DE20014932U1

DE20014932U1 - Planetengetriebe für Verdichteranlagen

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Publication number: DE20014932U1
Application number: DE20014932U
Authority: DE
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2010-08-30

Description

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RENKAG, Augsburg PB04439

Planetengetriebe für Verdichteranlagen

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für Verdichteranlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für den Antrieb von mehreren Verdichtern ist es allgemein bekannt, sogenannte Mehrwellengetriebe einzusetzen. Dabei treibt ein gesondert aufgestellter Elektromotor auf ein Großrad, an dessen Umfang mehrere Abtriebswellen angeordnet sind, welche - über mit dem Großrad kämmende - Ritzel angetrieben werden. Auf beiden Seiten des Getriebegehäuses werden die Verdichter angeflanscht, wobei die Verdichterwellen in axialer Richtung direkt an die Abtriebswellen anschließen. Bei stehenden Großrädern sind zwei Abtriebswellen jeweils seitlich - auf der Höhe der horizontalen Symmetrieachse des Großrades - sowie weitere oberhalb bzw. unterhalb - in der vertikalen Symmetrieachse - des Großrades angeordnet, so daß - bei Nutzung beider Enden der Abtriebswellen - der Antrieb von acht Verdichtern möglich ist.

Solche Mehrwellengetriebe stellen für den Antrieb von lediglich einem oder zwei Verdichtern einen sehr großen Aufwand dar, sind aufgrund ihrer Größe sehr schwer und bedingen verhältnismäßig hohe Investitionskosten.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung ein kompakteres, wirtschaftlicheres Getriebe zu schaffen, welches die großen, in wechselnden Richtungen auftretenden, Axialschübe aus dem Verdichterbetrieb abstützen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die vorteilhafte Übertragung der - vom Verdichter verursachten - Axialschübe mit Druckkämmen, die an der am langsamsten laufenden Welle in das Gehäuse geleitet werden, fallen nur sehr geringe Verlustleistungen an, wodurch hohe Wirkungsgrade erreicht werden und ein wirtschaftlicher Betrieb möglich ist.

Durch die Anordnung eines Radial-Axial-Lagers innerhalb des erfindungsgemäßen Getriebes kann auf die Motorlagerung verzichtet werden, wodurch die Teilezahl sowie die Kosten reduziert werden. Bei Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Getrieben an beiden Motorschildern kann sogar ganz auf eine Lagerung des Rotors im Motor verzichtet werden, wobei nur ein Radial-Axial-Lager zur Aufnahme

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des Schubes aus beiden Verdichtern vorgesehen werden muß. Das andere Getriebelager kann als reines Radial-Lager ausgeführt werden.

Durch die günstige Bauform des Planetengetriebes in Richtung der Motorwelle wird für die Aufstellung der Anlage nur eine schmale Stellfläche benötigt. Weiterhin fällt das Gesamtgewicht der Anlage geringer aus.

Durch ein fliegend zwischen den Planetenrädern gelagertes Sonnenrad, kann in vorteilhafterweise eine Radiallagerung der Verdichterwelle eingespart werden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad weiter verbessert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. In den zugehörigen schematischen Zeichnungen zeigen, die

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem Druckkamm, die

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit mehreren Druckkämmen und die

Fig. 3 eine Anordnung eines Elektromotors mit zwei Getrieben.

In Fig. 1 ist in abgebrochener Darstellung ein Elektromotor (1) dargestellt, dessen Antriebswelle (4) mit dem Rotor (5) in einem herkömmlichen Motorlager (3) am Motorschild (2) gelagert ist. Der Elektromotor (1) ist an einem Fundament befestigt und an seinem Motorschild (2) ist das Getriebegehäuse (8) angeflanscht. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Getriebe auch separat an ein Fundament angebunden werden.

Auf der in das Getriebe hineinragende Antriebs- bzw. Motorwelle (4) ist ein Hohlrad (9) angeordnet, das mit seiner Innenverzahnung vorzugsweise mit mehreren Planetenrädern (10) kämmt. In dieser Darstellung ist nur das in der Schnittebene liegende Planetenrad (10) sichtbar, das -wie alle weiteren drehbar- im gehäusefesten Planetenträger (11) gelagert ist. Gegenüber den - in dieser Schnittebene - nicht sichtbaren Planetenrädern, ist an beiden Seiten des sichtbaren Planetenrades (10), jeweils ein Axiallager (12) angeordnet, die sich beide - im teilweise vom Hohlrad (9) umschlossenen - Planetenträger (11) abstützen. Diese Axiallager (12) sind vorzugsweise als Kippsegment-Gleitlager ausgeführt und so dimensioniert, daß sie den gesamten - in beiden Achsrichtungen auftretenden - Schub, resultierend aus Verdichterbetrieb sowie Verzahnungskräften aufnehmen können. Bei kleineren Verdichterbaugrößen mit geringeren Axialschüben und ggf. niedrigeren Drehzahlen sind an dieser Stelle auch Wälzlager einsetzbar.

Die Planetenräder (10) treiben in ein - in der Achse der Motorwelle (4) liegendes Sonnenrad (14) ein. Das Sonnenrad (14) ist innerhalb des Getriebes fliegend zwischen den Planetenrädern (10) gelagert und die Sonnenradwelle (15) ist an ihrem Austritt aus dem Getriebe in einem Lager (17) radial gelagert. Der Verdichter (6) ist an dieser Stelle direkt an das Getriebe angeflanscht und die Verdichterwelle (7) schließt sich mit einer Wellenkupplung direkt an die Sonnenradwelle (15) an. Es

sind auch Ausführungen möglich, bei welchen das Sonnenrad (14) direkt an der Verdichterwelle (7) angeordnet ist, wobei ein geteiltes Lager (17) sowie ggf. eine Teilfuge am Getriebegehäuse vorzusehen ist. Der Verdichter (6) hängt vorzugsweise frei am Getriebe, kann jedoch falls erforderlich auch separat am Fundament angebunden werden.

Die großen Axialkräfte die durch den Verdichterbetrieb auf die Sonnenradwelle (15) wirken, können zumindest beim An- oder Herunterfahren des Verdichters (6) mit ihrem Maximalbetrag in beide Achsrichtungen schieben. Diese Axialkräfte werden über einen Druckkamm (16), der an der Stirnseite des Sonnenrades (14) angeordnet ist, auf das Planetenrad (10) übertragen. Dieser scheibenförmige Druckkamm (16) greift dazu in eine umlaufende Nut (13) am Planetenrad (10). Die Breite der Nut (13) ist dabei so bemessen, daß sich auf der jeweils belasteten Stirnseite des Druckkammes (16) ein hydrodynamischer Schmierkeil bilden kann, um bei den - an dieser Stelle auftretenden - hohen Drehzahlen geringstmögliche Reibungsverluste zu erzeugen. Die nunmehr am Planetenrad (10) anliegende Axialkraft wird, je nachdem in welche Richtung sie wirkt, über eines der Axiallager (12) in den Planetenträger (11) eingeleitet. Über das Getriebegehäuse (8) wird die Axialkraft entweder am Motorschild (2) oder bei separater Aufstellung des Getriebes von einem Fundament abgefangen.

Der Druckkamm (16) wird vorzugsweise als separates Teil stirnseitig an das Sonnenrad (14) angefügt, wozu beispielsweise eine Schraubenverbindung vorzusehen ist.

Die nicht dargestellten weiteren Planetenräder sind ebenso breit wie das axialkraftübertragende Planetenrad (10) und nur radial im Planeteneträger (11) gelagert. Sie übertragen keine Axialkraft auf den Planetenträger (11), sondern werden in axialer Richtung über die gleichen Nuten (13) wie am sichtbaren Planetenrad (10) im scheibenförmigen Druckkamm (16) axial geführt.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem auf einem Fundament befestigten Motor (30) an dessen Stirnseite ein erfindungsgemäßes Getriebe angeordnet ist. Wie im bereits erläuterten Beispiel wird die Antriebsleistung durch die - mit einem Rotor (34) versehene - Antriebswelle (33) auf ein Hohlrad (38) übertragen. Im Inneren des Hohlrades (38) kämmen vorzugsweise mehrere Planetenräder (41), die über ein Sonnenrad (44) in die Sonnenradwelle (45) abtreiben. Auch hier ist das Sonnenrad (44) fliegend in den Verzahnungen der Planetenräder (41) zentriert bzw. gelagert. Die Sonnenradwelle (45) ist an ihrem Austritt aus dem Getriebegehäuse (37) durch ein Lager (47) radial geführt und geht entweder in einem Stück oder mit einer Wellenkupplung verbunden in die Verdichterwelle (36) über. Der Verdichter (35) selbst ist direkt an das Getriebe angeflanscht.

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Der auftretende Axialschub wird wie im obigen Beispiel zunächst durch einen baugleichen scheibenförmigen Druckkamm (46) über eine umlaufende Nut (43) auf ein einziges Planetenrad (41) übertragen. Dieses Planetenrad (41) ist jedoch nicht durch Axiallager gestützt, sondern in zwei weiteren Druckkämmen (39, 40) geführt, die den Schub jeweils auf das - an der Antriebswelle (33) befestigte Hohlrad (38) übertragen. Von der Antriebswelle (33) wird der Axialschub über ein kombiniertes Axial-Radial-Lager (32), das in eine Wand (31) des Getriebegehäuses (37) eingebaut ist, abgefangen und auf das Motorgehäuse geleitet, wobei die Wand (31) in besonders vorteilhafterweise ein Motorschild ersetzen kann.

Bei einer separaten Aufstellung des Getriebes (eine weitere Ausführungsvariante) wird die Kraft vom Getriebe direkt in das eigene Fundament eingeleitet. In beiden Fällen übernimmt das Axial-Radial-Lager (32) in besonders vorteilhafter Weise zusätzlich die radiale Führung der Antriebswelle (33), wodurch das entsprechende Motorlager (3: Fig. 1) entfallen kann. Bei Nutzung dieser Vorteile können die Investitionskosten der Gesamtanlage aufgrund der verringerten Teilezahl reduziert werden.

Es ist selbstverständlich auch möglich Standardmotoren mit eigenen Wellenlagerungen und Motorschildern einzusetzen, an welchen die Wand (31) des Getriebes verschraubt werden kann. Zum Abfangen des Axialschubes ist in diesem Fall ein reines Axiallager vorzusehen.

Durch das Abfangen der Axiallast an der langsamlaufenden Antriebswelle (33) über die Axial-Radial-Lagerung (32) im Getriebegehäuse (37) wird die Verlustleistung der Getriebeanordnung in vorteilhafterweise weiter minimiert und der Wirkungsgrad gesteigert.

Der zum Motor (30) hingerichtete Druckkamm (39) ist vorzugsweise ein umlaufender radial nach innen weisender angedrehter Absatz und der zum Verdichter hin angeordnete Druckkamm (40) ist ein ringförmiges Teil, welches sich mit einem Absatz auf der zylindrischen Mantelfläche neben der Hohlradverzahnung zentriert und an der Stirnseite des Hohlrades (38) verschraubt wird. Der Zwischenraum zwischen den beiden Druckkämmen (39, 40) ist so bemessen, daß sich an der jeweiligen Reibungsfläche des axialkraftübertragenden Planetenrades (41) gegenüber dem entsprechenden Druckkamm (39; 40) ein hydrodynamischer Schmierkeil mit geringen Reibungsverlusten ausbilden kann -je nachdem in welche Richtung der Axialschub wirkt.

Bei allen bisher beschriebenen Druckkämmen wirkt sich die bevorzugte Materialwahl bei den Reibungspartnem (Stahl/Stahl) günstig auf die auftretenden Reibungszahlen aus, so daß durch die Druckkämme wesentlich kleinere Verlustleistungen abgeführt werden als beim Einsatz von entsprechenden Axiallagern.

Alle Planetenräder (41) sind auf dem Planetenträger (42) radial gelagert, aber die vor bzw. hinter der Schnittebene der Zeichnung liegenden - also nicht dargestellten - Planetenräder werden nicht zwischen den Druckkämmen (39, 40) des Hohl-

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rades (38) geführt, sondern werden mit ihrer Nut (43) im Druckkamm (46) des Sonnenrades (44) axial geführt. Diese Planetenräder sind gegenüber dem dargestellten Planetenrad (41) schmäler ausgeführt, so daß sie in keinem Lastfall zur Anlage an einen der Druckkämme (39, 40) kommen. Diese Maßnahme ist erforderlich, um eine Überbestimmung des Systems zu vermeiden.

Die Fig. 3 stellt eine Anordnung eines auf einem Fundament aufgestellten Motors

(50) mit zwei Verdichtern (57) dar, wobei an beiden Enden der Antriebswelle (51) jeweils eines - wie oben beschrieben ausgeführtes - Getriebe (54) angeordnet ist.

An jedes Getriebe (54) ist jeweils wiederum ein Verdichter (57) angeflanscht und antriebsmäßig damit verbunden.

In vorteilhafter Weise wird in dieser Ausführung auf Motorschilder sowie die Lagerung der Antriebswelle (51) im Motor (50) selbst verzichtet und die Aufgaben dieser Teile werden auf die Getriebe (54) übertragen. Dazu sind die Getriebe (54) wie zu Fig. 2 beschrieben ausgeführt und in der Getriebewand (52) des einen Getriebes (54) wird ein Radial-Lager (56) für die Antriebswelle (51) vorgesehen. Zur Aufnahme des Axialschubes aus beiden Verdichtern (57) ist die Antriebswelle

(51) auf der anderen Seite in einem kombinierten Axial-Radial-Lager (55) gelagert, welches in der Getriebewand (53) des anderen Getriebes (54) angeordnet ist.

Selbstverständlich ist auch hier der Einsatz von Standardmotoren mit Motorschildern und Wellenlagerungen möglich, wobei die Getriebewände (52, 53) an den Motorschildern verschraubt werden und für den Axialschub beider Verdichter (57) an einem der Getriebe (54) ein reines Axiallager vorgesehen wird.

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Bezugszeichenliste

	1	Motor	30	35	Verdichter
	2	Motorschild		36	Verdichterwelle
	3	Motorlager		37	Getriebegehäuse
5	4	Antriebswelle		38	Hohlrad
	5	Rotor		39	Druckkamm
	6	Verdichter	35	40	Druckkamm
	7	Verdichterwelle		41	Planeten rad
	8	Getriebegehäuse		42	Planetenradträger
10	9	Hohlrad		43	Nut
	10	Planetenrad		44	Sonnenrad
	11	Planetenradträger	40	45	Sonnenradwelle
	12	Axiallager		46	Druckkamm
	13	Nut		47	Lager
15	14	Sonnenrad
	15	Sonnenradwelle
	16	Druckkamm	45	50	Motor
	17	Lager		51	Antriebswelle
				52	Getriebewand
20				53	Getriebewand
	30	Motor		54	Getriebe
	31	Wand	55	Radial-Axial-Lager
	32	Axial-Radial-Lager	56	Radial- Lager
	33	Antriebswelle	57	Verdichter
25	34	Rotor

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Claims

1. Planetengetriebe für Verdichteranlagen mit einem, von einem Elektromotor (1, 30, 50), angetriebenen Hohlrad (9, 38), das über mindestens ein Planetenrad (10, 41) ein Sonnenrad (14, 44) antreibt, welches antriebsmäßig mit der Welle (7, 36) eines Verdichters (6, 35) verbunden ist, wobei die auftretenden Axialkräfte über mindestens einen Druckkamm (16; 39, 40, 46) und ein Axiallager (12; 32) in das Getriebegehäuse (8) eingeleitet werden.

2. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (14, 44) mit einem scheibenförmigen Druckkamm (16) versehen ist, der in eine am Planetenrad (10) umlaufende Nut (13) eingreift und das Planetenrad (10) im gehäusefesten Planetenträger (11) in axialer Richtung gelagert ist.

3. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (44) mit einem scheibenförmigen Druckkamm (46) versehen ist, der in eine am Planetenrad (41) umlaufende Nut (43) eingreift und das Planetenrad (41) zwischen zwei weiteren Druckkämmen (39, 40), die am Hohlrad (38) angeordnet sind, geführt wird, wobei das Hohlrad (38) auf der Antriebswelle (33) des Elektromotors (30) angeordnet ist, die im Getriebegehäuse (37) in axialer Richtung gelagert ist.

4. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (33) des Elektromotors (30) im Getriebegehäuse (37) in einem kombinierten Axial-Radial-Lager (32) gelagert ist.

5. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Planetenräder nur am Druckkamm (16, 46) des Sonnenrades (14, 44) in axialer Richtung geführt werden.

6. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Antriebswelle (4, 33, 51) des Elektromotors (1, 30, 50) jeweils ein Planetengetriebe vorgesehen ist.

7. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Planetengetriebe mit einem kombinierten Radial-Axial- Lager (32; 55) und das andere mit einem reinen Radial-Lager (56) für die Antriebswelle (4, 33, 51) des Elektromotors (1, 30, 50) ausgestattet ist.

8. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (8, 37, 54) direkt an das Schild (2) des Elektromotors (1, 30, 50) angeflanscht ist.

9. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand (31, 52, 53) des Getriebegehäuses (37) ein Motorschild (2) ersetzt.

10. Planetengetriebe für Verdichteranlagen nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Getriebegehäuse (8, 37, 54) direkt ein Verdichter (6, 35, 57) angeflanscht ist.