DE10035578B4

DE10035578B4 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE10035578B4
Application number: DE2000135578
Authority: DE
Inventors: Diethelm Beisiegel
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: DE10035578A1

Abstract

Antriebseinheit für drehende Bauteile (1) einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer Materialbahn, wobei die drehenden Bauteile (1) eigene Antriebsmotoren (4) aufweisen, jeweils ein Antriebsmotor (4) gemeinsam mit der betreffenden Lagerung eines Bauteiles (1) von einem Gehäuse (5) umschlossen ist und das Gehäuse (5) mit Öffnungen (6) versehen ist, die geeignet sind, um ein Kühlfluid zur Kühlung des Antriebsmotors (4) hindurch zu lassen, wobei als Kühlfluid Öl dient und das als Kühlfluid dienende Öl aus der Zentralschmierung (7) der Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Materialbahn über wenigstens ein Dosiergerät (DG) und wenigstens eine Leitung (9) bereitgestellt wird, wobei das Öl aus der Zentralschmierung gleichfalls zur Schmierung der Lagerstelle (3) des jeweiligen drehenden Bauteiles (1) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit.
Eine derartige Antriebseinheit ist in der älteren nachveröffentlichten DE 100 25 316 A1 bereits beschrieben.
Das dort beschriebene Gehäuse, welche den jeweiligen elektrischen Antriebsmotor und zugleich die Lagerstelle des drehenden Bauteiles umschließt ist derart gestaltet, dass es gemeinsam mit anderen gleichartig aufgebauten Gehäusen die Stuhlung der Maschine, z. B. Papierherstellungsmaschine bilden kann.
Eine weitere Variante, bei der das Gehäuse den Antriebsmotor und die Lagerstelle umschließt, ist in der DE 87 03 410 U1 beschrieben.
Diese kompakten Bauweisen mit der völligen Umschließung der Motoren erfordert eine effektivere Kühlung der Motoren. Eine herkömmliche Kühlung über vorhandene Luftspalte in den Rotoren und/oder Statoren der Motoren reicht hierbei nicht mehr aus und eine Öl-Kühlung, wie in der US 4,079,275 A beschrieben, ist für den vorgesehenen Einsatz zu aufwändig.
In Versuchen wurde zur Kühlung Wasser verwendet.
Insbesondere beim Einsatz der Motoren für den Antrieb von Trockenzylindern, die sich innerhalb der Trockenhaube der Trockenpartie einer Papier-Herstellungsmaschine befinden, kam es aufgrund der niedrigen Frischwassertemperaturen zu einer verstärkten Kondensatbildung im Inneren des Motors.
Denkbar wäre es, zur Kühlung der Motoren direkt an den Entstehungsort des sich erhitzenden Motors Druckluft heranzuführen. Diese Maßnahme ist jedoch insgesamt gesehen aufwändig.
Die Druckluft führt bei besagtem Einsatz für Trockenzylinder oder ähnlichen Walzen, die sich in der Trockenhaube befinden, dort in der Haube zu Veränderungen der klimatischen Verhältnisse und scheidet daher praktisch aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die geeig net ist, die Antiebsmotoren zuverlässig zu kühlen und dabei mit nur geringem technischen Aufwand auszukommen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Der Erfinder hat erkannt, dass eine ausreichende Kühlung gegeben ist, wenn dafür das bereits vorhandene Öl der Zentralschmierung der Herstellungs- oder Verarbeitungsmaschine (z. B. der Papiermaschine) verwendet wird.
Eine Zentralschmierung ist fester Bestandteil einer solchen Maschine.
Das Öl der Zentralschmierung erreicht im Öl-Kreislauf eine Temperatur von ca. 40°C und verursacht dadurch beim erfindungsgemäßen Einsatz keine Kondensationsprobleme im elektrischen Antriebsmotor.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dieses Öl jeder Zeit zur Verfügung steht und es auch zu den Lagerstellen der drehenden Bauteile, also Walzen und Zylinder, wie Trockenzylinder, Streichwalzen, Kalanderwalzen usw., geführt wird.
Es sind daher für die erfindungsgemäße Lösung nur sehr geringfügige zusätzliche Änderungen bzw. Einbauten notwendig.
Die räumliche sehr nahe Anordnung der Lagerstelle und des Antriebsmotors am selben Walzenzapfen und die gemeinsame Unterbringung im Gehäuse (welches gemäß der DE 100 25 316 A1 gleichzeitig zur Stuhlung der Maschine zusammensetzbar ist) machen es möglich, dass über eine einzubauende Abzweigung und diverse Zuteil- bzw. Dosiergeräte das Öl der Zentralschmierung gleichfalls zur Motorkühlung verwendet werden kann.
Als Mittel zur Führung des Kühlmediums -also des abgezweigten Teiles des Öles aus der Zentralschmierung- dient ein im Inneren des Antriebsmotors vorzusehender Kühlkanal.
Der Kühlkanal lässt sich zweckmäßig in Form einer hohlförmigen Kühlschlange ausbilden, die an der Innenwandung des Motors angebracht ist.
Die Kühlschlange ist dabei spiralförmig ausgebildet und windet sich koaxial um den Rotor bzw. den Stator des Motors.
Der benötigte Platzbedarf ist dadurch äußerst gering und dennoch wird eine effektive Kühlung erreicht.
Eine weitere Variante der Ausbildung des Kühlkanals kann auch darin bestehen, dass in die Innenwandung des Motorgehäuses Kerben, bzw. eine schraubenlinienartig umlaufende Kerbe eingearbeitet, beispielsweise eingegossen ist, in der das Öl aufgenommen wird.
Diese Variante ist dann sinnvoll, wenn der Motor mit einem sogenannten Außenläufer ausgerüstet ist, so dass das Öl auf Grund der Fliegkraftwirkung bei drehendem Rotor im Kanal verbleibt und somit auf sehr einfache Weise den Innenraum des Motors kühlt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigt:
die 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Antriebseinheit im Schnitt mit Kühlkanal
die 2 eine Detaildarstellung einer Variante eines erfindungsgemäßen Kühl kanals
Im rechten Bildteil der 1 ist das stirnseitige Ende der Walze einer Papiermaschine, beispielsweise eines Trockenzylinders, mit 1 beziffert. Die Walze 1 ist mit einem Wellenzapfen 2 versehen, die ein Wälzlager 3 als Lagerstelle der Walze 1 aufnimmt.
Am Ende des Wellenzapfens 2 befindet sich ein schmaler handelsüblicher Drehstrom-Asynchron-Aufsteck-Motor 4.
Das Lager 3 sowie der Motor 4 sind im gewählten Beispiel von einem quaderförmigen Gehäuse 5 umgeben, welches mit weiteren gleichartig aufgebauten Gehäusen zur Stuhlung S der Papiermaschine aufbaubar und nutzbar ist.
In der Wandung des Gehäuses 5 sind Bohrungen 6 vorhanden, durch die verschiedene Leitungen mit Kühlfluid und Schmiermittel in das Innere des Gehäuses 5 gelangen können.
Als Kühlfluid dient Öl, welches von der Zentralschmierung 7 für die gesamte Papiermaschine bereitgestellt wird.
Das Öl gelangt von der Zentralschmierung 7 über nicht dargestellte Fördereinrichtungen und Zuteil- oder Dosiergeräte DG zum Einen durch Leitung 8 an die Lagerstelle 3 der Walze zu deren Schmierung und zum Anderen durch Leitungen 9 in das Innere des Motors 4 zu dessen Kühlung, wie mit Pfeil Z für Zuführung und Pfeil R für Rücklauf im Kreislaufsystem in der 1 dargestellt ist.
Bewerkstelligt wird die Kühlung zweckmäßigerweise mittels einem Kühlkanal 10, der mit der Leitung 9 in Verbindung steht, das Öl aufnimmt und im Innenraum des Motors 4 gleichmäßig verteilt und dadurch den Motor gleichmäßig und zuverlässig vor Überhitzung schützt.
Der Kanal kann dabei sehr zweckmäßig als hohlförmige, metallische Kühlschlange 10a ausgebildet sein.
Wie in der 1 ersichtlich ist, liegt die Kühlschlange 10a mit ihrer Außenfläche an der Innenwandung 11 des Motors 4 an. Die Kühlschlange ist darüber hinaus spiralförmig gewunden und umzieht somit koaxial den innenliegenden Rotor (oder Stator) 12 des Motors, so dass eine sehr gleichmäßige Kühlung des Motorinnenraumes ge währleistet ist.
In der 1 ist die spiralig geformte Kühlschlange 10a mit symbolhaften Kreisen dargestellt, da der Querschnitt der Kühlschlange kreisförmig ist.
Der Querschnitt könnte selbstverständlich auch eine anderen Form aufweisen, aber die Kühlschlange 10a ist mit kreisförmigem Querschnitt am einfachsten fertigbar und als Spirale biegbar.
Eine weitere Variante der Ausbildung des Kanales 10 ist in der 2 dargestellt.
Hier ist der Kanal ebenfalls spiralig d. h. schraubenlinienartig als Kerbe 10b direkt in die Innenwandung des Antriebsmotors 4 eingearbeitet. Der Querschnitt ist dabei polygonal, beispielsweise dreieckig ausgebildet, kann aber auch wie ein Rundgewinde geformt sein.

Claims

Antriebseinheit für drehende Bauteile (1) einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer Materialbahn, wobei die drehenden Bauteile (1) eigene Antriebsmotoren (4) aufweisen, jeweils ein Antriebsmotor (4) gemeinsam mit der betreffenden Lagerung eines Bauteiles (1) von einem Gehäuse (5) umschlossen ist und das Gehäuse (5) mit Öffnungen (6) versehen ist, die geeignet sind, um ein Kühlfluid zur Kühlung des Antriebsmotors (4) hindurch zu lassen, wobei als Kühlfluid Öl dient und das als Kühlfluid dienende Öl aus der Zentralschmierung (7) der Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung der Materialbahn über wenigstens ein Dosiergerät (DG) und wenigstens eine Leitung (9) bereitgestellt wird, wobei das Öl aus der Zentralschmierung gleichfalls zur Schmierung der Lagerstelle (3) des jeweiligen drehenden Bauteiles (1) vorgesehen ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Öles im Inneren des Antriebsmotors (4) ein Kühlkanal (10) vorgesehen ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Öl-führende Kühlkanal (10) als eine Kühlschlange (10a) ausgebildet ist, welche das verwendete Öl gleichmässig durch den Motorinnenraum leitet.
Antriebseinheit nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlange (10a) wendel förmig ausgebildet ist und den Rotor/Stator (12) des Antriebsmotors (4) konzentrisch umgibt, wobei die Kühlschlange (10a) mit Ihrer Außenfläche an der Innenwandung (11) des Antriebsmotors (4) angebracht ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlange (10a) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (10) als Kerbe (10b) schraubenlinienartig in die Innenwandung (11) des Antriebsmotors (4) eingearbeitet ist und einen polygonalen, dreieckigen oder einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass getrennte Dosier- oder Zuteilgeräte (DG) vorgesehen sind, wobei jeweils wenigstens ein Dosier- oder Zuteilgerät (DG) mit einer Leitung (8) zur Schmierung der Lagerstellen (3) der drehenden Bauteile (1) und wenigstens ein weiteres Dosier- oder Zuteilgerät (DG) mit der Leitung (9), welche ihrerseits mit dem Kühlkanal (10) zur Kühlung des Antriebsmotors (4) in Verbindung steht, verbunden ist.