheit und die Brems- oder Kupplungseinrichtung, jeweils für sich explosionsgeschützt ausgeführt sind.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Brems- oder Kupplungseinrichtung eine Bremsen- oder Kupplungsnabe auf, die drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Zwischen der Kupplungsnabe und die Kupplungsnabe umschließenden Gehäuseabschnitten sind Ringspalte vorgesehen, die zünddurchschlagsicher dimensioniert sind. Durch die äußerst schmale Bemessung der Ringspalte im Sinne einer Zünddurchschlagsicherheit ist das gesamte Innere der Bremse einschließlich der elektromagnetischen Teile druckfest gekapselt. Der Begriff der Zünddurchschlagsicherheit ist entsprechend den Anforderungen für die genormten Zündschutzarten zu verstehen. Die Brems- oder Kupplungseinrichtung selbst ist somit explosionsgeschützt ausgeführt. Innerhalb des Bremsengehäuses ergibt sich ein druckfester Raum. Vorzugsweise ist die Brems- oder Kupplungsnabe innerhalb des Brems- oder Kupplungsgehäuses durch wenigstens eine zusätzliche Lageranordnung derart maßhaltig zentriert und gelagert, dass die Toleranzen zur Definition der Zünddurchschlagsicherheit der Ringspalte eingehalten werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
1 zeigt in teilweise geschnittener Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und
2 in vergrößerter Schnittdarstellung eine elektromagnetische Bremse für die Antriebsvorrichtung nach 1.
Eine Antriebsvorrichtung gemäß 1 weist als Antriebseinheit einen Elektromotor 1 auf, der in grundsätzlich bekannter Weise in explosionsgeschützter Ausführung gestaltet ist. An den Elektromotor 1 ist eine elektromagnetische Bremse 2 in nachfolgend näher beschriebener Weise angebaut, die ebenfalls explosionsgeschützt ausgeführt ist. Von dem Elektromotor 1 aus gesehen axial – auf eine Drehachse einer als Antriebswelle dienenden Motorwelle 5a, 5b des Elektromotors 1 bezogen – hinter der elektromagnetischen Bremse 2 ist ein Lüfterrad 3 angeordnet, das zur Belüftung der gesamten Antriebsvorrichtung dient. Axial hinter diesem Lüfterrad 3 ist ein Tachogeber 4 angeordnet.
Die Motorwelle des Elektromotors 1 weist zwei Wellenabschnitte 5a, 5b auf, die zu gegenüberliegenden Stirnseiten aus einem Motorgehäuse 8 des Elektromotors herausragen. Der Wellenabschnitt 5a dient dazu, die Verbindung mit einem nicht näher dargestellten Antriebsstrang herzustellen. Auf den Wellenabschnitt 5b ist die elektromagnetische Bremse 2 derart axial aufgeschoben, dass der Wellenabschnitt 5b axial durch die Bremse 2 hindurchragt. Auf dem über die Bremse axial – gegenüberliegend zum Elektromotor 1 – hinausragenden Bereich des Wellenabschnittes 5b ist das Lüfterrad 3 befestigt. Ein stirnseitiges Ende des Wellenabschnittes 5b ist mit dem Tachogeber 4 verbunden.
Die elektromagnetische Bremse 2 weist eine Bremsennabe 7 auf, die als rotationssymmetrisches Teil ausgebildet ist und axial auf den Wellenab schnitt 5b aufgeschoben ist. Die Bremsennabe 7 ist drehfest mit dem Wellenabschnitt 5b verbunden.
Die weitere Beschreibung der Bremse 2 wird anhand der vergrößerten Darstellung gemäß 2 vorgenommen. Die Bremse gemäß 2 ist zwar gegenüber der Ausführung nach 1 in konstruktiven Details geringfügig anders ausgeführt. Diese modifizierten konstruktiven Details betreffen jedoch insbesondere die Anbindung eines Bremsengehäuses 9 der elektromagnetischen Bremse 2 an einen stirnseitigen Gehäuseabschnitt des Motorgehäuses 8 und die Gestaltung dieses Gehäuseabschnittes des Motorgehäuses 8 selbst. Alle für die Erfindung wesentlichen Merkmale und Bauteile sind identisch, so dass die Bremse gemäß 2 identisch zu der Bremse 2 nach 1 ausgeführt ist.
Die Bremsennabe 7 weist einen nicht näher bezeichneten Ringflansch in ihrem mittleren Bereich auf, der außenseitig mit einer Stirnverzahnung versehen ist. Auf dieser Stirnverzahnung ist mittels einer korrespondierenden Innenverzahnung eine Bremsscheibe 13 axial beweglich gelagert, die gleichzeitig drehschlüssig von der Bremsennabe 7 mitgenommen wird. Die Bremsscheibe 13 ist koaxial zu der Bremsennabe 7 und dem Wellenabschnitt 5b angeordnet. Auf einer dem Motorgehäuse 8 abgewandten Axialseite der Bremsscheibe 13 ist eine axial beweglich gelagerte Ankerscheibe 14 vorgesehen, die in Richtung zur Bremsscheibe 13 durch mehrere Druckfedern 15 kraftbeaufschlagt ist. Auf der der Bremsscheibe 13 abgewandten Seite ist der Ankerscheibe 14 zudem ein elektromagnetischer Spulenkörper 19 zugeordnet, der bei entsprechender Strombeaufschlagung eine Lüftung der Ankerscheibe 14 hervorruft. Sowohl der elektromagnetische Spulenkörper 19, der als Ringkörper ausgeführt ist, als auch die Druckfedern 15 sind in einem Bremsengehäuse 9 integriert. Das Bremsengehäuse 9 ist glockenartig gestaltet und mit Hilfe mehrerer achsparallel zur Drehachse der Motorwelle 5a, 5b ausgerichteter Schrauben 16 fest mit dem Gehäuseab schnitt des Motorgehäuses 8 verbunden. Das Bremsgehäuse 9 weist hierzu einen koaxial zur Drehachse der Motorwelle 5a, 5b ausgerichteten Ringmantel auf, der von dem den Spulenkörper 19 und die Druckfedern 15 aufnehmenden Blockkörper des Bremsengehäuses 9 einstückig axial in Richtung des Gehäuseabschnittes des Motorgehäuses 8 abragt und mit seinem umlaufenden Stirnrand auf einer zugeordneten Ringschulter des Gehäuseabschnittes des Motorgehäuses 8 bündig abschließend aufsitzt. Der Ringmantel umgibt die Bremsscheibe 13 und die Ankerscheibe 14 in radialem Abstand. Der Blockkörper des Bremsengehäuses 9 weist einen umlaufenden Innenflansch 11 auf, der die Bremsennabe 7 koaxial ringförmig in geringem Abstand umgibt. Hierdurch wird ein Ringspalt 18 zwischen dem Innenflansch 11 und dem zugehörigen Außenumfangabschnitt der Bremsennabe 7 erzielt. Um diesen Ringspalt 18 zentrieren und mit äußerst geringen Toleranzen auf gleichem Maß halten zu können, ist axial an den Innenflansch 11 anschließend eine Lageranordnung, vorliegend eine Wälzlageranordnung 12, vorgesehen, die das Bremsengehäuse 9 koaxial und zentriert auf der Bremsennabe 7 lagert.
Das Bremsengehäuse 9 weist zudem auf der dem Blockkörper – relativ zur Bremsscheibe 13 und zur Ankerscheibe 14 gesehen – gegenüberliegenden Seite einen radial ausgerichteten Stirnwandring 10 auf, der zum einen einen der Bremsscheibe 13 auf der der Ankerscheibe 14 gegenüberliegenden Stirnseite zugeordneten Bremsflansch und zum anderen einen radial nach innen ragenden Abschlussring 10 aufweist, der mit geringem, achsparallel zur Drehachse der Motorwelle 5a, 5b verlaufenden Ringspalt 17 die Bremsennabe 7 in ihrem dem Motorgehäuse 8 zugewandten Endbereich ringförmig umschließt. Der ringförmige Bremsflansch ist mit der Stirnwand 10 bzw. dem entsprechenden Flanschring durch Schraubverbindungen fest verbunden. Zudem ist der ringförmige Bremsflansch über axial ausgerichtete Schrauben 20 mit dem Blockkörper des Bremsengehäuses 9 fest verbunden. Schließlich stützt sich der Bremsflansch auf seiner der Bremsscheibe 13 zugewandten Stirnseite axial formschlüssig an einem radial nach innen ragenden Ringbund 21 des Ringmantels des Bremsengehäuses 9 ab.
Der Gehäuseabschnitt des Motorgehäuses 8, der durch die Schraubverbindungen 16 druckfest mit dem Ringmantel des Bremsengehäuses 9 verbunden ist, ist mittels einer weiteren Lageranordnung, ebenfalls in Form einer Wälzlageranordnung 6, zentriert auf dem Wellenabschnitt 5b der Motorwelle 5a, 5b gelagert. Diese Wälzlageranordnung 6 ist in geringem axialem Abstand zu dem Ringspalt 17 positioniert. Die andere, dem Blockkörper des Bremsengehäuses 9 zugeordnete Wälzlageranordnung 12 ist unmittelbar axial zu dem anderen, ebenfalls koaxial zur Drehachse der Motorwelle 5a, 5b ausgerichteten Ringspalt 18 angeordnet. Durch diese beiden Lageranordnungen wird eine exakte Maßhaltigkeit der Zentrierung des Bremsengehäuses 9 relativ zur Bremsennabe 7 erzielt, so dass die Ringspalte 17 und 18 lediglich innerhalb äußerst geringer Toleranzen ihre Abmessungen ändern. Beide Ringspalte 17 und 18 sind so bemessen, dass sie zünddurchschlagsicher ausgeführt sind. Die geringen Toleranzen, die die Lageranordnungen 6 und 12 zulassen, sind ebenfalls so gewählt, dass auch bei Erreichen entsprechender Toleranzgrenzwerte immer noch die Zünddurchschlagsicherheit für beide Ringspalte 17 und 18 gegeben ist.
Der eigentliche Brems- oder Arbeitsbereich im Bereich von Ankerscheibe 14, Bremsscheibe 13 sowie anschließendem Bremsflansch ist durch die beschriebene Gestaltung des Bremsengehäuses 9 und durch die enge Toleranzbemessung der Ringspalte 17 und 18 druckfest abgekapselt und somit explosionsgeschützt ausgeführt. Durch die beschriebene konstruktive Ausführung der Bremse 2 werden die Anforderungen der Zündschutzart „druckfeste Kapselung" erfüllt.

Claims

Antriebsvorrichtung mit einer Antriebseinheit in explosionsgeschützter Ausführung sowie mit einer elektromagnetischen Brems- oder Kupplungseinrichtung in explosionsgeschützter Ausführung, dadurch gekennzeichnet, dass die Brems- oder Kupplungseinrichtung (2) zentriert und druckfest gekapselt auf einer Antriebswelle (5b) angeordnet und einseitig an die Antriebseinheit (1) angebaut ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brems- oder Kupplungseinrichtung eine Bremsen- oder Kupplungsnabe (7) aufweist, die drehfest mit der Antriebswelle (5b) verbunden ist, und dass zwischen der Kupplungsnabe (7) und die Kupplungsnabe umschließenden Gehäuseabschnitten (10, 11) Ringspalte (17, 18) vorgesehen sind, die zünddurchschlagsicher dimensioniert sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5b) durch das Gehäuse der Brems- oder Kupplungseinrichtung (2) hindurchgeführt ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9, 10, 11) der Brems- oder Kupplungseinrichtung mittels wenigstens einer Lageranordnung (6, 12) zentriert relativ zu einer Drehachse der Antriebswelle (5b) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Gehäuseabschnitt (10, 11) des Gehäuses der Brems- oder Kupplungseinrichtung, der einen Ringspalt (17, 18) begrenzt, jeweils wenigstens eine Lageranordnung (6, 12) zugeordnet ist, um den jeweiligen Gehäuseabschnitt (10, 11) relativ zur Drehachse der Antriebswelle (5b) zu zentrieren.