DE1910817U - Stirnseitiges anschlussglied fuer anzutreibende drehkoerper grosser abmessungen. - Google Patents

Description

491.

RA. 894 937-22.!264 _

PATENTANWÄLTE l·'β β

DIPL.-ING. FRITZ THIELEKE DR.-ING. RUDOLF DÖRING DR. JOACHIM

BRAUNSCHWEIG - MÜNCHEN

Brauns chweigisclie Maschinenbauanstalt, Braunschweig,

Am Alten Bahnhof 5

"Stirnseitiges Anschlußglied für anzutreibende Drehkörper

großer Abmessungen"

Die Neuerung betrifft ein stirnseitiges Anschlußglied für anzutreibende Drehkörper großer Abmessungen, z. B. für das Innenrohr von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie, bei dem auf einem ortsfest und konzentrisch zum Drehkörper angeordneten Rahmen wenigstens zwei Antriebsmotore gleicher Leistung auf dem Umfang des Drehkörpers in gleichen Abständen befestigt sind und über Kitzel in einen stirnseitigen Zahnkranz des Drehkörpers eingreifen.

Ansehlußglieder der eingangs genannten Art beeinflussen nicht nur das Betriebsverhalten und die lebensdauer von Drehkörpern; vielmehr werden auch die Dimensionierung und die Ausbildung der Lager des Drehkörpers weitgehend von den Eigenschaften des Anschlußgliedes bestimmt. Besonders tiefgreifend ist dieser Einfluß des Anschlußgliedes auf den Drehkörper bei Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie, bei denen der Drehkörper das Innenrohr dieser Diffusionstürme bildet. Diese Innenrohre, die bei einem Durchmesser bis zu 6 m axiale Baulängen bis zu 18 m aufweisen können,

benötigen sehr hohe Antriebskräfte, d. h. es werden Motore benötigt, die Leistungen im Bereich von 100 kW aufweisen. Da die Innenrohre mit relativ niedrigen Drehzahlen, etwa im Bereich von 0,3 Umdrehungen pro Minute,umlaufen, ergibt sich, daß die hohe Motorleistung in ein großes Drehmoment umgewandelt und auf den stirnseitigen Zahnkranz des Innenrohres übertragen wird.

Bekannte Anschlußglieder zum Antreiben des Innenrohres von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie sind mit einem einzigen Elektromotor ausgerüstet, der meist über ein Getriebe auf den stirnseitigen Zahnkranz des Innenrohres einwirkt und der auf einem Rahmen befestigt ist. Diese Ausbildung hat den Nachteil, daß das Antriebsdrehmoment nur an einer Stelle des Umfanges des Zahnkranzes übertragen wird, so daß hohe Lagerreaktionen entstehen, die durch entsprechend kräftig ausgelegte Lager des Innenrohres aufgefangen werden müssen. Diese Ausbildung bekannter Anschlußglieder führt außerdem zwischen dem Ritzel des Antriebsmotors und dem Zahnkranz des Innenrohres des Diffusionstürmes zum Auftreten sehr hoher Zahndrücke und zwingt damit zur Verwendung hochwertiger, verschleißfester Werkstoffe, ohne daß jedoch durch diese Maßnahme eine große Lebensdauer des Ritzels und des Zahnkranzes erreicht werden kann.

Diffusionstürme in der Zuckerindustrie werden bei Saisonbeginn angefahren und müssen während der gesamten Dauer der Saison ununterbrochen, in Betrieb gehalten werden, weil von ihnen bzw. ihrem einwandfreien Arbeiten der gesamte Produktionsablauf abhängig ist, d. h. bei einem Ausfall eines Diffusionstürmes kommt nahezu die gesamte Produktion einer Zuckerfabrik zum Erliegen.

Aus diesem Grunde ist man bestrebt, die Diffusionstürme, insbesondere aber Anschlußglieder zum Antreiben der Diffusionstürme, so auszubilden, daß ein Störungsfall, der zum Stillsetzen des Turmes zwingt, nahezu ausgeschlossen ist, und es werden für den Pail, daß ein Stillsetzen nicht zu umgehen ist, alle Vorkehrungen dafür getroffen, die Betriebsunterbrechung zeitlich so kurz wie nur irgendmöglich zu halten. Zu diesen Maßnahmen gehört, dass Ersatzgetriebe, insbesondere aber auch ein Ersatzmotor vorrätig gehalten wird. Bei den hohen Leistungen des infrage kommenden Motors stellt das Vorrätighalten eines Antriebsmotors das Brachliegen eines relativ hohen Kapitales dar, denn die Anschaffungskosten für Motore solcher Leistungen sind relativ hoch. Trotz aller dieser Maßnahmen sind jedoch bei Anschlußgliedern der geschilderten Art Betriebsunterbrechungen nicht zu vermeiden.

Es sind auch bereits Anschlußglieder der eingangs genannten Art bekannt, die zum Antreiben des Innenrohres von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie dienen und bei denen mehr als zwei Antriebsmotore in gleichen Abständen auf dem Rahmen befestigt und so auf den Umfang des Zahnkranzes verteilt sind, daß die von ihren Kitzeln auf den Zahnkranz übertragenen Drehmomente symmetrisch zum Lager des Innenrohres wirken. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Antriebsreaktionen gegenseitig aufheben^ ohne das Lager des Innenrohres zusätzlich zu belasten. Dieser Idealzustand tritt bei den bekannten Antriebsgliedern jedoch sehr selten ein. Ein Grund dafür besteht darin, daß Elektromotore slxsx ein und dergleichen Bauserie bekanntlich niemals identische Drehzahl-Drehmomenteigenschaften aufweisen, sondern innerhalb gewisser Grenzen ein unterschiedliches Verhalten zeigen. Dies hat

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bei Antriebsgliedern der in Rede stellenden Art zur Folge, daß entweder die erwünschte Belastungssymmetrie nicht erzielt wird oder aber ein hoher technischer und baulicher Aufwand erforderlich ist, um durch Steuerungseinrichtungen und andere Maßnahmen dieses Gleichgewicht einstellen zu können. Der Mehraufwand, der dazu erforderlich ist, ist aber relativ hoch, so daß bei bekannten Antriebsgliedern die Belastungsungleichheit in Kauf genommen wird. Dadurch ergibt sich aber ein weiterer Nachteil, nämlich eine gewisse Steigerung der Störanfälligkeit des Anschlußgliedes, weil unter solchen Betriebsverhältnissen ständig einer der Antriebsmotore stärker als die anderen belastet wird.

Angestrebt wird außerdem, daß sich das Innenrohr eines Diffusionsturmes bestimmten Betriebsverhältnissen entsprechend feinfühlig stufenlos regelbar antreiben läßt, und zwar derart, daß eine Drehzahlregelung bei gleichbleibendem Antriebsdrehmoment und eine Drehmomentregelung bei im wesentlichen gleichbleibender Drehzahl möglich ist. Da bei dem bekannten Anschlußglied wenigstens zwei Elektromotor zu regeln sind, um ein solches Betriebsverhalten zu verwirklichen und dabei zugleich die Belastungssymmetrie berücksichtigt werden muß, wird der steuerungstechnische Aufwand so hoch, daß in der Praxis auf eine Drehzahl- oder Drehmomentregelung verzichtet wird.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile bekannter Anschlußglieder zu vermeiden und ein Anschlußglied der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einem einfachen und robusten Aufbau unter ständiger Aufrechterhaltung der Belastungssymmetrie ein weitgehend störungsfreier Daueran-

trieb eines Drehkörpers großer Abmessung, insbesondere des Innenrohres eines Diffusionsturmes, bei konstantein Drehmoment und stufenloser Drehzahlregelung sowie bei im wesentlichen konstant gehaltener Drehzahl eine Drehmomentenregelung ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich ein Anschlußglied der eingangs genannten Art neuerungsgemäß dadurch, daß die Antriebsmotore als hydraulische Motore ausgebildet sind und mit einer druck- und mengenregelbaren Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind, wobei die Zuströmquerschnitte zu den Motoren so bemessen sind, daß bei allen Betriebszuständen der von der Druckflüssigkeitsquelle bestimmte Arbeitsdruck erhalten bleibt.

Hydraulische Motore zeichnen sich dadurch aus, daß sie in der lage sind, hohe Drehmomente zu erzeugen und mit sehr niedrigen Drehzahlen zu arbeiten. Somit kann bei dem neuartigen Anschlußglied auf die Verwendung hochstufiger G-etriebe verzichtet werden. Es bereitet weiterhin keine Schwierigkeiten, hydraulische Motore so abzugleichen, daß ihr Drehmoment im Bereich bestimmter Drehzahlen untereinander gleich groß bleibt. Das bedeutet, daß die Belastungssymmetrie innerhalb des Drehzahlbereiches, der für den Antrieb von Innenrohren von Diffusionstürmen infrage kommt, mühelos verwirklicht werden kann.

Unregelmäßigkeiten im Zahnspiel zwischen Ritzel und Zahnkranz des Innenrohres und andere Einflüsse vermögen bei Verwendung von Hydraulmotoren das Kräftegleichgewicht nicht zu stören, solange dafür gesorgt wird, daß die Zuströmquerschnitte zu den Motoren so bemessen sind, daß der von der Druckflüssigkeitsquelle

"bestimmte Arbeitsdruck erhalten "bleibt. Unter diesen Umständen gleicht sich z. B. ein durch Zahnluft vorübergehend unbelasteter Hydraulmotor durch ein augenblickliches kurzfristiges Hochschnellen seiner Drehgeschwindigkeit selbsttätig der Situation an, bis die Zahnluft ausgeglichen ist und er das gleiche Drehmoment auf den Zahnkranz überträgt wie die anderen Hydraulmotore.

Die Verwendung von mehr als zwei Hydraulmotren zum Antreiben des Drehkörpers beim neuartigen Anschlußglied hat weiterhin den Vorteil, daß nur wenige und einfach gestaltete Ersatzteile für den Störungsfall vorrätig gehalten werden müssen und daß auch im Störungsfall fast immer ein Uotbetrieb möglich ist, bei dem eine in beeinflußbaren Grenzen gehaltene Kräfteungleichheit vorübergehend in Kauf genommen wird, bis der aufgetretene Schaden behoben worden ist und der Normalbetrieb wieder aufgenommen werden kann.

Da das von einem Hydraulmotor abgegebene oder erzeugte Drehmoment im wesentlichen vom Druck bestimmt wird, mit dem das Druckmedium zugeführt wird, ergibt sich eine sehr einfache Möglichkeit, das Drehmoment stufenlos zu regeln, indem die Druckflüssigkeitsquelle druckregelbar ausgebildet- wird. Die Drehzahl von Hydraulmotoren ist wiederum abhängig von der Menge des Druckmediums, das pro Zeiteinheit durch die einzelnen Hydraulmotore strömt bzw. das von der Druckflüssigkeitsquelle pro Zeiteinheit geliefert wird. Auch hier ist eine einfache und sehr feinfühlige Regelung durch entsprechende Ausbildung der Druckflüssigkeitsquelle möglich.

Die Neuerung sieht bei einer zweckmäßigen Ausbildung des Anschluß-

gliedes vor, daß die hydraulischen Motore über eine Ringleitung miteinander und mit der Druckflüssigkeitsquelle verbunden sind.

Eine bevorzugte Ausbildung des neuartigen Anschlußgliedes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsquelle als steuerbare und von einem Elektromotor angetriebene Förderpumpe ausgebildet ist.

Die Neuerung sieht schließlich noch vor, daß die hydraulischen Motore mit einem übersetzungsgetriebe ausgerüstet sind.

Diese Ausbildung gestattet einen überwiegend statischen Betrieb der Hydraulmotore, d. h. es kann mit hohen Drücken gearbeitet werden, so daß Strömungsverluste und durch strömendes Druckmedium verursachte Unregelmäßigkeiten weitgehend vermieden werden.

Ein Äusführungsbeispiel des neuartigen Anschlußgliedes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Pig. 1 zeigt eine'teils geschnittene Seitenansicht des neuartigen Anschlußgliedes.

Pig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Anschlußglied.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anschlußglied zum Antrieb von Drehkörpern großer Abmessungen, die einen stirnseitigen Zahnkranz

1 zur Aufnahme der Antriebskraft aufweisen, ist mit einem Rahmen

2 ausgerüstet, der konzentrisch zum in den Zeichnungen nicht dargestellten Drehkörper oder konzentrisch zum Zahnkranz 1 ortsfest angeordnet ist. Auf dem Rahmen 2 sind in gleichen Abständen von-

einander und in gleichen Abständen auf dem Umfange des Zahnkranzes 1 hydraulische Motoren 3 befestigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlußglied mit vier Hydraulmotoren 3 ausgerüstet. Die Hydraulmotore, die in bekannter V/eise ausgebildet sind, wirken über ein Ritzel 4 auf den Zahnkranz 1 ein.

Als Druckflüssigkeitsquelle dient im dargestellten Ausführungsbeispiel eine druck- und mengenregelbare Förderpumpe 5, die in einem Vorratsbehälter 6 angeordnet ist, der Druckmedium enthält, und die von einem Elektromotor 7 angetrieben wird. Die Kegelglieder, Steuerventile und dergl., mit denen die Förderpumpe 5 ausgerüstet ist, um druck- und mengenregelbar zu arbeiten, sind in den Zeichnungen nicht detailliert dargestellt, weil ihre Ausbildung bekannt ist. Die einzelnen Hydraulmotore 3 sind über eine Speiseleitung 8 mit der Pumpe 5 und über eine Rückleitung 9 mit dem Vorratsbehälter 6 verbunden. Der Querschnitt der Speiseleitung 8 ist so bemessen, daß der von der Förderpumpe 5 bestimmte Flüssigkeitsdruck während aller Betriebszustände aufrechterhalten bleibt. Miteinander und mit der Förder- oder Druckleitung 8 stehen die Hydraulmotore 3 über eine Ringleitung 10 in Verbindung und miteinander sowie mit der Rückleitung 9 über eine Ringleitung 11.

Claims (4)

RA.89* 037*22.1ZM Schutzansprüche

1. Stirnseitiges Anschlußglied für anzutreibende Drehkörper großer Abmessungen, z. B. für das Innenrohr von Diffusionstürmen in der Zuckerindustrie, bei dem auf einem ortsfest und konzentrisch zum Drehkörper angeordneten Rahmen wenigstens zwei Antriebsmotor gleicher leistung auf dem umfang des Drehkörpers in gleichen Abständen befestigt sind und über Eitzel in einen stirnseitigen Zahnkranz des Drehkörpers eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotor als hydraulische Motore (3) ausgebildet und mit einer druck- und mengenregelbaren Druckflüssigkeitsquelle (5) verbunden sind, wobei die Zuströmquerschnitte zu den Motoren so bemessen sind, daß bei allen Betriebszuständen der von der Druckflüssigkeitsquelle bestimmte Arbeitsdruck erhalten bleibt.

2. Anschlußglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Motore über eine Ringleitung (10) miteinander und mit der Druckflüssigkeitsquelle (5) verbunden sind.

3. Anschlußglied nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsquelle (5) als steuerbare und von einem Elektromotor (7) angetriebene Förderpumpe (5) ausgebildet ist.

4. Anschlußglied nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Motore (3) mit einem Übersetzungsgetriebe ausgerüstet sind.