EP1936029A1

EP1936029A1 - Walzenantriebseinheit

Info

Publication number: EP1936029A1
Application number: EP07120155A
Authority: EP
Inventors: Thomas Stützle; Rolf Dorn
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2008-06-25
Also published as: DE102006060853A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzenantriebseinheit (1) einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer laufenden Papier,- Karton- oder anderen Faserstoffbahn, mit einem Getriebe (2), umfassend ein Gehäuse (3), ein zentrales Zahnrad (4) sowie eine Abtriebswelle (5), die mit dem zentralen Zahnrad (4) drehfest verbunden ist; - mit wenigstens einem Antriebsmotor (9), der über ein Ritzel (7) mit dem zentralen Zahnrad (4) in Triebverbindung steht; - die Abtriebwelle (5) ist koaxial zur Drehachse des Zylinders (10) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzenantriebseinheit für eine Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer Papier-, Karton-, oder anderen Faserstoffbahn oder für eine andere Maschine zum Herstellen einer laufenden Bahn.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Antriebseinheit mit einer Walze bzw. einem Zylinder einer Papiermaschine. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um einen Großzylinder, zum Beispiel einen Glättzylinder oder einen Kreppzylinder.
Es ist bekannt, Drehmoment auf den Antriebszapfen eines Zylinders oder einer Walze einer Papiermaschine mittels eines Stirnradgetriebes zu übertragen. Siehe beispielsweise DE 196 07 678 A1 . Es gibt zahlreiche Anwendungsfälle bei der Papiermaschine, bei denen die betreffenden Zylinder aufgrund ihres hohen Massenträgheitsmomentes beziehungsweise aufgrund ihrer Arbeitsweise eine hohe Leistung für ihren Antrieb erfordern. Hierbei werden häufig zwei voneinander separate Motoren eingesetzt. Diese sind zueinander parallel geschaltet. Ihr Drehmoment wird über ein Sammelgetriebe vereint und auf den Zylinder oder auf die Walze übertragen.
Das Übertragen des Drehmomentes bei den genannten Großzylindern zwischen den Antriebsmotoren und dem Getriebe, beispielsweise einem Aufsteckgetriebe, erfolgt mittels drehsteifer Kupplungen, zum Beispiel Kupplungen mit Lamellenpaketen. Auch kommen Gelenkwellen in Betracht, da die Motoren vom Getriebe getrennt auf einem Betonfundament oder Stahlgestell montiert sind.
Der Mantel eines Glättzylinders oder eines Kreppzylinders muss auf hohe Temperaturen von über 100° C erhitzt werden. Dies gilt auch für gewisse Walzen, beispielsweise Presswalzen. Zu diesem Zweck wird über einen der beiden Lagerzapfen eines solchen Zylinders oder einer solchen Walze ein heißes Medium eingeleitet, beispielsweise Heißdampf. In diesem Falle muss aus dem Innenraum des Zylinders beziehungsweise der Walze Kondensat abgeführt werden, wiederum durch einen der Lagerzapfen. Um dies zu ermöglichen, wird auf den als Hohlwelle ausgebildeten Antriebszapfen ein Getriebe aufgeschoben - sogenanntes Aufsteckgetriebe. Dabei ist es erforderlich, eine Drehmomentenstütze vorzusehen, die einerseits am Gehäuse des Getriebes, und andererseits an der festen Umgebung, beispielsweise an einem Fundamentteil, verankert ist.
Kommen Gelenkwellen oder Kupplungen zum Einsatz, so wie oben erwähnt, so führt dies zu einer Beeinträchtigung der Regeldynamik. Auch beansprucht eine solche Lösung viel Raum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenantriebseinheit der genannten Bauart derart zu gestalten, dass sich jegliche Medien wie Dampf oder Kondensat durch den hohlen Antriebszapfen des Zylinders oder der Walze auf konstruktiv günstige Weise hindurchführen lassen, dass der notwendige Bauraum gegenüber bekannten Lösungen reduziert wird, und dass das Gesamtgewicht der Walzenantriebseinheit verringert wird.
Gemäß der Erfindung wird eine Walzenantriebseinheit wie folgt gestaltet:

das Getriebe umfasst ein Gehäuse, Eintriebswellen, Lagerung sowie ein zentrales Zahnrad, welches mit der Abtriebswelle formschlüssig oder reibschlüssig verbunden ist;
es sind wenigstens zwei Antriebsmotoren vorgesehen, die über ein Ritzel mit dem zentralen Zahnrad des Getriebes in Triebverbindung stehen;
die Abtriebswelle ist koaxial zur Drehachse des Zylinders angeordnet.

Zweckmäßigerweise wird der einzelne Motor an das Getriebegehäuse angeflanscht sein.
Die gesamte Einheit, umfassend das Getriebe sowie die Antriebsmotoren, ist an oder auf der Stuhlung fest montiert, beispielsweise auf einem Betonsockel. Es bedarf somit keiner Drehmomentenstütze. Auch bedarf es keiner Gelenkwellen. Besonders wichtig ist, dass der Antriebszapfen mit der Drehachse des Zylinders fluchtet. Diese beiden - Abtriebswelle des Getriebes und Antriebszapfen des Zylinders - sind hohl. Der Abtriebszapfen kann auf seiner dem Zylinder abgewandten Seite des Getriebegehäuses mit einem Dampfkopf versehen werden. Der Dampfkopf steht mit dem Innenraum des Zylinders in leitender Verbindung. Die Einleitung von Dampf beziehungsweise eines anderen Mediums ist somit auf elegante Weise konstruktiv verwirklichbar, da sich die Antriebsmotoren radial außerhalb der Drehachse befinden.
Zweckmäßigerweise werden die Antriebsmotoren mit ihren zugeordneten Ritzeln symmetrisch zur Drehachse des Zylinders angeordnet, zumindest symmetrisch zu einer durch die Drehachse des Zylinders vertikale Ebene.
Als Motoren wird man im allgemeinen Normmotoren verwenden, und zwar bei einer Walzenantriebseinheit jeweils baugleiche Motoren.
Zweckmäßigerweise wird im Getriebegehäuse oder axial unmittelbar davor oder dahinter ein Hauptlager vorgesehen, das die Gewichtskraft von Motor, Getriebe und Zylinder aufnimmt und direkt in die Stuhlung der Papiermaschine einleitet.
Durch den mehrfachen Zahneingriff der Ritzel der einzelnen Motoren wird ein hoher Nutzungsgrad des zentralen Abtriebszahnrades erreicht, und damit eine hohe spezifische Leistung.
Die Schmierung des Getriebes erfolgt mittels des Anschlusses an eine Zentralölschmierung. Die Verlustwärme der Motoren kann über eine Flüssigkeitskühlung mit Wasser oder Öl abgeführt werden. Die Flüssigkeitstemperatur wird am besten oberhalb der erforderlichen Kondensationstemperatur betrieben, beispielsweise in einem Bereich von 50 bis 80° C.
Mehrere Motoren einer Walzenantriebseinheit werden gemeinsam oder getrennt mit einem oder mehreren Frequenzumrichtern betrieben. Durch den Einsatz von flüssigkeitsgekühlten Motoren und optimierten Umfangsgeschwindigkeiten der Ritzelwellen lässt sich das Betriebsgeräusch der Walzenantriebseinheit minimieren.
Durch den direkten Anbau des einzelnen Motors an das Getriebegehäuse lässt sich der notwendige Bauraum minimieren. Der Montageaufwand auf der Baustelle wird verringert. Die Walzenantriebseinheit lässt sich nämlich in ihrer Gesamtheit auf der Stuhlung montieren.
Die mechatronische Walzenantriebseinheit gemäß der Erfindung lässt sich einsetzen bei jeglicher Art von Walzen oder Zylindern einer Papiermaschine. Besonders geeignet ist die Erfindung für Großzylinder, wie Glätt- oder Kreppzylinder.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1: zeigt in schematischer Darstellung im Aufriss eine Walzenantriebseinheit bzw. Zylinderantriebseinheit mit einem Großzylinder als Bestandteil einer Papiermaschine, und zwar mit Blickrichtung in Laufrichtung der Papierbahn.
Figur 2: zeigt den Gegenstand von Figur 1 in einer Draufsicht von links her gesehen, in einer Ansicht quer zur Laufrichtung.
Figur 3: zeigt in einer zu Figur 2 analogen Ansicht eine zweite Ausführungsform.
Figur 4: zeigt in einer zu Figur 2 analogen Ansicht eine dritte Ausführungsform.
Figur 5: zeigt in stark schematisierter Ansicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Antriebsmotoren, deren Drehachsen senkrecht zur Drehachse der Walze bzw. des Zylinders verlaufen.
Figur 6: zeigt eine Ausführung gemäß dem Stande der Technik.

Der in Figur 1 dargestellte Gegenstand umfasst eine Walzen- bzw. Zylinderantriebseinheit 1. Diese weist ein Getriebe 2 auf. Das Getriebe 2 umfasst ein Gehäuse 3. Dieses enthält unter anderem ein zentrales Zahnrad 4 und eine Abtriebswelle 5. Das zentrale Zahnrad 4 ist auf der Abtriebswelle 5 form- oder reibschlüssig und somit mit diesem drehfest.
Mit dem zentralen Zahnrad 4 kämmen Ritzel 6, 7, von denen in Figur 1 nur das Ritzel 7 erkennbar ist.
An das Gehäuse 3 des Getriebes 2 sind zwei Antriebsmotoren 8 und 9 angeflanscht, von denen in Figur 1 nur der Antriebsmotor 9 erkennbar ist.
Ein hohler Großzylinder 10, insbesondere ein Krepp- oder Glättzylinder, weist einen Antriebszapfen 11 auf. Antriebszapfen 11 ist mit der Abtriebswelle 5 des Getriebes drehfest verbunden oder mit diesem bevorzugt einteilig ausgeführt. Das dem Großzylinder 10 abgewandte Ende der Abtriebswelle 5 trägt einen Dampfkopf 12 mit einer Zuleitung 13 zum Zuführen von Heißdampf, und einer Ableitung 14 zum Abführen von Kondensat. Zwischen dem Dampfkopf 12 und dem Innenraum des Großzylinders 10 besteht eine leitende Verbindung.
Das Gehäuse ist auf einem Träger 15 sowie zwei Stützen 16, 17 montiert, von welchen in Figur 1 nur die Stütze 16 erkennbar ist.
In Figur 2 erkennt man wiederum den Großzylinder 10. Von der Walzenantriebseinheit ist das Getriebegehäuse 3 ersichtlich, ferner die beiden Antriebsmotoren 8 und 9 sowie der Dampfkopf 12 mit der Zuleitung 13.
Wie man aus Figur 1 erkennt, befindet sich innerhalb des Getriebegehäuses 3 ein Hauptlager 18. Dieses ist derart dimensioniert, dass es sowohl das Gewicht sämtlicher umlaufender Bauteile der Walzenantriebseinheit 1 trägt, ferner das Gewicht des Dampfkopfes 12 und der Leitungen 13, 14, aber auch den entsprechenden Teil des Großzylinders 10. Die Walzenantriebseinheit 1 befindet sich auf der Triebseite der Trockenpartie oder einer anderen Partie der betreffenden Papiermaschine. Es ist aber auch möglich, die Walzenantriebseinheit auf der Führerseite der Papiermaschine anzuordnen.
Es versteht sich, dass auf der gegenüberliegenden Seite, der Führerseite, ebenfalls ein Lager für den dort befindlichen Lagerzapfen des Großzylinders 10 vorgesehen ist - hier nicht dargestellt.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 3 sieht man vier Antriebsmotoren 19, 20, 21 und 22. Jedem Antriebsmotor ist wiederum ein Ritzel zugeordnet, analog zu den beiden Ritzeln 6, 7 der ersten Ausführungsform gemäß der Figuren 1 und 2. Ansonsten ist die zweite Ausführungsform gleich aufgebaut, wie die erste.
Figur 4 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform mit drei Antriebsmotoren 23, 24, 25. Der Einfachheit halber ist lediglich die Konfiguration der Antriebsmotoren gezeigt. Alle anderen Bauteile sind jenen der Ausführungsform gemäß der Figuren 1 und 2 gleich oder im Wesentlichen gleich.
Bei allen drei Ausführungsformen erkennt man eine Symmetrie bezüglich der Anordnung der Antriebsmotoren.
Bei der Anordnung gemäß der Figuren 1 und 2 befinden sich die beiden Antriebsmotoren 8, 9 in einer symmetrischen Lage zu der Längsmittelebene 26, die durch die Drehachse 27 des Großzylinders 10 hindurchgeführt ist.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 3 sind die vier Antriebsmotoren 19, 20, 21, 22 symmetrisch in Bezug auf die Drehachse 27 des Großzylinders 10 angeordnet. Gleiches gilt für die dritte Ausführungsform gemäß Figur 4 .
Figur 5 veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform, bei welcher die Antriebswelle der einzelnen Antriebsmotoren senkrecht auf der Drehachse des Großzylinders steht. Die Darstellung ist sehr schematisch, jedoch reicht sie zur Veranschaulichung dieser Ausführungsform der Erfindung aus.
Das Getriebe weist in diesem Falle einen Winkeltrieb auf. Dieser umfasst ein zentrales Kegelrad 40 - im Gegensatz zu Stirnrädern gemäß der vorausgegangenen Ausführungsformen. Jeder Antriebsmotor 42 (hier nur ein einziger dargestellt) treibt ein Ritzel 41, das ebenfalls als Kegelrad ausgeführt ist und mit dem zentralen Kegelrad 40 kämmt. Der Antriebsmotor 42 weist eine Drehachse 43 auf, die senkrecht zur Drehachse 27 des Zylinders verläuft.
Durch diese Ausführungsform lässt sich Bauraum in Querrichtung der Papiermaschine gewinnen. Der Motor 42 ragt nämlich hierbei nicht über das Gehäuse des hier nicht weiter dargestellten Getriebes hinaus - auf der dem Zylinder abgewandten Seite.
Die Ausführungsform gemäß Figur 6 veranschaulicht den Stand der Technik. Ein Motor 30 ruht auf einem Betonfundament 31. Vom Motor 30 wird Drehmoment über eine Gelenkwelle 32 in ein Getriebe 33 eingeleitet. Das Getriebe 33 ist auf einen hohlen Antriebszapfen 34 eines Großzylinders 35 aufgesteckt. Vor dem Getriebe 33 befindet sich ein Dampfkopf 36. Der Antriebszapfen 34 ist in einem Lager 37 gelagert. Lager 37 ist wiederum auf einer Stuhlung 38 abgestützt. Das Gehäuse des Getriebes 33 ist über eine Drehmomentenstütze 39 an der Stuhlung 38 fixiert.
Genau wie die vorausgegangenen Figuren ist auch hier wieder die Triebseite der Trockenpartie einer Papiermaschine gezeigt.

Bezugszeichenliste

1: Walzenantriebseinheit
2: Getriebe
3: Gehäuse
4: zentrales Zahnrad
5: Abtriebswelle
6: Ritzel
7: Ritzel
8: Antriebsmotor
9: Antriebsmotor
10: Großzylinder
11: Antriebszapfen
12: Dampfkopf
13: Zuleitung
14: Ableitung
15: Träger
16: Stütze
17: Stütze
18: Hauptlager
19: Antriebsmotor
20: Antriebsmotor
21: Antriebsmotor
22: Antriebsmotor
23: Antriebsmotor
24: Antriebsmotor
25: Antriebsmotor
26: Längsmittelebene
27: Drehachse des Zylinders
30: Antriebsmotor
31: Betonfundament
32: Gelenkwelle
33: Getriebe
34: Antriebszapfen
35: Großzylinder
36: Dampfkopf
37: Lager
38: Stuhlung
39: Drehmomentstütze
40: zentrales Zahnrad
41: Kegelrad
42: Antriebsmotor
43: Drehachse des Motors
44: Drehachse des Zylinders

Claims

Walzenantriebseinheit (1) einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung einer laufenden Papier,- Karton- oder anderen Faserstoffbahn,
- mit einem Getriebe (2), umfassend ein Gehäuse (3), eine Eintriebswelle (2a), Lagerung, sowie ein zentrales Zahnrad (4), welches mit einer Abtriebswelle (5) drehfest verbunden ist;

- mit wenigstens einem Antriebsmotor (8, 9; 19, 20, 21, 22; 23, 24, 25; 42), der über ein Ritzel (6, 7; 41) mit dem zentralen Zahnrad (4, 40) in Triebverbindung steht;

- die Abtriebwelle (5) ist koaxial zur Drehachse (27; 44) der Walze (10) angeordnet.
Walzenantriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Antriebsmotoren (8, 9; 19, 20, 21, 22; 23, 24, 25; 42) vorgesehen sind, die jeweils über ein Ritzel mit dem zentralen Zahnrad (4; 40) in Triebverbindung stehen.
Walzenantriebseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren (8, 9; 19, 20, 21, 22; 23, 24, 25; 42) in Bezug auf eine durch die Drehachse (27) der Walze bzw. des Zylinders (10) verlaufende Vertikalebene bzw. Längsmittelebene (26) symmetrisch angeordnet sind.
Walzenantriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lager (18) vorgesehen ist, das die Abtriebswelle (5) des Getriebes (2) trägt, und das innerhalb oder außerhalb des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist.
Walzenantriebseinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (18) zugleich zum Tragen der Walze bzw. des Zylinders (10) ausgelegt ist.
Walzenantriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- die Abtriebswelle (5) trägt auf der der Walze bzw. dem Zylinder (10) abgewandten Seite des Getriebes (2) einen Dampfkopf (12);

- die Abtriebswelle (5) ist hohl und steht mit dem Innenraum der Walze bzw. des Zylinders (10) in leitender Verbindung.
Walzenantriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebverbindung zwischen dem zentralen Zahnrad (40, 41) und dem Ritzel eines jeden Antriebsmotors (42) als Winkeltrieb ausgebildet ist.
Walzenantriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Zahnrad (4) mit der Abtriebswelle (5) formschlüssig oder reibschlüssig verbunden ist.