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Die Erfindung betrifft eine Förderrollenantriebseinheit, umfassend Ein sich axial erstreckendes Gehäuse mit einer äußeren Gehäuseoberfläche, die zur Übertragung einer Förderkraft auf ein zu förderndes Gut dient, zwei Achsenden, gegenüber denen das Gehäuse drehbar gelagert ist und die an beiden Stirnseiten aus dem Gehäuse vorstehen, einen Elektromotor, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und solcherart mit zumindest einem der zwei Achsenden und dem Gehäuse mechanisch gekoppelt ist, dass er ein Drehmoment zwischen dem/den Achsende(n) und dem Gehäuse erzeugen kann und ein Fluid, welches innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um eine Wärmeübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Gehäuse bereitzustellen, Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Förderrollenantriebseinheit.
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Förderrollenantriebseinheiten der eingangs genannten Bauart werden beispielsweise als Trommelmotoren oder als Rollenantriebe eingesetzt und dienen dazu, um ein direkt auf ihrem Außenumfang aufliegendes Fördergut zu fördern oder um ein den Außenumfang teilweise umschlingendes Förderband anzutreiben. Förderrollenantriebseinheiten der eingangs genannten Bauart werden auch dazu eingesetzt, um über Ketten, Zahnriemen oder andere Kopplungselemente andere Förderelemente anzutreiben. Im Folgenden wird für solche Förderrollenantriebseinheiten verkürzt der Begriff „Trommelmotor” verwendet, ohne dass hierdurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass sich die Erfindung auf Trommelmotoren alleine beschränkt, vielmehr sind auch Rollenantriebe und dergleichen mit umfasst.
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Trommelmotoren haben sich in der Logistik und Fördertechnik für eine Vielzahl von Anwendungen bewährt. Sie werden in verschiedenen Abmessungen eingesetzt, wobei einerseits der Außendurchmesser des Gehäuses und anderseits die axiale Länge des Gehäuse variabel ist. Es ist aus fertigungstechnischen Gründen üblich, Trommelmotoren als Serien aufzulegen, die innerhalb eines Außendurchmessers unterschiedliche Gehäuselängen aufweisen und hierdurch für unterschiedliche Förderbandbreiten eingesetzt werden können.
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Bei Trommelmotoren der zuvor erläuterten Bauweise wird häufig, insbesondere dann, wenn diese in hohen Lastbereichen betrieben werden, beobachtet, dass ein das Gehäuse teilweise umschlingendes Förderband nicht in der gewünschten Laufposition verbleibt, sondern sich axial entlang des Gehäuses verschiebt. Um dies zu verhindern, ist es bekannt, zusätzliche Führungseinrichtungen, wie seitliche Absätze, Führungsrollen oder dergleichen vorzusehen, um zu verhindern, dass das Förderband seitlich von dem Gehäuse abrutscht oder in dieser Richtung versetzt läuft. Allerdings weisen die solcher Art benutzten zusätzlichen Führungseinrichtungen den Nachteil auf, dass sie zusätzlichen Verschleiß am Förderband erzeugen und zudem zusätzliche Kosten verursachen, da sie entsprechend angefertigt, montiert und justiert werden müssen. Es ist Ziel der Erfindung, diese Problematik zu überwinden oder zumindest zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fördervorrichtung, welche ausgebildet ist, um das Fluid in der axialen Richtung zu fördern.
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Erfindungsgemäß kann auf die Bereitstellung zusätzlicher Führungsvorrichtungen für das Förderband verzichtet werden. Dabei liegt dieser Wirkung die Erkenntnis zugrunde, dass die unzureichende Führung bzw. das Abweichen des Förderbandes von der eigentlichen Führungsachse darin begründet ist, dass sich das Förderband entlang seiner Breitenrichtung in Längsrichtung unterschiedlich dehnen kann. Diese unterschiedlichen Dehnungseigenschaften werden dadurch bewirkt, dass das Förderband sich durch das Abrollen auf dem Gehäuse in Breitenrichtung unterschiedlich stark erwärmt. Der Bereich des Förderbandes, der unmittelbar oberhalb desjenigen Gehäuseabschnittes aufliegt, der nächstliegend zum Elektromotor innerhalb des Gehäuses ist, wird stärker erwärmt als der Bereich des Förderbandes, der auf einem Gehäuseabschnitt aufliegt, der weiter vom Elektromotor entfernt ist. Dieser Effekt verstärkt sich umso mehr, je länger das Gehäuse ausgebildet ist, da in diesem Fall hohe Temperaturunterschiede zwischen derjenigen Stelle oder Seite des Gehäuses auftreten, an welcher der Elektromotor angeordnet ist zu denjenigen Gehäuseabschnitten, die vom Elektromotor abgewandt ist.
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Durch diese unterschiedlichen Temperaturen entlang der Breite des Förderbandes entstehen unterschiedliche Förderbandspannungen, was letztendlich zur Notwendigkeit eines häufigen Nachspannens des Förderbandes und zusätzlicher Führungseinrichtungen führt, um einen unerwünschten axialen Versatz des Förderbandes in Bezug auf das Gehäuse entgegen zu wirken.
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Die Erfindung überwindet diesen Nachteil, in dem durch eine Umwälzung des Fluids innerhalb des Gehäuses in axialer Richtung eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über das Gehäuse in axialer Richtung erzielt wird. Hierdurch wird vermieden, dass sich ein das Gehäuse teilweise umschlingendes Förderband in einem bestimmten Breitenbereich stärker erwärmt als in einem anderen Breitenbereich und hierdurch unterschiedliche Dehnungen am Förderband auftreten.
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Es hat sich weiterhin gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Förderrollenantriebseinheit ein weiteres Problem behoben werden kann. Eine in bestimmten Anwendungen auftretende Anforderung an Trommelmotoren liegt darin, eine möglichst hohe Förderleistung durch den Trommelmotor bereit zu stellen, d. h. eine möglichst große Antriebsleistung durch den innerhalb des Gehäuses liegenden Elektromotor zu erzielen. Dieses Bestreben wird unter anderem maßgeblich durch die Problematik der Abführung von Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses begrenzt. Grundsätzlich entsteht durch Wirkungsgradverlust des Elektromotors und Reibungsverluste der mechanisch bewegten Teile innerhalb des Gehäuses Wärme, die zu einer Überhitzung und folglich Beschädigungen des Elektromotors oder eines gegebenenfalls vorhandenen Getriebes sowie Dichtungen, Lagern und dergleichen führen kann. Es ist daher grundsätzlich bekannt, bei Trommelmotoren die Wärme über das Gehäuse aus dem Innenraum des Gehäuses abzuleiten, da dieses Gehäuse eine verhältnismäßig große Oberfläche aufweist und somit wirkungsvoll Wärme an beispielsweise ein Förderband oder die Umgebung abgeben kann. Allerdings hat sich gezeigt, dass hierdurch nur in begrenztem Umfang Wärme von den wärmeproduzierenden Teilen abgeführt werden kann und folglich nach wie vor insbesondere Temperaturprobleme einer weiteren Steigerung der Antriebsleistung entgegen stehen.
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Um diesen Nachteil zu überwinden wurden bekannte Trommelmotoren dahingehend weiterentwickelt, dass durch Öl, welches im Zwischenraum zwischen dem Elektromotor und der Innenwand des Gehäuses angeordnet ist, die Wärmeübertragung vom Elektromotor, einem gegebenenfalls im Gehäuse angeordneten Getriebe auf das Gehäuse verbessert wird. Zwar wird hierdurch grundsätzlich die Wärmeableitung weiter verbessert, gleichwohl besteht nach wie vor in bestimmten Hochleistungs-Anwendungen ein Überhitzungsproblem bei weiterer Steigerung der Antriebsleistung.
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Mit der erfindungsgemäßen Fortbildung wird als zusätzlicher Effekt erreicht, dass insgesamt mehr Wärme aus dem Inneren des Gehäuses abgeführt werden kann. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass zwar durch die Rotation des Gehäuses gegenüber dem Elektromotor und die hieraus resultierende Relativbewegung zwischen den erhitzten bzw. wärmeableitenden Oberflächen von Elektromotor und Gehäuse zum Fluid eine die Wärmeübertragung grundsätzlich fördernde Grenzflächengeschwindigkeit des Fluids erzielt wird, die weitere Steigerung der Wärmeableitung aber insbesondere aufgrund einer unzureichenden Wärmeverteilung in axialer Richtung verursacht wird. Diese unzureichende Wärmeverteilung in axialer Richtung wird erfindungsgemäß dadurch behoben, dass durch eine Fördereinrichtung eine axiale Strömungskomponente innerhalb des Fluids erzeugt wird. Die erfindungsgemäß bereitgestellte Fördereinrichtung kann insbesondere in einer Pumpeneinheit bestehen, die das Fluid in axialer Richtung fördert. Hierzu können insbesondere entsprechende Förderwege in Form von Leitungen, Rückströmbereichen und dergleichen innerhalb des Gehäuses ausgebildet sein, um einen Förderkreislauf der solchen Art gepumpten Fluids zu erzielen. Die Fördereinrichtung kann auch an der Innenwand des Gehäuses, an einer den Elektromotor umgebenden Gehäusewandung angeordneten Leit- oder Flügelelementen bestehen, welche eine axiale Strömungskomponente bewirken.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Fördervorrichtung ausgebildet, um das Fluid in einem Fluidkreislauf zu fördern, der in einem ersten Kreislaufabschnitt eine Fluidströmung in einer ersten axialen Richtung und in einem zweiten Kreislaufabschnitt eine Fluidströmung in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten axialen Richtung umfasst. Mit dieser spezifischen Ausgestaltung wird ein Kühlkreislauf innerhalb des Gehäuses durch die Fördervorrichtung bewirkt, der aufgrund seiner axialen Strömungsabschnitte eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über die Gehäuseoberfläche erzielt. Hierbei ist es zwar grundsätzlich alternativ möglich, den Kühlkreislauf entweder so auszugestalten, dass die im Bereich des Elektromotors und eines gegebenenfalls an diesen angeflanschten Getriebes erhitzte Flüssigkeit von dort aus zunächst an die innere Gehäuseoberfläche geleitet wird, dann entlang dieser inneren Gehäuseoberfläche axial entlang strömt, um hierauf folgend in einem radial einwärts gerichteten Strömungsabschnitt zurückzuströmen oder diesen Kreislauf entsprechend umgekehrt zu durchlaufen. Besonders bevorzugt ist es aber, wenn der Fluidkreislauf solcher Art ausgebildet ist, dass die am Elektromotor und dem gegebenenfalls vorhandenen Getriebe erhitzte Flüssigkeit zunächst von diesem in einem Strömungspfad, der beabstandet von der inneren Oberfläche des Gehäuses ist, axial weggeleitet wird, hierauf folgend mit einer radialen Strömungsrichtungskomponente an die innere Gehäuseoberfläche herangeführt wird, an dieser in axialer Richtung entlang zurückströmt und hierbei zurück zum Elektromotor bzw. Getriebe geführt wird. Diese bevorzugte Richtung des Fluidkreislaufs berücksichtigt, dass durch direkte Wärmeleitung und Wärmestrahlung im Bereich des Elektromotors und gegebenenfalls des Getriebes eine unmittelbare Erwärmung des Gehäuses erfolgt und es zum Zwecke einer gleichmäßigen Gehäuseerwärmung daher vorteilhaft ist, das erhitzte Fluid nicht in diesem Bereich, sondern in einem axial hierzu beabstandeten Bereich erstmals auf die innere Gehäuseoberfläche treffen zu lassen und dann unter laufender Abkühlung entlang dieser inneren Gehäuseoberfläche entlang zu leiten.
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Grundsätzlich ist bei dieser Ausführungsform zu verstehen, dass die Kreislaufabschnitte durch definierte Leitungen, die entsprechend mit Leitungswänden begrenzt sind, bereit gestellt werden können oder dass die Kreislaufabschnitte durch ein entsprechendes Strömungsbild in einem freien Raum ausgebildet werden können. So wird beispielsweise im letzteren Fall, wenn zentral im Bereich der Längsachse eine Axialströmung in Richtung auf ein axiales Ende erzeugt wird, an diesem axialen Ende typischerweise eine Wirbelbildung mit Strömungsumkehr und gleichzeitiger radialer Auswärtsablenkung der Strömung auftreten, die dann einen Rückstrom des Fluids in einem radial außen liegenden, im Querschnitt ring-förmigen Strömungsbereich erzeugt.
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Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Fluidkreislauf eine wärmeabstrahlende Oberfläche des Elektromotors und eine wärmeaufnehmende Oberfläche des Gehäuses überstreicht. Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn der Elektromotor gegenüber dem Fluidkreislauf gekapselt ist, da eine Durchströmung des Elektromotors in vielen Fällen für dessen Funktion nicht erwünscht ist. In diesem Fall wird die äußere Oberfläche des Elektromotors, welche diese Kapselung bewirkt, als wärmeabstrahlende Oberfläche in Kontakt mit dem Fluid sein und das Fluid die dabei aufgenommene Wärme entsprechend an eine innere Gehäuseoberfläche abgeben, die zur Wärmeaufnahme dient.
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Grundsätzlich kann die Erfindung solcher Art umgesetzt sein, dass das Fluid den Elektromotor in allen Bestandteilen durchdringt, was bei nichtleitenden Fluiden ohne technische Beeinträchtigung der Funktion des Elektromotors möglich ist. Es ist jedoch bevorzugt, wenn der Elektromotor innerhalb eines Elektromotorgehäuses gekapselt und gegenüber dem Fluid abgedichtet angeordnet ist und das Fluid in einem Fluidraum zwischen dem Elektromotorgehäuse und dem Gehäuse angeordnet ist. Hierdurch ist der Elektromotor oder Teile davon gegenüber dem Bereich, in dem sich das Fluid befindet, abgedichtet oder es können Bestandteile des Elektromotors entsprechend abgedichtet sein.
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Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Fördervorrichtung durch den Elektromotor angetrieben ist. Zum Zwecke dieses Antriebs kann der Elektromotor entweder direkt mechanisch mit der Fördervorrichtung gekoppelt sein oder es kann eine indirekte Kopplung zur Übertragung eines Drehmoments bereit gestellt sein, wie beispielsweise durch eine magnetische Kopplung. Dabei kann der Antrieb in solcher Weise erfolgen, dass die Fördervorrichtung ebenfalls in einer Rotationsbewegung versetzt wird, die gegenüber der Rotationsbewegung des Elektromotors untersetzt oder übersetzt ist oder die Fördervorrichtung in einer zyklische, reziprokale Bewegungsform gesetzt werden, um die Förderbewirkung zu erzielen.
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Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die Fördervorrichtung ein rotierendes fluiddynamisches Element, insbesondere einen Rotor, Propeller, oder eine Schraube umfasst, der/die durch den Elektromotor angetrieben ist. Durch die Ausgestaltung der Fördervorrichtung mit einem solchen rotierenden, fluiddynamischen Element wird eine einerseits besonders robuste, andererseits ausreichend wirksame Förderung des Fluids bewirkt, die zudem ohne eine mechanische Unter- oder Übersetzung der Rotationsbewegung des Elektromotors auskommen kann.
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Die erfindungsgemäße Förderrollenantriebseinheit kann weiter fortgebildet werden, indem die Fördervorrichtung benachbart zum Elektromotor angeordnet ist und in einem Fluidströmungspfad angeordnet ist, der ausgehend vom Elektromotor an einem ersten axialen Ende des Gehäuses über die Fördervorrichtung zu einem zweiten axialen Ende des Gehäuses und von dort entlang der Innenwand des Gehäuses zurück zum Elektromotor verläuft. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere gut für Förderrollenantriebseinheiten, welche in Form von Bauserien mit unterschiedlichen Längenabmessungen hergestellt werden, um hierdurch für jede Länge die erwünschten thermischen Eigenschaften der Gehäuseoberfläche zu erzielen. Dabei ist unter dem ersten bzw. zweiten axialen Ende des Gehäuses jeweils die Stirnseite des Gehäuses zu verstehen, aus welcher das entsprechende Achsende jeweils zur Montage der Förderrollenantriebseinheit in einem Rahmengestell oder dergleichen herausragt. Unter der Anordnung des Elektromotors an einem ersten axialen Ende des Gehäuses ist hierbei zu verstehen, dass der Elektromotor nicht in einer mittigen Lage in Bezug auf die Längserstreckung des Gehäuses angeordnet ist, sondern diesbezüglich außermittig zu dem ersten axialen Ende hin versetzt ist. Dabei wird nicht ausgeschlossen, dass zwischen dem Elektromotor und diesem ersten axialen Ende noch weitere Bauteile, beispielsweise eine elektronische Steuerungseinrichtung oder ein Getriebe, angeordnet sind.
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Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Elektromotor benachbart zu einem axialen Ende des Gehäuses angeordnet ist und dass die Fördervorrichtung ausgebildet ist, um Fluid von diesem axialen Ende des Gehäuses zu dem anderen axialen Ende des Gehäuses zu fördern. Die benachbarte Lage der Fördervorrichtung zum Elektromotor begünstigt hierbei die Übertragung einer direkten Antriebskraft vom Elektromotor auf die Fördervorrichtung. Dabei ist zu verstehen, dass diese benachbarte Lage nicht ausschließt, dass zwischen Elektromotor und Fördervorrichtung weitere Bauelemente, beispielsweise eine elektronische Steuerung oder ein Getriebe, angeordnet sind. Es ist jedoch für den fertigungstechnisch und montagetechnisch günstigsten Aufbau bevorzugt, wenn eine direkte Benachbarung ohne Zwischenschaltung weiterer Bauelemente zwischen dem Elektromotor und der Fördervorrichtung ausgebildet ist.
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Noch weiter ist es bevorzugt, wenn der Elektromotor sich von einem ersten axialen Elektromotorende zu einem zweiten axialen Elektromotorende erstreckt und von einem Kreislaufleitungsgehäuse umgeben ist, welches benachbart zum ersten axialen Elektromotorende mindestens eine erste Öffnung für das Fluid, benachbart zum zweiten axialen Elektromotorende mindestens eine zweite Öffnung für das Fluid aufweist und weiterhin einen Strömungsführungsabschnitt aufweist, der die erste(n) Öffnung(en) mit der/den zweiten Öffnung(en) verbindet, sich über zumindest einen Bereich der axialen Erstreckung des Elektromotors erstreckt und in thermischem Kontakt zu einer wärmeabstrahlenden Oberfläche des Elektromotors ist. Durch diese Fortbildung wird eine praktisch vollständige Überstreichung einer wärmeabstrahlenden. Oberfläche des Elektromotors durch das Fluid erzielt und hierbei die gesamte axiale Länge des Elektromotors für eine Wärmeübertragung von dieser wärmeabstrahlenden Oberfläche des Elektromotors auf das Fluid genutzt. Dabei ist zu verstehen, dass vorzugsweise eine Vielzahl von entsprechenden radialen ersten und zweiten Öffnungen vorhanden sind, um eine über die Umfangsrichtung gleichmäßige Durchströmung des typischerweise ringförmigen Strömungsführungsabschnittes zwischen erster und zweiter Öffnung zu erzielen, die einen geringen Strömungswiderstand aber gleichwohl eine wirksame Wärmeaufnahme aus dem Elektromotor in das Fluid erzielt.
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Noch weiter ist es bevorzugt, wenn sich das Gehäuse von einem ersten zu einem zweiten axialen Ende erstreckt, der Elektromotor an dem ersten axialen Ende des Gehäuses angeordnet ist und für das Fluid ein Strömungsweg durch eine Förderleitung ausgebildet ist, die sich vom Elektromotor zu dem zweiten axialen Ende erstreckt. Die Bereitstellung einer solchen Förderleitung, die einen definierten Strömungsweg für das Fluid zum zweiten axialen Ende bewirkt, führt zu einem besonders vorteilhaft ausgebildeten Fluidkreislauf, der eine wirksame Umwälzung des Fluids über die gesamte Länge des Gehäuses erzielt.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn zumindest ein Achsende zumindest abschnittsweise als Hohlachse ausgebildet ist und die Förderleitung durch den Innenraum der Hohlachse gebildet wird. Auf diese Weise kann ein Bauteil in Doppelfunktion, nämlich sowohl als tragende Achse für die Förderrolleneinheit als auch als fluidführendes Element genutzt werden, was einerseits fertigungstechnisch als auch montagetechnisch vorteilhaft ist.
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Dabei ist es noch weiter bevorzugt, wenn die Hohlachse an ihrem dem zweiten axialen Ende des Gehäuses benachbarten Ende mindestens eine sich radial erstreckende Öffnung aufweist, durch welche Fluid aus der Hohlachse zur Innenwand des Gehäuses oder umgekehrt strömen kann. Hierbei ist zu verstehen, dass, ebenso wie zuvor bezüglich der Umströmung des Elektromotors durch entsprechend ausgebildete Radialöffnungen, auch mehrere solcher Öffnungen vorhanden sein können, um ein über die Umfangsrichtung gleichmäßiges Strömungsbild und entsprechende gleichmäßige Wärmeverteilung zu erzielen. Die sich radial erstreckende Öffnung bzw. deren Mehrzahl können hierbei bevorzugt in unmittelbarer Nähe des zweiten axialen Endes ausgebildet sein. In bestimmten Anwendungen kann es jedoch strömungstechnisch vorteilhaft sein, wenn zwischen diesen axialen Öffnungen und dem stirnseitigen Ende des Gehäuses an diesem zweiten axialen Ende ein Abstand besteht, der etwa dem Radius des Gehäuses entspricht. Hierdurch wird vermieden, dass heißes Fluid unmittelbar im Lager- und Dichtungsbereich an dieser Stirnseite austritt und auf die innere Gehäuseoberfläche trifft und stattdessen dieser Bereich hoher Temperatur etwas nach einwärts verlagert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Elektromotor benachbart zu einem Getriebegehäuse eines Getriebes angeordnet ist, wobei das Getriebegehäuse mit einem feststehenden Teil des Elektromotors mechanisch gekoppelt ist und in dem Getriebegehäuse Getriebezahnräder drehbar gelagert sind, die mit einem rotierenden Teil des Elektromotors mechanisch gekoppelt sind. Das Getriebe ist zwischen dem Elektromotor und einem ersten axialen Ende des Gehäuses angeordnet und überträgt die Rotation des rotierenden Teils des Elektromotors auf das Gehäuse. Auf der dem Getriebe gegenüberliegenden Seite des Elektromotors ist ein Pumpengehäuse einer Pumpe angeordnet, welches mit dem feststehenden Teil des Elektromotors mechanisch gekoppelt ist und in dem ein Förderelement, insbesondere ein Propeller angeordnet ist, der mit dem rotierenden Teil des Elektromotors mechanisch gekoppelt ist. Zwischen Pumpe und einem zweiten axialen Ende des Gehäuses erstreckt sich eine Hohlachse, die mit dem feststehenden Teil des Elektromotors mechanisch gekoppelt ist, an ihrem zur Pumpe weisenden Ende in Fluidkommunikation mit der Pumpe steht und an ihrem zum zweiten axialen Ende des Gehäuses weisenden Ende in Fluidkommunikation mit einem Raum zwischen Hohlachse und der Innenwand des Gehäuses steht. Der Elektromotor, die Pumpe, die Hohlachse und die Innenwand des Gehäuses und vorzugsweise das Getriebe bilden einen Kühlkreislauf, in dem die Pumpe das Fluid fördert.
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Diese Ausführungsform der Förderrollenantriebseinheit bildet einen sowohl in fertigungstechnischer als auch im Hinblick auf den Betrieb des Förderrollenantriebs besonders vorteilhafte Ausgestaltung aus, in der innerhalb des Gehäuses ausgehend von einem Ende ein Getriebe, ein Elektromotor, eine Fördervorrichtung und eine Förderleitung für das Zirkulieren des Fluid innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und hierbei eine gezielte mechanische Kopplung bereit gestellt wird, die Rotor und Stator des Elektromotors in solcher Weise mit der Achsaufnahme und dem Gehäuse mechanisch koppeln, das durch den Elektromotor ein Drehmoment zwischen dieser Achsaufnahmeabschnitte an den beiden stirnseitigen Enden und dem Gehäuse bewirkt werden kann und zugleich eine Förderung des Fluids durch die vom Elektromotor betriebene Fördervorrichtung erzielt wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Förderrollenantriebseinheit, welches die Schritte aufweist: Übertragen eines Drehmoments von einem Elektromotor auf ein den Elektromotor umgebendes Gehäuse, wobei der Elektromotor an einem ersten axialen Ende des Gehäuses angeordnet ist, drehmomentsteifes Abstützen des Elektromotors an einem Achsende um eine sich durch das Gehäuse erstreckenden Achse, Übertragen von Wärme vom Motor auf das Gehäuse über ein zwischen Gehäuse und Elektromotor bereitgestelltes Fluid und erfindungsgemäß dadurch fortgebildet ist, dass das Fluid mittels einer vom Elektromotor angetriebenen Fördereinrichtung in einem sich in axialer Richtung erstreckenden Kühlkreislauf umgewälzt wird und hierbei durch die Strömung des Fluids Wärme vom ersten axialen Ende des Gehäuses zu einem zweiten axialen Ende des Gehäuses transportiert wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine für eine sichere Führung eines Förderbandes auf einer Förderrollenantriebseinheit günstige Betriebsweise vorgeschlagen, die aufgrund einer homogeneren Verteilung durch den Elektromotor und ein möglicherweise innerhalb des Gehäuses installiertes Getriebes abgegebenen Wärme erwärmtes Fluid innerhalb des Gehäuses ein inhomogenes Dehnungsverhalten eines das Gehäuse umschlingenden Förderbandes verhindert. Zugleich wird mit dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren ein Betrieb einer Förderrollenantriebseinheit mit einer hohen Antriebsleistung ermöglicht, in dem eine besonders effiziente Kühlung der Inhalt des Gehäuses angeordnete, sich beim Betrieb erwärmenden Bauteile, insbesondere des Elektromotors und eines hierzu angeflanschten Getriebes erzielt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Figur, welche eine längsgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Trommelmotors zeigt, erläutert.
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Die bevorzugte Ausführungsform umfasst einen Elektromotor 10, der aus einem Stator 11 und einem innerhalb dieses Stators angeordneten Rotor 12 als Drehmoment erzeugende Bauelemente aufgebaut ist. Der Rotor 12 ist gegenüber dem Stator mittels zweier Kugellager 13, 14, die an den beiden axialen Enden des Elektromotors angeordnet sind, drehbar gelagert. Der Elektromotor ist weiterhin durch ein Gehäuse 15 gegen die äußere Umgebung des Stators gekapselt, so dass der Rotor in einem abgedichteten Raum, der mit Luft gefüllt ist, läuft.
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Der Stator 12 ist drehmomentfest mit einer Welle 16 gekoppelt, welche mit einem in der Figur links liegenden ersten axialen Ende des Elektromotors aus dem Elektromotor austritt und mit den Satellitenrädern eines Planetengetriebes 20 gekoppelt ist. Das Hohlrad des Plantetengetriebes ist mit dem Gehäuse 15 des Elektromotors starr gekoppelt und das Sonnenrad des Planetengetriebes 20 überträgt die Rotation des Elektromotors auf einen stirnseitigen Flansch 31.
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An einem ersten axialen Ende 51 des Gehäuses 50 ist der stirnseitige Flansch 31 mittels zweier Rillenkugellager 32, 33 drehbar auf einem Achszapfen 41 gelagert. Ein Gehäuserohr 50 ist drehmomentfest mit dem Stirnflansch 31 verbunden. Der Achszapfen ragt in axialer Richtung aus dem Gehäuse 50 heraus und dient dazu, den Trommelmotor in einem Rahmengestell zu verankern. An dem in der Abbildung rechten, zweiten axialen Ende 52 des Elektromotors ist die Antriebswelle 16 mit einem Propeller 61 drehmomentfest gekoppelt. Der Propeller 61 rotiert innerhalb eines Pumpengehäuses 62, das drehmomentfest mit dem Stator 11 des Elektromotors gekoppelt ist.
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Der Elektromotor 10 ist weiterhin von einem rohrförmigen Gehäuse 63 umgeben. Das rohrförmige Gehäuse 63 weist benachbart zum ersten axialen Ende des Elektromotors eine Vielzahl von radialen Bohrungen 64a, b auf. Die Bohrungen 64a, b verbinden einen ringförmigen Innenraum 65, der den Stator 11 des Elektromotors 10 außen umspült, mit dem Innenraum 53 des Gehäuses 50. Innerhalb dieses Gehäuses 50 ist eine Kühlschmierflüssigkeit, insbesondere Öl angeordnet. Der ringförmige Innenraum 65 ist fluidtechnisch mit dem Zwischenraum zwischen Propeller 61 und Pumpengehäuse 62 verbunden, so dass mittels des Propellers das Öl aus dem ringförmigen Zwischenraum 65 heraus befördert werden kann. Das auf solche Art heraus beförderte Öl wird von dem Propeller in einen Hohlachsenabschnitt 34 gefördert, der sich ausgehend von dem Pumpengehäuse 62 in Richtung des zweiten axialen Endes 52 des Gehäuses 50 erstreckt. Die Hohlachse 32 ist drehmomentsteif mit dem Pumpengehäuse 62 verbunden. Gegenüberliegend zu dem mit dem Pumpengehäuse verbundenen Ende ist die Hohlachse 32 mit einem Achszapfen 33 verbunden, der am zweiten axialen Ende 52 aus dem Gehäuse 50 axial hervor steht. Ein Rillen-Kugellager 36 sorgt für eine drehbare Lagerung eines Stirnflansches 37 in Bezug auf den Achszapfen 35.
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Das durch die Hohlachse 34 geförderte Öl tritt durch mehrere radiale Bohrungen 66a–d aus der Hohlachse aus und gelangt hierdurch in den ringförmigen Zwischenraum zwischen Gehäuse 50 und Hohlachse 34. Die radialen Öffnungen 66a–d sind benachbart zum zweiten axialen Ende des Gehäuses angeordnet. Auf diese Weise kann ein Ölkreislauf hergestellt werden, der ausgehend vom Rotor 61 sich durch die Hohlachse 34 und die radialen Öffnungen 66a–d erstreckt. Von dem solchen Art erreichten zweiten axialen Ende 52 des Gehäuses 50 kehrt das Öl zurück zu den Öffnungen 64a, b und gibt hierbei Wärme an die innere Oberfläche des Gehäuses 50 ab. Das Öl tritt durch die Öffnungen 64a, b wiederum in den Ringraum 65 ein und nimmt hier Wärme vom Elektromotor auf, bevor es wieder zum Propeller 61 gelangt.
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Durch den speziellen Aufbau des erfindungsgemäßen Trommelmotors mit einem Propeller, der in einem Kühlkreislauf eingebunden ist, der sich über die praktisch gesamte Länge des Gehäuses 50 erstreckt, wird eine gleichmäßige Wärmeabgabe an das Gehäuse und somit eine gleichmäßige Erwärmung erzielt. Hierdurch wird einerseits die Wärmeabfuhr insgesamt verbessert und andererseits werden lokale Dehnungen eines Förderbandes, welches auf einer zylindrischen Außenfläche 53 des Gehäuses läuft, vermieden und hierdurch eine sichere Führung eines solchen Förderbandes auf dem Gehäuse ermöglicht.
