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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubwindenanordnung mit zumindest zwei vorzugsweise achsparallelen, voneinander achsial beabstandeten Trommeln, die von zwei Motoren über eine Getriebeanordnung synchron zueinander antreibbar sind. Die Erfindung betrifft ferner einen Kran, insbesondere Portal- und/oder Containerkran, mit einer solchen Hubwindenanordnung.
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Die Schrift
DE 10 2009 050 584 A1 zeigt einen Containerkran, dessen Hubwerk zwei achsparallele und achsial, d. h. in Richtung der Trommellängsache, voneinander beabstandete Trommeln aufweist, die durch eine zwischen den Trommeln mittig angeordnete Antriebseinheit angetrieben werden können. Diese Antriebseinheit umfasst dabei einen Torquemotor in Form eines hochpoligen, permanent erregten Synchronmotors, der mittels Kardanwellen die Trommeln antreibt, wobei in den Trommeln Getriebe angeordnet sind, die von den Kardanwellen angetrieben werden und die Motordrehzahl untersetzen. Ein solcher Antrieb der Hubwinden durch einen gemeinsamen Motor stellt den Synchronlauf der beiden Trommeln sicher, wird vorrangig jedoch nur für begrenzte Leistungsbereiche eingesetzt, da ein gemeinsamer Motor andernfalls die für beide Hubwinden benötigten Leistungen nicht bereitstellen kann bzw. so groß bauen würde, dass die vorgegebenen Montagemaße und die vorgegebene achsiale Beabstandung der Trommeln, die nur einen begrenzten Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Trommeln vorsieht, nicht mehr eingehalten werden könnte. Die Position der beiden Seiltrommeln ist in hohem Maße dadurch festgelegt, dass die üblicherweise vier abgehenden Seile mit einem vorbestimmten Ablenkwinkel durch vorhandene Öffnungen im Stahlbau geführt werden müssen.
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Auch wenn mit einem gemeinsamen Antriebsmotor, der beide Trommeln antreibt, ein exakter Synchronlauf der Trommeln erreicht werden kann, wurde daher bereits vorgeschlagen, zwei separate Motoren zum Antreiben der Trommeln zu verwenden und diese neben den Hubwinden anzuordnen, um das begrenzte Abstandsmaß zwischen den Trommeln einhalten zu können. Die beiden Seiltrommeln können hierbei durch ein Stirnradgetriebe miteinander gekoppelt sein, das zwischen den Trommeln angeordnet sein und die komplette Leistung beider Motoren für beide Trommeln übertragen kann. Da das Stirnradgetriebe quer zu den coachsialen Trommeln über diese hervorsteht, können die Motoren achsparallel zu den Trommeln neben den Trommeln angeordnet werden. Durch die Kopplung der Trommeln durch das besagte Stirnradgetriebe ist dabei gleichzeitig sichergestellt, dass die Trommeln absolut synchron drehen. Zudem kann im Notfall das System mit nur einem der beiden Motoren arbeiten.
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Durch die neben den Trommeln angeordneten Motoren kommt es jedoch wiederum zu Anordnungsproblemen bzw. Beschränkungen beim Einbau, da die Motoren in einem bestimmten Sektor anzuordnen sind, um nicht mit den ablaufenden Seilen zu kollidieren. Zum anderen ist die Montage des Hubwindensystems sehr aufwändig. Es müssen die beiden Trommeln, das Stirnradgetriebe, die beiden Elektromotoren und die üblicherweise vorgesehenen Bremsen jeweils einzeln auf der tragenden Struktur ausgerichtet und befestigt werden. Hierzu sind die regelmäßig mehrere Meter voneinander entfernten Auflageflächen exakt mechanisch zu bearbeiten, um Fluchtungsfehler zwischen den Trommelachsen bzw. Fluchtungsfehler von den Stirnradgetriebeachsen zu den Trommelachsen und den Motorachsen zu vermeiden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Hubwindenanordnung sowie einen verbesserten Kran mit einer solchen Hubwindenanordnung zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll eine kompakte, leicht bauende Hubwindenanordnung geschaffen werden, die einfach zu montieren ist und mit einem günstigen Wirkungsgrad auch hohe Leistungen bereitstellen kann.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Hubwindenanordnung gemäß Anspruch 1 sowie einen Kran gemäß 16 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es wird also vorgeschlagen, nicht mehr die gesamte Leistung aller Motoren über ein gemeinsames Getriebe, durch das die Trommeln aneinandergekoppelt sind, zu übertragen, sondern die Leistung eines jeden Motors separat auf die dem jeweiligen Motor zugeordnete Trommel zu übertragen. Erfindungsgemäß besitzt die Getriebeanordnung zumindest zwei separate Getriebestränge, sodass jeder Motor über einen eigenen Getriebestrang mit jeweils einer Trommel antriebsverbunden ist. Die separaten Getriebestränge können hierbei im Vergleich zu einem gemeinsamen Getriebe, an das beide Motoren angeschlossen sind, deutlich leichter und kleiner ausgebildet werden, da nicht mehr die aufsummierte Leistung beider Motoren, sondern nur die Leistung eines Motors übertragen werden muss. Trotzdem können insgesamt betrachtet hohe Hubleistungen bereitgestellt werden, da jeder Motor nur eine Trommel antreiben muss.
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Im Vergleich zu bisher üblichen Hubwindenanordnungen mit zwei Motoren neben den Trommeln kann zudem eine deutlich kompaktere und kleinere Bauweise erreicht werden. Insbesondere können die beiden Motoren zumindest im wesentlichen vollständig in einem Raum zwischen den Trommeln angeordnet werden, wobei dieser Raum von zwei gedachten Ebenen begrenzt sein kann, die an den einander zugewandten Stirnseiten der Trommeln senkrecht zu den Trommellängsachsen angeordnet sind. Vorteilhafterweise können im Vergleich zu herkömmlichen Antriebsarchitekturen auch weniger Dichtstellen, weniger Wälzlager, weniger Ausgleichskupplungen, deutlich weniger Schmierstoff und angesichts all dessen ein deutlich geringeres Gewicht vorgesehen werden.
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Um zwischen den Trommeln zusätzlich Platz für die Motor- bzw. Getriebestranganordnung zu gewinnen, kann in Weiterbildung der Erfindung jeder Getriebestrang ein zumindest teilweise in die jeweilige Trommel eingesetztes Trommelgetriebe umfassen. Ein solches zumindest teilweise im Innenraum des Trommelkorpus aufgenommenes Trommelgetriebe kann gleichzeitig zur Lagerung bzw. Abstützung der Trommel genutzt werden, wobei ein entsprechendes, in das genannte Trommelgetriebe integriertes Lager als Radial- und/oder Achsiallager ausgebildet sein kann. Vorteilhafterweise kann zumindest ein Wälzlager im Trommelgetriebe die Trommeln über das Getriebegehäuse an der tragenden Struktur abstützen.
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Die Motoren können an die Trommeln bzw. die genannten, in die Trommeln eingesetzten Trommelgetriebe in verschiedener Weise angeschlossen sein. Insbesondere kann zwischen dem jeweiligen Trommelgetriebe und dem zugehörigen Motor ein Anschlussgetriebe vorgesehen sein, das als Stirnradgetriebe oder als Winkelgetriebe ausgebildet sein kann, um die Motoranordnung an die Gegebenheiten der Einbauumgebung anpassen zu können.
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Wird der jeweilige Motor mit einem Winkelgetriebe an die zugehörige Trommel bzw. das darin eingesetzte Trommelgetriebe angeschlosssen, kann sich der Motor mit seiner Motorlängsachse in einer Ebene quer zur Trommellängsachse erstrecken, wodurch sehr schmale Beabstandungen der Trommelstirnseiten vorgesehen werden können.
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Wird der jeweilige Motor durch ein Stirnradgetriebe an die Trommel bzw. das darin eingesetzte Trommelgetriebe angeschlossen, kann sich der Motor mit seiner Motorlängsachse achsparallel zur Trommel erstrecken. Hierdurch eine radial sehr klein bauende Anordnung erzielt werden. Werden beide Motoren über solche Stirnradgetriebe achsparallel angeordnet, können die Motoren vorteilhafterweise in unterschiedlichen Sektoren, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten einer gedachten, die Trommellängsachsen enthaltenden Ebene angeordnet werden, wodurch eine insgesamt sehr flache Hubwindenanordnung erzielt werden kann. Insbesondere in der besagten, gedachten Ebene kann die Erstreckung der Hubwindenanorndung im wesentlichen durch den Durchmesser der Trommeln bestimmt sein, da die auf gegenüberliegenden Seiten der genannten, gedachten Ebene angeordneten Motoren nicht oder kaum über die Trommeln überstehen, wenn man die Hubwindenanordnung in einer Blickrichtung senkrecht auf die gedachte Ebene betrachtet.
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Je nach den baulichen Gegebenheiten der Einbauumgebung können ggfs. auch Mischformen der vorgenannten Motorausrichtungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Motor über ein Winkelgetriebe mit seiner Motorlängsachse quer zur Trommellängsachse angeordnet sein, während der der anderen Trommel zugeordnete Motor über ein Stirnradgetriebe achsparallel angeordnet sein kann. Je nach baulicher Gegebenheit kann es jedoch oft vorteilhaft sein, beide Motoren achsparallel oder beide Motoren quer zur Trommellängsachse einzubauen.
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Eine Bremse zum Halten und/oder Bremsen der Trommel kann vorteilhafterweise in jeden der genannte Getriebestränge zwischen Motor und Trommel integriert sein, wobei die Bremse zwischen Trommelgetriebe und Motor, insbesondere zwischen Trommelgetriebe und Anschlussgetriebe oder zwischen Anschlussgetriebe und Motor angeordnet sein kann. Beispielsweise kann es bei Verwendung eines Winkelgetriebes als Anschlussgetriebe vorteilhaft sein, die Bremse zwischen Winkelgetriebe und Antriebsmotor vorzusehen. Bei Verwendung eines Stirnradgetriebes als Anschlussgetriebe kann es vorteilhaft sein, die Bremse zwischen Stirnradgetriebe und Trommelgetriebe vorzusehen, wobei jedoch auch hier die Bremse zwischen Stirnradgetriebe und Motor vorgesehen sein kann.
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Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung ein Bremsstator an einem Getriebegehäuseabschnitt befestigt sein. Die Bremse kann als Scheiben-, Lamellen- oder Trommelbremse ausgebildet sein. Bei einer Scheibenbremse kann eine Bremszange an einem Getriebegehäuseabschnitt befestigt sein.
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Durch die genannte Bremsenanordnung kann nicht nur eine kompakte Bauweise erzielt werden, sondern auch die Bremse kleindimensioniert und vor übermäßigen Belastungen geschützt werden, da durch die Übersetzung des Getriebestrangs zwischen Bremse und Trommel ein größeres Trommelmoment durch ein kleineres Bremsmoment aufgefangen werden kann.
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Um einen Synchronlauf der beiden Trommeln sicherzustellen, können die Trommeln und/oder die Motoren durch eine Synchronisiereinrichtung zueinander synchronisiert werden. Eine solche Synchronisiereinrichtung kann in Weiterbildung der Erfindung eine Gelenkwelle bspw. in Form einer Kardanwelle umfassen, die zwischen den Trommeln vorgesehen wird. Insbesondere kann eine solche Gelenkwelle an die beiden Trommelgetriebe angeschlossen sein, die in die beiden Trommeln eingesetzt sind, wobei alternativ jedoch auch ein Anschließen an die zuvor beschriebenen Anschlussgetriebe in Form der Winkel- oder Stirnradgetriebe vorgesehen sein kann. Durch eine solche Gelenkwelle kann nicht nur ein exakter Synchronlauf der beiden Trommeln, sondern auch ein Achsversatzausgleich erzielt werden, der die Montage der Trommeln einfacher hinsichtlich Lage- bzw. Positionstoleranzen macht.
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Gegebenenfalls kann auf eine solche Synchronisations- bzw. Gelenkwelle zwischen den Trommeln bzw. den Trommelgetrieben jedoch auch verzichtet werden. Die Synchronisiereinrichtung kann auch elektronisch ausgebildet sein und eine elektronische Synchronisierung des Motorlaufs der beiden Motoren bewirken, bspw. durch eine zentrale Steuerungs- bzw. Prozessoreinheit, die die Ansteuerimpulse an die Motoren aufeinander abstimmt und für einen Synchronlauf der Motoren sorgt.
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Um die Montage der Hubwindenanordnung weiter zu erleichtern, kann in Weiterbildung der Erfindung ein modularer Aufbau der Hubwindenanordnung vorgesehen sein, bei dem mehrere Baugruppen zu vormontierten Montageeinheiten zusammengefasst sind. Insbesonder kann jeweils eine Trommel mit dem zugehörigen Motor und dem dazwischengeschalteten Getriebestrang zu einer vormontierten Montageeinheit bzw. Baugruppe zusammengefasst sein, die als Ganzes an einem Hubwerksträger bzw. der tragenden Struktur montiert werden kann. Hierdurch können die Trommel- und Antriebseinheiten schon werksseitig auf die Funktion des Antriebs geprüft werden und zudem brauchen lediglich noch zwei Baugruppen am Stahlbau des Krans bzw. an der tragenden Struktur montiert werden, ohne dass es hierbei auf eine exakte Ausrichtung von Trommel, Getriebe und Motor zueinander noch ankäme. Auch zwischen den Trommeln sind zumindest kleinere Fluchtungsfehler nicht mehr entscheidend, da diese durch die Gelenkwelle bzw. die elektronische Synchronisierung kompensiert werden bzw. nicht stören. Insbesondere kann hierdurch auch die teure und aufwändige mechanische Bearbeitung weit auseinanderliegender Flächen vermieden werden.
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Insbesondere kann es ausreichen, jede Trommeleinheit über bspw. drei, vier oder mehr Bolzen- bzw. Formschlussverbindungen an der tragenden Struktur zu befestigen. Die beiden Trommeleinheiten können dabei durch die genannte Gelenkwelle verbunden werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1: einen Längsschnitt durch eine Hubwindenanordnung nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, gemäß der die beiden Motoren achsparallel angeordnet und über separate Stirnradgetriebe an jeweils nur eine Trommel angeschlossen sind,
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2: eine ausschnittsweise Teilschnittansicht einer Motor-Getriebe-Trommeleinheit ähnlich 1, wobei in Abweichung der Ausführung nach 1 eine Bremse auf der gegenüberliegenden Seite des wiederum achsparallel angeordneten Motors an dem Stirnradgetriebe angeordnet ist,
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3: einen Längsschnitt durch eine Hubwerksanordnung nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung, gemäß der die Motoren mit ihren Motorlängsachsen quer zu den Trommellängsachsen angeordnet und über Winkelgetriebe an jeweils eine Trommel angeschlossen sind, und
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4: eine perspektivische Darstellung der Hubwindenanordnung aus 3.
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Wie die Figuren zeigen umfasst die Hubwindenanordnung 1 zwei achsparallel angeordnete, voneinander beabstandete Trommeln 2, die hinsichtlich ihrer Grundstruktur in an sich üblicher Weise ausgebildet sein können, insbesondere einen gerillten Trommelkorpus mit Bordscheiben umfassen können. An stirnseitigen Randabschnitten können die Trommeln 2 auch ungerillte Zylinderabschnitte umfassen, die eine Reserve bilden, falls ein längeres Seil aufgezogen werden soll. In an sich bekannter Weise können von jeder Trommel 2 dabei zwei Seile ablaufen, wie dies bspw. bei Portal- bzw. Containerkranen der Fall sein kann, um das Hubgeschirr zum Aufnehmen von Containern stabil anheben und absenken zu können.
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Wie die Figuren zeigen, können die Trommeln 2 insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein.
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Jede der Trommeln 2 wird hierbei von einem Motor 3 angetrieben, der mit jeweils nur einer Trommel durch einen separaten Getriebestrang 4 bzw. 5 einer Getriebeanordnung 6 antriebsverbunden ist.
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Wie die 1 und 3 zeigen, kann jeder der genannten Getriebestränge 4 und 5 ein Trommelgetriebe 7 umfassen, das zumindest zum vorzugsweise größeren Teil, insbesondere auch im wesentlichen vollständig in dem Inneren der Trommel 2 aufgenommen sein kann, sodass stirnseitig nur ein Anschlussteil bzw. -abschnitt des Trommelgetriebes 7 aus der Trommel 2 hervorsteht bzw. zugänglich ist.
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In die genannten Trommelgetriebe 7 können Lagereinheiten 8 bspw. in Form eines oder mehrerer Wälzlager integriert sein, um die Trommel 2 am antriebsseitigen Ende über das Trommelgetriebe 7 abzustützen. Insbesondere kann eine Abtriebsglocke 9 des Trommelgetriebes 7, die starr bzw. drehfest mit der Trommel 2 verbunden, bspw. verschraubt sein kann, über die Lagereinheit 8 drehbar gegenüber dem stehenden Getriebegehäuse 10 abgestützt sein, welches wiederum an der nicht näher gezeigten, tragenden Struktur, die bspw. Teil eines Krans sein kann, befestigt werden kann.
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Wie 1 zeigt, können die Motoren 3 an jeweils eines der Trommelgetriebe 7 mittels eines Anschlussgetriebes 11 angeschlossen sein, wobei das genannte Anschlussgetriebe 11, wie dies 1 zeigt, als Stirnradgetriebe ausgebildet sein kann, das abtriebsseitig mit der Eingangswelle des Trommelgetriebes 7 und eingangsseitig mit dem Motor 3 verbunden ist.
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Der Motor 3 kann hierbei achsparallel, jedoch achsversetzt zu der Trommellängsachse der zugehörigen Trommel 2 angeordnet sein, vgl. 1.
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Wie 1 zeigt, können die beiden Motoren 3 hierdurch beide zwischen den Trommeln 2 angeordnet werden, und zwar insbesondere in einem Raum 12, der von zwei gedachten Ebenen 13 begrenzt wird, die an den antriebsseitigen Stirnseiten der Trommeln 2 senkrecht zur Trommellängsachse angeordnet sind, vgl. 1. Vorteilhafterweise können die beiden Motoren 3 sich hierbei überlappen, sodass sich die Motoren 3 in einer Blickrichtung senkrecht zur Trommellängsachse (welche Blickrichtung in 1 in der Zeichenebene liegt) zumindest teilweise überdecken.
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Insbesondere können die Motoren 3 auf gegenüberliegenden Seiten einer gedachten Ebene angeordnet sein, die die Trommellängsachse 14 enthält. Zumindest sind die Motoren 3 in verschiedenen Sektoren, d. h. Winkelbereichen ausgehend von der Trommelachse 14, angeordnet, sodass die Motoren 3 trotz der besagten Überlappung nicht miteinander kollidieren.
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Wie 1 zeigt, kann vorteilhafterweise in jeden Getriebestrang 4 bzw. 5 eine Bremse 15 integriert sein, wobei die genannte Bremse 15 bspw. in das Stirnrad- bzw. Anschlussgetriebe 11 integriert und/oder auf der mit der Motorwelle gekoppelten Getriebeachse und/oder direkt mit der Motorwelle gekoppelt sein kann. Die genannte Bremse 15 kann insbesondere als Scheiben- oder Lamellenbremse ausgebildet sein, wobei eine Bremsscheibe 16 auf der mit der Motorwelle gekuppelten Getriebewelle sitzen kann. Ein Bremsstator bspw. in Form einer Bremszange 17 kann vorteilhafterweise am Getriebegehäuse des Anschlussgetriebes 11 befestigt sein.
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Wie 2 zeigt, kann die genannte Bremse 15 jedoch auch mit einer Getriebewelle 18 verbunden bzw. gekoppelt sein, die nicht unmittelbar mit der Motorwelle des Motors 3 verbunden ist. Beispielsweise kann die Bremse 15 auf einer dem Motor 3 gegenüberliegenden Seite des Anschlussgetriebes 11 angeordnet sein, wodurch mehr Platz für den Einbau der Bremse 15 zur Verfügung steht. Vorteilhafterweise kann auch hier der Bremsstator bzw. die Bremszange 17 am Gehäuse des Anschlussgetriebes 11 befestigt sein, vgl. 2.
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Wie die Figuren zeigen kann ein Synchronlauf der beiden Trommeln 2 trotz der separaten Getriebestränge 4 und 5 durch eine Synchronisationswelle erreicht werden, die vorteilhafterweise als Gelenkwelle 19, insbesondere Kardanwelle ausgebildet sein kann. Die genannte Synchronisationswelle kann dabei vorteilhafterweise achsparallel bzw. koaxial zur Trommellängsachse 14 angeordnet sein und an die beiden Trommelgetriebe 7 bzw. die beiden Anschlussgetriebe 11 angeschlossen sein. Die Getriebestränge 4 und 5 können hierzu jeweils einen Achsanschluss 20 besitzen, der mit der Gelenkwelle 19 verbunden werden kann und koaxial zur Trommellängsachse 14 an der antriebsseitigen Stirnseite der Trommeln bzw. der dort vorgesehenen Getriebebaugruppen vorspringen kann.
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Wie 3 zeigt, können die Motoren 3 auch mit ihren Motorlängsachsen in Ebenen quer zur Trommellängsachse 14 angeordnet werden. Die Anschlussgetriebe 11 können hierbei in Form von Winkelgetrieben ausgebildet sein. Die Motoren 3 können dabei zu unterschiedlichen Seiten hinweisen, insbesondere aber auch parallel zueinander ausgerichtet sein, wie dies 4 zeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009050584 A1 [0002]
