EP1580317B1 - Seilantriebsvorrichtung mit Hohlwellenmotor - Google Patents

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EP1580317B1
EP1580317B1 EP05101489A EP05101489A EP1580317B1 EP 1580317 B1 EP1580317 B1 EP 1580317B1 EP 05101489 A EP05101489 A EP 05101489A EP 05101489 A EP05101489 A EP 05101489A EP 1580317 B1 EP1580317 B1 EP 1580317B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow shaft
rope
shaft motor
drive device
pulley
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP05101489A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1580317A1 (de
Inventor
Diethelm Beisiegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1580317A1 publication Critical patent/EP1580317A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1580317B1 publication Critical patent/EP1580317B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/02—Mechanical driving arrangements

Definitions

  • the invention relates to a cable drive device with at least one electric motor and at least one sheave for driving at least one rotatably arranged web guiding device for a dry or wet, running web over a rope
  • the electric motor is a hollow shaft motor with a housing and arranged in the housing and with the Hollow shaft is connected rotor, wherein the pulley is connected by a arranged at its hub and positively engaging in the hollow shaft connecting pin directly to the hollow shaft motor, and a machine for treating a dry or wet material web, in particular of paper or cardboard, with at least one of a Such cable drive device via a rope driven, rotating web guiding device.
  • the invention relates to a cable drive device according to the preamble of claim 1 and to a machine for producing and / or processing a material web according to claim 10.
  • Machines for producing and / or processing dry or wet webs of cardboard or paper comprise a plurality of driven, rotating web guiding devices, such as drying cylinders, guide rollers, coating rollers, calender rollers, suction rollers, guide rollers, press rollers Spreader rollers or the like, which each require relatively high drive power, in particular for starting the machine, at low speeds. So far, it is common to provide the drive power by electric motors available, which delivered their rated torque at much higher than the required speeds, between the electric motor and the driven shaft of the web guide device, a transmission is arranged, which sets the speed of the electric motor to one for the Web guiding device lowers required level.
  • a drive device for rotatably arranged web guiding devices in which a hollow shaft three-phase asynchronous plug-on motor is fitted without interposed gear directly to the shaft of a web guide device. This dispenses with the transmission and increases the accessibility of a machine equipped with such a drive device for producing and / or processing a dry or wet material web.
  • Some web guiding devices can not be driven directly, but only by ropes, belts or chains and the like, for lack of space or due to their arrangement in the machine, these drive means are summarized under the term rope.
  • the cable is placed around a pulley on the hub of the respective web guiding device and around a sheave of a cable drive device, so that the web guiding device can be driven by the cable drive device via the cable.
  • a cable drive device has for this purpose an electric motor, a transmission which lowers the rotational speed of the electric motor to the required speed level, and a pulley arranged on the output side of the transmission.
  • a cable has the advantage over the drive via a shaft that several web guide devices, such as those with a lower power requirement, can be driven together by one or more cable drive device without particularly high effort by the cable sheaves of several web guiding devices are wrapped by the same rope.
  • Such a cable drive device is from the document US-A-1 533 194 known.
  • the invention is therefore based on the object to develop a cable drive device for driving at least one rotatably arranged web guiding device via a rope, which is easy to manufacture, has small dimensions and low weight and thus in or on a machine for Production and / or processing of a dry or wet material web can be arranged arbitrarily, the accessibility of a machine equipped with such a cable drive device is to be improved.
  • a cable drive device with at least one electric motor and at least one sheave for driving at least one rotatably arranged web guiding device for a dry or wet, running material web via a rope, the term rope also belts, chains and the like, provided, which compared to the state of Technique has the advantage that the electric motor is a hollow shaft motor with a housing and disposed in the housing and connected to the hollow shaft rotor, wherein the pulley is connected by a arranged at its hub and positively engaging in the hollow shaft connecting pin directly to the hollow shaft motor.
  • the connecting pin can also be a shaft which engages in the hollow shaft and on which the pulley is arranged, wherein the connecting pin or the shaft can be connected, for example by means of a clamping set with the hollow shaft.
  • the moving web over rotating web guiding devices such as a rotatably mounted cylinder or a roller, in particular a drying cylinder, a guide roller, a coating roller, a calender roll, a suction roll, a guide roll, a press roll, a spreader roll or the like with large diameters and high inertia, are required especially at startup high torques at low speeds required.
  • a special feature of a hollow shaft motor is that such an electric motor outputs its maximum torque at very low speeds.
  • a hollow shaft motor for driving such a web guide device can Compared to the prior art, therefore, to dispense with a transmission between the electric motor and pulley, whereby a strong reduction in the design and manufacturing effort for such a cable drive device is achieved.
  • the cable drive device according to the invention by the elimination of the transmission of smaller dimensions and a lower weight compared to the prior art, thereby increasing the constructive degrees of freedom in the development of a machine equipped with driven web guiding devices, in particular for the production and / or processing of webs of paper or Significantly increase the carton in terms of the arrangement possibilities of the required cable drive devices in such a machine.
  • a cable drive device Due to the smaller dimensions and the lower weight compared to the prior art, a cable drive device according to the invention must not be more compellingly placed on the basement floor, but can also directly on the housing of the hollow shaft motor or via an adapter arranged on the housing on the machine chair or the stationary support can be arranged, which increases the accessibility inside the machine.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the pulley is completely supported by the bearing of the hollow shaft in the housing of the hollow shaft motor, so that acting on the sheave rope forces are completely absorbed by the bearing of the hollow shaft in the housing of the hollow shaft motor.
  • the hollow shaft motor can be equipped due to the larger diameter of the hollow shaft compared to the diameter of the shaft of an electric motor with massive shaft with larger sized bearings, so that external forces such as the forces acting on the sheave rope forces on the storage of the hollow shaft in the housing the hollow shaft motor can be accommodated.
  • the pulley is a one-sided open hollow cylinder having a larger inner diameter than the Outside diameter of the housing of the hollow shaft motor, wherein on the closed end side of the hollow cylinder along the axis of rotation of the pulley projecting into the hollow cylinder connecting pin is arranged, which engages positively into the hollow shaft, so that the directly connected via the connecting pin with the hollow shaft sheave the hollow shaft motor end side partially included.
  • the pulley includes the hollow shaft motor partially, a particularly compact structure is achieved with small external dimensions, can be dispensed with all previously required by the prior art mechanical drive parts between the electric motor and pulley and particularly space-saving, for example, on the chair or the stationary Support can be arranged inside a machine, whereby the construction and structure of such a machine can be significantly simplified.
  • the housing of the hollow shaft motor can be fastened in the region which is not covered by the sheave, on the stiffening of the machine or on their stationary support directly or via an adapter.
  • the connecting pin can be clamped by means of a clamping set in the hollow shaft, whereby a simple mounting and maintainability of the hollow shaft motor and the pulley is guaranteed independently, without special tools for mounting or dismounting the clamping plate and the hollow shaft motor are needed.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the sheave has at least one end-side cooling air opening for the passage of cooling air from or to the hollow shaft motor away or towards.
  • Another advantageous embodiment of the invention provides that in or on the housing of the hollow shaft motor is arranged at least one closed against the environment and the interior of the housing and connectable to a cooling device cooling channel for passing a cooling liquid.
  • a cooling device cooling channel for passing a cooling liquid.
  • the liquid cooling also allows the removal of heat without damaging influence on surrounding parts of the machine for the treatment of a material web, which is particularly necessary in the case of the compact dimensions of the cable drive device possible installation in the interior of such a machine.
  • the cooling channel is preferably made of a non-oxidizing material, so that water can be used as the cooling liquid.
  • a display device is arranged to display the speed of the hollow shaft motor and the pulley and / or the peripheral speed of at least one driven over the sheave web guide device.
  • An additional, advantageous embodiment of the invention provides that on the end face of the hollow shaft motor facing away from the pulley an adjustable speed control device is arranged for setting a desired speed of the hollow shaft motor and the pulley and / or the peripheral speed of at least one driven over the sheave web guide device and / or the speed of the material web in the machine.
  • the hollow shaft motor is a hollow shaft three-phase asynchronous motor.
  • a hollow shaft three-phase synchronous motor can be used.
  • Another, particularly advantageous embodiment of the invention provides that several similar cable drive devices acting on the same rope can be arranged. Especially with large cable lengths and high power requirements, such as in an off-line coater, it can when using only one sheave come to undesirable slippage between the rope and sheave, which can cause a demolition of the running over the driven by the cable drive device web guide device running web. This slippage can be reduced to an acceptable level by the use of two or more sheaves wrapped around the same rope.
  • a gearbox with one input shaft and several output shafts has hitherto been used for driving a plurality of pulleys acting on the same cable, which is driven by a correspondingly powerful electric motor via the input shaft.
  • Hollow shaft motors can be controlled very accurately in their speed, which is why the cable drive device according to the invention can be dispensed with a coupling acting on a rope pulleys by means of a transmission, whereby the accessibility and maintainability and the design and manufacturing costs can be reduced by omission of the transmission ,
  • an arrangement of a plurality of similar cable drive devices acting on the same rope at different positions along the rope is possible by the cable drive device according to the invention, so that the tensile forces and the alternating loads in the rope are reduced and thereby the duration of use and the control and maintenance intervals of the rope can be extended.
  • a machine according to the invention for treating a dry or wet material web, in particular of paper or cardboard, with at least one rotating web guiding device which can be driven by a cable, according to the preamble of claim 10, is characterized by at least one on or in the machine and the web guiding device a rope driving cable drive device, wherein at least one sheave is connected directly to at least one hollow shaft motor without an interposed gear, wherein the term rope also includes belts, chains and the like.
  • the rope drive 5 is a hollow cylinder 6 which is open on one side and has a larger internal diameter 7 than the outside diameter 8 of the housing 9 of the hollow shaft motor 2, wherein on the closed end face 10 of the hollow cylinder 6 along the axis of rotation 11 of the sheave 5 a projecting into the hollow cylinder 6 connecting pin 4 is arranged, which engages positively in the hollow shaft 3, so that via the connecting pin 4 directly to the hollow shaft.
  • the hollow shaft motor 2 frontally partially includes. The at the hub 15 of the sheave 5 fixedly connected to this connecting pin 4 is held in the hollow shaft 3 by means of a remote from the pulley 5 front side of the hollow shaft motor 2 from accessible clamping set 14.
  • the pulley 5 is completely supported by the bearing 12 of the hollow shaft 3 in the housing 9 of the hollow shaft motor 2.
  • the hollow shaft motor 2, in particular due to the large diameter 13 of the hollow shaft 3 has a large-sized bearing 12, so that acting on the pulley 5 external forces, such as acting on the sheave 5 rope forces can be completely absorbed by the bearing 12.
  • a relative to the environment 16 and the interior 17 of the housing closed and connectable to a cooling device, not shown, or a heat exchanger cooling channel 18 is arranged for passing a cooling liquid.
  • cooling channel 18 for the passage of cooling liquid occurring in the hollow shaft motor 2 as heat loss can be dissipated effectively, so that the hollow shaft motor 2 can be operated at a low temperature in the housing 9 permanently at rated power.
  • a liquid cooling is particularly suitable to cool the hollow shaft motor 2, which emits its rated torque at very low speed. Due to the liquid cooling, the hollow shaft motor 2 can be operated indefinitely in this speed range.
  • the pulley 5 has a smaller inner diameter 7 than the outer diameter 8 of the housing 9 of the hollow shaft motor 2.
  • the hollow cylindrical pulley 5 does not comprise the housing 9 of the hollow shaft motor 2, but is arranged in the axial extension of the longitudinal axis of the hollow shaft 3 which is identical to the axis of rotation 11 of the pulley 5.
  • the connecting pin 4 is arranged on the side remote from the hollow cylinder 6 side of the end face 10 of the hollow cylinder 6.
  • the hollow shaft motor 2 is mounted on a base frame 20 via an adapter 19 arranged directly on the housing 9.
  • the base frame is representative of a foundation when installing the cable drive device 1 on the basement floor, for the stiffening of a machine for producing and / or processing a dry or wet material web, or for the stationary support of such a machine or components thereof.
  • the hollow shaft motor 2 can also be fastened directly to the base frame 20 without the adapter 19, by fixing the housing 9 of the hollow shaft motor 2 to the base frame 20 in the region not covered by the sheave 5.
  • a tachometer 21 is arranged to display the speed of the hollow shaft motor 2 and the pulley 5 and / or the peripheral speed of at least one driven by the pulley 5 web guide device.
  • a cable drive device 1 is shown, which is particularly suitable for an off-line coater.
  • the cable drive an off-line coater requires due to the long ropes a stronger wrap the pulley 5.
  • In order to transmit the required drive power over the rope can be two pulleys 5 together with larger wrap than a single pulley 5 needed.
  • the invention is particularly industrially applicable in the field of papermaking and papermaking.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Seilantriebsvorrichtung mit mindestens einem Elektromotor und mindestens einer Seilscheibe zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung für eine trockene oder nasse, laufende Materialbahn über ein Seil, bei der der Elektromotor ein Hohlwellenmotor mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten und mit der Hohlwelle verbundenen Rotor ist, wobei die Seilscheibe durch einen an ihrer Nabe angeordneten und formschlüssig in die Hohlwelle greifenden Verbindungszapfen direkt mit dem Hohlwellenmotor verbunden ist, sowie eine Maschine zur Behandlung einer trockenen oder nassen Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit mindestens einer von einer derartigen Seilantriebsvorrichtung über ein Seil angetriebenen, rotierenden Bahnführungsvorrichtung.
  • Die Erfindung geht aus von einer Seilantriebsvorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer Materialbahn nach Anspruch 10.
  • Bei der Herstellung und/oder Bearbeitung einer nassen oder trockenen Materialbahn, beispielsweise aus Papier oder Karton, ist es erforderlich, die Materialbahn für jeden Bearbeitungsschritt über rotierbar angeordnete, beispielsweise als Zylinder oder Walzen ausgeführte Bahnführungsvorrichtungen zu führen. Insbesondere bei der Herstellung von Papier oder Karton müssen diese Bahnführungsvorrichtungen angetrieben werden, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die über die Bahnführungsvorrichtungen laufende Materialbahn abreißt.
  • Maschinen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von trockenen oder nassen Materialbahnen aus Karton oder Papier, wie beispielsweise Papiermaschinen, Papierveredelungsmaschinen oder Papier-Weiterverarbeitungsmaschinen, weisen eine Vielzahl angetriebene, rotierende Bahnführungsvorrichtungen, wie beispielsweise Trockenzylinder, Umlenkwalzen, Streichwalzen, Kalanderwalzen, Saugwalzen, Leitwalzen, Presswalzen, Breitstreckwalzen oder dergleichen auf, welche jeweils relativ hohe Antriebsleistungen, insbesondere zum Anfahren der Maschine, bei niederen Drehzahlen benötigen. Bislang ist es üblich, die Antriebsleistung durch Elektromotoren zur Verfügung zu stellen, welche ihr Nenndrehmoment bei weit höheren, als den benötigten Drehzahlen abgegeben, wobei zwischen Elektromotor und der anzutreibenden Welle der Bahnführungsvorrichtung ein Getriebe angeordnet ist, welches die Drehzahl des Elektromotors auf ein für die Bahnführungsvorrichtung benötigtes Niveau absenkt.
  • Dies weist jedoch den Nachteil auf, dass jede Antriebsvorrichtung ein eigenes, teures, großes und schweres Getriebe benötigt, und dass dieses Getriebe ortsfest mit dem Elektromotor angeordnet werden muss, wodurch einerseits aufgrund des Gewichts der aus Elektromotor und Getriebe bestehenden Antriebsvorrichtung nicht jeder beliebige Einbauort ohne besondere Vorkehrungen zur Abstützung der Antriebsvorrichtung in oder an der Maschine gewählt werden kann, und andererseits aufgrund der Größe des Getriebes die Zugänglichkeit der Maschine für Wartungs- und Inspektionsarbeiten eingeschränkt ist.
  • Aus der DE 100 25 316 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für rotierbar angeordnete Bahnführungsvorrichtungen bekannt, bei der ein Hohlwellen-Drehstrom-Asynchron-Aufsteck-Motor ohne dazwischen angeordnetes Getriebe direkt auf die Welle einer Bahnführungsvorrichtung aufgesteckt ist. Hierdurch wird auf das Getriebe verzichtet und die Zugänglichkeit einer mit einer derartigen Antriebsvorrichtung ausgestatteten Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn erhöht.
  • Ein anderer Hohlwellen-Asynchronmotor, der direkt auf der Welle einer Bahnführungsvorrichtung einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn anordbar ist, ist aus der EP 1 248 349 A2 bekannt.
  • Einige Bahnführungsvorrichtungen können mangels Bauraum oder aufgrund ihrer Anordnung in der Maschine nicht direkt, sondern nur über Seile, Riemen oder Ketten und dergleichen angetrieben werden, wobei diese Antriebsmittel unter dem Begriff Seil zusammengefasst sind. Dabei ist das Seil um eine Seilscheibe auf der Nabe der jeweiligen Bahnführungsvorrichtung gelegt und um eine Seilscheibe einer Seilantriebsvorrichtung, so dass die Bahnführungsvorrichtung über das Seil von der Seilantriebsvorrichtung angetrieben werden kann. Eine Seilantriebsvorrichtung weist hierfür einen Elektromotor, ein Getriebe, welches die Drehzahl des Elektromotors auf das benötigte Drehzahlniveau absenkt, sowie eine auf der Abtriebseite des Getriebes angeordnete Seilscheibe auf. Ein Seil weist gegenüber dem Antrieb über eine Welle den Vorteil auf, dass mehrere Bahnführungsvorrichtungen, beispielsweise solcher mit einem geringeren Leistungsbedarf, ohne besonders hohen Aufwand von einer oder mehreren Seilantriebsvorrichtung gemeinsam angetrieben werden können, indem die Seilscheiben mehrerer Bahnführungsvorrichtungen von dem selben Seil umschlungen werden.
  • Eine derartige Seilantriebsvorrichtung ist aus dem Dokument US-A-1 533 194 bekannt.
  • Nachteilig ist auch bei diesem Stand der Technik, dass aufgrund des Gewichts und der Abmessungen der bekannten Seilantriebsvorrichtungen nur eine Aufstellung direkt auf dem Kellerboden in Frage kommt und darüber hinaus die Zugänglichkeit der Maschine für Wartungs- und Inspektionsarbeiten stark eingeschränkt ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Seilantriebsvorrichtung zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung über ein Seil zu entwickeln, welche einfach herstellbar ist, geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweist und somit in oder an einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn beliebig anordbar ist, wobei die Zugänglichkeit einer mit einer derartigen Seilantriebvorrichtung ausgestatteten Maschine verbessert werden soll.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Seilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 vollständig gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist eine Seilantriebsvorrichtung mit mindestens einem Elektromotor und mindestens einer Seilscheibe zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung für eine trockene oder nasse, laufende Materialbahn über ein Seil, wobei der Begriff Seil auch Riemen, Ketten und dergleichen umfasst, vorgesehen, welche gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil aufweist, dass der Elektromotor ein Hohlwellenmotor mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten und mit der Hohlwelle verbundenen Rotor ist, wobei die Seilscheibe durch einen an ihrer Nabe angeordneten und formschlüssig in die Hohlwelle greifenden Verbindungszapfen direkt mit dem Hohlwellenmotor verbunden ist. Der Verbindungszapfen kann dabei auch eine Welle sein, die in die Hohlwelle greift und auf der die Seilscheibe angeordnet ist, wobei der Verbindungszapfen oder die Welle beispielsweise mittels eines Spannsatzes mit der Hohlwelle verbunden werden kann. Insbesondere bei Maschinen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von trockenen oder nassen Materialbahnen, insbesondere aus Papier oder Karton, bei denen die laufende Materialbahn über rotierende Bahnführungsvorrichtungen, wie beispielsweise einem drehbar gelagerten Zylinder oder einer Walze, insbesondere einem Trockenzylinder, einer Umlenkwalze, einer Streichwalze, einer Kalanderwalze, einer Saugwalze, einer Leitwalze, einer Presswalze, einer Breitstreckwalze oder dergleichen mit großen Durchmessern und großer Trägheit, geführt wird, werden insbesondere beim Anfahren hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen benötigt. Eine besondere Eigenschaft eines Hohlwellenmotors ist, dass ein derartiger Elektromotor sein maximales Drehmoment bei sehr niedrigen Drehzahlen abgibt. Durch die Verwendung eines Hohlwellenmotors für den Antrieb einer derartigen Bahnführungsvorrichtung kann im Vergleich zum Stand der Technik deshalb auf ein Getriebe zwischen Elektromotor und Seilscheibe verzichtet werden, wodurch eine starke Verringerung des konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwandes für eine derartige Seilantriebsvorrichtung erreicht wird. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung durch den Entfall des Getriebes geringere Abmessungen und ein geringeres Gewicht gegenüber dem Stand der Technik auf, wodurch sich die konstruktiven Freiheitsgrade bei der Entwicklung einer mit angetriebenen Bahnführungsvorrichtungen ausgestatteten Maschine insbesondere zur Herstellung und/oder Bearbeitung von Materialbahnen aus Papier oder Karton in Bezug auf die Anordnungsmöglichkeiten der erforderlichen Seilantriebsvorrichtungen in einer solchen Maschine deutlich erhöhen. Durch die geringeren Abmessungen und das geringere Gewicht gegenüber dem Stand der Technik muss eine erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung darüber hinaus nicht mehr zwingend am Kellerboden angeordnet werden, sondern kann auch direkt über das Gehäuse des Hohlwellenmotors oder über einen am Gehäuse angeordneten Adapter an der Maschinenstuhlung oder der ortsfesten Abstützung angeordnet werden, wodurch sich die Zugänglichkeit im Inneren der Maschine erhöht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilscheibe vollständig über die Lagerung der Hohlwelle in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors abgestützt ist, so dass auf die Seilscheibe wirkende Seilkräfte vollständig von der Lagerung der Hohlwelle in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors aufgenommen werden. Der Hohlwellenmotor kann aufgrund des größeren Durchmessers der Hohlwelle im Vergleich zum Durchmesser der welle eines Elektromotors mit massiver Welle mit größer dimensionierten Lagern ausgestattet werden, so dass auch äußere Kräfte, wie beispielsweise die auf die Seilscheibe wirkenden Seilkräfte, über die Lagerung der Hohlwelle in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors aufgenommen werden können.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilscheibe ein einseitig offener Hohlzylinder ist, der einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Gehäuses des Hohlwellenmotors aufweist, wobei an der geschlossenen Stirnseite des Hohlzylinders entlang der Rotationsachse der Seilscheibe ein in den Hohlzylinder hineinragender Verbindungszapfen angeordnet ist, der formschlüssig in die Hohlwelle hineingreift, so dass die über den Verbindungszapfen direkt mit der Hohlwelle verbundene Seilscheibe den Hohlwellenmotor stirnseitig teilweise umfasst. Indem die Seilscheibe den Hohlwellenmotor teilweise umfasst, wird ein besonders kompakter Aufbau mit geringen Außenabmessungen erreicht, bei dem auf alle nach dem Stand der Technik bisher notwendigen mechanischen Antriebsteile zwischen Elektromotor und Seilscheibe verzichtet werden kann und der besonders platzsparend beispielsweise auch an der Stuhlung oder der ortsfesten Abstützung im Inneren einer Maschine angeordnet werden kann, wodurch die Konstruktion und der Aufbau einer derartigen Maschine deutlich vereinfacht werden. Das Gehäuse des Hohlwellenmotors kann dabei in dem Bereich, der nicht von der Seilscheibe umfasst ist, an der Stuhlung der Maschine oder an deren ortsfester Abstützung direkt oder über einen Adapter befestigt werden. Der Verbindungszapfen kann mittels eines Spannsatzes in der Hohlwelle festgespannt werden, wodurch eine einfache Montier- und Wartbarkeit des Hohlwellenmotors und der Seilscheibe unabhängig voneinander gewährleistet ist, ohne dass spezielle Werkzeuge für die Montage oder Demontage der Spannscheibe und des Hohlwellenmotors benötigt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilscheibe mindestens eine stirnseitige Kühlluftöffnung zum Durchleiten von Kühlluft vom oder zum Hohlwellenmotor weg oder hin aufweist.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im oder am Gehäuse des Hohlwellenmotors mindestens ein gegenüber der Umgebung und dem Innenraum des Gehäuses geschlossener und mit einer Kühlvorrichtung verbindbarer Kühlkanal zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit angeordnet ist. Durch den an oder in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors angeordneten Kühlkanal zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit kann die als Wärme auftretende Verlustleistung des Hohlwellenmotors effektiv abgeführt werden, so dass der Motor bei einer geringen Temperatur im Gehäuse dauerhaft bei Nennleistung betrieben werden kann. Die Flüssigkeitskühlung erlaubt darüber hinaus das Abführen der Wärme ohne schädlichen Einfluss auf umliegende Teile der Maschine zur Behandlung einer Materialbahn, was insbesondere beim durch die kompakten Abmessungen der erfindungsgemäßen Seilantriebsvorrichtung möglichen Einbau im Inneren einer derartigen Maschine erforderlich ist. Der Kühlkanal besteht dabei vorzugsweise aus einem nicht oxidierenden Material, so dass als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet werden kann.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der der Seilscheibe abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors eine Anzeigevorrichtung angeordnet ist, zum Anzeigen der Drehzahl des Hohlwellenmotors und der Seilscheibe und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe angetriebenen Bahnführungsvorrichtung.
  • Eine zusätzliche, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der der Seilscheibe abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors eine einstellbare Drehzahlregelvorrichtung angeordnet ist, zur Einstellung einer gewünschten Drehzahl des Hohlwellenmotors und der Seilscheibe und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe angetriebenen Bahnführungsvorrichtung und/oder der Geschwindigkeit der Materialbahn in der Maschine.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlwellenmotor ein Hohlwellen-Drehstrom-Asynchron-Motor ist. Selbstverständlich ist auch ein Hohlwellen-Drehstrom-Synchron-Motor einsetzbar.
  • Eine andere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere gleichartige Seilantriebsvorrichtungen auf das selbe Seil wirkend anordbar sind. Insbesondere bei großen Seillängen und bei hohem Leistungsbedarf, wie beispielsweise bei einer Off-line-Streichmaschine, kann es bei der Verwendung von nur einer Seilscheibe zu unerwünschtem Schlupf zwischen Seil und Seilscheibe kommen, was einen Abriss der über die von der Seilantriebsvorrichtung angetriebenen Bahnführungsvorrichtung laufenden Materialbahn verursachen kann. Dieser Schlupf kann durch die Verwendung von zwei oder mehreren Seilscheiben, die von dem selben Seil umschlungen sind, auf ein zulässiges Maß verringert werden. Nach dem Stand der Technik wird für den Antrieb mehrerer auf das selbe Seil wirkenden Seilscheiben bislang ein Getriebe mit einer Eintrieb- und mehreren Abtriebswellen verwendet, welches von einem entsprechend leistungsstarken Elektromotor über die Eintriebswelle angetrieben wird. Hohlwellenmotoren können in ihrer Drehzahl sehr genau geregelt werden, weshalb durch die erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung auf eine Kopplung der gemeinsam auf ein Seil wirkenden Seilscheiben mittels eines Getriebes verzichtet werden kann, wodurch die Zugänglichkeit und Wartbarkeit und der Konstruktions- und Fertigungsaufwand durch Entfall des Getriebes verringert werden kann. Bei großen Seillängen ist durch die erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung eine Anordnung mehrerer gleichartiger Seilantriebsvorrichtungen, die auf das selbe Seil einwirken, an verschiedenen Positionen entlang des Seils möglich, so dass die Zugkräfte und die Wechselbelastungen im Seil verringert werden und dadurch die Einsatzdauer sowie die Kontroll- und Wartungsintervalle des Seils verlängert werden können.
  • Eine erfindungsgemäße Maschine zur Behandlung einer trockenen oder nassen Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit mindestens einer über ein Seil antreibbaren, rotierenden Bahnführungsvorrichtung, nach der Gattung des Anspruchs 10 ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens eine an oder in der Maschine angeordnete und die Bahnführungsvorrichtung über ein Seil antreibende Seilantriebsvorrichtung, bei der mindestens eine Seilscheibe mit mindestens einem Hohlwellenmotor ohne ein dazwischen geschaltetes Getriebe direkt verbunden ist, wobei der Begriff Seil auch Riemen, Ketten und dergleichen umfasst.
  • Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung mit einer über einen Verbindungszapfen direkt mit der Hohlwelle eines Hohlwellenmotors verbundene, das Gehäuse des Hohlwellenmotors stirnseitig teilweise umfassenden Seilscheibe,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung mit einer über einen Verbindungszapfen direkt mit der Hohlwelle eines Hohlwellenmotors verbundene und einen kleineren Durchmesser als das Gehäuse des Hohlwellenmotors aufweisende Seilscheibe,
    Fig. 3
    einen Querschnitt durch eine über einen an dem Gehäuse des Hohlwellenmotors angeordneten Adapter auf einen Grundrahmen montierte, erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung,
    Fig. 4
    eine Draufsicht auf zwei auf das selbe Seil wirkende und auf einem gemeinsamen Grundrahmen angeordnete, erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtungen, und
    Fig. 5
    eine perspektivische Ansicht eines Seilantriebs einer Off-line Streichmaschine nach dem Stand der Technik.
  • Die in der Figur gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
  • Eine in Fig. 1 dargestellte Seilantriebsvorrichtung 1 besteht aus einem Hohlwellenmotor 2 und einer direkt mit der Hohlwelle 3 des Hohlwellenmotors 2 über einen Verbindungszapfen 4 verbundene Seilscheibe 5. Die Seilscheibe 5 ist ein einseitig offener Hohlzylinder 6, der einen größeren Innendurchmesser 7 als der Außendurchmesser 8 des Gehäuses 9 des Hohlwellenmotors 2 aufweist, wobei an der geschlossenen Stirnseite 10 des Hohlzylinders 6 entlang der Rotationsachse 11 der Seilscheibe 5 ein in den Hohlzylinder 6 hineinragender Verbindungszapfen 4 angeordnet ist, der formschlüssig in die Hohlwelle 3 hineingreift, so dass die über den Verbindungszapfen 4 direkt mit der Hohlwelle 3 verbundene Seilscheibe 5 den Hohlwellenmotor 2 stirnseitig teilweise umfasst. Der an der Nabe 15 der Seilscheibe 5 fest mit dieser verbundene Verbindungszapfen 4 wird in der Hohlwelle 3 mittels eines von der der Seilscheibe 5 abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors 2 aus zugänglichen Spannsatzes 14 festgehalten.
  • Die Seilscheibe 5 ist dabei vollständig über die Lagerung 12 der Hohlwelle 3 in dem Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 abgestützt. Der Hohlwellenmotor 2 weist insbesondere aufgrund des großen Durchmessers 13 der Hohlwelle 3 eine groß dimensionierte Lagerung 12 auf, so dass auf die Seilscheibe 5 wirkende äußere Kräfte, wie beispielsweise die auf die Seilscheibe 5 wirkenden Seilkräfte vollständig von der Lagerung 12 aufgenommen werden können.
  • Im Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 ist ein gegenüber der Umgebung 16 und dem Innenraum 17 des Gehäuses geschlossener und mit einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung oder einem Wärmetauscher verbindbarer Kühlkanal 18 zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit angeordnet. Durch den in das Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 integrierten Kühlkanal 18 zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit kann die im Hohlwellenmotor 2 als Wärme auftretende Verlustleistung effektiv abgeführt werden, so dass der Hohlwellenmotor 2 bei einer geringen Temperatur im Gehäuse 9 dauerhaft bei Nennleistung betrieben werden kann. Da eine Seilantriebsvorrichtung 1 üblicherweise mit einer Einzugsgeschwindigkeit von 15 bis 75 m/min betrieben wird, ist eine Flüssigkeitskühlung besonders geeignet, um den Hohlwellenmotor 2, der bei sehr geringer Drehzahl sein Nenndrehmoment abgibt, zu kühlen. Durch die Flüssigkeitskühlung kann der Hohlwellenmotor 2 unbegrenzt in diesem Drehzahlbereich betrieben werden.
  • Bei einer in Fig. 2 dargestellten Seilantriebsvorrichtung 1 weist die Seilscheibe 5 einen kleineren Innendurchmesser 7 als der Außendurchmesser 8 des Gehäuses 9 des Hohlwellenmotors 2 auf. Die hohlzylinderförmige Seilscheibe 5 umfasst das Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 nicht, sondern ist in axialer Verlängerung der mit der Rotationsachse 11 der Seilscheibe 5 identischen Längsachse der Hohlwelle 3 angeordnet. Der Verbindungszapfen 4 ist dabei auf der von dem Hohlzylinder 6 abgewandten Seite der Stirnseite 10 des Hohlzylinders 6 angeordnet.
  • Bei einer in Fig. 3 dargestellten Seilantriebsvorrichtung 1 ist der Hohlwellenmotor 2 über einen direkt am Gehäuse 9 angeordneten Adapter 19 auf einen Grundrahmen 20 montiert. Der Grundrahmen ist dabei stellvertretend für ein Fundament bei Aufstellung der Seilantriebsvorrichtung 1 auf dem Kellerboden, für die Stuhlung einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn, oder für die ortsfeste Abstützung einer derartigen Maschine oder von Bauteilen derselben. Bei einem entsprechend ausgeführten Grundrahmen kann der Hohlwellenmotor 2 auch direkt ohne den Adapter 19 an dem Grundrahmen 20 befestigt werden, indem das Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 in dem Bereich, der nicht von der Seilscheibe 5 umfasst ist, an dem Grundrahmen 20 befestigt wird. Die Seilantriebsvorrichtung 1 weist mit der den Hohlwellenmotor 2 teilweise umfassenden Seilscheibe 5 einen besonders kompakten Aufbau mit geringen Außenabmessungen auf, bei dem auf alle nach dem Stand der Technik bisher notwendigen mechanischen Antriebsteile zwischen Elektromotor und Seilscheibe verzichtet wird und so eine besonders platzsparende Anordnung im Inneren einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn möglich ist, wodurch Konstruktion und Aufbau einer derartigen Maschine deutlich vereinfacht werden.
  • Auf der der Seilscheibe 5 abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors 2 ist ein Tachometer 21 angeordnet, zum Anzeigen der Drehzahl des Hohlwellenmotors 2 und der Seilscheibe 5 und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe 5 angetriebenen Bahnführungsvorrichtung.
  • In Fig. 4 ist eine Seilantriebsvorrichtung 1 gezeigt, welche insbesondere für eine Off-line-Streichmaschine verwendbar ist. Der Seilantrieb einer Off-line-Streichmaschine erfordert aufgrund der langen Seile eine stärkere Umschlingung der Seilscheibe 5. Um die erforderliche Antriebsleistung über das Seil übertragen zu können werden zwei Seilscheiben 5 mit gemeinsam größerer Umschlingung, als bei einer einzelnen Seilscheibe 5 benötigt. Durch Anordnung von zwei identischen Seilantrieben 1 nebeneinander auf einem gemeinsamen Grundrahmen 20 kann die erforderliche Antriebsleistung auf das Seil übertragen werden. Durch die bei Hohlwellenmotoren 2 mögliche, präzise Drehzahlregelung ist der Verzicht auf das bislang nach dem Stand der Technik benötigte Getriebe zwischen nur einem Elektromotor 2' und zwei Seilscheiben 5, wie in Figur 5 dargestellt, möglich, da eine präzise Drehzahlanpassung der beiden Hohlwellenmotoren 2 möglich ist.
  • Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Papiermaschinen sowie im Bereich der Papierherstellung gewerblich anwendbar.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Seilantriebsvorrichtung
    2
    Hohlwellenmotor
    2'
    Elektromotor
    3
    Hohlwelle
    4
    Verbindungszapfen
    5
    Seilscheibe
    6
    Hohlzylinder
    7
    Innendurchmesser der Seilscheibe
    8
    Außendurchmesser des Gehäuses des Hohlwellenmotors
    9
    Gehäuse des Hohlwellenmotors
    10
    Stirnseite des Hohlzylinders
    11
    Rotationsachse der Seilscheibe
    12
    Lagerung der Hohlwelle
    13
    Durchmesser der Hohlwelle
    14
    Spannsatz
    15
    Nabe
    16
    Umgebung
    17
    Innenraum
    18
    Kühlkanal
    19
    Adapter
    20
    Grundrahmen
    21
    Tachometer
    22
    Getriebe

Claims (10)

  1. Seilantriebsvorrichtung (1) mit mindestens einem Elektromotor und mindestens einer Seilscheibe (5) zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung für eine trockene oder nasse, laufende Materialbahn über ein Seil,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Elektromotor ein Hohlwellenmotor (2) mit einem Gehäuse (9) und einem in dem Gehäuse (9) angeordneten und mit der Hohlwelle (3) verbundenen Rotor ist, wobei die Seilscheibe (5) durch einen an ihrer Nabe (15) angeordneten und formschlüssig in die Hohlwelle (3) greifenden Verbindungszapfen (4) direkt mit dem Hohlwellenmotor (2) verbunden ist.
  2. Seilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seilscheibe (5) vollständig über die Lagerung (12) der Hohlwelle (3) in dem Gehäuse (9) des Hohlwellenmotors (2) abgestützt ist.
  3. Seilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seilscheibe (5) ein einseitig offener Hohlzylinder (6) ist, der einen größeren Innendurchmesser (7) als der Außendurchmesser (8) des Gehäuses (9) des Hohlwellenmotors (2) aufweist, wobei an der geschlossenen Stirnseite (10) des Hohlzylinders (6) entlang der Rotationsachse (11) der Seilscheibe (5) ein in den Hohlzylinder (6) hineinragender Verbindungszapfen (4) angeordnet ist, der formschlüssig in die Hohlwelle (3) hineingreift, so dass die über den Verbindungszapfen (4) direkt mit der Hohlwelle (3) verbundene Seilscheibe (5) den Hohlwellenmotor (2) stirnseitig teilweise umfasst.
  4. Seilantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seilscheibe (5) mindestens eine stirnseitige Kühlluftöffnung aufweist.
  5. Seilantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im oder am Gehäuse (9) des Hohlwellenmotors (2) mindestens ein gegenüber der Umgebung (16) und dem Innenraum (17) des Gehäuses (9) geschlossener und mit einer Kühlvorrichtung verbindbarer Kühlkanal (18) angeordnet ist.
  6. Seilantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der der Seilscheibe (5) abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors (2) eine Anzeigevorrichtung (21) angeordnet ist, zum Anzeigen der Drehzahl des Hohlwellenmotors (2) und der Seilscheibe (5) und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe (5) angetriebenen Bahnführungsvorrichtung.
  7. Seilantriebsvorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der der Seilscheibe (5) abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors (2) eine einstellbare Drehzahlregelvorrichtung angeordnet ist.
  8. Seilantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Hohlwellenmotor (2) ein Hohlwellen-Drehstrom-Asynchron-Motor oder ein Hohlwellen-Drehstrom-Synchron-Motor ist.
  9. Seilantriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere gleichartige Seilantriebsvorrichtungen (1) auf das selbe Seil wirkend anordbar sind.
  10. Maschine zur Behandlung einer trockenen oder nassen Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit mindestens einer über ein Seil antreibbaren, rotierenden Bahnführungsvorrichtung,
    gekennzeichnet
    durch mindestens eine an oder in der Maschine angeordnete und die Bahnführungsvorrichtung antreibende Seilantriebsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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