EP1835073A1

EP1835073A1 - Drehbar gelagerte Walze

Info

Publication number: EP1835073A1
Application number: EP07101767A
Authority: EP
Inventors: Ferdinand Schmatz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2007-09-19
Also published as: DE102006011634A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehbar gelagerte Walze (1) zum Leiten und Umlenken einer laufenden Bahn
- mit einem Walzenmantel (2) sowie mit zwei Deckeln (3), die zusammen mit dem Walzenmantel (2) einen Innenraum umschließen
- mit je einem Lagerzapfen (4), der am Deckel (3) angeordnet ist;
- mit einem Elektromotor, umfassend einen Rotor (7) und einen Stator (8), zum Antreiben der Walze (1).
Gemäß der Erfindung wird folgendes vorgesehen:
- der Motor ist im Innenraum angeordnet;
- der Rotor (7) des Motors steht mit dem Walzenmantel (2) oder mit einem der beiden Deckel (3) in Triebverbindung;
- der Stator (8) des Motors weist wenigstens an einem axialen Ende einen deckelseitigen Tragzapfen (10) auf, der durch den betreffenden Lagerzapfen (4) des Stators hindurchgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine drehbar gelagerte Walze, umfassend einen Walzenmantel, sowie zwei Deckel, die zusammen mit dem Walzenmantel einen Innenraum umschließen, ferner Lagerzapfen, die von einem Ständer getragen sind. Einer solchen Walze ist ein Antrieb zugeordnet, der einen Elektromotor umfasst, und der Drehmoment auf einen der Lagerzapfen überträgt. Zwischen dem Elektromotor und dem Lagerzapfen können weitere Antriebselemente vorgesehen sein, beispielsweise eine Kupplung und eine Gelenkwelle.
Walzen dieser Art werden unter anderem in der Papierfabrikation angewandt, beispielsweise bei Papiermaschinen oder bei Rollenschneidmaschinen.
DE 10 2004 032 005 A1 beschreibt eine Walze, die eine feste Achse aufweist, ferner einen um diese rotierenden Mantel. Die feste Achse erstreckt sich durch die ganze Walze hindurch, was aufwendig ist. Moderne Papiermaschinen erzeugen Papierbahnen mit einer Breite von bis zu zehn Metern. Die Walzenlängen sind entsprechend groß. Die beschriebene, vorbekannte Bauart ist für solche Walzen wenig geeignet.
DE 198 54 079 A1 beschreibt eine Walze mit einem Walzenmantel, der an seinen beiden Enden auf je einem Walzenzapfen drehbar gelagert ist. Die Walze ist von einem Elektromotor antreibbar. Der Elektromotor ist im Walzenzapfen untergebracht, so dass sich die axiale Baulänge gegenüber anderen Bauarten etwas verringern lässt. Jedoch ist der für den Elektromotor radial verfügbare Raum relativ klein, so dass sich nur entsprechend kleine Elektromotoren im Walzenzapfen unterbringen lassen. Für schwere Walzen wie beispielsweise Trockenzylinder für Papiermaschinen oder Kalanderwalzen ist diese Bauart daher ungeeignet.
DE 10 2005 011 431 A1 beschreibt eine Walze mit einem Walzenmantel und einer Walzenachse sowie einem Elektromotor, der die Walze antreibt. Dabei ist der Rotor des Elektromotors starr an die Achse der Walze gekoppelt, und der Stator des Elektromotors an der Achse der Walze gelagert.
Eine solche Bauart ist, wie in der Druckschrift angegeben, allenfalls für Regulierwalzen, Breitstreckwalzen oder Leitwalzen geeignet, nicht aber für große schwere Walzen wie beispielsweise Trockenzylinder von Papiermaschinen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze mit zugehörendem Antrieb anzugeben, bei welcher die axiale Baulänge minimiert ist, und bei welcher die Drehmomentübertragung vom Motor auf die Walze ohne weitere mechanische Antriebsaggregate vorgenommen wird. Die Lösung soll außerdem geeignet sein für große, schwere Walzen mit großem Durchmesser und großer Länge.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Demgemäß wird als Antrieb ein Elektromotor vorgesehen, der im Innenraum der Walze angeordnet wird. Dabei steht der Rotor des Motors mit dem Walzenmantel oder mit einem der beiden an den Walzenenden befindlichen Deckeln in Triebverbindung. Der Stator weist an einem axialen Ende einen Tragzapfen auf, der durch den betreffenden Lagerzapfen der Walze hindurchgeführt ist.
Bei einer solchen Lösung ist der Elektromotor in der Nähe eines Walzendeckels angeordnet, somit unmittelbar am betreffenden Ende des Walzenmantels. Er kann fliegend gelagert sein. Es bedarf keiner starren Achse, die sich durch die Walze auf deren gesamter Länge hindurcherstreckt. Der axiale Raumbedarf wird minimiert, indem der Antriebsmotor praktisch überhaupt keinen axialen Raum über die Walze hinaus erfordert. Jegliche mechanischen Drehmomentübertragungsaggregate wie Gelenkwellen, Kupplungen sind entbehrlich. Es werden Rückwirkungen vermieden, wie sie beispielsweise durch Winkeländerungen von Gelenkwellen erzeugt werden. Die dynamischen Regeleigenschaften sind günstig.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1: zeigt einen Axialschnitt durch eine Walze mit einem Elektromotor, bei welchem sich der Rotor innen, und der Stator außen befindet.
Figur 2: zeigt einen Axialschnitt durch eine Walze mit einem Elektromotor, bei welchem sich der Stator innen und der Rotor außen befindet.

Bei beiden Ausführungsformen ist der antriebsseitige Teil einer Walze 1 dargestellt. Die Walze ist Bestandteil einer Papiermaschine. Sie könnte auch für einen Kalander oder Rollenschneider Verwendung finden.
Von den beiden hier dargestellten Walzen 1 erkennt man einen Walzenmantel 2, einen Deckel 3 sowie einen Lagerzapfen 4, der sich an den Deckel 3 anschließt. Der Lagerzapfen 4 ist in einer Stuhlung 5 gelagert, und zwar mittels eines Lagers 6.
Man erkennt bei beiden Ausführungsformen einen Elektromotor, umfassend einen Rotor 7 sowie einen Stator 8.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist der Rotor 7 vom Stator 8 umschlossen, und befindet sich demgemäß radial innerhalb des Stators. Der Stator 8 befindet sich in einem starren Statorgehäuse 9. Das Statorgehäuse 9 ist von einem ebenfalls starren Tragzapfen 10 getragen. Tragzapfen 10 ist als Hülse ausgeführt. Tragzapfen 10 ist durch den Lagerzapfen 4 der Walze 1 hindurchgeführt und stützt sich gegen die feste Umgebung ab, unter anderem über eine Drehmomentenstütze 11 bzw. alternativ über eine rotationssymmetrische Abstützung, welche hier nicht dargestellt ist.
Dem Rotor 7 ist ebenfalls ein Gehäuse zugeordnet, nämlich Rotorgehäuse 12. Rotor 7 ist mit einer Rotorwelle 13 drehfest verbunden. Die Rotorwelle 13 ist im Statorgehäuse 9 gelagert - siehe die Lager 14 und 15.
Zwischen der Rotorwelle 13 und dem Rotorgehäuse 12 ist eine drehfeste Verbindung hergestellt, und zwar mittels eines Flansches 16. Flansch 16 ist mit der Rotorwelle 13 fest verbunden, beispielsweise mittels einer Keilverbindung oder mittels einer Schrumpfverbindung. Flansch 16 ist am Rotorgehäuse 12 verschraubt. Das Rotorgehäuse 12 ist mit den umlaufenden Bauteilen der Walze 1 drehfest verbunden, im vorliegenden Falle mit dem Deckel 3 der Walze 1.
Wie man weiterhin sieht, hat der Tragzapfen 10 des Statorgehäuses 9 Durchbrechungen 17. Diese dienen zum Hindurchführen von Anschlussleitungen 18, 19. Diese können Leitungen zum Hindurchführen elektrischer Energie, elektrischer Signale oder Kühlwasser sein.
Wie sich aus dem oben Gesagten ergibt, läuft das Rotorgehäuse 12 beim Betrieb der Walze 1 zusammen mit den übrigen, umlaufenden Teilen der Walze 1 um. Falls aus statischen Gründen erforderlich, könnte noch eine Abstützung für das Rotorgehäuse 12 gegen die Innenfläche des Walzenmantels 2 vorgesehen werden, und zwar beispielsweise an jenem Ende des Rotorgehäuses 12, das dem Deckel 3 gegenüberliegt. Dies ist aber hier nicht dargestellt.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist wiederum ein Teil einer Walze 1 erkennbar, mit einem Walzenmantel 2, einem Deckel 3, einem Lagerzapfen 4 und einer Stuhlung 5 mit Lager 6.
In diesem Falle ist der Stator 8 vom Rotor 7 umschlossen. Rotor 7 befindet sich somit radial außerhalb des Stators 8. Auch hier weist der Stator 8 wiederum einen Tragzapfen 10 auf. Dieser ist durch den Lagerzapfen 4 der Walze 1 hindurchgeführt und stützt sich an der festen Umgebung ab - siehe die Drehmomentenstütze 11.
Alternierend kann eine rotationssymmetrische Abstützung zu festen Umgebung vorgesehen sein, welche allerdings nicht dargestellt ist.
Es ist ein Rotorgehäuse 12 vorgesehen. Dieses trägt den Rotor 7 und ist mit diesem natürlich auch drehfest verbunden. Es ist ferner drehfest verbunden mit der Walze 1, und zwar mit dem hier erkennbaren Deckel 3. Das Rotorgehäuse 12 stützt sich zum einen auf dem Tragzapfen 10 des Stators 8 ab, zum anderen auf einem weiteren Tragzapfen 20 des Stators 8. Tragzapfen 20 liegt dem deckelnahen Tragzapfen 10 axial gegenüber. Siehe die beiden Lager 21, 22.
Auch bei dieser Ausführungsform könnte das Rotorgehäuse 12 am Walzenmantel 2 abgestützt sein, somit nicht nur am Deckel. Die Abstützung - hier nicht gezeigt - könnte sich wiederum in jenem Bereich des Rotorgehäuses 12 befinden, der vom Deckel 3 abgewandt ist.
Auch bei dieser Ausführungsform ist Tragzapfen 10, der durch das Rotorgehäuse 12 sowie durch den Lagerzapfen 4 hindurchgeführt ist, als Hülse ausgeführt. Durch diesen hohlen Tragzapfen 10 lassen sich Anschlussleitungen hindurchführen, beispielsweise Kabel, Kühlwasserleitungen, Energieleitungen, Signalleitungen und so weiter.
Die gesamte Motoreinheit mit Rotor 7, Stator 8, Statorgehäuse 9, Rotorgehäuse 12, Rotorwelle 13 sollte in axialer Richtung gesehen möglichst unmittelbar an Deckel 3 sitzen, somit ohne Zwischenraum, wie in den Figuren dargestellt.
Wie oben ausgeführt, ist der Tragzapfen 10 des Stators 8 an der festen Umgebung abgestützt. Zusätzlich oder stattdessen könnte der deckelseitige Tragzapfen 10 aber auch am Lagerzapfen 4 gelagert sein.
Wie man aus der vorstehenden Beschreibung erkennt, bringt die Erfindung die folgenden wesentlichen Vorteile:

Der axiale Raumbedarf der Walze samt Antrieb ist gegenüber dem Stande der Technik auf ein Minimum reduziert. Für den Antrieb wird praktisch keine axiale Baulänge benötigt. Die axiale Baulänge ist gleich derjenigen der Walze.
Die erfindungsgemäße Walze ist verhältnismäßig einfach im Aufbau. Es bedarf keiner starren Walzenachse, die sich in Längsrichtung durch die gesamte Walze hindurcherstreckt.
Es entfallen besondere mechanische Antriebsaggregate wie Gelenkwellen, Kupplungen. Demgemäß treten auch keine hiermit verbundenen Rückwirkungen auf.
Die erfindungsgemäße Walze lässt sich leicht montieren und warten.

Bezugszeichenliste

1: Walze
2: Walzenmantel
3: Deckel
4: Lagerzapfen
5: Stuhlung
6: Lager
7: Rotor
8: Stator
9: Statorgehäuse
10: deckelseitiger Tragzapfen
11: Drehmomentenstütze
12: Rotorgehäuse
13: Rotorwelle
14, 15: Lager zwischen Rotorwelle und Statorgehäuse
16: Flansch
17: Durchbrechungen
18: Anschlussleitungen
19: Anschlussleitungen
20: deckelferner Tragzapfen
21: Lager zwischen Rotorgehäuse und deckelseitigem Tragzapfen
22: Lager zwischen Rotorgehäuse und deckelfernem Tragzapfen

Claims

Drehbar gelagerte Walze (1) zum Leiten und Umlenken einer laufenden Bahn;
- mit einem Walzenmantel (2) sowie mit zwei Deckeln (3), die zusammen mit dem Walzenmantel (2) einen Innenraum umschließen;

- mit je einem Lagerzapfen (4), der am Deckel (3) angeordnet ist;

- mit einem Elektromotor, umfassend einen Rotor (7) und einen Stator (8), zum Antreiben der Walze (1)
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- der Motor ist im Innenraum angeordnet;

- der Rotor (7) des Motors steht mit dem Walzenmantel (2) oder mit einem der beiden Deckel (3) in Triebverbindung;

- der Stator (8) des Motors weist wenigstens an einem axialen Ende einen deckelseitigen Tragzapfen (10) auf, der durch den betreffenden Lagerzapfen (4) hindurchgeführt ist.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (8) radial innerhalb des Rotors (7) angeordnet ist.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) radial innerhalb des Stators (8) angeordnet ist.
Walze nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- Rotor (7) und Stator (8) sind von einem Rotorgehäuse (12) umschlossen;

- das Rotorgehäuse (12) ist sowohl mit dem Rotor (7) als auch mit dem Walzenmantel (2) oder mit einem der beiden Deckel (3) drehfest verbunden;

- das Rotorgehäuse (12) ist auf der einen Seite des Stators (8) auf dem deckelseitigen Tragzapfen (10) des Stators (8) abgestützt, und auf der gegenüberliegenden Seite auf einem weiteren Tragzapfen (20) des Stators (8).
Walze nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- es ist ein Statorgehäuse (9) vorgesehen, das den Tragzapfen (10) trägt;

- das Statorgehäuse ist von einem Rotorgehäuse (12) umschlossen;

- der Rotor (7) weist eine Rotorwelle (13) auf, die im Statorgehäuse (9) gelagert ist;

- es ist ein Rotorgehäuse (12) vorgesehen, das das Statorgehäuse (9) umschließt, und das im deckelnahen Bereich auf dem deckelseitigen Tragzapfen (10) des Stators (8) gelagert ist;

- das Rotorgehäuse (12) ist einerseits mit dem Walzenmantel (2) oder einem der beiden Deckel (3), und andererseits mit der Rotorwelle (13) drehfest verbunden.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der deckelseitige Tragzapfen (10) als Hülse ausgebildet ist, und dass durch den deckelseitigen Tragzapfen (10) Anschlussleitungen hindurchgeführt sind.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der deckelseitige Tragzapfen (10) an der festen Umgebung abstützt, und dass eine Drehmomentenstütze (11) vorgesehen ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine rotationssymmetrische Abstützung zwischen dem Tragzapfen (10) und der festen Umgebung vorgesehen ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem deckelseitigen Tragzapfen (10) und dem Lagerzapfen (4) ein Lager (6) vorgesehen ist.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Herstellungs- oder - veredelungsmaschinen oder Rollenschneidmaschinen für Papier-, Karton oder andere Faserstoffbahnen eingebaut ist.