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Fritz Sauerwald Fabrik für Getriebebau, Schwelmer Str. 185,
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5600 Wuppertal 22 ==============================================
Pendelmühlengetriebe.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Pendelmühlengetriebe mit einer
in einem eine'Eintriebswelle'und Getrieberäder enthaltenden Getriebegehäuse vertikal
angeordneten Abtriebswelle, die an ihrem oben aus dem Getriebegehäuse'herausragenden
Ende einen zum Befestigen eines die Pendel tragenden Pendel'ständers dienenden Abtriebsflansch
trägt, und die im Gehäuseinneren radial gelagert ist.
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Pendelmühlen dienen zum Zerkleinern bzw. zum Mahlen körnigen Guts.
Sie bestehen im wesentlichen aus einer vertikalen Welle, in deren unteres Ende ein
Drehmoment eingeleitet wird und an deren oberen Ende ein Querträger für mehrere
hängende, radial bewegliche Pendel angebracht ist. Beim Antrieb der Welle werden
die Pendel durch die Fliehkräfte radial ausgelenkt und gegen einen Mahlring gedrückt,
auf dem das
Mahlgut beim Umlaufen der Pendel zerkleinert wird.
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Üblicherweise ist die Antriebswelle radial und axial gelagert, um
die beim Mahlproze auftretenden Radial-und Axialkräfte abzutragen. Die Einleitung
des Drehmoments in die Antriebswelle erfolgt von einem Getriebe aus über eine Rutschkupplung,
welche übermäßige Belastungen von dem Pendelmühlengetriebe fern hält.
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Eine'Vereinfachung der Pendelmühle wird dadurch erreicht, daß an
Stelle einer gelagerten Antriebswelle für die Mahlpendel ein Pendelständer verwendet
wird, der also nicht separat vom Getriebe gelagert ist und direkt an das Pendelmühlengetriebe
angeflanscht wird.
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Dabei entfällt also die'Rutschkupplung, so daß die von der Pendelmühle
bzw. von den Mahlpendeln herrührenden Belastungen vom Pendelmühlengetriebe aufgenommen
werden müssen. Dabei ist beachtenswert, daß die durch den Mahlprozeß bedingten Belastungen
des Pendelmühlengetriebes stochastischer Natur sind, daß heißt von mehreren Zufallsgrößen
-abhängig, die in erster Linie durch das Mahlgut bestimmt werden. Beim Umlaufen
der Mahlpendel im Mahlring treffen die'Mahlpendel auf körniges Mahlgut, welches
z.B. unterschiedliche Korngröße und unterschiedliche Härte besitzt. Dementsprechend
erfolgt eine weitgehende oder weniger weitgehende Zerkleinerung bzw. die Mahlpendel'-werden
mehr oder weniger vom Mahlring abheben oder sich auf diesen zu bewegen. Daraus resultieren
entsprechend mehr oder weniger große Belastungen des Pendel'ständers in radialer
Richtung, aber auch in axialer Richtung.
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Es sind Walzenschüsselmühlengetriebe bekannt, auf deren vertikal
angeordneter Abtriebswelle bzw. auf deren mit der Abtriebswelle verbundenen Abtriebsflansch
hohe axiale Belastungen ausgeübt werden, die aus dem Mahlprozeß in der Mahlschüssel
herrühren. Bei diesen Walzenschüsselmühlengetrieben werden diese hohen Axialkräfte
vom
Abtriebsflansch über Axialkippsegmentgleitlager abgetragen, so daß die Abtriebswelle
axial praktisch unbelastet läuft. Derartige'Axialkippsegmentglei'tlager bedeuten
aber nicht nur einen erhöhten baulichen Aufwand, sondern vergrößern auch die Bauhöhe'des
Getriebes, die möglichst gering gehalten werden soll.
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Der Erfindung liegt die'Aufgabe'zugrunde, ein Pendelmühlengetriebe
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß es den aus der Pendelmühle herrührenden
Belastungsc kräften, die stohastischer Natur sind, gewachsen ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Abtriebswelle nahe ihrem
Abtriebsflansch mit einem Radialpendel-oder -zylinderrollenlager und an ihrem unteren
Ende mit einem Radial- und einem Axialpendelrollenlager abgestützt ist, die einen
gemeinsamen Drehpunkt haben.
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Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß die Abtriebswelle zumindest
an ihrem unteren Ende'mit Pendelrollenlagern abgestützt ist, deren gemeinsamer Drehpunkt
am unteren Abtriebswellenende das Momentenzentrum für die im Rahmen des Spiels der
Wälzlager möglichen Seitenbewegungen der Abtriebswelle ist und damit eine Getriebekonstruktion
hoher Lebensdauer erreichen läßt, obwohl die in ihrer Größe praktisch nur abzuschätzenden
stochasti-s-chen Belastungen der Abtriebswelle von einem getriebefernen Ende eines
von der Abtriebswelle praktisch fliegend gelagerten Pendelständers herrühren. Das
obere Radiallager ist entweder als Radialpendelrollenlager oder als Radialzylinderrollenlager
ausgeführt, je nachdem, ob es an der axialen Lastabtragung wesentlich beteiligt
sein soll oder nicht.
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In Ausgestaltung der Erfindung sitzt auf der Abtriebswelle unterhalb
des oberen Radialpendelrollenlagers ein
Abtriebsrad, das eine dietunteren
Pendelrollenlager zusätzlich zur Gewichtsbel'astung aus der Abtriebswelle belastende,
aus der Pendelmühle herrührende Aufwärtskräfte mitkompensierende Schrägverzáhnung
hat. Die Axialbelastungen des PendeSständers durch die Mahlpendel sind je nach Betriebszüstand
vertikal aufwärts oder vertikal abwärts gerichtet. Abwärtsgerichtete Vertikalkräfte
entstehen, wenn die'Mahlpendel nach außen fliegen. Aufwärtsgerichtete Vertikalkräfte
entstehen, wenn die Mahlpendel durch das Mahlgut radial einwärts bewegt werden.
Durch derartige'vertikal abwärts gerichtete Belastungskräfte'könnte die Abtriebswelle
des Pendelmühlengetriebes derart entlastet wer'den, daß ihre Lager entlastet würden.
Dadurch könnte Lagerverschleiß entstehen, weil sich die'Wälzkörper der Lager nicht
mehr abwälzen, sondern zumindest phasenweise gleiten Durch die vorbeschrieb'ene
Ausbildung des Pendelmühlengetriebes werden rartige'Lagerzustände vermieden und
dadurch die Lebensdauer der Lager besser ausgenutzt, so daß die Dauerhaltbarkeit
des PendeLmühlengetriebes besser gewährleistet werden kann.
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Die Abtriebswelle ist mit dem Abtriebsflansch einstückig ausgebildet.
Der Innenring des oberen Rollenlagers und das Abtriebsrad sind von einer vibrationssicheren
Befestigungsmutter gemeinsam auf der Abtriebswelle gegen den Antrieslansch gespannt.
Die Innenringe des unteren Radialpendel'rollenlagers und des Axialpendelrollenlagers
sind mit einer vibrationssicheren Befestigungsmutter gemeinsam gegen einen' Ringbund
der Antriebswelle gespannt.
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Die Befestigungsmuttern sind an sich bekannte'Spezìalmuttern, mit
-denen alle auf der Abtriebswelle festz-ulegenden Bauteile derart gesichert werden,
daß die auftretenden Wellenbelastungen kein Lösen bzw. kein zusätzliches Spiel verursachen
können. Zur Stabilität der gesamten Konstruktion trägt insoweit die einstückige
Ausbildung der Abtriebswelle mit -dem Abtriebsflansch bei.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine der Abtriebswelle achsparallele,
ein in das Abtriebsrad eingreifendes Antriebsrad tragende Zwischenwelle mit ihrem
oberen Ende in einem mit dem oberen Radiallager höhenmäßig überlappend angeordneten
Lager gehalten und weist -einen eine Steckmontage des oberen, mit Abtriebsflansch,
Abtriebswelle und mindestens oberem Radialpendelrollenlager und Abtriebsrad versehenen
Gehäuseteils erlaubenden Abstand von der Abtriebswelle auf. Das Pendelmühlengetriebe
kann also unter Beibehaltung seiner in üblicher Weise zweiteiligen Gehäuseausbildung
auf einfache Weise'monti-ert werden, nämlich durch Steckmontage des oberen Gehäuseteils,
in, das zuvor alle in diesem Gehäuseteil festzulegenden Bauteile'eingebaut wurden.
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Zuvor wurden ebenfalls bereits alle an der Abtriebswelle festzulegenden
Bauteile festgelegt.
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Das Lager des oberen Endes der Zwischenwelle ist ein Radialzylinderrollenlager
und das untere Ende der Zwischenwelle ist unterhalb eines von einem Kegelrad der
Antriebswelle antreibbaren Tellerrades in einem Radialpendelrollenlager des unteren
Gehäuseteils etwa auf Höhe des unteren Radialpendelrollenlagers der Abtriebswelle
abgestützt. Die Lagerungen der Zwischenwelle'liegen etwa auf der Höhe der Lagerungen
der Abtriebswelle, so daß die Bauhöhe des Getriebes im wesentlichen nur durch die
Länge der Abtriebswelle bestimmt wird.
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Zur vibrationssicheren Ausbildung des Pendelmühlengetriebes auch
im Bereich der Zwischenwelle'sind der Innenring des Radialpendelrollenlagers der
Zwischenwelle und deren Tellerrad mit einer vibrationssicheren Befestigungsmutter
gemeinsam gegen das einstückig mit der Zwischenwelle ausgebildeten Antriebsrad gespannt.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene
Seitenansicht -einer Pendelmühle und Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Pendelmühlengetriebe.
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Die in Fig. 1 dargestellte Pendelmühle besteht im wesentlichen aus
einem Pendelmühlenständer 10, der an seinem oberen Ende einen Querträger 11 hat,
an dem die MahlpendeI 12 mit Gelenkachsen 13 angelenkt sind. Die Mahlpendel 12 laufen
in einem Mahlring l4'und zerkleinern dabei nicht -näher dargestel'ltes Mahlgut,
welches in üblicher Weise z.' B. über nicht dargestellte Zellradschleusen zugeführt
wird. Der Abtransport des zerkleinerten Mahlgutes' erfolgt ebenfalls in üblicher,
nicht dargestellter Weise z.'B. -mit einem rotierenden Windsichter, der nur das
mit der gewunschten Feinheit zerkleinerte Mahlgut abtransportrert, den Rest aber
im Bereiches nicht näher dargestellten' Mahlgehäuses läßt, in dem es durch die Pendelmühle
12 zerklelnert werden kann.
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Der Drehständer 10 ist vom Pendelmühlengetriebe 15 angetrieben, so
daß die'Mahlpendel 12 durch die infol--gedessen auftretenden Fliehkräfte nach außen
bewegt werden, bis sie an dem Mahlring 14 anliegen. Zwischen die Mahlpendel 12 und
den Mahlring 14 gelangendes Mahlgut bewirkt Bewegungen der Mahlpendel 12 auf den
Drehständer zu.
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Demgemäß erzeugen Bewegungen der Mahlpendel nach außen vertikal -nach
unten wirkende Axialbelastungen im Drehständer 10 und radial nach innen gerichtete
Bewegungen der Mahlpendel 12 vertikal nach oben gerichtete Belastungen des Drehständes
10, die jeweils auf das Getriebe 15 übertragen werden.
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Der Drehständer 10 wird an seinem unteren Ende 16 mit einem Befestigungsflansch
18 an einem Abtriebsflansch 19 des Getriebes 15 befestigt, z. B. durch Verschraubung.
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Der Abtriebsflansch 18 ist einstückig mit einer Abtriebswelle 19
verbunden. In der Nähe des Außenumfangs des Abtriebsflansches 18 ist ein Dreifachlabyrinth
20 gegen Ölaustritt vorgesehen. Das zwischen dem Abtriebsflansch 18 und einem oberen
Gehäuseteil 21 wirkende Dreifachlabyrinth 20 verhindert auch einen Staubeintritt.
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Die Abtriebswelle'19 ist nahe dem Abtriebsflansch 18 mit einem Radialpendelrollenlager
22 abgestützt und trägt darunter ein Abtriebsrad 23. Dieses Abtriebsrad 23 ist mit
einem Distanzring 24 an einem Innenring 25 des Radialpendelrollenlagers 22 abgestützt,
der seinerseits über einen Abstützring 26 am Abtriebsflansch 18 abgestützt ist.
Eine vibrationssicher auf einem Gewindeabschnitt 28 der Abtriebswelle 19 sitzende
Befestigungsmutter 27 spannt die vorgenannten Bauteile 23, 24, 25, 26 am Abtriebsflansch
18 axial fest.
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Am unteren Ende der Abtriebswelle 19 ist ein Radialpendelrollenlager
29 und ein Axialpendelrollenlager 30 vorgesehen. Beide'Pendelrollenlager haben einen
gemeinsamen Drehpunkt 31, der durch die PendeIebenen 32, 33 der Pendelrollenlager
29, 30 bestimmt ist. Der Zusammenbau beider Pendelrollenlager erfolgt derart, daß
ein Innenring 34 des Radialpendelrollenlagers 29 einerseits an einem Ringbund 19'
der Abtriebswelle 19 abgestützt ist und andererseits das Abstützen eines-Innenrings
35 des Axialpendelrollenlagers 30 über einen Abstützring 36 erlaubt.
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Der Innenring 35 wird von einer vibrationssicher auf dem äußersten,
mit einem Gewinde versehenen Ende der Abtriebswelle 19 sitzenden Befestigungsmutter
37 über einen Druckring 38 druckbea'ufschlagt, so daß er gemeinsam mit dem Innenring
34 des Lagers 29 festgespannt ist.
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Die Außenringe der Pendelrollenlager 29, 30 sitzen in einem unteren
Gehäuse-teil 21' innerhalb eines Lagerständes 39. Der Lagerständer 39 nimmt außerdem
eine Lagerbuchse
40 eines Radialpendelrollenlagers 41 für eine
Zwischenwelle 42 auf, die einstückig mit einem Antriebsrad 43 ausgebildet ist, welches
mit dem Abtriebsrad 23 kämmt. Die Verzahnung der Räder 23, 43 ist eine Evolventenschrägverzahnung,
die eine gemäß Pfeil 44 gerichtete Axialbelastung der Abtriebswelle 19 erzeugt.
Diese zusätzliche Belastung bewirkt zusammen mit dem Gewicht der Pendelmühle bzw.
der Abtriebswelle 19, daß stets eine definierte'Axialbelastung insbesondere des
Axialpendelrollenlagers 30 gegeben ist, welche die aus der Pendelmühle herrührenden
beschriebenen Aufwärtskräfte zumindest kompensieren kann.
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Auf der Zwischenwelle 42 befindet sich ein Tellerrad 45, welches
mit einer Paßfeder 46 drehfest auf der Zwischenwelle 42 sitzt, wie auch das Abtriebsrad
23 über eine Paßfeder 47 drehfest auf der Abtriebswelle 19 sitzt.
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Der Antrieb des Tellerrades 45 erfolgt mit einem drehfest auf der
Eintriebswelle 47 sitzenden Kegelrad 48.
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Die untere Lagerung der Zwischenwelle 42 ist so ausgebildet, daß
eine vibrationssicher auf dem untersten Ende 50 der Zwischenwelle 42 sitzende Befestigungsmutter
51 mit einem Druckring 52 einen Innenring 49 des Radialpendelrollenlagers 41 über
einen Zwischenring 53 gegen das Tellerrad 49 drückt, das seinerseits an dem einstückig
mit der Zwischenwelle 49 verbundenen Antriebsrad 43 abgestützt ist.
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Die einen Außenring 54'haltende Lagerbuchse 40 ist getriebegehäuseunterseitig
mit einem Abschlußdeckel 55 verschraubt, der seinerseits am unteren Getriebegehäuseteil
21' verschraubt ist.
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Die Teilungsebene des Getriebegehäuses liegt auf Höhe der Eintriebswelle
47 und der Zusammenhalt der beiden Getriebegehäuseteile 21, 21' wird durch Verschraubungen
56 an Befestigungsflanschen 57 gesichert.
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Der Innenraum des Getriebegehäuses ist teilweise mit Öl gefüllt,
dessen Ölstand sich am Ölstandglas 58 ablesen läßt. Damit die Pendelmühle mit Schmierstoff
versorgt werden kann, ist die Abtriebswelle 19 hohlgebohrt und lurch ihre Bohrung
59 eine Schmierstoffleitung 60 geführt, die am Unterboden 61 des Getriebegehäuses
schraubbefestigt ist.
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Das Getriebegehäuse 21, 21' ist stark verrippt und aus Sphäroguß
hergestellt, kann also die hohen Reaktionskräfte aus em Getriebe sicher aufnehmen
und an das Fundament weiterleiten.
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Das obere Ende 62 der Zwischenwelle 42 ist in einem Radialzylinderrollenlager
63 abgestützt. Ein Außenring 64 dieses Lagers 63 sitzt im oberen Gehäuseteil 21,
während ein Innenring 65 auf dem oberen Ende 62 der Zwischenwelle 42 aufgeschrumpft
ist. Der Achsabstand der Drehachsen 66 der Zwischenwelle 42 und der Drehachse 67
der Abtriebswelle 19 ist gegenüber Normgetrieben vergrößert. Die Vergrößerung ist
derart, daß bei einer Steckmontage des mit der Abtriebswellenbaugruppe versehenen
oberen Gehäuseteils 21 das Abtriebsrad 2 von oben an den Innenring 65 vorbei in
Eingriff mit dem Antriebsrad 43 gebracht werden kann.
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