EP1787929A1 - Machine or machine section with at least one electric motor, preferably as a synchronous motor and/or shaft mounted and used for direct driving a core of a winding reel or for the direct drive of another swivel component, in particular for application in the paper industry and the relevant conversion method - Google Patents
Machine or machine section with at least one electric motor, preferably as a synchronous motor and/or shaft mounted and used for direct driving a core of a winding reel or for the direct drive of another swivel component, in particular for application in the paper industry and the relevant conversion method Download PDFInfo
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- EP1787929A1 EP1787929A1 EP07004789A EP07004789A EP1787929A1 EP 1787929 A1 EP1787929 A1 EP 1787929A1 EP 07004789 A EP07004789 A EP 07004789A EP 07004789 A EP07004789 A EP 07004789A EP 1787929 A1 EP1787929 A1 EP 1787929A1
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- B65H2403/00—Power transmission; Driving means
Definitions
- the invention relates to a machine or a machine section for preferably continuous winding of a material web, in particular of paper or cardboard, onto a winding core formed in particular by a spool into a winding roller and / or for preferably continuous unwinding of the material web from such a winding roller.
- the respective winding core is drivable by at least one at least currently operatively associated electric motor having a coupled to the winding core in the sense of a rotary drive or coupled rotor and a directly or indirectly to a chair of the machine or the machine section or a relative to the frame movably arranged motor mount Having torsion supported stator.
- the invention further relates, according to a second aspect, more generally also to a machine or a machine section for the production and / or finishing and / or other treatment or / and handling of a moving material web, in particular of paper or cardboard, comprising at least one rotary component, which is provided by at least one electric motor can be driven, the one coupled to the rotary component in the sense of a rotary drive or coupled rotor and a directly or indirectly on a chair of the machine or the machine section or a relative to the Fung movable arranged motor mount against rotation supported stator.
- Such machines, machine sections and suitable for such machines or machine sections drive assemblies on electric motor base are known in various configurations.
- Regarding winding machines for winding or unwinding a material web is, for example, on the DE 197 35 590 A1 . DE 198 22 261 A1 . DE 40 07 329 A1 . DE 197 45 005 A1 and EP 0 826 615 A1 directed.
- Special reference is made to the Sirius roll-up system from Voith Paper.
- the object of the invention at least according to the first and second aspects is a machine or a machine section of the type specified to provide, which meets the requirements occurring in practice particularly well, especially in terms of compactness of the rotary drive and cost-effectiveness by avoiding mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and drive shafts between the electric motor on the one hand and component to be driven on the other.
- the invention proposes (the first aspect of the invention) that the electric motor is designed or operated as a synchronous motor, and that, when operatively associated with a respective winding core, the electric motor is arranged coaxially with this winding core in association with an axial end region thereof, wherein the rotor or a rotary drive connection of the same for the substantially backlash-free common rotation rotatably coupled directly to the winding core or a rotary drive connection thereof or can be coupled.
- the electric motor is designed or operated as a synchronous motor and that the electric motor is arranged coaxially with the rotary component in association with an axial end portion thereof, the rotor or a rotary drive terminal thereof being generally free of play Rotation rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof or can be coupled.
- a direct drive of the component to be driven in the sense of a so-called “center drive” is provided, being dispensed with intermediate mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and propeller shafts, so that on the one hand a very compact .
- intermediate mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and propeller shafts
- the electric motor-containing drive unit for rotary drive can be realized and on the other hand, the not inconsiderable costs for intermediate mechanical drive elements are avoided.
- An important consideration is in In this context, the feature of backlash-free joint rotation as a result of the omission of the mentioned mechanical drive elements, which - if technically reasonable - targeted predetermined or from a certain operating situation resulting rotational positions are approached.
- a synchronous motor Compared to an asynchronous motor, a synchronous motor has the advantage that the speed can be optimized more easily, and that the omission of the slip compensation required for an asynchronous motor improves the dynamic control behavior of the motor. It is achieved a higher accuracy than conventional asynchronous motors. In particular, comparatively large torques are possible at low speeds. This is especially true when the motor is designed with permanent magnets. In this connection, it is thought above all of permanent magnets produced on the basis of at least one rare-earth material, for example neodymium-iron-drilling. Particularly ideal are so-called "torque motors", which operate on the principle of a synchronous motor. Torquemotors usually consist of a stator and a rotor with permanently excited magnets. Due to the comparatively high energy density (permanent magnets) such motors can be particularly compact build or deliver very strong torques over a wide speed range. Such motors are therefore particularly suitable for use in the invention.
- the object of the invention is to provide a machine or a machine section of the specified type, which gives the designer over a conventional design and arrangement of individual components a greater design freedom or / and can meet special requirements and possibly by way of Conversion functional and inexpensive on the basis of an existing machine or an existing machine section can be provided.
- the invention proposes (third aspect of the invention that at least one for driving the or a rotary component serving electric motor is arranged on the driver's side.
- driver side and "drive side” are clearly defined for the person skilled in the paper industry and the person skilled in the corresponding machine developing and manufacturing industry and are clearly assigned characteristics of the machine or of the machine section.
- the operator's side is the operating side from which the machine or the machine section is operated and possibly cleaned.
- material web remnants, in particular scraps of paper are removed from the driver's side in the event of a web break, for example using compressed air hoses for which corresponding compressed-air connections are provided on the driver's side.
- the drying cylinders are usually covered by a common or individual hoods, and these hoods can be opened on the operating side, so leader page to remove scraps of paper or the like between the drying cylinders.
- the various components of the machine or of the machine section such as the drying cylinders and guide rollers, are mounted on the chair, so that on the driver's side, no parts of the mounting or of the relevant component protrude substantially beyond the chair.
- On the drive side on the other hand, there are no restrictions here, and parts of the bearing or the components may protrude beyond the stiffening, as appropriate.
- the leader page is also clearly defined by the threading of the web into the machine or machine section serving components and functional configurations.
- a threading or transfer strip of a respective material web Randaugzonen provided on the gnaseite The threading or transfer strip is guided while being guided along the guide side so that this important phase of operation can be better controlled.
- the drive side and the driver's side are also characterized by the fact clearly that there must be only a small distance on the drive side to the next machine or the next wall in a factory or the like, however, that on the leader side to the next machine or the next wall at least a space in the order of the machine width exists or must exist so that drying cylinders, guide rollers and the like on this side of the machine or the machine section are pulled out, such as for replacing a respective worn component. So far as extending transversely to the direction of the web extending rotary components are not permanently installed, but are interchangeable, this is done replacing the leader's side or from the leader's side.
- drive side usually drive motors for the various components of the machine or of the machine section are arranged on the drive side. This arrangement is especially useful in connection with the aforementioned interchangeability of rotary components from the driver's side or to the driver's side because then the respective electric motor is not in the way.
- the arranged on the driver's side electric motor is designed as a plug-on motor. It is especially thought that the driver-side arranged electric motor is arranged coaxially with the rotary component in association with an axial end portion thereof, the rotor or a rotary drive terminal thereof for substantially backlash-free common rotation rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof or can be coupled. Intermediate mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and cardan shafts are accordingly dispensed with. Reference is made in this connection to the above explanations in connection with the first and second aspects of the invention.
- the electric motor can be designed or operated as an asynchronous motor. In contrast, it is preferred that the electric motor is designed or operated as a synchronous motor. This results in the advantages explained in connection with the first and second aspects of the invention. It comes to the first and second aspect addressed training opportunities (permanent magnets, etc.) in Consideration. It is especially thought of using a torque motor.
- the machine or the machine section can be produced by converting a machine or a machine section, in which the respective rotary component was previously driven by an electric motor arranged on the drive side and associated with the rotary component. In the course of the conversion then the arranged on the driver's side electric motor was installed in association with the rotary component.
- the invention also provides a conversion process in this connection (see below).
- the rotor is designed annular and arranged radially inside the stator.
- the electric motor can, as already mentioned in connection with the third aspect of the invention, be designed particularly expedient as plug-on motor or hollow shaft motor.
- the electric motor in the manner of a hollow shaft motor is plugged or plugged directly onto a shaft journal serving as a rotary drive connection of the winding core or the rotary component, wherein the electric motor plugged onto the shaft journal with its rotor is in positive rotational drive connection with the shaft journal ,
- the shaft journal is designed as a hollow shaft, for example, for supplying an operating fluid, possibly process steam, into an interior of the rotary component or for discharging a fluid (possibly process steam or condensate ) from the interior.
- a fluid possibly process steam or condensate
- the electric motor of the synchronous motor type designated as “torque motor” or “permanent magnet motor” is preferred.
- Such motors have proven themselves, for example, for driving machine tools, in particular for direct drive without mechanical transmission elements, such as clutches and gears. Due to their compactness and positioning accuracy, they are used, for example, for use in swivel axes and rotary tables. Due to their high dynamics, they are successfully used in dynamic machine tools and for high-speed lathes of lathes.
- torque motors or permanent magnet motors with integrated air or water cooling are also available, for example from Siemens Linear Motor Systems and ABB.
- the electric motor to be used according to the invention in the machine or the machine section it is especially thought that it has integrated fluid cooling, preferably liquid cooling, most preferably water cooling.
- the stator of the electric motor preferably has integrated fluid cooling, preferably liquid cooling, most preferably water cooling.
- a particularly preferred embodiment is characterized by a closed-loop cooling fluid circuit (in particular cooling water circuit) assigned to the electric motor.
- the cooling fluid circuit in particular the cooling water circuit, can advantageously be designed with a cooling fluid storage arrangement (in particular a cooling water storage arrangement) or / and with a heat exchange arrangement and / or with a filter arrangement. It is also possible to provide a heating arrangement which permits preheating of the cooling fluid, in particular cooling water, in particular for starting operations. The cooling fluid can therefore be preheated before the actual start of operation to bring the electric motor to a minimum operating temperature, and then serve to cool the electric motor.
- the cooling water circuit can be filled with conventional components (feed pump, Metering devices, particle dirt filter, flow monitor, temperature monitor, orifice plate, stopcock, etc.). Preferred is a common cooling water circuit for several electric motors.
- the use of a closed circuit compared to about a cooling water supply from the public network or from a surface water supply has the advantage that consistent cooling conditions (especially constant inlet temperature) and consistent cooling medium quality (cleanliness, freedom from interference particles, etc.) can be guaranteed.
- a common cooling fluid supply in particular cooling water supply.
- the electric motors are each assigned to a different rotary component or another winding core or can be assigned.
- the electric motors can be supplied with cooling fluid, in particular cooling water, via a common, closed cooling fluid circuit, in particular cooling water circuit.
- a thermal encapsulation (insulation) of the motor can be provided.
- the housing or / and the encapsulation may be made of a non-rusting material (eg stainless steel, aluminum die-cast).
- a non-rusting material eg stainless steel, aluminum die-cast.
- various plastic materials come into consideration, such as polyurethane, which is particularly advantageous because of its low thermal conductivity and thus its low requirement of volume and light weight.
- the insulating layer can be particularly expedient directly on and around the motor housing or foamed. As a result, an effective noise reduction of the engine is achieved as an advantageous side effect.
- a preferred embodiment is characterized in that the electric motors are each arranged in a separate one of a plurality of cooling fluid branches connected in parallel to one another and having a common inlet and a common outlet.
- at least one of the cooling fluid branches can be individually shut off and / or individually controlled with respect to the cooling fluid flow or controllable and / or at least one size of interest, such as fluid temperature and / or cooling fluid flow, and / or that at least one of the cooling fluid branches with a own filter arrangement is executed. It can then set and ensure optimally adapted cooling conditions for each electric motor individually to the respective operating situation.
- the cooling circuit is also used to keep the engine at an existing temperature. This may also include a "heating" of the engine, for. B. when the temperature in the dryer section decreases. It is thought in this context to shutdown and falling drive power. Furthermore, a "heating" of the engine during periods of interruption or at least before starting the operation makes sense to avoid condensate water formation or to bring the engine to a minimum operating temperature.
- the condensate can be discharged together with the cooling fluid fed to the electric motor, for example by feeding into the cooling fluid circuit or cooling fluid branch.
- the electric motor may advantageously be displaceable along its engine mount along a motor guideway. Such a design and Application of the electric motor is particularly facilitated by the relative compactness of the synchronous motor provided according to the invention in connection with the proposed invention according to the first or second aspect.
- the electric motor can be arranged on a pivoting lever or carriage, wherein either an active drive for displacement of the electric motor is provided or this is shifted by mediating a correspondingly moving rotary component or a correspondingly displaced winding core or winding roll.
- the addressed winding core or the winding roll along a winding guideway is displaced, and that the motor guideway and the winding guideway at least partially correspond to each other for a common displacement of the winding core or the winding roll and the Winding core operatively associated electric motor.
- the mentioned rotary component it is thought that it can be displaced along a rotary component guideway, and that the motor guideway and the rotary component guideway at least partially correspond to each other for a common displacement of the rotary component and the electric motor.
- the motor guideway may be linear at least in some areas. This can be realized particularly appropriate using a carriage for the engine.
- the motor guideway may also extend at least partially arcuate. This can be realized particularly expedient also by means of a carriage or by means of a pivot lever.
- the or at least one electric motor which according to the first or second aspect of the invention may be designed according to the invention as a synchronous motor, may be arranged on the drive side of the machine or of the machine section. Furthermore, the or at least one electric motor, the According to the first or second aspect of the invention may be designed according to the invention as a synchronous motor, be arranged on the leader side of the machine or the machine section.
- two motors provided on different sides (driver side and drive side) of the machine or of the machine section jointly rotate a rotary component or a winding core.
- a first electric motor is operationally assigned, so that the rotor or the rotary drive connection of the same substantially is coupled directly to the winding core or the rotary drive connection of the same
- a second electric motor is operatively assigned, so that the rotor or the rotary drive connection thereof is the same substantially free of play directly coupled to the winding core or the rotary drive connection thereof
- the rotor or its rotary drive connection of the first electric motor decoupled from the winding core and the rotor or its rotary drive connection of the second electric motor is coupled to the winding core, preferably such that at least in e Iner subphase of the transition phase both electric motors are coupled to the winding core.
- the two electric motors are preferably arranged on different sides of the machine or of the machine section.
- the first electric motor with its motor mount is displaceable along a first motor guideway and the second electric motor with its motor mount can be displaced along a second motor guideway.
- the first motor guideway is preferably arcuate and the second motor guideway is preferably linear.
- the first and the second electric motor are controllable in relation to each other, preferably controllable, that the rotary drive connection of the first electric motor and the rotary drive connection of the second electric motor a predetermined defined relative rotational position or a of several predetermined defined relative rotational positions relative to each other. It can then be ensured that a simple transfer of the rotary drive from the primary winder to the secondary winder is possible by ensuring that the rotary drive connection of the winding core and the rotary drive connection of the rotor of the second motor take up a problem-free engagement enabling relative rotational position to each other, if necessary is maintained at least in phases during the rotation.
- a particularly preferred development of the machine or of the machine section is characterized in that the rotary drive connection of the rotor, on the one hand, and the rotary drive connection of the respective winding core or the rotary component, on the other hand form a couplable and disengageable form-locking coupling, in particular a splined tooth coupling.
- This training proposal is mainly for the mentioned machine or the mentioned machine section for winding or unwinding of a material web of interest, since the training proposal allows an advantageous coupling or decoupling about a spool to a concerning electric motor or of a respective electric motor.
- one of the form-locking coupling forming rotary drive terminals comprises a rotatably mounted on a shaft portion and axially displaceable coupling sleeve having on an inner circumference and / or outer circumference entrainment formations with counter-entrainment formations on a coupling sleeve counter portion of other rotary drive connection with essentially play-free form-fit driving engagement can be brought.
- a relative rotational position between entrainment formations of one rotary drive connection and counter-driving formations of the other rotary drive connection can be detected prior to engaging the form-locking coupling on the basis of at least one associated rotary encoder and that the electric motor for engagement by electrical control in the sense of a control and / or and control defined in a one-engaging relative rotational position between driving formations and counter-driving formations corresponding rotational position is adjustable. Also by this configuration can always short Einkuppel disciplines, ensures reliable engagement and increased wear in the field of positive coupling are avoided.
- the engine output shaft forms the addressed rotary drive connection of the rotor or has this.
- the invention and further development proposals are particularly applicable to a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving material web, for example a paper or board making machine or a coating machine.
- the invention accordingly provides a machine section in the form of a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving web, in which the (respective) electric motor designed as a synchronous motor according to the second aspect of the invention drives a rotary component in the form of a drying cylinder.
- the invention in its various aspects can also be applied to various other rotary components of paper and board making machines and paper or board finishing machines, in addition to the already mentioned winding machines.
- it is also intended to be used in relation to rotational components used in splicing webs of material, in particular paper webs.
- the (respective) electric motor arranged on the driver's side drives a rotary component in the form of a drying cylinder or a guide roller.
- the electric motor is preferably an electric motor designed as a plug-on motor.
- the embodiment of the electric motor as a synchronous motor, in particular torque motor.
- a plurality of drying groups are provided, each comprising a plurality of drying cylinders and associated guide rollers, wherein in each drying group in each case at least one drying cylinder and / or at least one guide roller by an arranged on the driver's side electric motor, in particular plug-on motor, can be driven.
- the electric motors are designed or operated as synchronous motors, in particular torque motors, and that a speed control / regulating arrangement is provided, by means of several associated electric motors matched to each other speed controllable or - Preferably - are speed controlled.
- a plurality of synchronous motors assigned to a drying group and / or a plurality of synchronous motors assigned to different drying groups can be tuned to one another in terms of speed or-preferably-speed controlled.
- the invention further provides a machine section in the form of a headbox or a wire section or a former of a machine for producing or / and finishing a running material web.
- the (respective) electric motor in particular plug-on motor
- a rotary component in the form of a roller possibly a wire guide roller.
- an embodiment of the electric motor as a synchronous motor, in particular torque motor, particularly useful.
- the invention further provides a machine section in the form of a press section of a machine for producing or / and finishing a moving material web.
- the (respective) electric motor arranged on the driver's side in particular plug-on motor, drives a rotary component in the form of a roller, optionally a press roller or a felt guide roller.
- the electric motor is designed as a synchronous motor, in particular torque motor.
- an electric motor is installed on the driver's side which takes over the drive of the rotary component instead of or in addition to or at least one electric motor arranged on the drive side.
- the electric motor arranged on the driver's side alone takes over the drive of the rotary component and that the rotary drive connection between the rotary component and the electric motor arranged on the drive side is interrupted.
- the rotary component in question may have on the driver's side a shaft journal, which is suitable as a rotary drive connection or is equipped in the course of the conversion for suitability as a rotary drive connection.
- a shaft journal suitable as a rotary drive connection.
- the electric motor as Aufsteckmotor this producing a positive rotational driving connection on the shaft journal.
- the conversion may result in a machine or a machine section, which corresponds to a machine according to the invention or a machine section according to the invention according to the second or third aspect of the invention and the mentioned development possibilities for this purpose.
- a machine or a machine section is provided, in particular in the form of a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving material web, preferably with features according to the above proposals.
- at least one electric motor designed or operable as a synchronous motor or that the electric motor drives at least one rotary component, in particular at least one drying cylinder can be cooled by means of a cooling fluid inlet and outlet, in particular cooling liquid inlet and outlet.
- the machine or the machine section has a cooling fluid supply, in particular a cooling fluid supply for the provision of the cooling fluid, in particular the cooling fluid, with a feed temperature of at least 50 ° C, preferably 60 to 70 ° C, to the electric motor.
- cooling fluid or cooling fluid having an inlet temperature of at least 50 ° C., preferably 60 to 70 ° C., be supplied to the electric motor via the cooling fluid inflow, in particular the coolant inflow.
- the invention proposes to drive a running or operated as a synchronous motor electric motor, in particular a so-called “torque motor” with permanently excited to use a high energy density resulting magnet, as the center drive, eliminating all mechanical drive elements such as gears, clutches and universal joints except a coupling and decoupling of a respective drum (generally winding core) to the electric motor enabling coupling, in particular positive coupling, is used for rotary drive.
- the drive unit 10 of Fig. 1 is implemented in implementation of this invention proposal with a so-called torque motor or permanent magnet synchronous motor, which is arranged as shown in FIG. 1 in a cuboid motor lantern 12, on a chair 14 of the winding station (or a paper machine) fixed or longitudinal a guideway is arranged movable (such as mediating a sliding carriage). From the motor lantern 12, the motor output shaft 15 is shown, on which a motor output hub 16 is attached via an expansion screw 17.
- a sliding sleeve 18 which is held by a splined or splined on the outer circumference of the output hub and in the inner circumference of the sliding sleeve on the output hub substantially rotationally fixed and thus is coupled to the output shaft 15 substantially rotatably.
- the inscribable as a sliding or coupling hub sliding sleeve 18 is provided with a Gearing 20 (external teeth) on its outer periphery with an associated counter-toothing 22 (internal teeth) in an inner circumference of a coupling end 24 (often referred to as "Tambourglocke") of a respective spool 108 in substantially play-free Drehitnahemeingriff brought to the respective spool for winding or Unwinding a web of material for common rotation rotatably drive.
- the sliding sleeve is displaceable by means of a pneumatically operated cylinder-piston device 26 relative to the output hub 16 in the Keilnutenan eleven, via a two-armed lever (engagement lever) 28 and an effective between the lever and the sliding sleeve pivot bearing 30th
- the motor output hub 16 also carries a brake disc 32, which allows braking of the rotation of the synchronous motor or its output shaft 16 and thus possibly the spool or the winding roll by means of a brake caliper braking device 34.
- the braking device may advantageously be pneumatically actuated.
- a speed sensor 36 is associated.
- an active cooling of the drive unit 10, especially the torque motor or permanent magnet synchronous motor contained therein (generally synchronous motor) is provided, preferably a water cooling, is actively supplied to the cooling water and discharged again. This is symbolized in Fig. 1 by the arrows 38.
- a connection for supplying lubricant is designated 42 in FIG. 1 and is used in particular for interval lubrication of the splines of the motor output hub 16 and the sliding hub 18.
- a rotary encoder can be integrated, which allows an accurate detection of a current rotational position. Furthermore, such a rotary encoder can be assigned to a respective drum or a device can be provided which determines an angular position of the internal toothing 22 or sets a defined angular position of this internal toothing (absolute or relative to the external toothing 20). This opens up the possibility of the relative rotational angle of the two coupling halves of the form-locking coupling, so the angular position of the outer teeth 20 relative to the internal teeth 22 in the decoupled state match each other such that a safe engagement is guaranteed, such that axial end surfaces of the preferably as "Zahnveriereungen "running gears do not collide.
- a control unit controlling the relative rotational positioning is designated 44 in FIG.
- a torque motor or permanent magnet synchronous motor works on the principle of a synchronous motor and has a stator with windings and a rotor with permanently excited magnets. Regarding the permanently excited magnets, rare-earth magnets are advantageously used.
- Torque motors or permanent magnet synchronous motors are characterized by very high precision and high dynamics, high torques at low speeds and a low moment of inertia. They are particularly well suited for the direct drive of rotating components, are characterized by a compact, robust design, are therefore also suitable for problematic or spatially limited installation situations, relatively maintenance-free, wear-free, quiet and in itself essentially free of play. In contrast to asynchronous motors, no inherent slip occurs. Torque motors or permanent magnet synchronous motors are available with integrated air or water cooling. In particular, by a water cooling a very effective heat dissipation is possible, whereby such motors are especially suitable for high ambient temperatures. In addition, water-cooled engines have a smaller size with the same power, so they are more compact.
- the cooling of the synchronous motor according to the invention preferably torque motor or permanent magnet synchronous motor takes place, as already mentioned, preferably on the basis of cooling water. It is specifically proposed for this purpose to provide a closed cooling water circuit, which can serve very useful for the cooling water supply of multiple synchronous motors.
- the synchronous motors to be supplied with cooling water by means of a cooling water circuit can be synchronous motors of a winding machine, for example the synchronous motor according to the invention of a primary winder and a synchronous motor according to the invention of a secondary winder of a winding machine. If several winding machines are present, their synchronous motors according to the invention can be appropriately supplied with cooling water across machines by a common cooling water circuit (generally cooling fluid circuit).
- a closed cooling water circuit (generally cooling fluid circuit) is also useful for synchronous motors used in other contexts according to the invention, for example for synchronous motors which drive various types of rollers and cylinders in machines for producing or / and finishing a material web, in particular paper or cardboard. It is especially thought of according to the invention for direct drive of drying cylinders used synchronous motors. It also applies with respect to these synchronous motors that a common cooling fluid circuit, in particular cooling water circuit, is provided for a plurality of synchronous motors, wherein it is quite possible, used in various contexts synchronous motors, such as synchronous motors of a winding machine on the one hand and On the other hand, to supply synchronous motors of a drying section with cooling medium by means of a common circuit.
- FIG. 2 shows schematically one of several synchronous motors 11a, 11b, 11c and 11d according to the invention, in particular a plurality of permanent magnet synchronous motors or torque motors 11a, 11b, 11c and 11d, associated, closed cooling water circuit 50.
- the circuit has a plurality of cooling water branches 52a, 52b, 52c and 52d, which are supplied to each other in parallel via a common inlet 54 from a cooling water sucking from a reservoir 56 pump 58 with cooling water and open into a common outlet 60 which leads via a heat exchanger assembly 62 into the reservoir 56.
- the cooling water branches are each designed with shut-off valves, which are designated 64, 66 and 68 in the case of the cooling water branch 52a.
- the cooling water branches are each provided with a dirt filter (dirt filter 70 in the case of the cooling water branch 52a) and a flow monitor (flow switch 72 in the case of the cooling water branch 52a) and with a manually or preferably by means of a remotely controllable actuator adjustable aperture (aperture 74 in the case of the cooling water branch 52a ) and an input side temperature sensor (temperature sensor 76 in the case of the cooling water branch 52a) and an output side temperature sensor (temperature sensor 78 in the case of the cooling water branch 52a) with respect to the respective engine.
- a dirt filter dirty filter 70 in the case of the cooling water branch 52a
- flow monitor flow switch 72 in the case of the cooling water branch 52a
- a dirt filter arrangement can also be arranged in the common inlet 54, preferably on the input side in the pump 58.
- the cooling water circuit 50 is preferably made of corrosion-free components, in particular stainless steel components (in particular Stainless steel piping), manufactured so that it can be dispensed with corrosion inhibitors in the coolant.
- a condensate discharge from the engine or from the region of the engine into the cooling water flowing out from the engine and thus into the reservoir 56 preferably a condensate discharge from the engine or from the region of the engine into the cooling water flowing out from the engine and thus into the reservoir 56.
- a corresponding condensate discharge line is designated 80 and can be provided with suitable valves and the like.
- the cooling water circuit may also have a bypass branch 82 parallel to the cooling water branches, which is designed with a pressure relief valve 84 symbolized by a check valve. This valve opens only when a preset maximum pressure is exceeded to avoid damage due to overpressure.
- FIG. 3 shows an example of a winding machine 100 designed according to the invention with synchronous motors, namely permanent magnet synchronous motors or torque motors, for direct drive of the drums, which has a primary winder 102 and a secondary winder 104.
- the two winders each have one, the synchronous motor according to the invention having drive unit 10a and 10b, for example, according to the drive unit 10 of FIG. 1, in Fig. 3, not all details of this drive unit can be seen.
- the cuboid motor lanterns 12a and 12b can be seen. According to FIG.
- the motor lantern 12b is arranged on a carriage 105b which, after transfer of the winding roller 106 from the primary winder 102 to the secondary winder 104, is displaceable along a linear guide path arranged on a chair 14b in accordance with a linear displacement of the winding roller 106 rotationally driven by the secondary winder 104.
- the motor lantern 12a of the primary winder is held on a pivotally mounted on a chair 14a pivot lever 1 14 and can be pivoted along an arcuate guideway, according to a pivoting of the primary winder associated winding roller 106.
- Their drum 108 is held for this purpose in a pivot lever assembly 116.
- a "Tambourein Wegvorraum” may be provided, comprising a motor output hub corresponding to the motor output hub 16, a sliding or Koppelnabe corresponding to the sliding hub 18 (with an outer toothing 20 corresponding outer teeth) and an engaging lever corresponding to the engagement lever 28.
- the beschiegbarte also as a sliding sleeve sliding hub 18 thus engages radially inside in a sleeve-like coupling end 24 of the respective spool, technically in the "Tambourglocke” a.
- the winding machine according to FIG. 3 has, as is known, a pressure drum or pressure roller 110, also referred to as a supporting drum, which forms a winding gap with the winding roller 106.
- This Anpresstrommel (carrier drum) or pressure roller is also rotatably driven according to the invention proposals by means of a preferably designed as a permanent magnet torque motor synchronous motor, the part of the drive unit 10 of FIG. 1 substantially corresponding Drive unit 10c is.
- a permanent coupling with a rotating shaft 112 of the Anpresstrommel (carrier drum) or pressure roller for example by means of a permanent Drehverkopplung producing coupling sleeve 18c, or a coupling and disengageable coupling, such as by means of a sliding sleeve similar to the embodiment of FIG.
- the drive unit 10c has, as in the embodiment of Fig. 1, a cuboid motor lantern 1 2c, which is arranged on a carriage 105c, which is arranged along a arranged on a chair 15c, comparatively short linear guide track is displaced to a desired contact pressure to keep in the winding nip.
- FIG. 4 shows a schematic side view of the winder 100.
- FIG. 4 is from the published patent application DE 198 22 261 A1 taken there and corresponds to FIG. 1. There were the reference numerals of DE 198 22 261 A1 maintained.
- the element 32 is the drive unit 10a, the element 50 the drive unit 10b, the drum or roller 18 the tapping drum (carrier drum) or pressure roller 110, the element 14 As the primary winder associated drum 108 and the element 14 as already passed to the secondary winder drum (not shown in Fig. 3) to identify.
- 30 denotes the primary winder associated, arcuate guideway along which the drive unit 10a is pivoted.
- the drive units are designed with direct center drives on the basis of synchronous motors without the interposition of bevel gearboxes, gear shafts and the like, as with reference to FIGS. 1 and 3 explained. This represents the most important improvement according to the invention according to the solution DE 198 22 261 A1 represents.
- the features listed above may be provided individually or in combination in connection with winding machines according to the invention and can also be used in other fields of application of the invention proposals, such as in a drying cylinder direct drive in a dryer section.
- the high-temperature grease lubrication is of particular importance, since a flow of fat can be avoided.
- the dropping point is above 230 ° C or even above 250 ° C.
- a cooling water flow of 5 to 50 liters / minute, preferably 5 to 30 liters / minute is considered, for example, at a feed temperature of 5 to 50 ° C, optionally 5 to 35 ° C.
- a lower inlet temperature is usually hardly expedient to avoid condensation.
- the feed temperature should preferably be greater than 50 ° C, preferably 60 to 70 ° C.
- the return temperature should preferably be greater by 2 ° Kelvin than the inlet temperature.
- Fig. 5 shows an example of an application of a motor according to the invention for the direct drive of a drying cylinder 10.
- the plugged onto a shaft journal 13 drive motor 17 is designed as a permanent magnet synchronous motor or torque motor with integrated liquid cooling.
- a feed line Z and a return line R are guided through openings 35, 36, which are connected to terminals of the running with cooling channels, windings 29 having stator 27.
- the rotatably mounted on the shaft journal 13 mounted rotor 24 is designed with permanent magnets 23, which are preferably made on a rare earth basis in order to produce high torques can.
- a heat-insulating layer 26 between the rotor 24 and the shaft journal 13 prevents excessive heating of the electric motor with the aforementioned liquid cooling.
- a corresponding, direct drive according to the invention by means of a slip-on motor is also suitable for other rotary components of a papermaking machine or coater, for example in guide rollers, stabilizer rollers, etc.
- Fig. 6a the dryer section 200 of a paper machine is schematically shown, which has a plurality of drying cylinders.
- Fig. 6a is represented as a representative of all drying cylinders only one drying cylinder 202.
- the drying cylinder 202 is driven by means of an electric motor 204 which is in rotary drive connection via a gear connection 206 to the drying cylinder 202.
- the electric motor 204 is arranged on the drive side TS of the machine.
- the machine points on the drive side a small distance to a wall W on. Worn rotary components, for example drying cylinders or guide rollers of the paper machine, can be exchanged for the guide side FS. On this side, the machine is at a sufficient distance from the next machine or wall.
- the drying cylinder is supplied with working steam via a steam supply line 208 and a steam head 210.
- the steam line 208 and the steam head 210 are arranged on the drive side.
- the removal of condensate also takes place towards the drive side.
- a stiffening of the machine is symbolized by longitudinal members 212 and 214.
- the electric motor 204 and the transmission link 206 are removed. Instead, on the guide side FS a preferably as a synchronous motor, in particular torque motor, executed plug-on motor 220 is installed, which acts directly on a shaft journal 203 of the drying cylinder 202 in the sense of a direct drive.
- the steam continues to be supplied via the steam line 208 and the steam head 210.
- Fig. 7 shows a dryer section of a dryer section having a plurality of dryer cylinders 202a driven and a plurality of non-driven dryer cylinders 202b and associated guide or guide rollers 216a which are driven and guide rollers 216b which are not driven.
- the drive motors 220 of the driven drying cylinders 202a are located on the driver's side, whereas the drive motors 222 driving the guide rollers 216a are on the drive side.
- the drive motors 220 as well as the drive motors 222 are designed as direct drive plug-on motors and on a respective shaft of the respective drying cylinder or the relevant guide or guide roller attached.
- the drive motors 220 and 222 are preferably designed as synchronous motors, in particular torque motors.
- Advantages of the machine according to the invention or of the machine section according to the invention, in the example of the dryer section according to the invention, include the following:
- the use of a plug-on direct drive motor allows the elimination of mechanical drive elements such as gears, clutches and drive shafts.
- several slip motors per dryer group can be used, which can advantageously be arranged on the guide side.
- synchronous motors in particular torque motors, or asynchronous motors can be used as needed.
- Synchronous motors in particular torque motors
- Permanent magnets in particular rare-earth magnets
- the motors usually have a compact, robust design, are largely maintenance-free and wear-free and relatively quiet. It is a backlash-free drive possible.
- a heat dissipation can be done advantageously by a water cooling, so that the motors are also suitable for high ambient temperatures.
- the motors themselves can have a low moment of inertia and provide a nearly constant torque over a wide speed range. Due to its high dynamics, such an engine can react quickly to control processes.
- a high repeat accuracy is possible in principle.
- a noise encapsulation can be provided, in particular by means of water cooling on a fan unit can be dispensed with, so that in this respect a reduced noise emission can be achieved.
- Such motors generally have high availability and, moreover, are highly overloadable. It is possible to approach nominal turning positions with the highest accuracy.
- Asynchronous motors also have advantageous features.
- asynchronous motors are available, which are also designed as Aufsteck- or hollow shaft motor.
- Asynchronous motors may have a compact design and be designed with an integrated water cooling.
- the invention provides a machine or a machine section in which there is at least one drive for at least one roller or at least one other rotary component on the driver's side. It is thought, for example, to a former or headbox, a press and a dryer section. Particularly useful in this context is the execution of the relevant drive as plug-on electric motor, which acts as a direct drive motor, ie without PTO shaft or gear and the like, directly to the relevant roller or rotary component. Specifically, the design of the respective drive motor as Aufsteckmotor allows particularly favorable arrangement of the motor on the driver's side, without the accessibility of the operating side (guide page) of the machine or the machine section is disruptively limited. This is especially important in connection with a dryer section.
- the solution according to the invention is expedient in particular in connection with the conversion of an existing machine or an existing machine section.
- the steam heads for the steam supply to the drying cylinders are often on the drive side.
- the proposed drive the drying cylinder or other associated rotary components on the driver's side allows in particular in the case of using a respective Aufsteckmotors that a costly conversion of the steam supply can be omitted from the drive side to the driver's side.
- the existing steam heads and existing steam supply infrastructure can continue to be used.
- the arrangement of at least one electric motor on the driver's side is not only in connection with the conversion of an existing machine or an existing machine section of interest, but that it also comes into consideration, newly installed machines from the outset with at least one on the driver's side arranged electric motor, possibly synchronous motor and / or Aufsteckmotor execute. This results in additional degrees of freedom for the designer, which can be suitably taken into account, for example, special space requirements.
- a machine or a machine section for the production and / or finishing and / or other treatment or / and handling of a moving material web, in particular of paper or cardboard comprising at least one rotary component, which is drivable by at least one electric motor, one with the rotary component in the Sense of a rotary drive coupled or coupled rotor and a directly or indirectly to a stiffening of the machine or the
- the electric motor is designed or operated as a synchronous motor and that the electric motor is arranged coaxially with the rotary component in association with an axial end region thereof or can be arranged, wherein the rotor or a rotary drive terminal of the same for non-play common rotation rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof or can be coupled.
- the rotary component can be, for example, a drying cylinder in a drying section or around the winding core of a winding roll in a machine or a machine section for winding the material web onto the winding core to the winding roll and / or for unwinding the material web from the winding roll.
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Paper (AREA)
- Replacement Of Web Rolls (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft nach einem ersten Aspekt eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt zum vorzugsweise kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, auf einen insbesondere von einem Tambour gebildeten Wickelkern zu einer Wickelrolle oder/und zum vorzugsweise kontinuierlichen Abwickeln der Materialbahn von einer derartigen Wickelrolle, wobei der jeweilige Wickelkern durch wenigstens einen zumindest momentan betriebsmäßig zugeordneten Elektromotor antreibbar ist, der einen mit dem Wickelkern im Sinne eines Drehantriebs gekoppelten oder koppelbaren Rotor und einen direkt oder indirekt an einer Stuhlung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts oder einer relativ zur Stuhlung bewegbar angeordneten Motorhalterung gegen Verdrehung abgestützten Stator aufweist.According to a first aspect, the invention relates to a machine or a machine section for preferably continuous winding of a material web, in particular of paper or cardboard, onto a winding core formed in particular by a spool into a winding roller and / or for preferably continuous unwinding of the material web from such a winding roller. wherein the respective winding core is drivable by at least one at least currently operatively associated electric motor having a coupled to the winding core in the sense of a rotary drive or coupled rotor and a directly or indirectly to a chair of the machine or the machine section or a relative to the frame movably arranged motor mount Having torsion supported stator.
Die Erfindung betrifft nach einem zweiten Aspekt ferner allgemeiner auch eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt zur Herstellung oder/und Veredelung oder/und sonstigen Behandlung oder/und Handhabung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend wenigstens eine Drehkomponente, die durch wenigstens einen Elektromotor antreibbar ist, der einen mit der Drehkomponente im Sinne eines Drehantriebs gekoppelten oder koppelbaren Rotor und einen direkt oder indirekt an einer Stuhlung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts oder einer relativ zur Stuhlung bewegbar angeordneten Motorhalterung gegen Verdrehung abgestützten Stator aufweist.The invention further relates, according to a second aspect, more generally also to a machine or a machine section for the production and / or finishing and / or other treatment or / and handling of a moving material web, in particular of paper or cardboard, comprising at least one rotary component, which is provided by at least one electric motor can be driven, the one coupled to the rotary component in the sense of a rotary drive or coupled rotor and a directly or indirectly on a chair of the machine or the machine section or a relative to the Fung movable arranged motor mount against rotation supported stator.
Die Erfindung betrifft nach einem dritten Aspekt ferner auch eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt zur Herstellung oder/und Veredelung oder/und sonstigen Behandlung oder/und Handhabung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend wenigstens eine sich quer zur Laufrichtung der Materialbahn erstreckende Drehkomponente, die durch wenigstens einen Elektromotor antreibbar ist, der einen mit der Drehkomponente im Sinne eines Drehantriebs gekoppelten oder koppelbaren Rotor und einen direkt oder indirekt an einer Stuhlung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts oder einer relativ zur Stuhlung bewegbar angeordneten Motorhalterung gegen Verdrehung abgestützten Stator aufweist, wobei die Maschine oder der Maschinenabschnitt eine Führerseite und eine Triebseite aufweist, wobei die Führerseite sich durch wenigstens eines der folgenden Merkmale auszeichnet:
- die Führerseite weist Randsaugzonen zum Führen eines vorlaufenden Einfädel- oder Überführungsstreifens der Materialbahn auf,
- wenigstens eine Haube einer Trockenzylinderanordnung kann auf der Führerseite geöffnet werden, insbesondere von Entfernen von Bahnrückständen im Falle eines Bahnabrisses,
- auf der Führerseite stehen Komponenten der Maschine oder des Maschinenabschnitts höchstens in geringem Maße über die Stuhlung zur Seite vor,
- Drehkomponenten wie Führungswalzen, Saugwalzen, Trockenzylinder und dergleichen sind zur Führerseite hin aus der Maschine bzw. dem Maschinenabschnitt herausziehbar, etwa zum Auswechseln der jeweiligen Drehkomponente, wenn diese verschlissen ist.
- the leader side has edge suction zones for guiding a leading threading or transfer strip of the material web,
- at least one hood of a drying cylinder arrangement can be opened on the driver's side, in particular of removing web residues in the event of a web break,
- on the operator's side, components of the machine or of the machine section are at most slightly out of the way of the chair,
- Rotary components such as guide rollers, suction rolls, drying cylinders and the like can be pulled out of the machine or the machine section towards the driver's side, for example for exchanging the respective rotary component when it has worn out.
Es wird in diesem Zusammenhang insbesondere stationär in der Maschine bzw. im Maschinenabschnitt angeordnete Drehkomponeten und dementsprechend stationär in der Maschine bzw. Maschinenabschnitt angeordnete Elektromotoren gedacht, betreffend die Drehkomponente beispielsweise an Führungswalzen, Saugwalzen, Trockenzylinder, Presswalzen und dergleichen.It is in this context in particular stationarily arranged in the machine or in the machine section arranged Drehkomponeten and accordingly stationarily arranged in the machine or machine section electric motors, concerning the rotational component, for example, on guide rollers, suction rolls, drying cylinders, press rolls and the like.
Derartige Maschinen, Maschinenabschnitte und für derartige Maschinen bzw. Maschinenabschnitte geeignete Antriebsanordnungen auf Elektromotorbasis sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Betreffend Wickelmaschinen zum Aufwickeln bzw. Abwickeln einer Materialbahn wird beispielsweise auf die
Betreffend den Antrieb von Trockenzylindern in einer Trockenpartie einer Papiermaschine kann als Stand der Technik beispielsweise auf die
Aufgabe der Erfindung zumindest nach dem ersten und zweiten Aspekt ist es, eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt der angegebenen Art bereitzustellen, der den in der Praxis auftretenden Anforderungen besonders gut gerecht wird, insbesondere hinsichtlich Kompaktheit des Drehantriebs und Kostengünstigkeit durch Vermeidung von mechanischen Antriebselementen wie Getriebe, Kupplungen und Gelenkwellen zwischen Elektromotor einerseits und anzutreibender Komponente andererseits.The object of the invention at least according to the first and second aspects is a machine or a machine section of the type specified to provide, which meets the requirements occurring in practice particularly well, especially in terms of compactness of the rotary drive and cost-effectiveness by avoiding mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and drive shafts between the electric motor on the one hand and component to be driven on the other.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen (erster Aspekt der Erfindung), dass der Elektromotor als Synchronmotor ausgeführt oder betreibbar ist, und dass bei betriebsmäßiger Zuordnung zu einem jeweiligen Wickelkern der Elektromotor koaxial zu diesem Wickelkern in Zuordnung zu einem axialen Endbereich desselben angeordnet ist, wobei der Rotor oder ein Drehantriebsanschluss desselben zur im Wesentlichen spielfreien gemeinsamen Drehung drehfest direkt mit dem Wickelkern oder einem Drehantriebsanschluss desselben gekoppelt oder koppelbar ist.To solve this problem, the invention proposes (the first aspect of the invention) that the electric motor is designed or operated as a synchronous motor, and that, when operatively associated with a respective winding core, the electric motor is arranged coaxially with this winding core in association with an axial end region thereof, wherein the rotor or a rotary drive connection of the same for the substantially backlash-free common rotation rotatably coupled directly to the winding core or a rotary drive connection thereof or can be coupled.
Allgemeiner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen (zweiter Aspekt der Erfindung), dass der Elektromotor als Synchronmotor ausgeführt oder betreibbar ist, und dass der Elektromotor koaxial zur Drehkomponente in Zuordnung zu einem axialen Endbereich derselben angeordnet ist, wobei der Rotor oder ein Drehantriebsanschluss desselben zur im Wesentlichen spielfreien gemeinsamen Drehung drehfest direkt mit der Drehkomponente oder einem Drehantriebsanschluss derselben gekoppelt oder koppelbar ist.More generally, it is proposed according to the invention (second aspect of the invention) that the electric motor is designed or operated as a synchronous motor and that the electric motor is arranged coaxially with the rotary component in association with an axial end portion thereof, the rotor or a rotary drive terminal thereof being generally free of play Rotation rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof or can be coupled.
Nach der Erfindung ist ein direkter Antrieb der anzutreibenden Komponente (Wickelkern bzw. diesen aufweisende Wickelrolle; allgemein Drehkomponente) im Sinne eines sogenannten "Zentrumsantriebs" vorgesehen, wobei auf zwischengeschaltete mechanische Antriebselemente wie Getriebe, Kupplungen und Gelenkwellen verzichtet wird, so dass einerseits eine sehr kompakte, den Elektromotor enthaltende Antriebseinheit zum Drehantrieb realisierbar ist und andererseits die nicht unbeachtlichen Kosten für zwischengeschaltete mechanische Antriebselemente vermieden werden. Ein wichtiger Gesichtspunkt ist in diesem Zusammenhang das Merkmal der spielfreien gemeinsamen Drehung in Folge des Wegfalls der angesprochenen mechanischen Antriebselemente, wodurch - wenn technisch sinnvoll - gezielt vorgegebene oder aus einer gewissen Betriebssituation sich ergebende Drehpositionen anfahrbar sind.According to the invention, a direct drive of the component to be driven (winding core or wound roll having this, generally rotational component) in the sense of a so-called "center drive" is provided, being dispensed with intermediate mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and propeller shafts, so that on the one hand a very compact , The electric motor-containing drive unit for rotary drive can be realized and on the other hand, the not inconsiderable costs for intermediate mechanical drive elements are avoided. An important consideration is in In this context, the feature of backlash-free joint rotation as a result of the omission of the mentioned mechanical drive elements, which - if technically reasonable - targeted predetermined or from a certain operating situation resulting rotational positions are approached.
Gegenüber einem Asynchronmotor hat ein Synchronmotor den Vorteil, dass sich die Drehzahl einfacher optimieren lässt, und dass der Wegfall der bei einem Asynchronmotor erforderlichen Schlupfkompensation das dynamische Regelverhalten des Motors verbessert. Es wird eine höhere Genauigkeit als bei üblichen Asynchronmotoren erreicht. Insbesondere sind vergleichsweise große Drehmomente bei kleinen Drehzahlen möglich. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Motor mit Permanentmagneten ausgeführt ist. Es wird in diesem Zusammenhang vor allem an auf Grundlage wenigstens eines Selten-Erden-Werkstoffs, etwa Neodym-Eisen-Bohr, hergestellte Permanentmagnete gedacht. Besonders ideal sind so genannte "Torquemotoren", die nach dem Prinzip eines Synchronmotors funktionieren. Torquemotoren bestehen üblicherweise aus einem Stator und einem Rotor mit permanent erregten Magneten. Aufgrund der vergleichsweise hohen Energiedichte (Permanentmagnete) können derartige Motoren besonders kompakt bauen bzw. sehr starke Drehmomente über einen großen Drehzahlbereich liefern. Derartige Motoren sind deswegen für einen Einsatz im Rahmen der Erfindung besonders geeignet.Compared to an asynchronous motor, a synchronous motor has the advantage that the speed can be optimized more easily, and that the omission of the slip compensation required for an asynchronous motor improves the dynamic control behavior of the motor. It is achieved a higher accuracy than conventional asynchronous motors. In particular, comparatively large torques are possible at low speeds. This is especially true when the motor is designed with permanent magnets. In this connection, it is thought above all of permanent magnets produced on the basis of at least one rare-earth material, for example neodymium-iron-drilling. Particularly ideal are so-called "torque motors", which operate on the principle of a synchronous motor. Torquemotors usually consist of a stator and a rotor with permanently excited magnets. Due to the comparatively high energy density (permanent magnets) such motors can be particularly compact build or deliver very strong torques over a wide speed range. Such motors are therefore particularly suitable for use in the invention.
Aufgabe der Erfindung zumindest nach dem dritten Aspekt ist, eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt der angegebenen Art bereitzustellen, die dem Konstrukteur gegenüber einer herkömmlichen Auslegung und Anordnung einzelner Komponenten einen größeren konstruktiven Freiraum gibt oder/und speziellen Anforderungen genügen kann und die ggf. im Wege eines Umbaus zweckmäßig und kostengünstig auf Grundlage einer bestehenden Maschine oder eines bestehenden Maschinenabschnitts bereitstellbar ist.The object of the invention, at least according to the third aspect is to provide a machine or a machine section of the specified type, which gives the designer over a conventional design and arrangement of individual components a greater design freedom or / and can meet special requirements and possibly by way of Conversion functional and inexpensive on the basis of an existing machine or an existing machine section can be provided.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen (dritter Aspekt der Erfindung, dass wenigstens ein zum Antrieb der oder einer Drehkomponente dienender Elektromotor auf der Führerseite angeordnet ist.To achieve this object, the invention proposes (third aspect of the invention that at least one for driving the or a rotary component serving electric motor is arranged on the driver's side.
Die Begriffe "Führerseite" und "Triebseite" sind für den Fachmann in der Papierindustrie und den Fachmann in der entsprechende Maschinen entwickelnden und herstellenden Industrie klar definiert und klar mit Merkmalen der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts belegt. Die Führerseite ist die Bedienseite, von der die Maschine bzw. der Maschinenabschnitt bedient wird und ggf. gereinigt wird. Insbesondere werden von der Führerseite her Materialbahnreste, insbesondere Papierfetzen, im Falle eines Bahnabrisses beseitigt, etwa unter Einsatz von Druckluftschläuchen, für die entsprechende Druckluftanschlüsse auf der Führerseite vorgesehen sind. Im Falle einer Trockenpartie sind die Trockenzylinder üblicherweise durch eine gemeinsame oder einzelne Hauben abdeckt, und diese Hauben lassen sich auf der Bedienseite, also Führerseite öffnen, um Papierfetzen oder dergleichen zwischen den Trockenzylindern zu entfernen.The terms "driver side" and "drive side" are clearly defined for the person skilled in the paper industry and the person skilled in the corresponding machine developing and manufacturing industry and are clearly assigned characteristics of the machine or of the machine section. The operator's side is the operating side from which the machine or the machine section is operated and possibly cleaned. In particular, material web remnants, in particular scraps of paper, are removed from the driver's side in the event of a web break, for example using compressed air hoses for which corresponding compressed-air connections are provided on the driver's side. In the case of a dryer section, the drying cylinders are usually covered by a common or individual hoods, and these hoods can be opened on the operating side, so leader page to remove scraps of paper or the like between the drying cylinders.
Ferner sind die verschiedenen Komponente der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts, etwa die Trockenzylinder und Führungswalzen, so an der Stuhlung gelagert, dass auf der Führerseite keine Teile der Lagerung bzw. der betreffenden Komponente wesentlich über die Stuhlung hinausstehen. Auf der Triebseite hingegen bestehen hier keine Einschränkungen, und es können - ganz nach Zweckmäßigkeit - Teile der Lagerung bzw. der Komponenten über die Stuhlung hervorstehen.Furthermore, the various components of the machine or of the machine section, such as the drying cylinders and guide rollers, are mounted on the chair, so that on the driver's side, no parts of the mounting or of the relevant component protrude substantially beyond the chair. On the drive side, on the other hand, there are no restrictions here, and parts of the bearing or the components may protrude beyond the stiffening, as appropriate.
Die Führerseite ist ferner auch klar durch dem Einfädeln der Materialbahn in die Maschine bzw. den Maschinenabschnitt dienende Komponenten und funktionelle Ausgestaltungen definiert. So sind zum Einfädeln eines Einfädel- oder Überführungsstreifens einer jeweiligen Materialbahn Randsaugzonen auf der Führerseite vorgesehen. Der Einfädel- oder Überführstreifen wird beim Aufführen entlang der Führerseite geführt, damit diese wichtige Betriebsphase besser kontrollierbar ist.The leader page is also clearly defined by the threading of the web into the machine or machine section serving components and functional configurations. Thus, for threading a threading or transfer strip of a respective material web Randaugzonen provided on the Führerseite. The threading or transfer strip is guided while being guided along the guide side so that this important phase of operation can be better controlled.
Versorgungsleitungen sind hingegen vorrangig auf der Triebseite angeordnet. Ferner sind Dampfzuführköpfe für Trockenzylinder ebenfalls in der Regel auf der Triebseite angeordnet, und die Kondensatabfuhr erfolgt ebenfalls zur Triebseite hin.Supply lines, however, are primarily arranged on the drive side. Furthermore, Dampfzuführköpfe for drying cylinders are also usually arranged on the drive side, and the condensate removal is also to the drive side.
Die Triebseite und die Führerseite sind ferner in der Regel dadurch eindeutig gekennzeichnet, dass auf der Triebseite zur nächsten Maschine oder zur nächsten Wand in einer Fabrikhalle oder dergleichen nur ein geringer Abstand bestehen muss, dass hingegen auf der Führerseite zur nächsten Maschine oder zur nächsten Wand zumindest ein Bauraum in der Größenordnung der Maschinenbreite besteht bzw. bestehen muss, damit Trockenzylinder, Führungswalzen und dergleichen auf dieser Seite aus der Maschine bzw. dem Maschinenabschnitt herausziehbar sind, etwa zum Auswechseln einer jeweiligen verschlissenen Komponente. Soweit also sich quer zur Laufrichtung der Materialbahn erstreckende Drehkomponenten nicht fest eingebaut sind, sondern auswechselbar sind, so erfolgt dies Auswechseln zur Führerseite hin bzw. von der Führerseite aus.The drive side and the driver's side are also characterized by the fact clearly that there must be only a small distance on the drive side to the next machine or the next wall in a factory or the like, however, that on the leader side to the next machine or the next wall at least a space in the order of the machine width exists or must exist so that drying cylinders, guide rollers and the like on this side of the machine or the machine section are pulled out, such as for replacing a respective worn component. So far as extending transversely to the direction of the web extending rotary components are not permanently installed, but are interchangeable, this is done replacing the leader's side or from the leader's side.
Ferner sind, wie der Begriff "Triebseite" selbst ausdrückt, auf der Triebseite üblicherweise Antriebsmotoren für die verschiedenen Komponenten der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts angeordnet. Diese Anordnung ist insbesondere auch im Zusammenhang mit der angesprochenen Auswechselbarkeit von Drehkomponenten von der Führerseite aus bzw. zur Führerseite hin besonders zweckmäßig, da dann der jeweilige Elektromotor hierbei nicht im Wege ist.Furthermore, as the term "drive side" itself expresses, usually drive motors for the various components of the machine or of the machine section are arranged on the drive side. This arrangement is especially useful in connection with the aforementioned interchangeability of rotary components from the driver's side or to the driver's side because then the respective electric motor is not in the way.
Erfindungsgemäß wird nun aber vorgeschlagen, von der bewährten Anordnung der zum Antrieb dienenden Elektromotoren auf der Triebseite zumindest einzelfallbezogen abzuweichen. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn eine bestehende Maschine oder ein bestehender Maschinenabschnitt umgebaut wird, etwa für eine höhere Leistung oder in anderer Hinsicht. Der Umbau kann dann unter Umständen kostengünstiger ausgeführt werden, wenn der Einbau eines neuen Motors auf der Triebseite zusätzlichen Umbauaufwand nötig machen würde. Beispielsweise kann bei einer Umrüstung von einem indirekten Antrieb von Trockenzylindern zu einem direkten Antrieb ohne zwischengeschaltete Getriebe und dergleichen durch Anordnung des neuen, zum Direktantrieb dienenden Elektromotors auf der Führungsseite vermieden werden, dass auf der Triebseite befindliche Dampfköpfe entfernt bzw. umgebaut werden müssen.According to the invention, however, it is now proposed, from the proven arrangement of serving for driving electric motors on the drive side to deviate at least on a case-by-case basis. This can be useful, for example, if an existing machine or an existing machine section is rebuilt, such as for a higher performance or in other respects. The conversion may then be carried out more cost-effectively, if the installation of a new engine on the drive side would require additional reconstruction effort. For example, can be avoided in a conversion of an indirect drive of drying cylinders to a direct drive without intermediate gear and the like by arranging the new, serving for direct drive electric motor on the guide side that located on the drive side steam heads must be removed or rebuilt.
Besonders zweckmäßig ist, wenn der auf der Führerseite angeordnete Elektromotor als Aufsteckmotor ausgeführt ist. Es wird vor allem daran gedacht, dass der auf der Führerseite angeordnete Elektromotor koaxial zur Drehkomponente in Zuordnung zu einem axialen Endbereich desselben angeordnet ist, wobei der Rotor oder ein Drehantriebsanschluss desselben zur im Wesentlichen spielfreien gemeinsamen Drehung drehfest direkt mit der Drehkomponente oder einem Drehantriebsanschluss desselben gekoppelt oder koppelbar ist. Auf zwischengeschaltete mechanische Antriebselemente wie Getriebe, Kupplungen und Gelenkwellen wird dementsprechend verzichtet. Es wird in diesem Zusammenhang auf die vorstehenden Erläuterungen im Zusammenhang mit dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung verwiesen.It is particularly useful if the arranged on the driver's side electric motor is designed as a plug-on motor. It is especially thought that the driver-side arranged electric motor is arranged coaxially with the rotary component in association with an axial end portion thereof, the rotor or a rotary drive terminal thereof for substantially backlash-free common rotation rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof or can be coupled. Intermediate mechanical drive elements such as gearboxes, clutches and cardan shafts are accordingly dispensed with. Reference is made in this connection to the above explanations in connection with the first and second aspects of the invention.
Der Elektromotor kann als Asynchronmotor ausgeführt oder betreibbar sein. Demgegenüber ist es aber bevorzugt, dass der Elektromotor als Synchronmotor ausgeführt oder betreibbar ist. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung erläuterten Vorteile. Es kommen die zum ersten und zweiten Aspekt angesprochenen Weiterbildungsmöglichkeiten (Permanentmagnete usw.) in Betracht. Es wird insbesondere an die Verwendung eines Torquemotors gedacht.The electric motor can be designed or operated as an asynchronous motor. In contrast, it is preferred that the electric motor is designed or operated as a synchronous motor. This results in the advantages explained in connection with the first and second aspects of the invention. It comes to the first and second aspect addressed training opportunities (permanent magnets, etc.) in Consideration. It is especially thought of using a torque motor.
Die Maschine oder der Maschinenabschnitt kann, wie schon angesprochen, entstanden sein durch Umbau einer Maschine oder eines Maschinenabschnitts, bei dem zuvor die betreffende Drehkomponente durch einen auf der Triebseite angeordneten, der Drehkomponente zugeordneten Elektromotor angetrieben wurde. Im Zuge des Umbaus wurde dann der auf der Führerseite angeordnete Elektromotor in Zuordnung zur Drehkomponente eingebaut. Die Erfindung stellt in diesem Zusammenhang auch ein Umbauverfahren bereit (siehe unten).As already mentioned, the machine or the machine section can be produced by converting a machine or a machine section, in which the respective rotary component was previously driven by an electric motor arranged on the drive side and associated with the rotary component. In the course of the conversion then the arranged on the driver's side electric motor was installed in association with the rotary component. The invention also provides a conversion process in this connection (see below).
Bevorzugt ist der Rotor ringförmig ausgeführt und radial innerhalb des Stators angeordnet. Der Elektromotor kann, wie im Zusammenhang mit dem dritten Aspekt der Erfindung schon angesprochen, besonders zweckmäßig als Aufsteckmotor oder Hohlwellenmotor ausgeführt sein. In disem Zusammenhang wird speziell vorgeschlagen, dass der Elektromotor in der Art einem Hohlwellenmotors direkt auf einen als Drehantriebsanschluss dienenden Wellenzapfen des Wickelkerns bzw. der Drehkomponente aufgesteckt oder aufsteckbar ist, wobei der auf den Wellenzapfen aufgesteckte Elektromotor mit seinem Rotor mit dem Wellenzapfen in formschlüssiger Drehmitnahmeverbindung steht.Preferably, the rotor is designed annular and arranged radially inside the stator. The electric motor can, as already mentioned in connection with the third aspect of the invention, be designed particularly expedient as plug-on motor or hollow shaft motor. In this context, it is specifically proposed that the electric motor in the manner of a hollow shaft motor is plugged or plugged directly onto a shaft journal serving as a rotary drive connection of the winding core or the rotary component, wherein the electric motor plugged onto the shaft journal with its rotor is in positive rotational drive connection with the shaft journal ,
Je nach Ausführung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts kann es dabei besonders zweckmäßig sein, dass der Wellenzapfen als Hohlwelle ausgeführt ist, beispielsweise zum Zuführen eines Betriebsfluids, ggf. Prozessdampf, in einen Innenraum der Drehkomponente oder zum Abführen eines Fluids (ggf. Prozessdampf oder Kondensat) aus dem Innenraum. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere im Zusammenhang mit Trockenzylindern einer Trockenpartie von Interesse.Depending on the design of the machine or the machine section, it may be particularly expedient that the shaft journal is designed as a hollow shaft, for example, for supplying an operating fluid, possibly process steam, into an interior of the rotary component or for discharging a fluid (possibly process steam or condensate ) from the interior. Such a configuration is of particular interest in connection with drying cylinders of a dryer section.
Bevorzugt ist, wie schon anesprochen, der Elektromotor vom als "Torquemotor" bzw. "Permanentmagnetmotor" bezeichneten Synchronmotortyp. Derartige Motoren haben sich etwa zum Antrieb von Werkzeugmaschinen, insbesondere zum Direktantrieb ohne mechanischen Übertragungselemente, wie Kupplungen und Getriebe, bewährt. Auf Grund ihrer Kompaktheit und Positioniergenauigkeit werden sie beispielsweise zum Einsatz in Schwenkachsen und Rundtischen eingesetzt. Auf Grund ihrer hohen Dynamik werden sie in dynamischen Werkzeugmaschinen und für schnell hochlaufende Achsen von Drehmaschinen mit Erfolg eingesetzt. Es werden speziell auch Torquemotoren bzw. Permanentmagnetmotoren mit integrierter Luft- oder Wasserkühlung angeboten, beispielsweise von der Firma Siemens Linear Motor Systems und von der Firma ABB. In Bezug auf den erfindungsgemäß in der Maschine bzw. dem Maschinenabschnitt einzusetzenden Elektromotor wird vor allem daran gedacht, dass dieser eine integrierte Fluidkühlung, vorzugsweise Flüssigkeitskühlung, höchstvorzugsweise Wasserkühlung, aufweist. Bevorzugt weist der Stator des Elektromotors eine integrierte Fluidkühlung, vorzugsweise Flüssigkeitskühlung, höchstvorzugsweise Wasserkühlung, auf.As already mentioned, the electric motor of the synchronous motor type designated as "torque motor" or "permanent magnet motor" is preferred. Such motors have proven themselves, for example, for driving machine tools, in particular for direct drive without mechanical transmission elements, such as clutches and gears. Due to their compactness and positioning accuracy, they are used, for example, for use in swivel axes and rotary tables. Due to their high dynamics, they are successfully used in dynamic machine tools and for high-speed lathes of lathes. In particular, torque motors or permanent magnet motors with integrated air or water cooling are also available, for example from Siemens Linear Motor Systems and ABB. With regard to the electric motor to be used according to the invention in the machine or the machine section, it is especially thought that it has integrated fluid cooling, preferably liquid cooling, most preferably water cooling. The stator of the electric motor preferably has integrated fluid cooling, preferably liquid cooling, most preferably water cooling.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich durch einen dem Elektromotor zugeordneten, geschlossen ausgeführten Kühlfluidkreislauf (insbesondere Kühlwasserkreislauf) aus. Der Kühlfluidkreislauf, insbesondere Kühlwasserkreislauf, kann vorteilhaft mit einer Kühlfluidspeicheranordnung (insbesondere Kühlwasserspeicheranordnung) oder/und mit einer Wärmetauschanordnung oder/und mit einer Filteranordnung ausgeführt sein. Man kann auch eine Heizanordnung vorsehen, die eine Vorwärmung des Kühlfluids, insbesondere Kühlwassers, ermöglicht, insbesondere für Startvorgänge. Das Kühlfluid kann also vor dem eigentlichen Betriebsbeginn vorgewärmt werden, um den Elektromotor auf eine Mindest-Betriebstemperatur zu bringen, und danach zur Kühlung des Elektromotors dienen. Der Kühlwasserkreislauf kann mit üblichen Komponenten (Förderpumpe, Zuteilgeräte, Partikel-Schmutzfilter, Strömungswächter, Temperaturwächter, Blende, Absperrhahn usw.) ausgeführt sein. Bevorzugt ist ein gemeinsamer Kühlwasserkreislauf für mehrere Elektromtoren.A particularly preferred embodiment is characterized by a closed-loop cooling fluid circuit (in particular cooling water circuit) assigned to the electric motor. The cooling fluid circuit, in particular the cooling water circuit, can advantageously be designed with a cooling fluid storage arrangement (in particular a cooling water storage arrangement) or / and with a heat exchange arrangement and / or with a filter arrangement. It is also possible to provide a heating arrangement which permits preheating of the cooling fluid, in particular cooling water, in particular for starting operations. The cooling fluid can therefore be preheated before the actual start of operation to bring the electric motor to a minimum operating temperature, and then serve to cool the electric motor. The cooling water circuit can be filled with conventional components (feed pump, Metering devices, particle dirt filter, flow monitor, temperature monitor, orifice plate, stopcock, etc.). Preferred is a common cooling water circuit for several electric motors.
Die Verwendung eines geschlossenen Kreislaufs gegenüber etwa einer Kühlwasserzufuhr aus dem öffentlichen Leitungsnetz oder aus einem Oberflächenwasservorrat bietet den Vorteil, dass gleichbleibende Kühlbedingungen (insbesondere gleichbleibende Eingangstemperatur) und gleichbleibende Kühlmediumqualität (Sauberkeit, Freiheit von Störpartikeln usw.) gewährleistet werden können.The use of a closed circuit compared to about a cooling water supply from the public network or from a surface water supply has the advantage that consistent cooling conditions (especially constant inlet temperature) and consistent cooling medium quality (cleanliness, freedom from interference particles, etc.) can be guaranteed.
Sind mehrere Elektromotoren vorgesehen, so ist es bevorzugt, diesen eine gemeinsame Kühlfluidversorgung, insbesondere Kühlwasserversorgung, zuzuordnen. Dies gilt auch dann, wenn die Elektromotoren jeweils einer anderen Drehkomponente bzw. einem anderen Wickelkern zugeordnet bzw. zuordenbar sind. In diesem Falle ist es im Sinne des schon angesprochenen Weiterbildungsvorschlags bevorzugt, dass die Elektromotoren über einen gemeinsamen, geschlossen ausgeführten Kühlfluidkreislauf, insbesondere Kühlwasserkreislauf, mit Kühlfluid, insbesondere Kühlwasser, versorgbar sind.If a plurality of electric motors is provided, then it is preferable to assign them a common cooling fluid supply, in particular cooling water supply. This also applies if the electric motors are each assigned to a different rotary component or another winding core or can be assigned. In this case, it is preferred in terms of the training proposal already mentioned that the electric motors can be supplied with cooling fluid, in particular cooling water, via a common, closed cooling fluid circuit, in particular cooling water circuit.
Zur Vermeidung von Kondenswasserbildung, insbesondere in besonderen Betriebssituationen, kann eine thermische Kapselung (Isolierung) des Motors vorgesehen sein. Das Gehäuse oder/und die Kapselung kann aus einem nicht rostenden Werkstoff bestehen (z. B. Edelstahl, Alu-Druckguss). Als Isolierung kommen diverse Kunststoffmaterialien in Betracht, beispielsweise Polyurethan, das wegen seiner geringen Wärmeleitfähigkeit und seines somit geringen Bedarfs an Bauvolumen und geringen Gewichts besonders vorteilhaft ist. Die Isolierschicht kann besonders zweckmäßig direkt auf und um das Motorgehäuse auf bzw. angeschäumt sein. Hierdurch wird als vorteilhafter Nebeneffekt auch eine wirkungsvolle Geräuschdämpfung des Motors erreicht.To avoid condensation, especially in special operating situations, a thermal encapsulation (insulation) of the motor can be provided. The housing or / and the encapsulation may be made of a non-rusting material (eg stainless steel, aluminum die-cast). As insulation, various plastic materials come into consideration, such as polyurethane, which is particularly advantageous because of its low thermal conductivity and thus its low requirement of volume and light weight. The insulating layer can be particularly expedient directly on and around the motor housing or foamed. As a result, an effective noise reduction of the engine is achieved as an advantageous side effect.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektromotoren jeweils in einem eigenen einer Mehrzahl von zueinander parallel geschalteten Kühlfluidzweigen, die einen gemeinsamen Zulauf und einen gemeinsamen Ablauf aufweisen, angeordnet sind. Hierzu wird weiterbildend vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Kühlfluidzweige individuell absperrbar oder/und individuell hinsichtlich des Kühlfluidflusses steuerbar oder regelbar oder/und hinsichtlich wenigstens einer interessierenden Größe, beispielweise Fluidtemperatur oder/und Kühlfluidfluss, überwachbar ist oder/und dass wenigstens einer der Kühlfluidzweige mit einer eigenen Filteranordnung ausgeführt ist. Es lassen sich dann für jeden Elektromotor individuell der jeweiligen Betriebssituation optimal angepasste Kühlverhältnisse einstellen und gewährleisten.A preferred embodiment is characterized in that the electric motors are each arranged in a separate one of a plurality of cooling fluid branches connected in parallel to one another and having a common inlet and a common outlet. For this purpose, it is further proposed that at least one of the cooling fluid branches can be individually shut off and / or individually controlled with respect to the cooling fluid flow or controllable and / or at least one size of interest, such as fluid temperature and / or cooling fluid flow, and / or that at least one of the cooling fluid branches with a own filter arrangement is executed. It can then set and ensure optimally adapted cooling conditions for each electric motor individually to the respective operating situation.
Beispielsweise beim Einsatz in einer Trockenpartie kann eine Einbeziehung der Temperatur in der Trockenpartie in die Steuerung/Regelung der Kühlung vorteilhaft sein. Zur Vermeidung von Kondenswasserbildung kann man vorsehen, dass der Kühlkreislauf auch dazu benutzt wird, um den Motor auf einer bestehenden Temperatur zu halten. Dies kann auch ein "Heizen" des Motors beinhalten, z. B. wenn die Temperatur in der Trockenpartie sinkt. Es wird in diesem Zusammenhang an Abschaltvorgänge und sinkende Antriebsleistung gedacht. Ferner ist ein "Heizen" des Motors in Betriebsunterbrechungsphasen oder zumindest vor dem Starten des Betriebs sinnvoll, um Kondenzwasserbildung zu vermeiden bzw. den Motor auf eine Mindest-Betriebstemperatur zu bringen.For example, when used in a dryer section, inclusion of the temperature in the dryer section in the control of the cooling may be advantageous. To prevent the formation of condensation, it can be provided that the cooling circuit is also used to keep the engine at an existing temperature. This may also include a "heating" of the engine, for. B. when the temperature in the dryer section decreases. It is thought in this context to shutdown and falling drive power. Furthermore, a "heating" of the engine during periods of interruption or at least before starting the operation makes sense to avoid condensate water formation or to bring the engine to a minimum operating temperature.
Soweit im bzw. im Bereich des (jeweiligen) Elektromotors Kondensat anfällt, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kondensat gemeinsam mit dem Elektromotor zugeführtem Kühlfluid abführbar ist, beispielsweise durch Einspeisen in den Kühlfluidkreislauf bzw. Kühlfluidzweig.As far as condensate accumulates in or in the region of the (respective) electric motor, it can be advantageously provided that the condensate can be discharged together with the cooling fluid fed to the electric motor, for example by feeding into the cooling fluid circuit or cooling fluid branch.
Der Elektromotor kann mit seiner Motorhalterung vorteilhaft längs einer Motor-Führungsbahn verlagerbar sein. Eine derartige Ausgestaltung und Anwendung des Elektromotors wird durch die relative Kompaktheit des im Zusammenhang mit dem Erfindungsvorschlag nach dem ersten bzw. zweiten Aspekt erfindungsgemäß vorgesehen Synchronmotors besonders erleichtert. Beispielsweise kann der Elektromotor auf einem Schwenkhebel oder Fahrschlitten angeordnet sein, wobei entweder ein aktiver Antrieb zur Verlagerung des Elektromotors vorgesehen ist oder dieser unter Vermittlung einer entsprechend bewegten Drehkomponente bzw. eines entsprechend verlagerten Wickelkerns bzw. Wickelrolle verlagert wird.The electric motor may advantageously be displaceable along its engine mount along a motor guideway. Such a design and Application of the electric motor is particularly facilitated by the relative compactness of the synchronous motor provided according to the invention in connection with the proposed invention according to the first or second aspect. For example, the electric motor can be arranged on a pivoting lever or carriage, wherein either an active drive for displacement of the electric motor is provided or this is shifted by mediating a correspondingly moving rotary component or a correspondingly displaced winding core or winding roll.
Es wird insbesondere daran gedacht, dass der angesprochene Wickelkern bzw. die Wickelrolle entlang einer Wickel-Führungsbahn verlagerbar ist, und dass die Motor-Führungsbahn und die Wickel-Führungsbahn einander zumindest bereichsweise entsprechen für eine gemeinsame Verlagerung des Wickelkerns bzw. der Wickelrolle und des dem Wickelkern betriebsmäßig zugeordneten Elektromotors. Ferner wird betreffend die angesprochene Drehkomponente daran gedacht, dass diese entlang einer Drehkomponenten-Führungsbahn verlagerbar ist, und dass die Motor-Führungsbahn und die Drehkomponenten-Führungsbahn einander zumindest bereichsweise entsprechen für eine gemeinsame Verlagerung der Drehkomponente und des Elektromotors.It is especially thought that the addressed winding core or the winding roll along a winding guideway is displaced, and that the motor guideway and the winding guideway at least partially correspond to each other for a common displacement of the winding core or the winding roll and the Winding core operatively associated electric motor. Furthermore, with regard to the mentioned rotary component, it is thought that it can be displaced along a rotary component guideway, and that the motor guideway and the rotary component guideway at least partially correspond to each other for a common displacement of the rotary component and the electric motor.
Die Motor-Führungsbahn kann zumindest bereichsweise linear verlaufen. Dies kann besonders zweckmäßig unter Verwendung eines Fahrschlittens für den Motor realisiert werden. Die Motor-Führungsbahn kann ferner zumindest- bereichsweise bogenförmig verlaufen. Dies kann besonders zweckmäßig ebenfalls mittels eines Fahrschlittens oder mittels eines Schwenkhebels realisiert werden.The motor guideway may be linear at least in some areas. This can be realized particularly appropriate using a carriage for the engine. The motor guideway may also extend at least partially arcuate. This can be realized particularly expedient also by means of a carriage or by means of a pivot lever.
Der oder wenigstens ein Elektromotor, der nach dem ersten bzw. zweiten Aspekt der Erfindung erfindungsgemäß als Synchronmotor ausgeführt sein kann, kann auf der Triebseite der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts angeordnet sein. Ferner kann der oder wenigstens ein Elektromotor, der nach dem ersten bzw. zweiten Aspekt der Erfindung erfindungsgemäß als Synchronmotor ausgeführt sein kann, auf der Führerseite der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts angeordnet sein.The or at least one electric motor, which according to the first or second aspect of the invention may be designed according to the invention as a synchronous motor, may be arranged on the drive side of the machine or of the machine section. Furthermore, the or at least one electric motor, the According to the first or second aspect of the invention may be designed according to the invention as a synchronous motor, be arranged on the leader side of the machine or the machine section.
Es kann vorgesehen sein, dass zwei auf verschiedenen Seiten (Führerseite und Triebseite) der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts vorgesehene Motoren gemeinsam eine Drehkomponente bzw. einen Wickelkern drehantreiben.It can be provided that two motors provided on different sides (driver side and drive side) of the machine or of the machine section jointly rotate a rotary component or a winding core.
Betreffend die angesprochene Maschine zum Aufwickeln bzw. Abwickeln einer Materialbahn wird vor allem, aber nicht ausschließlich, an eine solche Ausgestaltung gedacht, dass dem Wickelkern in einer ersten Betriebsphase ein erster Elektromotor betriebsmäßig zuordenbar ist, so dass dessen Rotor bzw. der Drehantriebsanschluss desselben im Wesentlichen spielfrei direkt mit dem Wickelkern bzw. dem Drehantriebsanschluss desselben gekoppelt ist, dass dem Wickelkern in einer zweiten Betriebsphase ein zweiter Elektromotor betriebsmäßig zuordenbar ist, so dass dessen Rotor bzw. der Drehantriebsanschluss desselben im Wesentlichen spielfrei direkt mit dem Wickelkern bzw. dem Drehantriebsanschluss desselben gekoppelt ist, und dass in einer Übergangsphase der Rotor bzw. dessen Drehantriebsanschluss des ersten Elektromotors vom Wickelkern abkoppelbar und der Rotor bzw. dessen Drehantriebsanschluss des zweiten Elektromotors mit dem Wickelkern koppelbar ist, vorzugweise derart, dass zumindest in einer Teilphase der Übergangsphase beide Elektromotoren mit dem Wickelkern gekoppelt sind. Die beiden Elektromotoren sind vorzugsweise auf verschiedenen Seiten der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts angeordnet.Regarding the mentioned machine for winding or unwinding of a material web is mainly, but not exclusively, thought of such an embodiment that the winding core in a first phase of operation, a first electric motor is operationally assigned, so that the rotor or the rotary drive connection of the same substantially is coupled directly to the winding core or the rotary drive connection of the same, that the winding core in a second phase of operation, a second electric motor is operatively assigned, so that the rotor or the rotary drive connection thereof is the same substantially free of play directly coupled to the winding core or the rotary drive connection thereof , And that in a transition phase, the rotor or its rotary drive connection of the first electric motor decoupled from the winding core and the rotor or its rotary drive connection of the second electric motor is coupled to the winding core, preferably such that at least in e Iner subphase of the transition phase both electric motors are coupled to the winding core. The two electric motors are preferably arranged on different sides of the machine or of the machine section.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der erste Elektromotor mit seiner Motorhalterung längs einer ersten Motor-Führungsbahn verlagerbar und ist der zweite Elektromotor mit seiner Motorhalterung längs einer zweiten Motor-Führungsbahn verlagerbar. Die erste Motor-Führungsbahn ist bevorzugt bogenförmig und die zweite Motor-Führungsbahn ist bevorzugt linear.According to a preferred development, the first electric motor with its motor mount is displaceable along a first motor guideway and the second electric motor with its motor mount can be displaced along a second motor guideway. The first motor guideway is preferably arcuate and the second motor guideway is preferably linear.
Für eine Wickelmaschine mit einem Primärantrieb und einem Sekundärantrieb ist es besonders zweckmäßig, wenn der erste und der zweite Elektromotor derart in Bezug aufeinander ansteuerbar, vorzugsweise regelbar sind, dass der Drehantriebsanschluss des ersten Elektromotors und der Drehantriebsanschluss des zweiten Elektromotors eine vorgegebene definierte relative Drehstellung oder eine von mehreren vorgegebenen definierten relativen Drehstellungen relativ zueinander einnehmen. Es kann dann gewährleistet werden, dass eine einfache Übergabe des Drehantriebs vom Primärwickler zum Sekundärwickler möglich ist, indem dafür Sorge getragen wird, dass der Drehantriebsanschluss des Wickelkerns und der Drehantriebsanschluss des Rotors des zweiten Motors eine ein problemloses Einkuppeln ermöglichende relative Drehstellung zueinander einnehmen, die ggf. zumindest phasenweise während der Rotation beibehalten wird.For a winding machine with a primary drive and a secondary drive, it is particularly expedient if the first and the second electric motor are controllable in relation to each other, preferably controllable, that the rotary drive connection of the first electric motor and the rotary drive connection of the second electric motor a predetermined defined relative rotational position or a of several predetermined defined relative rotational positions relative to each other. It can then be ensured that a simple transfer of the rotary drive from the primary winder to the secondary winder is possible by ensuring that the rotary drive connection of the winding core and the rotary drive connection of the rotor of the second motor take up a problem-free engagement enabling relative rotational position to each other, if necessary is maintained at least in phases during the rotation.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts zeichnet sich dadurch aus, dass der Drehantriebsanschluss des Rotors, einerseits, und der Drehantriebsanschluss des jeweiligen Wickelkerns bzw. der Drehkomponente andererseits eine ein- und auskuppelbare Formschlusskupplung, insbesondereeine Keilwellen-Zahn-Kupplung, bilden. Dieser Weiterbildungsvorschlag ist vor allem für die angesprochene Maschine bzw. den angesprochenen Maschinenabschnitt zum Aufwickeln bzw. Abwickeln einer Materialbahn von Interesse, da der Weiterbildungsvorschlag eine vorteilhafte Ankupplung bzw. Abkupplung etwa eines Tambours an einen betreffend Elektromotor bzw. von einem betreffenden Elektromotor ermöglicht.A particularly preferred development of the machine or of the machine section is characterized in that the rotary drive connection of the rotor, on the one hand, and the rotary drive connection of the respective winding core or the rotary component, on the other hand form a couplable and disengageable form-locking coupling, in particular a splined tooth coupling. This training proposal is mainly for the mentioned machine or the mentioned machine section for winding or unwinding of a material web of interest, since the training proposal allows an advantageous coupling or decoupling about a spool to a concerning electric motor or of a respective electric motor.
In diesem Zusammenhang wird als besonders zweckmäßig vorgeschlagen, dass einer der die Formschlusskupplung bildenden Drehantriebsanschlüsse eine auf einem Wellenabschnitt drehfest und axial verschiebbar angeordnete Kuppelhülse umfasst, die an einem Innenumfang oder/und Außenumfang Mitnahmeformationen aufweist, die mit Gegen-Mitnahmeformationen an einem Kuppelhülse-Gegenabschnitt des anderen Drehantriebsanschlusses mit im Wesentliche spielfreien Formschluss-Mitnahmeeingriff bringbar sind.In this context, it is proposed as particularly expedient that one of the form-locking coupling forming rotary drive terminals comprises a rotatably mounted on a shaft portion and axially displaceable coupling sleeve having on an inner circumference and / or outer circumference entrainment formations with counter-entrainment formations on a coupling sleeve counter portion of other rotary drive connection with essentially play-free form-fit driving engagement can be brought.
Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Relativdrehstellung zwischen Mitnahmeformationen des einen Drehantriebsanschlusses und Gegen-Mitnahmeformationen des anderen Drehantriebsanschlusses vor einem Einkuppeln der Formschlusskupplung auf Grundlage wenigstens eines zugeordneten Drehgebers erfassbar ist und dass der Elektromotor für das Einkuppeln durch elektrische Ansteuerung im Sinne einer Steuerung oder/und Regelung definiert in eine einer Einkuppel-Relativdrehstellung zwischen Mitnahmeformationen und Gegen-Mitnahmeformationen entsprechende Drehstellung verstellbar ist. Auch durch diese Ausgestaltung können stets kurze Einkuppelzeiten, ein zuverlässiges Einkuppeln gewährleistet und erhöhter Verschleiß im Bereich der Formschlusskupplung vermieden werden.Furthermore, it can be advantageously provided that a relative rotational position between entrainment formations of one rotary drive connection and counter-driving formations of the other rotary drive connection can be detected prior to engaging the form-locking coupling on the basis of at least one associated rotary encoder and that the electric motor for engagement by electrical control in the sense of a control and / or and control defined in a one-engaging relative rotational position between driving formations and counter-driving formations corresponding rotational position is adjustable. Also by this configuration can always short Einkuppelzeiten, ensures reliable engagement and increased wear in the field of positive coupling are avoided.
Vorteilhaft kann man eine dem (jeweiligen) Elektromotor zugeordnete Bremseinrichtung vorsehen, vorzugsweise umfassend wenigstens eine auf einer Motorabtriebswelle angeordnete Bremsscheibe. Die Motorabtriebswelle bildet den angesprochenen Drehantriebsanschluss des Rotors oder weist diesen auf.Advantageously, one can provide a (respective) electric motor associated braking device, preferably comprising at least one arranged on a motor output shaft brake disc. The engine output shaft forms the addressed rotary drive connection of the rotor or has this.
Die Erfindungs- und Weiterbildungsvorschläge sind insbesondere auch auf eine Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung oder/und Veredelung einer laufenden Materialbahn, beispielsweise einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine oder einer Streichmaschine, anwendbar. Die Erfindung stellt demgemäß einen Maschinenabschnitt in Form einer Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung oder/und Veredelung einer laufenden Materialbahn bereit, bei dem der nach dem zweiten Aspekt der Erfindung als Synchronmotor ausgeführte (jeweilige) Elektromotor eine Drehkomponente in Form eines Trockenzylinders antreibt. Die Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten kann überdies aber auch auf diverse andere Drehkomponenten von Papier- und Kartonherstellungsmaschinen und Papier- oder Kartonveredelungsmaschinen angewendet werden, neben den schon angesprochenen Wickelmaschinen. Es wird speziell auch an eine Anwendung in Bezug auf beim Spleißen von Materialbahnen, insbesondere Papierbahnen, zum Einsatz kommende Drehkomponenten gedacht.The invention and further development proposals are particularly applicable to a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving material web, for example a paper or board making machine or a coating machine. The The invention accordingly provides a machine section in the form of a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving web, in which the (respective) electric motor designed as a synchronous motor according to the second aspect of the invention drives a rotary component in the form of a drying cylinder. Moreover, the invention in its various aspects can also be applied to various other rotary components of paper and board making machines and paper or board finishing machines, in addition to the already mentioned winding machines. In particular, it is also intended to be used in relation to rotational components used in splicing webs of material, in particular paper webs.
Nach dem dritten Aspekt der Erfindung wird ferner bereitgestellt ein Maschinenabschnitt in Form einer Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung oder/und Veredelung einer laufenden Materialbahn. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der auf der Führerseite angeordnete (jeweilige) Elektromotor eine Drehkomponente in Form eines Trockenzylinders oder einer Führungswalze antreibt. Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen als Aufsteckmotor ausgeführten Elektromotor. Bevorzugt ist die Ausführung des Elektromotors als Synchronmotor, insbesondere Torquemotor.According to the third aspect of the invention, there is further provided a machine section in the form of a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving web. According to the invention, it is provided that the (respective) electric motor arranged on the driver's side drives a rotary component in the form of a drying cylinder or a guide roller. The electric motor is preferably an electric motor designed as a plug-on motor. Preferably, the embodiment of the electric motor as a synchronous motor, in particular torque motor.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass mehrere Trockengruppen umfassend jeweils mehrere Trockenzylinder und zugeordnete Leitwalzen vorgesehen sind, wobei in jeder Trockengruppe jeweils wenigstens ein Trockenzylinder oder/und wenigstens eine Führungswalze durch einen auf der Führerseite angeordneten Elektromotor, insbesondere Aufsteckmotor, antreibbar ist. Dabei kann man vorteilhaft vorsehen, dass die Elektromotoren als Synchronmotoren, insbesondere Torquemotoren ausgeführt oder betreibbar sind, und dass eine Drehzahl-Steuer/Regel-Anordnung vorgesehen ist, vermittels der mehrere zugehörige Elektromotoren aufeinander abgestimmt drehzahlsteuerbar oder - vorzugsweise - drehzahlregelbar sind. Insbesondere können vermittels der Drehzahl-Steuer/Regel-Anordnung mehrere einer Trockengruppe zugeordnete Synchronmotoren oder/und mehrere verschiedenen Trockengruppen zugeordneten Synchronmotoren aufeinander abgestimmt drehzahlsteuerbar oder - vorzugsweise - drehzahlregelbar sein.Further, it is proposed that a plurality of drying groups are provided, each comprising a plurality of drying cylinders and associated guide rollers, wherein in each drying group in each case at least one drying cylinder and / or at least one guide roller by an arranged on the driver's side electric motor, in particular plug-on motor, can be driven. It may be advantageous to provide that the electric motors are designed or operated as synchronous motors, in particular torque motors, and that a speed control / regulating arrangement is provided, by means of several associated electric motors matched to each other speed controllable or - Preferably - are speed controlled. In particular, by means of the speed control / regulating arrangement a plurality of synchronous motors assigned to a drying group and / or a plurality of synchronous motors assigned to different drying groups can be tuned to one another in terms of speed or-preferably-speed controlled.
Die Erfindung stellt ferner bereit einen Maschinenabschnitt in Form eines Stoffauflaufs oder einer Siebpartie oder eines Formers einer Maschine zur Herstellung oder/und Veredelung einer laufenden Materialbahn. Es wird vorgeschlagen, dass der auf der Führerseite angeordnete (jeweilige) Elektromotor(insbesondere Aufsteckmotor) eine Drehkomponente in Form einer Walze, ggf. Siebführungswalze, antreibt. Wiederum ist eine Ausführung des Elektromotors als Synchronmotor, insbesondere Torquemotor, besonders zweckmäßig.The invention further provides a machine section in the form of a headbox or a wire section or a former of a machine for producing or / and finishing a running material web. It is proposed that the (respective) electric motor (in particular plug-on motor) arranged on the driver's side drives a rotary component in the form of a roller, possibly a wire guide roller. Again, an embodiment of the electric motor as a synchronous motor, in particular torque motor, particularly useful.
Die Erfindung stellt ferner bereit einen Maschinenabschnitt in Form einer Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung oder/und Veredelung einer laufenden Materialbahn. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der auf der Führerseite angeordnete (jeweilige) Elektromotor, insbesondere Aufsteckmotor, eine Drehkomponente in Form einer Walze, ggf. Presswalze oder Filzführungswalze, antreibt. Wiederum ist es besonders zweckmäßig, wenn der Elektromotor als Synchronmotor, insbesondere Torquemotor, ausgeführt ist.The invention further provides a machine section in the form of a press section of a machine for producing or / and finishing a moving material web. According to the invention, it is provided that the (respective) electric motor arranged on the driver's side, in particular plug-on motor, drives a rotary component in the form of a roller, optionally a press roller or a felt guide roller. Again, it is particularly useful when the electric motor is designed as a synchronous motor, in particular torque motor.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Umbau einer Maschine oder eines Maschinenabschnitts zur Herstellung oder/und Veredelung oder/und sonstigen Behandlung oder/und Handhabung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend wenigstens eine sich quer zur Laufrichtung der Materialbahn erstreckende Drehkomponente, die durch wenigstens einen Elektromotor antreibbar ist, der einen mit der Drehkomponente im Sinne eines Drehantriebs gekoppelten oder koppelbaren Rotor und einen direkt oder indirekt an einer Stuhlung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts oder einer relativ zur Stuhlung bewegbar angeordneten Motorhalterung gegen Verdrehung abgestützten Stator aufweist, bereit. Die Maschine oder der Maschinenabschnitt weist eine Führerseite und eine Triebseite auf. Die Führerseite zeichnet sich durch wenigstens eines der folgenden Merkmale aus:
- die Führerseite weist Randsaugzonen zum Führen eines vorlaufenden Einfädel- oder Überführungsstreifens der Materialbahn auf,
- wenigstens eine Haube einer Trockenzylinderanordnung kann auf der Führerseite geöffnet werden, insbesondere von Entfernen von Bahnrückständen im Falle eines Bahnabrisses,
- auf der Führerseite stehen Komponenten der Maschine oder des Maschinenabschnitts höchstens in geringem Maße über die Stuhlung zur Seite vor,
- Drehkomponenten wie Führungswalzen, Saugwalzen, Trockenzylinder und dergleichen sind zur Führerseite hin aus der Maschine bzw. dem Maschinenabschnitt herausziehbar, etwa zum Auswechseln der jeweiligen Drehkomponente, wenn diese verschlissen ist. Der oder wenigstens ein Elektromotor ist auf der Triebseite angeordnet.
- the leader side has edge suction zones for guiding a leading threading or transfer strip of the material web,
- at least one hood of a drying cylinder arrangement can be opened on the driver's side, in particular of removing web residues in the event of a web break,
- on the operator's side, components of the machine or of the machine section are at most slightly out of the way of the chair,
- Rotary components such as guide rollers, suction rolls, drying cylinders and the like can be pulled out of the machine or the machine section towards the driver's side, for example for exchanging the respective rotary component when it has worn out. The or at least one electric motor is arranged on the drive side.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Zuge des Umbaus in Zuordnung zu der oder wenigstens einer Drehkomponente ein Elektromotor auf der Führerseite eingebaut wird, der den Antrieb der Drehkomponente anstelle oder zusätzlich zu dem oder wenigstens einem auf der Triebseite angeordneten Elektromotor übernimmt. Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass der auf der Führerseite angeordnete Elektromotor alleine den Antrieb der Drehkomponente übernimmt und dass die Drehantriebsverbindung zwischen der Drehkomponente und dem auf der Triebseite angeordneten Elektromotor unterbrochen wird. In der Regel wird es dann sinnvoll sein, wenn der auf der Triebseite angeordnete Elektromotor ausgebaut wird.According to the invention, in the course of the conversion in association with the or at least one rotary component, an electric motor is installed on the driver's side which takes over the drive of the rotary component instead of or in addition to or at least one electric motor arranged on the drive side. In this connection, it is mainly thought that the electric motor arranged on the driver's side alone takes over the drive of the rotary component and that the rotary drive connection between the rotary component and the electric motor arranged on the drive side is interrupted. In general, it will be useful if the arranged on the drive side electric motor is removed.
Die betreffende Drehkomponente kann auf der Führerseite einen Wellenzapfen aufweisen, der als Drehantriebsanschluss geeignet ist oder im Zuge des Umbaus für eine Eignung als Drehantriebsanschluss ausgerüstet wird. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Drehkomponente im Zuge des Umbaus erst noch mit einem als Drehantriebsanschluss geeigneten Wellenzapfen ausgestattet wird. Im Zuge des Umbaus wird dann im Falle der bevorzugten Ausführung des Elektromotors als Aufsteckmotor dieser unter Herstellung einer formschlüssigen Drehmitnahmeverbindung auf den Wellenzapfen aufgesteckt.The rotary component in question may have on the driver's side a shaft journal, which is suitable as a rotary drive connection or is equipped in the course of the conversion for suitability as a rotary drive connection. Another possibility is that in the course of the conversion the rotary component is first equipped with a shaft journal suitable as a rotary drive connection. In the course of the conversion is then plugged in the case of the preferred embodiment of the electric motor as Aufsteckmotor this producing a positive rotational driving connection on the shaft journal.
Der Umbau kann eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt zum Ergebnis haben, der einer erfindungsgemäßen Maschine bzw. einem erfindungsgemäßen Maschinenabschnitt nach dem zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung und den angesprochenen Weiterbildungsmöglichkeiten hierzu entspricht.The conversion may result in a machine or a machine section, which corresponds to a machine according to the invention or a machine section according to the invention according to the second or third aspect of the invention and the mentioned development possibilities for this purpose.
Ferner wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung bereitgestellt eine Maschine oder ein Maschinenabschnitt, insbesondere in Form einer Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung oder/und Veredelung einer laufenden Materialbahn, vorzugsweise mit Merkmalen nach den vorstehenden Vorschlägen. Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein als Synchronmotor ausgeführter oder betreibbarer Elektromotor bzw. dass der Elektromotor wenigstens eine Drehkomponente, insbesondere wenigstens einen Trockenzylinder, antreibt und mittels eines Kühlfluidzu- und - abflusses, insbesondere Kühlflüssigkeitszu- und -abflusses, kühlbar ist. Bevorzugt weist die Maschine bzw. der Maschinenabschnitt eine Kühlfluidversorgung, insbesondere eine Kühlflüssigkeitsversorgung für die Bereitstellung des Kühlfluids, insbesondere der Kühlflüssigkeit, mit einer Zulauftemperatur von wenigstens 50°C, vorzugsweise 60 bis 70°C, zum Elektromotor auf.Furthermore, according to a further aspect of the invention, a machine or a machine section is provided, in particular in the form of a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving material web, preferably with features according to the above proposals. It is proposed that at least one electric motor designed or operable as a synchronous motor or that the electric motor drives at least one rotary component, in particular at least one drying cylinder, can be cooled by means of a cooling fluid inlet and outlet, in particular cooling liquid inlet and outlet. Preferably, the machine or the machine section has a cooling fluid supply, in particular a cooling fluid supply for the provision of the cooling fluid, in particular the cooling fluid, with a feed temperature of at least 50 ° C, preferably 60 to 70 ° C, to the electric motor.
Bereitgestellt wird ferner ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Maschine bzw. eines derartigen Maschinenabschnitts. Es wird vorgeschlagen, dass über den Kühlfluidzufluss, insbesondere Kühlflüssigkeitzufluss, Kühlfluid bzw. Kühlflüssigkeit mit einer Zulauftemperatur von wenigstens 50°C, vorzugsweise 60 bis 70°C, dem Elektromotor zugeführt wird.Furthermore, a method is provided for operating such a machine or such a machine section. It is proposed that cooling fluid or cooling fluid having an inlet temperature of at least 50 ° C., preferably 60 to 70 ° C., be supplied to the electric motor via the cooling fluid inflow, in particular the coolant inflow.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine zum Drehantrieb von Tambouren dienende, einen Synchronmotor aufweisende Antriebseinheit 10 in einer Wickelstation oder Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere Papier oder Karton, auf einen jeweiligen Tambour.
- Fig. 2
- zeigt einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf für mehrere, jeweils einen Synchronmotor aufweisende Antriebseinheiten.
- Fig. 3
- zeigt eine Wickelmaschine, die einen Primärwickler, einen Sekundärwickler und eine angetriebene Anpress- oder Tragtrommel oder Anpress- oder Tragwalze aufweist und von der Sirius-Wickelmaschine von Voith Paper ausgeht.
- Fig. 4
- zeigt schematisch eine Seitendarstellung einer im Wesentlichen der Konstruktion der Fig. 3 entsprechenden Wickelmaschine.
- Fig. 5
- zeigt ein Beispiel eines mittels eines wassergekühlten Synchronmotors direkt angetriebenen Trockenzylinders in einer Trockenpartie einer Papiermaschine oder Streichmaschine.
- Fig. 6
- zeigt schematisch eine Trockenpartie einer Papiermaschine vor einem Umbau (Fig. 6a) und nach einem Umbau (Fig. 6b).
- Fig. 7
- zeigt als veranschaulichendes Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt aus einer Trockenpartie, bei der die Antriebsmotoren für die Trockenzylinder auf der Führerseite und die Antriebsmotoren für zugehörige Leit- oder Führungswalzen auf der Triebseite angeordnet sind.
- Fig. 1
- shows a serving for the rotary drive of Tambouren, a synchronous motor having
drive unit 10 in a winding station or winding machine for winding a web, in particular paper or cardboard, on a respective spool. - Fig. 2
- shows a closed cooling water circuit for several, each having a synchronous motor having drive units.
- Fig. 3
- shows a winding machine having a primary winder, a secondary winder and a driven pressing or carrying drum or pressing or support roller and emanating from the Sirius winding machine Voith Paper.
- Fig. 4
- schematically shows a side view of a substantially corresponding to the construction of Fig. 3 winding machine.
- Fig. 5
- shows an example of a directly driven by a water-cooled synchronous motor drying cylinder in a dryer section of a paper machine or coater.
- Fig. 6
- schematically shows a drying section of a paper machine before a conversion (Fig. 6a) and after a conversion (Fig. 6b).
- Fig. 7
- shows as an illustrative embodiment of a section of a dryer section, in which the drive motors for the drying cylinder on the leader side and the drive motors for associated guide or guide rollers are arranged on the drive side.
Wesentliche Nachteile des Stands der Technik sind stichwortartig die folgenden:
- Eine konstante Zugleistung über einen großen Wickelbereich erfordert einen sehr großen Motor.
- Es resultieren ein großes Gewicht, ein großer Platzbedarf und es müssen große Massen bewegt werden.
- Die Maschinenkonstruktion muss besonders steif ausgeführt werden mit entsprechenden Kosten und entsprechendem Bauraumbedarf.
- Herkömmliche Motoren werden üblicherweise durch weiteren Bauraum einnehmende Anbaulüfter gekühlt (Fremdkühlung).
- Durch Getriebeeinbau ist zwar auf Grundlage einer Drehzahlanhebung eine Reduzierung der Motorgröße möglich, das Getriebe ist aber kostenaufwändig und führt in der Regel Drehspiel ein. Überdies ist der Bauraumgewinn wegen des Platzbedarfs für das Getriebe begrenzt.
- Große Motoren führen zu einer großen Geräuschentwicklung.
- Es resultiert ein hohes Trägheitsmoment des Antriebs.
- A constant pulling power over a large winding area requires a very large engine.
- It results in a large weight, a large space requirement and it must be moved large masses.
- The machine construction must be carried out particularly stiff with corresponding costs and corresponding space requirements.
- Conventional motors are usually cooled by additional space-consuming attachment fan cooled (external cooling).
- Although gear reduction makes it possible to reduce the size of the engine on the basis of a speed increase, the gearbox is costly and generally introduces a rotational play. Moreover, the space gain is limited because of the space required for the transmission.
- Large engines lead to a large noise.
- This results in a high moment of inertia of the drive.
Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, zum Antrieb einen als Synchronmotor ausgeführten oder betreibbaren Elektromotor, insbesondere einen so genannten "Torquemotor" mit permanent erregten, eine hohe Energiedichte ergebenden Magneten einzusetzen, der als Zentrumsantrieb unter Wegfall aller mechanischen Antriebselemente wie Getriebe, Kupplungen und Gelenkwellen mit Ausnahme einer ein An- und Abkoppeln eines jeweiligen Tambours (allgemein Wickelkern) an den Elektromotor ermöglichenden Kupplung, insbesondere Formschlusskupplung, zum Drehantrieb dient.In contrast, the invention proposes to drive a running or operated as a synchronous motor electric motor, in particular a so-called "torque motor" with permanently excited to use a high energy density resulting magnet, as the center drive, eliminating all mechanical drive elements such as gears, clutches and universal joints except a coupling and decoupling of a respective drum (generally winding core) to the electric motor enabling coupling, in particular positive coupling, is used for rotary drive.
Die Antriebseinheit 10 der Fig. 1 ist in Umsetzung dieses Erfindungsvorschlags mit einem sogenannten Torquemotor oder Permanentmagnet-Synchronmotor ausgeführt, der gemäß Fig. 1 in einer quaderförmigen Motorlaterne 12 angeordnet ist, die auf einer Stuhlung 14 der Wickelstation (oder einer Papiermaschine) fest oder längs einer Führungsbahn beweglich (etwa unter Vermittlung eines Schiebeschlittens) angeordnet ist. Aus der Motorlaterne 12 steht die Motorabtriebswelle 15 hervor, auf der eine Motorabtriebsnabe 16 über eine Dehnschraube 17 befestigt ist. Auf der Motorabtriebsnabe 16 sitzt eine Schiebehülse 18, die mittels einer Keilwellen- oder Keilnutenverzahnung auf dem Außenumfang der Abtriebsnabe und in dem Innenumfang der Schiebehülse an der Abtriebsnabe im Wesentlichen drehfest gehalten ist und damit mit der Abtriebswelle 15 im Wesentlichen drehfest gekoppelt ist. Die auch als Schiebe- oder Koppelnabe bezeichenbare Schiebehülse 18 ist mit einer Verzahnung 20 (Außenverzahnung) an ihrem Außenumfang mit einer zugeordneten Gegen-Verzahnung 22 (Innenverzahnung) in einen Innenumfang eines Koppelendes 24 (häufig als "Tambourglocke" bezeichnet) eines jeweiligen Tambours 108 in im Wesentlichen spielfreien Drehmitnahemeingriff bringbar, um den jeweiligen Tambour zum Aufwickeln oder Abwickeln einer Materialbahn zur gemeinsamen Drehung drehanzutreiben.The
Zum Aus- und Einrücken der von der Schiebehülse 18 und dem jeweiligen Koppelende 24 bzw. der Tambourglocke eines jeweiligen Tambours gebildeten Formschlusskupplung ist die Schiebehülse mittels eines beispielsweise pneumatisch betriebenen Zylinder-Kolben-Geräts 26 relativ zur Abtriebsnabe 16 in der Keilnutenanordnung verschiebbar, und zwar über einen zweiarmigen Hebel (Einrückhebel) 28 und ein zwischen dem Hebel und der Schiebehülse wirksames Drehlager 30.To disengage and engage the form-locking coupling formed by the sliding
Die Motorabtriebsnabe 16 trägt ferner eine Bremsscheibe 32, die ein Abbremsen der Drehung des Synchronmotors bzw. dessen Abtriebswelle 16 und damit ggf. des Tambours bzw. der Wickelrolle vermittels einer Bremszangen-Bremseinrichtung 34 ermöglicht. Die Bremseinrichtung kann vorteilhaft pneumatisch betätigbar sein.The
In der Regel wird es zweckmäßig sein, wenn dem Torquemotor oder allgemein dem erfindungsgemäßen Synchronmotor ein Drehzahlsensor 36 zugeordnet ist.In general, it will be useful if the torque motor or generally the synchronous motor according to the invention, a
Vorzugsweise ist eine aktive Kühlung der Antriebseinheit 10, speziell des darin enthaltenen Torquemotors oder Permanentmagnet-Synchronmotors (allgemein Synchronmotors) vorgesehen, und zwar vorzugsweise eine Wasserkühlung, bei der Kühlwasser aktiv zugeführt und wieder abgeführt wird. Dies ist in Fig. 1 durch die Pfeile 38 symbolisiert.Preferably, an active cooling of the
Häufig wird es zweckmäßig sein, für eine definierte Abfuhr von Kondensat zu sorgen, wie dies in Fig. 1 durch den Pfeil 40 symbolisiert ist. In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn das Kondensat dem abfließenden Kühlwasser zugeführt wird.Often it will be useful to provide for a defined discharge of condensate, as symbolized in Fig. 1 by the
Je nach Ausführung des Motors kann dieser mit einem Dauerschmiervorrat versehen oder/und eine Nachschmiereinrichtung aufweisen. Ein Anschluss zur Zuführung von Schmiermittel ist in Fig. 1 mit 42 bezeichnet und dient insbesondere zur intervallmäßigen Schmierung der Keilwellenverzahnungen der Motorabtriebsnabe 16 und der Schiebenabe 18. Bevorzugt ist eine Hochtemperaturfett-Schmierung, da je nach Betriebssituation durchaus vergleichsweise hohe Betriebstemperaturen auftreten können. Dies gilt insbesondere im Zusammenhang mit anderen, im Rahmen der Erfindung liegenden Anwendungen, speziell im Zusammenhang mit dem Antrieb von Trockenzylindern vermittels erfindungsgemäßer Synchronmotoren, vorzugsweise Torquemotoren.Depending on the design of the engine, this can be provided with a permanent lubrication supply and / or have a relubrication device. A connection for supplying lubricant is designated 42 in FIG. 1 and is used in particular for interval lubrication of the splines of the
In die Antriebseinheit 10 kann ein Drehgeber integriert sein, der eine exakte Erfassung einer momentanen Drehstellung ermöglicht. Ferner kann einem jeweiligen Tambour ein derartiger Drehgeber zugeordnet sein oder es kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die eine Winkellage der Innenverzahnung 22 bestimmt oder eine definierte Winkellage dieser Innenverzahnung (absolut oder relativ zur Außenverzahnung 20) einstellt. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, den relativen Drehwinkel der beiden Kupplungshälften der Formschlusskupplung, also der Winkellage der Außenverzahnung 20 relativ zur Innenverzahnung 22, im entkuppelten Zustand derart aufeinander abzustimmen, dass ein sicheres Einkuppeln gewährleistet ist, derart, dass axiale Endflächen der vorzugsweise als "Gradverzahnungen" ausgeführten Verzahnungen nicht aufeinander stoßen. Eine die relative Drehpositionierung steuernde bzw. regelnde Steuereinheit ist in Fig. 1 mit 44 bezeichnet.In the
Ein Torquemotor oder Permanentmagent-Synchronmotor funktioniert nach dem Prinzip eines Synchronmotors und weist einen Stator mit Wicklungen und einen Rotor mit permanent erregten Magneten auf. Betreffend die permanent erregten Magnete kommen vorteilhaft Selten-Erden-Magnete zum Einsatz. Torquemotoren oder Permanentmagnet-Synchronmotoren zeichnen sich durch sehr hohe Präzision und hohe Dynamik, große Drehmomente bei kleinen Drehzahlen und ein geringes Trägheitsmoment aus. Sie sind besonders gut zum Direktantrieb von drehanzutreibenden Komponenten geeignet, zeichnen sich durch eine kompakte, robuste Bauweise aus, sind dementsprechend auch für problematische bzw. räumlich beschränkte Einbausituationen geeignet, vergleichsweise wartungsfrei, verschleißfrei, geräuscharm und an sich im Wesentlichen spielfrei. Im Gegensatz zu Asynchronmotoren tritt kein inhärenter Schlupf auf. Torquemotoren oder Permanentmagent-Synchronmotoren sind mit integrierter Luft- oder Wasserkühlung erhältlich. Insbesondere durch eine Wasserkühlung ist eine sehr effektive Wärmeabfuhr möglich, wodurch derartige Motoren speziell auch für hohe Umgebungstemperaturen geeignet sind. Zudem haben wassergekühlte Motoren bei gleicher Leistung eine kleinere Baugröße, sind also kompakter.A torque motor or permanent magnet synchronous motor works on the principle of a synchronous motor and has a stator with windings and a rotor with permanently excited magnets. Regarding the permanently excited magnets, rare-earth magnets are advantageously used. Torque motors or permanent magnet synchronous motors are characterized by very high precision and high dynamics, high torques at low speeds and a low moment of inertia. They are particularly well suited for the direct drive of rotating components, are characterized by a compact, robust design, are therefore also suitable for problematic or spatially limited installation situations, relatively maintenance-free, wear-free, quiet and in itself essentially free of play. In contrast to asynchronous motors, no inherent slip occurs. Torque motors or permanent magnet synchronous motors are available with integrated air or water cooling. In particular, by a water cooling a very effective heat dissipation is possible, whereby such motors are especially suitable for high ambient temperatures. In addition, water-cooled engines have a smaller size with the same power, so they are more compact.
Weitere, teilweise schon angesprochene Vorteile und Eigenschaften von Torquemotoren oder Permanentmagnet-Synchronmotoren sind die Folgenden:
- Geringes Trägheitsmoment;
- vergleichsweise konstantes Moment über den gesamten Drehzahlbereich;
- hohe Dynamik;
- hohe Wiederholgenauigkeit;
- eine Geräuschkapselung ist auf Grund der Kompaktheit und integrierter Kühlung einfach möglich,
- die integrierte Kühlung ermöglicht den Verzicht auf eine gesonderte, zu störenden Geräuschemissionen führenden Lüftereinheit;
- Torquemotoren bzw. Permanentmagnet-Synchronmotoren sind in den verschiedensten Auslegungen problemlos verfügbar;
- definierte Drehwinkel lassen sich mit hoher Genauigkeit anfahren;
- keine inhärenten Elastizitäten;
- vergleichsweise große Überlastfähigkeit.
- Low moment of inertia;
- comparatively constant torque over the entire speed range;
- high dynamics;
- high repeat accuracy;
- noise isolation is easily possible due to the compactness and integrated cooling,
- the integrated cooling makes it possible to dispense with a separate fan unit leading to disturbing noise emissions;
- Torquemotors or permanent magnet synchronous motors are readily available in various designs;
- defined rotation angles can be approached with high accuracy;
- no inherent elasticities;
- comparatively high overload capacity.
Die Kühlung des erfindungsgemäßen Synchronmotors, vorzugsweise Torquemotors bzw. Permanentmagnet-Synchronmotors, erfolgt, wie schon erwähnt, vorzugsweise auf Grundlage von Kühlwasser. Es wird hierzu speziell vorgeschlagen, einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf vorzusehen, der sehr zweckmäßig zur Kühlwasserversorgung von mehreren Synchronmotoren dienen kann. Bei den mittels eines Kühlwasserkreislaufes mit mit Kühlwasser zu versorgenden Synchronmotoren kann es sich um Synchronmotoren einer Wickelmaschine handeln, beispielsweise um den erfindungsgemäßen Synchronmotor eines Primärwicklers und einen erfindungsgemäßen Synchronmotor eines Sekundärwicklers einer Wickelmaschine. Sind mehrere Wickelmaschinen vorhanden, so können deren erfindungsgemäßen Synchronmotoren maschinenübergreifend zweckmäßig durch einen gemeinsamen Kühlwasserkreislauf (allgemein Kühlfluidkreislauf) mit Kühlwasser versorgt werden. Ein geschlossener Kühlwasserkreislauf (allgemein Kühlfluidkreislauf) ist auch für in anderen Zusammenhängen erfindungsgemäßeingesetzte Synchronmotoren sinnvoll, beispielsweise für Synchronmotoren, die verschiedenstartige Walzen und Zylinder in Maschinen zur Herstellung oder/und Veredelung von einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, antreiben. Es wird speziell auch an erfindungsgemäß zum Direktantrieb von Trockenzylindern eingesetzte Synchronmotoren gedacht. Es gilt in Bezug auf diese Synchronmotoren ebenfalls, dass ein gemeinsamer Kühlfluidkreislauf, insbesondere Kühlwasserkreislauf, für mehrere Synchronmotoren vorgesehen ist, wobei es durchaus in Betracht kommt, in verschiedenartigen Zusammenhängen eingesetzte Synchronmotoren, beispielsweise Synchronmotoren einer Wickelmaschine einerseits und Synchronmotoren einer Trockenpartie andererseits mittels eines gemeinsamen Kreislaufes mit Kühlmedium zu versorgen.The cooling of the synchronous motor according to the invention, preferably torque motor or permanent magnet synchronous motor takes place, as already mentioned, preferably on the basis of cooling water. It is specifically proposed for this purpose to provide a closed cooling water circuit, which can serve very useful for the cooling water supply of multiple synchronous motors. The synchronous motors to be supplied with cooling water by means of a cooling water circuit can be synchronous motors of a winding machine, for example the synchronous motor according to the invention of a primary winder and a synchronous motor according to the invention of a secondary winder of a winding machine. If several winding machines are present, their synchronous motors according to the invention can be appropriately supplied with cooling water across machines by a common cooling water circuit (generally cooling fluid circuit). A closed cooling water circuit (generally cooling fluid circuit) is also useful for synchronous motors used in other contexts according to the invention, for example for synchronous motors which drive various types of rollers and cylinders in machines for producing or / and finishing a material web, in particular paper or cardboard. It is especially thought of according to the invention for direct drive of drying cylinders used synchronous motors. It also applies with respect to these synchronous motors that a common cooling fluid circuit, in particular cooling water circuit, is provided for a plurality of synchronous motors, wherein it is quite possible, used in various contexts synchronous motors, such as synchronous motors of a winding machine on the one hand and On the other hand, to supply synchronous motors of a drying section with cooling medium by means of a common circuit.
Fig. 2 zeigt schematisch einen von mehreren erfindungsgemäßen Synchronmotoren 11a, 11b, 11c und 11d, insbesondere mehreren Permanentmagnet-Synchronmotoren oder Torquemotoren 11a, 11b, 11c und 11d, zugeordneten, geschlossenen Kühlwasserkreislauf 50. Der Kreislauf weist mehrere Kühlwasserzweige 52a, 52b, 52c und 52d auf, die zueinander parallel über einen gemeinsamen Zulauf 54 von einer aus einem Vorratsbehälter 56 Kühlwasser ansaugenden Pumpe 58 mit Kühlwasser versorgt werden und in einen gemeinsamen Ablauf 60 münden, der über eine Wärmetauscheranordnung 62 in den Vorratsbehälter 56 führt. Die Kühlwasserzweige sind jeweils mit Absperrhähnen ausgeführt, die im Falle des Kühlwasserzweigs 52a mit 64, 66 und 68 bezeichnet sind. Ferner sind die Kühlwasserzweige jeweils mit einem Schmutzfilter (Schmutzfilter 70 im Falle des Kühlwasserzweigs 52a) und einem Strömungswächter (Strömungswächter 72 im Falle des Kühlwasserzweigs 52a) ausgeführt sowie mit einer manuell oder vorzugsweise mittels eines fernsteuerbaren Stellglieds einstellbaren Blende (Blende 74 im Falle des Kühlwasserzweigs 52a) und einem in Bezug auf den jeweiligen Motor eingangsseitigen Temperatursensor (Temperatursensor 76 im Falle des Kühlwasserzweigs 52a) und einem in Bezug auf den Motor ausgangsseitigen Temperatursensor (Temperatursensor 78 im Falle des Kühlwasserzweigs 52a).2 shows schematically one of several
Neben den in den einzelnen Kühlwasserzweigen vorgesehenen Schmutzfiltern kann auch noch im gemeinsamen Zulauf 54, vorzugsweise eingangsseitig in der Pumpe 58, eine Schmutzfilteranordnung angeordnet sein.In addition to the dirt filters provided in the individual cooling water branches, a dirt filter arrangement can also be arranged in the
Der Kühlwasserkreislauf 50 ist vorzugsweise aus korrosionsfreien Komponenten, insbesondere Edelstahlkomponenten (insbesondere Edelstahl-Rohrleitungen), hergestellt, damit auf Korrosionsschutzmittel in der Kühlflüssigkeit verzichtet werden kann.The cooling
Wie in Bezug auf den Elektromotor 1 1 a angedeutet, erfolgt vorzugsweise eine Kondensatabfuhr aus dem Motor bzw. aus dem Bereich des Motors in das vom Motor abfließende Kühlwasser und damit in den Speicher 56. Eine entsprechende Kondensatabfuhrleitung ist mit 80 bezeichnet und kann mit geeigneten Ventilen und dergleichen ausgeführt sein.As indicated in relation to the electric motor 11a, preferably a condensate discharge from the engine or from the region of the engine into the cooling water flowing out from the engine and thus into the
Die strichlierte Darstellung des Kühlwasserzweigs 52d soll ausdrücken, dass dieser Kühlwasserzweig durchaus noch mehrere weitere Kühlwasserzweige repräsentieren kann. Wie ganz rechts in Fig. 2 angedeutet, kann der Kühlwasserkreislauf noch einen zu den Kühlwasserzweigen parallelen Bypass-Zweig 82 aufweisen, der mit einem durch ein Rückschlagventil symbolisierten Überdruckventil 84 ausgeführt ist. Dieses Ventil öffnet nur dann, wenn ein vorgegebener Maximaldruck überschritten wird, um Beschädigungen durch Überdruck zu vermeiden.The dashed representation of the cooling water branch 52d is intended to express that this cooling water branch can certainly represent several other cooling water branches. As indicated at the far right in FIG. 2, the cooling water circuit may also have a
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäß mit Synchronmotoren, nämlich Permanentmagnet-Synchronmotoren oder Torquemotoren, zum Direktantrieb der Tambouren ausgeführten Wickelmaschine 100, die einen Primärwickler 102 und einen Sekundärwickler 104 aufweist. Die beiden Wickler weisen jeweils eine, den erfindungsgemäßen Synchronmotor aufweisende Antriebseinheit 10a bzw. 10b, beispielsweise entsprechend der Antriebseinheit 10 der Fig. 1 auf, wobei in Fig. 3 nicht alle Einzelheiten dieser Antriebseinheit erkennbar sind. Zu erkennen sind jedenfalls die quaderförmigen Motorlaternen 12a und 12b. Gemäß Fig. 3 ist die Motorlaterne 12b auf einem Fahrschlitten 105b angeordnet, der nach Übergabe der Wickelrolle 106 vom Primärwickler 102 zum Sekundärwickler 104 längs einer auf einer Stuhlung 14b angeordneten linearen Führungsbahn entsprechend einer Linearverschiebung der mittels des Sekundärwicklers 104 drehangetriebenen Wickelrolle 106 verschiebbar ist.3 shows an example of a winding
Die Motorlaterne 12a des Primärwicklers ist an einem an einer Stuhlung 14a schwenkbar gelagerten Schwenkhebel 1 14 gehalten und kann so längs einer bogenförmigen Führungsbahn verschwenkt werden, entsprechend einer Verschwenkung der noch dem Primärwickler zugeordneten Wickelrolle 106. Deren Tambour 108 ist hierzu in einer Schwenkhebelanordnung 116 gehalten. Es erfolgt eine Schwenkung in eine Winkelstellung bzw. eine der Vertikalposition des Sekundärwicklers entsprechende Vertikalstellung, in der eine Übergabe des Drehantriebs zum Sekundärwickler 104 erfolgt.The motor lantern 12a of the primary winder is held on a pivotally mounted on a chair
Der als Wickelkern der Wickelrolle 106 dienende Tambour 108 ist mittels einer auf einer Abtriebswelle des jeweiligen Synchronmotors verschiebbar angeordneten Koppelnabe 18a bzw. 18b direkt durch den Synchronmotor des Primärwicklers 102 bzw. durch den Synchronmotor des Sekundärwicklers 104 (je nach Betriebssituation) drehantreibbar, wie anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 erläutert. Es kann also eine "Tamboureinrückvorrichtung" vorgesehen sein, umfassend eine Motorabtriebsnabe entsprechend der Motorabtriebsnabe 16, eine Schiebe- oder Koppelnabe entsprechend der Schiebenabe 18 (mit einer der Außenverzahnung 20 entsprechenden Außenverzahnung) und einen Einrückhebel entsprechend dem Einrückhebel 28. Die auch als Schiebehülse bezeichenbarte Schiebenabe 18 greift also radial innen in ein hülsenartiges Koppelende 24 des betreffenden Tambours, fachterminologisch in die "Tambourglocke", ein.Serving as a winding core of the winding
Die Wickelmaschine gemäß Fig. 3 weist, wie an sich bekannt, eine auch als Tragtommel bezeichnete Anpresstrommel oder Anpresswalze 110 auf, die mit der Wickelrolle 106 einen Wickelspalt bildet. Diese Anpresstrommel (Tragtrommel) oder Anpresswalze ist ebenfalls entsprechend den Erfindungsvorschlägen mittels eines vorzugsweise als Permanentmagnet-Torquemotor ausgeführten Synchronmotors drehantreibbar, der Teil einer der Antriebseinheit 10 der Fig. 1 im Wesentlichen entsprechenden Antriebseinheit 10c ist. Es kann eine permanente Kopplung mit einer Drehwelle 112 der Anpresstrommel (Tragtrommel) oder Anpresswalze vorgesehen sein, beispielsweise mittels einer eine permanente Drehverkopplung herstellenden Koppelhülse 18c, oder eine ein- und auskuppelbare Verkopplung, etwa mittels einer Schiebehülse ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1.The winding machine according to FIG. 3 has, as is known, a pressure drum or
Die Antriebseinheit 10c weist, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, eine quaderförmige Motorlaterne 1 2c auf, die auf einem Fahrschlitten 105c angeordnet ist, der längs einer auf einer Stuhlung 15c angeordneten, vergleichsweise kurzen linearen Führungsbahn geregelt verschiebbar ist, um einen Soll-Anpressdruck im Wickelspalt einzuhalten.The drive unit 10c has, as in the embodiment of Fig. 1, a
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitendarstellung des Wicklers 100. Fig. 4 ist aus der Offenlegungsschrift
Es ist noch einmal auf den oben angesprochenen Aspekt der absoluten oder relativen Erfassung von Drehwinkeln des bzw. der erfindungsgemäßen Elektromotoren Bezug genommen. Im Falle einer Wickelmaschine mit einem Primärwickler und einem Sekundärwickler wird eine wesentlicher Vorteil alleine schon dann erreicht, wenn der Primärwickler und der Sekundärwickler vermittels des jeweiligen Synchronmotors derart steuerbar bzw. regelbar sind, dass sie bzw. die Mitnahmeformationen (etwa Keilnutenverzahnungen) ihrer Koppelabschnitte (etwa die Schiebehülsen) während ihrer Rotation definerte Drehpositionen relativ zueinander einnehmen, nämlich derartige relative Drehpositionen, dass dann, wenn der Primärwickler mit einem jeweiligen Tambour in Drehantriebseingriff steht, die Übergabe des Drehantriebs an den Sekundärwickler, speziell die Herstellung des Drehmitnahmeeingriffs zwischen dem Tambour und dem Koppelabschnitt des Sekundärwicklers, ohne Zeitverzögerung herstellbar ist. Durch die Gewährleistung der angesprochenen definierten relativen Drehpositionen kann erreicht werden, dass die betreffenden Mitnahmeformationen des Tambours einerseits und die Mitnahmeformationen des Sekundärwicklers andererseits eine relative Winkelstellung zueinander einnehmen bzw. halten, so dass diese problemlos in gegenseitigen formschlüssigen Eingriff bringbar sind. Dies kann auch ohne einen jeweiligen Drehwinkel erfassende Drehgeber oder dergleichen erreicht werden, indem eine definierte Winkelorientierung der Mitnahmeformationen des jeweiligen Wicklers relativ zu den magnetischen Polen, insbesondere Permanentmagneten, des Rotors des jeweiligen Synchronmotors gewählt ist. Man kann dann durch Erzeugung eines definierten elektromagnetischen Drehfelds vermittels der Wicklungen des Stators eine zueinander synchrone und die angesprochene relative Winkelorientierung der Mitnahmeformationen des Primärwicklers einerseits und des Sekundärwicklers andererseits gewährleisten. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Winkelorientierung der Mitnahmeformationen des neuen Tambours über den Synchronmotor des Primärantriebs und den Synchronmotor des Sekundärantriebs zu übermitteln, um so die Stellung z. B. der Innenverzahnung zur Außenverzahnung der Kupplungsteile aufeinander abzustimmen. Somit wird ein stirnseitiges Anstoßen verhindert und damit beste Voraussetzungen geschaffen, um eine gute, stetige Wickelqualität (z. B. Wickelhärte) auch beim Wechsel vom Primär- zum Sekundärantrieb zu gewährleisten.Once again, reference is made to the above-mentioned aspect of the absolute or relative detection of angles of rotation of the electric motor (s) according to the invention. In the case of a winding machine with a primary winder and a secondary winder, a significant advantage is already achieved when the primary winder and the secondary winder are so controllable or controllable by means of the respective synchronous motor that they or the driving formations (such as keyways) their coupling sections (such the sliding sleeves) during their rotation defined rotational positions relative to each other, namely such relative rotational positions, that when the primary winder is in rotational drive engagement with a respective drum, the transfer of the rotary drive to the secondary winder, especially the production of the rotary driving engagement between the spool and the coupling portion of the secondary winder, can be produced without time delay. By ensuring the mentioned defined relative rotational positions can be achieved that the respective entrainment formations of the main cylinder on the one hand and the driving formations of the secondary winder on the other hand occupy or hold a relative angular position to each other so that they can be brought easily in mutual positive engagement. This can be achieved even without a respective rotation angle detecting rotary encoder or the like by a defined angular orientation of the entrainment formations of the respective winder relative to the magnetic poles, in particular permanent magnets, the rotor of the respective synchronous motor is selected. It is then possible to ensure a mutually synchronous and the mentioned relative angular orientation of the entrainment formations of the primary winder on the one hand and the secondary winder on the other hand by generating a defined electromagnetic rotating field by means of the windings of the stator. In other words, It is possible to transmit the angular orientation of the driving formations of the new spool on the synchronous motor of the prime mover and the synchronous motor of the secondary drive, so as to adjust the position z. B. match the internal teeth to the external teeth of the coupling parts to each other. Thus, an end-side abutment is prevented and thus created the best conditions to ensure a good, consistent winding quality (eg winding hardness), even when switching from primary to secondary drive.
Wesentliche Vorteile der anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsform ergeben sich auch durch das Vorsehen der Bremseinrichtung 32, 34, die ein schnelles, gezieltes Abbremsen des angekoppelten Tambours samt der Motorabtriebswelle ermöglicht.Significant advantages of the embodiment explained with reference to FIG. 1 also result from the provision of the
Als besonders vorteilhaft werden die folgenden Merkmale der erläuterten Ausführungsformen angesehen:
- Torquemotor eingebaut in quaderförmige Motorlaterne;
- Motorabtriebswelle mit Motorabtriebsnabe sowie vorzugsweise einer verstärkten Lagerung;
- Schiebe- oder Koppelnabe mit motorseitigen Mitnahmeformationen, etwa Keilwellenverzahnung, in Zuordnung zur Motorabtriebswelle bzw. zur Motorabtriebsnabe und tambourseitige Mitnahmeformationen (insbesondere Ausbildung einer Zahnkupplung des jeweiligen Tambours);
- Ein- und Ausrückvorrichtung, vorzugsweise mit Gabelgelenk und Ausrücklager;
- der Motorabtriebsnabe oder Motorabtriebswelle zugeordnete Bremsvorrichtung, etwa gebildet von wenigstens einer Bremsscheibe und einer am quaderförmigen Gehäuse gehaltenen Bremszange;
- hohe Positioniergenauigkeit betreffend den Zahneingriff, etwa vermittels einer Lageregelung der Kupplung auf Grundlage eines Drehgebers;
- spielfreier Antrieb durch Wegfall von herkömmlich vorgesehenen mechanischen Antriebselementen;
- Antrieb mit sehr hoher Präzision bei hoher Dynamik;
- Drehzahlerfassung für die Motordrehzahl;
- Motorgehäuse mit integrierter Nachschmiereinrichtung;
- Schmierstellenverteiler zum Nachschmieren der Ein- und Ausrückung sowie der Keilwellenprofile;
- Ein- und Ausrückung über Pneumatikzylinder und Hebelanordnung (vgl. Einrückhebel);
- Hochtemperaturfettschmierung;
- geschlossener Kühlwasserkreislauf für mehrere Wicklermotoren bzw. Wickelmaschinen;
- Kühlwasserspeicher mit Förderpumpe und Zuteilgeräten;
- Kühlwasserkreislauf mit Schmutzfilter zum Rückhalten von Partikeln, Strömungswächtern, Temperaturwächtern, Blende und Absperrhahn;
- Edelstahlkreislauf zur Vermeidung von Korrosionsschutzmitteln;
- Kondensatrückführung vom Motor zum Kühlwasserspeicher.
- Torque motor installed in cuboid motor lantern;
- Engine output shaft with motor output hub and preferably a reinforced bearing;
- Sliding or coupling hub with motor-side entrainment formations, such as splines, in association with the engine output shaft and the engine output hub and tambourseitige entrainment formations (in particular formation of a toothed coupling of the respective spool);
- In- and release device, preferably with fork joint and release bearing;
- the brake device associated with the engine output hub or engine output shaft, for example, formed by at least one brake disc and a brake caliper held on the cuboid housing;
- high positioning accuracy regarding the meshing, such as by means of a position control of the clutch based on a rotary encoder;
- backlash-free drive by eliminating conventionally provided mechanical drive elements;
- Drive with very high precision with high dynamics;
- Speed detection for the engine speed;
- Motor housing with integrated relubricating device;
- Lubrication point distributor for regreasing the input and output as well as the splined shaft profiles;
- In- and disengagement via pneumatic cylinder and lever arrangement (see engagement lever);
- High temperature grease lubrication;
- closed cooling water circuit for several winder motors or winding machines;
- Cooling water reservoir with delivery pump and metering devices;
- Cooling water circuit with dirt filter for the retention of particles, flow monitors, temperature monitors, orifice plate and stopcock;
- Stainless steel circuit to prevent corrosion inhibitors;
- Condensate return from the engine to the cooling water tank.
Die vorstehend aufgezählten Merkmale können einzeln oder in Kombination im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Wickelmaschinen vorgesehen werden und lassen sich auch bei anderen Anwendungsgebieten der Erfindungsvorschläge, etwa bei einem Trockenzylinder-Direktantrieb in einer Trockenpartie, anwenden. Bei dieser letztgenannten Anwendungsmöglichkeit ist die Hochtemperaturfettschmierung von besonderer Bedeutung, da ein Fließen des Fetts vermieden werden kann. Hierzu sollte beispielsweise ein Fett verwendet werden, dessen Tropfpunkt oberhalb von 230°C oder sogar oberhalb von 250°C liegt.The features listed above may be provided individually or in combination in connection with winding machines according to the invention and can also be used in other fields of application of the invention proposals, such as in a drying cylinder direct drive in a dryer section. In this latter application, the high-temperature grease lubrication is of particular importance, since a flow of fat can be avoided. For this purpose, for example, a fat should be used, the dropping point is above 230 ° C or even above 250 ° C.
Zur Auslegung des Kühlwasserkreislaufes können noch folgende beispielhafte Angaben gemacht werden. Je nach Leistung des zu kühlenden Synchronmotors kommt beispielsweise ein Kühlwasserfluss von 5 bis 50 Liter/Minute, vorzugsweise 5 bis 30 Liter/Minute in Betracht, beispielsweise bei einer Zulauftemperatur von 5 bis 50°C, ggf. 5 bis 35°C. Eine niedrigere Zulauftemperatur ist zur Vermeidung von Kondensation in der Regel kaum zweckmäßig. Es könnte beispielsweise angestrebt werden, den Kühlwasserzufluss derart zu wählen, dass im Kühlwasserrücklauf eine Temperatur kleiner etwa 50°C eingehalten wird.For the design of the cooling water circuit, the following exemplary information can be made. Depending on the power of the synchronous motor to be cooled, for example, a cooling water flow of 5 to 50 liters / minute, preferably 5 to 30 liters / minute is considered, for example, at a feed temperature of 5 to 50 ° C, optionally 5 to 35 ° C. A lower inlet temperature is usually hardly expedient to avoid condensation. For example, it could be desirable to select the cooling water inlet such that a temperature of less than approximately 50 ° C. is maintained in the cooling water return.
Demgegenüber kann es aber für manche Einsatzfälle, insbesondere bei höheren Umgebungstemperaturen, zweckmäßiger sein, mit größeren Zulauftemperaturen als vorstehend angegeben zu arbeiten, beispielsweise mit einer Zulauftemperatur größer 50°C, vorzugsweise etwa im Temperaturbereich 60 bis 70°C. Es kann nämlich im Falle von niedrigeren Zulauftemperaturen in manchen Einsatzfällen zu unerwünschten Kondensationen entweder im Motor selbst oder/und in einer diesen etwa umgebenden Trockenhaube kommen. Durch die höhere Zulauftemperatur wird dies vermieden. Hierdurch wird vorteilhaft der Einsatz eines entsprechenden Motors oder mehrerer entsprechenden Motoren in der Trockenpartie einer Papier- oder Streichmaschine möglich.In contrast, however, it may be more expedient for some applications, in particular at higher ambient temperatures, to operate with greater feed temperatures than stated above, for example with a feed temperature greater than 50 ° C., preferably approximately in the
Insbesondere bei einer Umgebungstemperatur T ~ 90°C sollte die Zulauftemperatur vorzugsweise größer 50°C sein, vorzugsweise 60 bis 70°C betragen. Die Rücklauftemperatur sollte dabei vorzugsweise um 2°Kelvin größer sein als die Zulauftemperatur.In particular, at an ambient temperature T ~ 90 ° C, the feed temperature should preferably be greater than 50 ° C, preferably 60 to 70 ° C. The return temperature should preferably be greater by 2 ° Kelvin than the inlet temperature.
Die gezeigten Ausführungsformen einer Wickelmaschine weisen zusammenfassend vor allem die folgenden Vorteile auf:
- Kompakter Wickler-Direktantrieb mit spielfreier Kraftübertragung;
- es sind keine mechanischem Antriebsteile und Vorlegewellen erforderlich;
- durch den erfindungsgemäß eingesetzten Synchronmotor, insbesondere Permanentmagnet-Torquemotor, kann eine konstante Zugleistung bei großem Wickelbereich und kleinen Abmessungen erreicht werden;
- durch kleine bewegte Massen ist die Maschinenkonstruktion vergleichsweise kostengünstig;
- durch die kompakte Bauweise kann der erfindungsgemäße Motor vergleichsweise leicht längs einer Führungsbahn bewegt werden, etwa zwischen einer Primär-Wickelposition und einer Sekundär-Wickelposition bzw. entlang einer dem Sekundärwickler zugeordneten Führungsbahn (insbesondere kann der Motor auf einem Schwenkhebel oder Fahrschlitten angeordnet werden);
- die erfindungsgemäße Motorart bietet die Möglichkeit, den Drehwinkel der "Kupplungshälften" im entkuppelten Zustand aufeinander abzustimmen, um ein sicheres Einkuppeln zu gewährleisten (es wird vermieden, dass Mitnahmeformation auf Mitnahmeformation bzw. Zahn auf Zahn trifft).
- Compact winder direct drive with backlash-free power transmission;
- no mechanical drive parts and countershafts are required;
- by the synchronous motor used according to the invention, in particular permanent magnet torque motor, a constant pulling power can be achieved with a large winding area and small dimensions;
- by small moving masses, the machine design is relatively inexpensive;
- due to the compact construction, the motor according to the invention can be moved comparatively easily along a guide track, for example between a primary winding position and a secondary winding position or along a guideway associated with the secondary winder (in particular, the motor can be arranged on a pivoting lever or carriage);
- The motor type according to the invention offers the possibility of matching the angle of rotation of the "coupling halves" in the uncoupled state in order to ensure reliable engagement (it is avoided that entrainment formation encounters entrainment or tooth on tooth).
Auf Grund der Kompaktheit der Motoren kommt ein Einbau sowohl auf der Führerseite als auch auf der Triebseite der Maschine in Betracht.Due to the compactness of the engines, installation is possible both on the driver's side and on the drive side of the machine.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Anwendung eines erfindungsgemäßen Motors für den Direktantrieb eines Trockenzylinders 10. Der auf einen Wellenzapfen 13 aufgesteckte Antriebsmotor 17 ist als Permanentmagnet-Synchronmotor oder Torquemotor mit integrierter Flüssigkeitskühlung ausgeführt. Hierzu sind durch Öffnungen 35, 36 eine Zulaufleitung Z und eine Rücklaufleitung R geführt, die an Anschlüssen des mit Kühlkanälen ausgeführten, Wicklungen 29 aufweisenden Stators 27 angeschlossen sind. Der am Wellenzapfen 13 drehfest aufgesetzte Rotor 24 ist mit Permanentmagneten 23 ausgeführt, die vorzugsweise auf Selten-Erden-Basis hergestellt sind, um hohe Drehmomente erzeugen zu können. Eine wärmeisolierende Schicht 26 zwischen dem Rotor 24 und dem Wellenzapfen 13 verhindert mit der erwähnten Flüssigkeitskühlung eine übermäßige Erhitzung des Elektromotors. Dies ist deshalb besonders wichtig, da durch den hohlen Wellenzapfen 13 heißer Prozessdampf (mit Temperaturen bis zur 160°C) ins Innere des Trockenzylinders 10 zuzuführen ist. Zu weiteren Einzelheiten des Ausführungsbeispiels der Fig. 5 wird auf den Inhalt der
Ein entsprechender, erfindungsgemäßer Direktantrieb mittels eines Aufsteckmotors kommt auch bei anderen Drehkomponenten einer Papierherstellungsmaschine oder Streichmaschine in Betracht, beispielsweise bei Führungswalzen, Stabilisatorwalzen usw.A corresponding, direct drive according to the invention by means of a slip-on motor is also suitable for other rotary components of a papermaking machine or coater, for example in guide rollers, stabilizer rollers, etc.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich viele Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auch mittels eines Asynchronmotors erreichen lassen. Es wird hierbei beispielsweise an die Ausführung des Elektromotors als Aufsteckmotor gedacht, die unabhängig von der Funktionsweise des Motors äußerst vorteilhaft ist.It should be noted that many advantages over the prior art can also be achieved by means of an asynchronous motor. In this case, it is intended, for example, to design the electric motor as a plug-on motor, which is extremely advantageous regardless of the mode of operation of the motor.
Angemerkt sei ferner, dass herkömmlich Elektromotoren zum Antrieb von Komponenten einer Papiermaschine oder Streichmaschine auf der so genannten Triebseite angeordnet sind. Demgegenüber wird nach dem dritten Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, wenigstens einen zum Antrieb einer zugeordneten Drehkomponente dienenden Elektromotor auf der Führerseite anzuordnen. Dieser Erfindungsvorschlag ist besonders zweckmäßig im Zusammenhang mit einem Umbau einer Papiermaschine oder Streichmaschine, etwa um diese an die technische Weiterentwicklung anzupassen, ggf. für höhere Leistung auszulegen.It should also be noted that conventionally electric motors for driving components of a paper machine or coating machine are arranged on the so-called drive side. In contrast, it is proposed according to the third aspect of the invention to arrange at least one serving for driving an associated rotary component electric motor on the driver's side. This invention proposal is particularly useful in connection with a conversion of a paper machine or coating machine, such as to adapt to the technical development, if necessary interpreted for higher performance.
In Fig. 6a ist schemisch die Trockenpartie 200 einer Papiermaschine gezeigt, die mehrere Trockenzylinder aufweist. In Fig. 6a ist als Repräsentant für alle Trockenzylinder nur ein Trockenzylinder 202 dargestellt. Der Trockenzylinder 202 wird mittels eines Elektromotors 204 angetrieben, der über eine Getriebeverbindung 206 mit dem Trockenzylinder 202 in Drehantriebsverbindung steht. Der Elektromotor 204 ist auf der Triebseite TS der Maschine angeordnet. Die Maschine weist auf der Triebseite einen geringen Abstand zu einer Wand W auf. Verschlissene Drehkomponenten, beispielsweise Trockenzylinder oder Führungsrollen der Papiermaschine, können zur Führungsseite FS hin ausgewechselt werden. Auf dieser Seite weist die Maschine einen hinreichenden Abstand zur nächsten Maschine oder einer Wand auf.In Fig. 6a, the
Der Trockenzylinder wird über eine Dampfzufuhrleitung 208 und einen Dampfkopf 210 mit Betriebsdampf versorgt. Die Dampfleitung 208 und der Dampfkopf 210 sind auf der Triebseite angeordnet. Die Abfuhr von Kondensat erfolgt ebenfalls zur Triebseite hin. Eine Stuhlung der Maschine ist durch Längsträger 212 und 214 symbolisiert.The drying cylinder is supplied with working steam via a
Im Zuge eines Umbaus wird der Elektromotor 204 und die Getriebeverbindung 206 entfernt. Stattdessen wird auf der Führungsseite FS ein vorzugsweise als Synchronmotor, insbesondere Torquemotor, ausgeführter Aufsteckmotor 220 eingebaut, der unmittelbar auf einen Wellenzapfen 203 des Trockenzylinders 202 im Sinne eines Direktantriebs wirkt. Die Dampfzufuhr erfolgt weiterhin über die Dampfleitung 208 und den Dampfkopf 210.As part of a rebuild, the
Fig. 7 zeigt eine Trockengruppe einer Trockenpartie mit mehreren Trockenzylindern 202a, die angetrieben sind, und mehreren nicht angetriebenen Trockenzylindern 202b und zugeordneten Leit- oder Führungswalzen 216a, die angetrieben sind, und Leit- oder Führungswalzen 216b, die nicht angetrieben sind. Die Antriebsmotoren 220 der angetriebenen Trockenzylinder 202a befinden sich auf der Führerseite, wohingegen sich die die Leit- oder Führungswalzen 21 6a antreibenden Antriebsmotoren 222 auf der Triebseite befinden. Die Antriebsmotoren 220 ebenso wie die Antriebsmotoren 222 sind als Direktantriebs-Aufsteckmotoren ausgeführt und auf eine jeweilige Welle des betreffenden Trockenzylinders bzw. der betreffenden Leit- oder Führungswalze aufgesteckt. Die Antriebsmotoren 220 und 222 sind vorzugsweise als Synchronmotoren, insbesondere Torquemotoren, ausgeführt.Fig. 7 shows a dryer section of a dryer section having a plurality of
Vorteile der erfindungsgemäßen Maschine bzw. des erfindungsgemäßen Maschinenabschnitts, im Beispiel der erfindungsgemäßen Trockenpartie, sind unter anderem die folgenden: Die Verwendung eines Aufsteck-Direktantriebsmotors erlaubt den Wegfall mechanischer Antriebselemente wie Getriebe, Kupplungen und Gelenkwellen. In Abhängigkeit von Anforderungen hinsichtlich Leistung und Design können mehrere Aufsteckmotoren pro Trockengruppe verwendet werden, die vorteilhaft auf der Führungsseite angeordnet sein können. Abhängigkeit von dem erforderlichen Drehmoment und anderen Anforderungen können bedarfsweise Synchronmotoren, insbesondere Torquemotoren, oder Asynchronmotoren verwendet werden.Advantages of the machine according to the invention or of the machine section according to the invention, in the example of the dryer section according to the invention, include the following: The use of a plug-on direct drive motor allows the elimination of mechanical drive elements such as gears, clutches and drive shafts. Depending on requirements in terms of performance and design, several slip motors per dryer group can be used, which can advantageously be arranged on the guide side. Depending on the required torque and other requirements, synchronous motors, in particular torque motors, or asynchronous motors can be used as needed.
Bei der Auswahl, ob ein Synchronmotor oder ein Asynchronmotor verwendet werden soll, sind folgende Gesichtspunkte von Interesse. Synchronmotoren, insbesondere Torquemotoren, sind für einen Direktantrieb besonders geeignet und können große Drehmomente bei kleinen Drehzahlen bereitstellen. Vorteilhaft werden Permanentmagnete, insbesondere Selten-Erd-Magnete, zur Felderzeugung verwendet. Die Motoren weisen üblicherweise eine kompakte, robuste Bauweise auf, sind weitgehend wartungsfrei und verschleißfrei und vergleichsweise geräuscharm. Es ist ein spielfreier Antrieb möglich. Eine Wärmeabfuhr kann vorteilhaft durch eine Wasserkühlung erfolgen, so dass die Motoren auch für hohe Umgebungstemperaturen geeignet sind. Die Motoren können selbst ein geringes Trägheitsmoment aufweisen und über einen großen Drehzahlbereich ein nahezu konstantes Moment bereitstellen. Aufgrund ihrer hohen Dynamik kann ein derartiger Motor schnell auf Regelungs- bzw. Steuerungsvorgänge reagieren. Dabei ist eine hohe Wiederholgenauigkeit im Prinzip möglich. Ohne großen Aufwand kann eine Geräuschkapselung vorgesehen werden, wobei insbesondere vermittels der Wasserkühlung auf eine Lüftereinheit verzichtet werden kann, so dass auch insoweit eine reduzierte Geräuschemission erreichbar ist. Es sind derartige Motoren mit hohen Anforderungen genügender, verstärkter Lagerung erhältlich. Durch den Direktantrieb kann ein Antrieb ohne wesentliche Elastizitäten erreicht werden. Derartige Motoren weisen generell eine hohe Verfügbarkeit auf und sind überdies in hohem Ausmaß überlastfähig. Es können Soll-Drehstellungen mit höchster Genauigkeit angefahren werden.When selecting whether a synchronous motor or an asynchronous motor is to be used, the following aspects are of interest. Synchronous motors, in particular torque motors, are particularly suitable for a direct drive and can provide high torques at low speeds. Permanent magnets, in particular rare-earth magnets, are advantageously used for field generation. The motors usually have a compact, robust design, are largely maintenance-free and wear-free and relatively quiet. It is a backlash-free drive possible. A heat dissipation can be done advantageously by a water cooling, so that the motors are also suitable for high ambient temperatures. The motors themselves can have a low moment of inertia and provide a nearly constant torque over a wide speed range. Due to its high dynamics, such an engine can react quickly to control processes. In this case, a high repeat accuracy is possible in principle. Without much effort, a noise encapsulation can be provided, in particular by means of water cooling on a fan unit can be dispensed with, so that in this respect a reduced noise emission can be achieved. There are such engines with high requirements sufficient, reinforced storage available. Due to the direct drive, a drive can be achieved without significant elasticity. Such motors generally have high availability and, moreover, are highly overloadable. It is possible to approach nominal turning positions with the highest accuracy.
Auch Asynchronmotoren weisen vorteilhafte Merkmale auf. So sind Asynchronmotoren erhältlich, die ebenfalls als Aufsteck- oder Hohlwellenmotor ausgeführt sind. Asynchronmotoren können eine kompakte Bauform aufweisen und mit einer integrierten Wasserkühlung ausgeführt sein.Asynchronous motors also have advantageous features. Thus, asynchronous motors are available, which are also designed as Aufsteck- or hollow shaft motor. Asynchronous motors may have a compact design and be designed with an integrated water cooling.
Zweckmäßige Merkmale einer erfindungsgemäßen Maschine bzw. eines erfindungsgemäßen Maschinenabschnitts sind die folgenden:
- Es ist wenigstens ein Aufsteckmotor mit einer großen Hohwelle, vorzugsweise mit einer integrierten Wasserkühlung, vorgesehen.
- Auf der Führerseite oder/und auf der Triebseite ist wenigstens ein derartiger Motor vorgesehen.
- Im Falle eines einen Trockenzylinder antreibenden Aufsteckmotors kann der Betriebsdampf dem Inneren des Trockenzylinders vorteilhaft durch die Motorhohlwelle zugeführt werden.
- Für mehrere Aufsteckmotoren kann ein gemeinsamer geschlossener Kühlwasserkreislauf vorgesehen sein, der beispielsweise einen Kühlwasserspeicher mit Förderpumpe und Zuteilgeräten, und Schmutzfilter für Partikel, Strömungswächter, Temperaturwächer, wenigstens eine Blende und wenigstens einen Absperrhahn aufweisen kann. Vorteilhaft kann eine Ausstattung des Kühlwasserkreislaufs mit einer Heizanordnung sein, um eine Vorwärmung des Wassers vor dem Start zu ermöglichen. Vorteilhaft ist eine Ausführung des Kreislaufs in Edelstahl, so dass Korrosionsschutzmittel verzichtbar sind. Es kann eine Kondensatrückführung zum Kühlwasserspeicher oder in den Kreislauf vorgesehen sein. Ein jeweiliger Motor kann über wenigstens ein Spannelement an der Maschinenstuhlung befestigt sein, wobei vorteilhaft eine Drehmomentabstützung an der Maschinenstuhlung erfolgt.
- kompakter Direktantrieb mit spielfreier Kraftübertragung,
- keine mechanischen Antriebsteile zwischen Motor und angetriebener Drehkomponente,
- gleiche Maschinenstuhlung auf der Führerseite und der Triebseite,
- Einbau wenigstens eines oder mehrerer Aufsteckmotoren auf der Führerseite oder/und der Triebseite,
- MöglichkeitderDampfdurchführungoder/und Kondensatorabführung durch den Motor.
- At least one plug-on motor with a large hollow shaft, preferably with integrated water cooling, is provided.
- On the driver's side and / or on the drive side, at least one such engine is provided.
- In the case of a plug-in motor driving a drying cylinder, the operating steam can advantageously be supplied to the interior of the drying cylinder through the hollow motor shaft.
- For several Aufsteckmotoren a common closed cooling water circuit may be provided, which may have, for example, a cooling water tank with feed pump and metering devices, and dirt filter for particles, flow switches, temperature monitors, at least one panel and at least one stopcock. Advantageously, an equipment of the cooling water circuit with a heating arrangement to allow a preheating of the water before starting. An embodiment of the circuit in stainless steel is advantageous, so that Corrosion inhibitors are dispensable. There may be a condensate return to the cooling water tank or provided in the circuit. A respective motor may be fastened to the machine stool via at least one tensioning element, wherein advantageously a torque support is provided on the machine stool.
- compact direct drive with backlash-free power transmission,
- no mechanical drive parts between motor and driven rotary component,
- same machine chair on the driver's side and the drive side,
- Installation of at least one or more slip-on motors on the driver's side and / or the drive side,
- Possibility of steam feedthrough and / or condenser discharge by the motor.
Die Erfindung stellt unter anderem eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt bereit, bei der sich auf der Führerseite wenigstens ein Antrieb für wenigstens eine Walze oder wenigstens eine andere Drehkomponente befindet. Es wird beispielsweise an einen Former oder Stoffauflauf, eine Presse und eine Trockenpartie gedacht. Besonders zweckmäßig ist in diesem Zusammenhang die Ausführung des betreffenden Antriebs als Aufsteck-Elektromotor, der als Direktantriebsmotor, d. h. ohne Gelenkwelle oder Getriebe und dergleichen, direkt auf die betreffende Walze oder Drehkomponente wirkt. Speziell die Ausführung des betreffenden Antriebsmotors als Aufsteckmotor ermöglicht besonders günstig die Anordnung des Motors auf der Führerseite, ohne dass die Zugänglichkeit der Bedienseite (Führerseite) der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts störend eingeschränkt wird. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit einer Trockenpartie wichtig.Among other things, the invention provides a machine or a machine section in which there is at least one drive for at least one roller or at least one other rotary component on the driver's side. It is thought, for example, to a former or headbox, a press and a dryer section. Particularly useful in this context is the execution of the relevant drive as plug-on electric motor, which acts as a direct drive motor, ie without PTO shaft or gear and the like, directly to the relevant roller or rotary component. Specifically, the design of the respective drive motor as Aufsteckmotor allows particularly favorable arrangement of the motor on the driver's side, without the accessibility of the operating side (guide page) of the machine or the machine section is disruptively limited. This is especially important in connection with a dryer section.
Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere im Zusammenhang mit dem Umbau einer vorhandenen Maschine oder eines vorhandenen Maschinenabschnitts zweckmäßig. Beispielsweise befinden sich bei Trockenzylindern einer Trockenpartie die Dampfköpfe für die Dampfzufuhr in die Trockenzylinder oftmals auf der Triebseite. Der vorgeschlagene Antrieb der Trockenzylinder bzw. anderer zugehöriger Drehkomponenten auf der Führerseite ermöglicht insbesondere im Falle der Verwendung eines jeweiligen Aufsteckmotors, dass ein teuerer Umbau der Dampfzufuhr von der Triebseite zur Führerseite entfallen kann. Es können weiterhin die bestehenden Dampfköpfe und die bestehende Dampfzufuhrinfrastruktur verwendet werden.The solution according to the invention is expedient in particular in connection with the conversion of an existing machine or an existing machine section. For example, in drying cylinders of a dryer section, the steam heads for the steam supply to the drying cylinders are often on the drive side. The proposed drive the drying cylinder or other associated rotary components on the driver's side allows in particular in the case of using a respective Aufsteckmotors that a costly conversion of the steam supply can be omitted from the drive side to the driver's side. The existing steam heads and existing steam supply infrastructure can continue to be used.
In Betracht kommen unter anderem die folgenden Ausführungsvarianten:
- In mindestens einer Trockengruppe der Trockenpartie wird mindestens ein Trockenzylinder oder/und eine Leitwalze auf der Führerseite durch einen Aufsteckmotor angetrieben.
- In jeder Trockengruppe wird mindestens ein Trockenzylinder oder/und wenigstens eine Leitwalze auf der Führerseite durch einen jeweiligen Aufsteckmotor angetrieben.
- Es werden ausschließlich Leitwalzen auf der Führerseite durch Aufsteckmotoren angetrieben.
- Es werden ausschließlich Trockenzylinder auf der Führerseite durch Aufsteckmotoren angetrieben.
- Die Leitwalzen können als Saugwalzen ausgeführt sein und besaugt werden durch den Lagerzapfen, ggf. durch den Aufsteckmotor hindurch, oder durch einen Teil der Umfangsfläche. Letzteres kann beispielsweise über einen so genannten "Duostabilisator" (Voith) erfolgen und wird in der Regel kostengünstiger als eine vergleichsweise teuere Zapfendurchführung sein.
- Bevorzugt ist der (jeweilige) auf der Führerseite angeordnete Elektromotor als so genannter Torquemotor ausgeführt. Durch die hohe Dynamik eines Torquemotors kann ein sehr gutes Steuerverhalten bzw. Regelverhalten erreicht werden, was insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten (z. B. v > 1600-1800m/min) und Geschwindigkeitsänderungen (z. B. bei Sortenwechsel) vorteilhaft ist.
- Innerhalb einer Trockengruppe bzw. zwischen Trockengruppen ist eine Abstimmung der Drehzahlen, Leistungen usw. der Antriebe auf elektronischem Wege, speziell eine elektronische Regelung, bevorzugt. Hierdurch wird eine gute Runability und ein guter Wirkungsgrad der Produktion, insbesondere durch Vermeidung von Bahnabrissen, erreicht. Insbesondere kann hierdurch ohne erhöhte Gefahr von Bahnabrissen die Materialbahn in einer leichten SollSpannung gehalten werden, indem die Laufgeschwindigkeit bezogen auf die Umfangs-Drehgeschwindigkeit entlang der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts leicht zunimmt.
- In at least one dryer section of the dryer section, at least one drying cylinder and / or a guide roller on the driver's side are driven by a slip-on motor.
- In each dryer group, at least one drying cylinder or / and at least one guide roller on the driver's side is driven by a respective slip-on motor.
- Only guide rollers on the driver's side are driven by plug-on motors.
- Only drying cylinders on the driver's side are driven by slip-on motors.
- The guide rollers may be designed as suction rollers and be sucked by the bearing pin, possibly by the slip-on motor, or by a part of the peripheral surface. The latter can be done for example via a so-called "Duostabilisator" (Voith) and will usually be cheaper than a comparatively expensive pin execution.
- Preferably, the (respective) arranged on the driver's side electric motor is designed as a so-called torque motor. Due to the high dynamics of a torque motor can be a very good Control behavior or control behavior can be achieved, which is particularly advantageous at high speeds (eg, v> 1600-1800m / min) and speed changes (eg, when changing grades).
- Within a drying group or between dryer groups is a vote of the speeds, powers, etc. of the drives by electronic means, especially an electronic control, preferred. This achieves good runability and good production efficiency, in particular by avoiding web breaks. In particular, this can be held in a slight setpoint voltage without increased risk of web breaks, the material web by the running speed with respect to the circumferential rotational speed along the machine or the machine section slightly increases.
Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die Anordnung wenigstens eines Elektromotors auf der Führerseite nicht nur im Zusammenhang mit dem Umbau einer bestehenden Maschine bzw. eines bestehenden Maschinenabschnitts von Interesse ist, sondern dass es auch in Betracht kommt, neu installierte Maschinen von vornherein mit wenigstens einem auf der Führerseite angeordneten Elektromotor, ggf. Synchronmotor oder/und Aufsteckmotor, auszuführen. Hierdurch ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade für den Konstrukteur, wodurch beispielsweise speziellen Bauraumanforderungen zweckmäßig Rechnung getragen werden kann.It should also be noted that the arrangement of at least one electric motor on the driver's side is not only in connection with the conversion of an existing machine or an existing machine section of interest, but that it also comes into consideration, newly installed machines from the outset with at least one on the driver's side arranged electric motor, possibly synchronous motor and / or Aufsteckmotor execute. This results in additional degrees of freedom for the designer, which can be suitably taken into account, for example, special space requirements.
Für eine Maschine oder einen Maschinenabschnitt zur Herstellung oder/und Veredelung oder/und sonstigen Behandlung oder/und Handhabung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend wenigstens eine Drehkomponente, die durch wenigstens einen Elektromotor antreibbar ist, der einen mit der Drehkomponente im Sinne eines Drehantriebs gekoppelten oder koppelbaren Rotor und einen direkt oder indirekt an einer Stuhlung der Maschine bzw. des Maschinenabschnitts oder einer relativ zur Stuhlung bewegbar angeordneten Motorhalterung gegen Verdrehung abgestützen Stator aufweist, wird nach einem Aspekt der Erfindung unter anderem vorgeschlagen, dass der Elektromotor als Synchronmotor ausgeführt oder betreibbar ist, und dass der Elektromotor koaxial zur Drehkomponente in Zuordnung zu einem axialen Endbereich derselben angeordnet oder anordenbar ist, wobei der Rotor oder ein Drehantriebsanschluss desselben zur im Wesentlichen spielfreien gemeinsamen Drehung drehfest direkt mit der Drehkomponente oder einem Drehantriebsanschluss derselben gekoppelt oder koppelbar ist. Bei der Drehkomponente kann es sich beispielsweise um einen Trockenzylinder in einer Trockenpartie oder um den Wickelkern einer Wickelrolle in einer Maschine oder einem Maschinenabschnitt zum Aufwickeln der Materialbahn auf den Wickelkern zu der Wickelrolle oder/und zum Abwickeln der Materialbahn von der Wickelrolle handeln.For a machine or a machine section for the production and / or finishing and / or other treatment or / and handling of a moving material web, in particular of paper or cardboard, comprising at least one rotary component, which is drivable by at least one electric motor, one with the rotary component in the Sense of a rotary drive coupled or coupled rotor and a directly or indirectly to a stiffening of the machine or the According to one aspect of the invention, among other things, it is proposed that the electric motor is designed or operated as a synchronous motor and that the electric motor is arranged coaxially with the rotary component in association with an axial end region thereof or can be arranged, wherein the rotor or a rotary drive terminal of the same for non-play common rotation rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof or can be coupled. The rotary component can be, for example, a drying cylinder in a drying section or around the winding core of a winding roll in a machine or a machine section for winding the material web onto the winding core to the winding roll and / or for unwinding the material web from the winding roll.
Claims (29)
wobei der Elektromotor als Synchronmotor (12c; 17 [Fig. 5]) ausgeführt oder betreibbar ist, und
wobei der Elektromotor koaxial zur Drehkomponente in Zuordnung zu einem axialen Endbereich derselben angeordnet ist, wobei der Rotor (24 [Fig. 5]) oder ein Drehantriebsanschluss (18c) desselben zur im Wesentlichen spielfreien gemeinsamen Drehung drehfest direkt mit der Drehkomponente oder einem Drehantriebsanschluss derselben gekoppelt oder koppelbar ist.Machine or machine section in the form of a dryer section of a machine for producing or / and finishing a moving material web, in particular of paper or cardboard, comprising at least one rotary component in the form of a drying cylinder (10 [Fig. 5]; 202; 202a), which is driven by at least one electric motor (12c, 17 [Fig. 5]) can be driven, the one with the rotary component in the sense of a rotary drive coupled or coupled rotor and a directly or indirectly on a chair of the machine or the machine section or a relative to the frame movably arranged motor mount against rotation having supported stator,
wherein the electric motor is designed or operable as a synchronous motor (12c; 17 [Fig. 5]), and
wherein the electric motor is disposed coaxially with the rotary component in association with an axial end portion thereof, the rotor (24 [Fig. 5]) or a rotary drive terminal (18c) thereof being non-rotatably coupled directly to the rotary component or a rotary drive terminal thereof for substantially backlash-free common rotation or can be coupled.
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) mit Permanentmagneten (23), vorzugsweise hergestellt auf Grundlage wenigstens eines Selten-Erden-Werkstoffs, ausgeführt ist.Machine or machine section according to claim 1
characterized in that the rotor (24) with permanent magnets (23), preferably made on the basis of at least one rare earth material, is executed.
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) ringförmig ausgeführt und radial innerhalb des Stators (29) angeordnet ist.Machine or machine section according to claim 1 or 2
characterized in that the rotor (24) is annular and arranged radially inside the stator (29).
wobei der auf den Wellenzapfen aufgesteckte Elektromotor mit seinem Rotor mit dem Wellenzapfen in formschlüssiger Drehmitnahmeverbindung steht.Machine or machine section according to Claim 3, characterized in that the electric motor (17; 220) is plugged or plugged directly onto a shaft journal (13) of the rotary component (10; 202; 202a) serving as rotary drive connection, in the manner of a hollow shaft motor,
wherein the plugged onto the shaft journal electric motor is with its rotor with the shaft journal in positive rotational driving connection.
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkomponente entlang einer Drehkomponenten-Führungsbahn verlagerbar ist, und dass die Motor-Führungsbahn und die Drehkomponenten-Führungsbahn einander zumindest bereichsweise entsprechen für eine gemeinsame Verlagerung der Drehkomponente und des Elektromotors.Machine or machine section according to claim 16,
characterized in that the rotating component can be displaced along a rotational component guide track, and that the motor guide track and the rotational component guide track each other at least partially correspond to a joint displacement of the rotary component and the electric motor.
dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Führungsbahn (48 [Fig. 4]) zumindest bereichweise linear verläuft.Machine or machine section according to claim 16 or 17,
characterized in that the motor guide track (48 [Fig. 4]) extends at least partially linear.
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