DE102004050450A1

DE102004050450A1 - Getriebemotor für Schneckenextruder

Info

Publication number: DE102004050450A1
Application number: DE102004050450A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wegener; Peter Kühne
Original assignee: Thielenhaus Technologies GmbH
Current assignee: Thielenhaus Technologies GmbH
Priority date: 2004-10-16
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-04-20

Abstract

Gezeigt ist ein Getriebemotor (1) für Schneckenextruder (2) mit einem Elektromotor (3) und einer zahngetrieblichen Übersetzung mit einer Abtriebswelle (5), wobei zur getrieblichen Übersetzung ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getriebemotor fuer Schneckenextruder mit einem Elektromotor und einer zahngetrieblichen Übersetzung mit einer Abtriebswelle.
Derartige Getriebemotoren haben die Aufgabe, die Bewegung von Elektromotoren mit hoher Leistung so zu transformieren, dass die fuer Schneckenextruder notwendigen niedrigen Drehzahlen und hohen Drehmomente aus der zahngetrieblichen Übersetzung entstehen. Ergaenzend kommt die Forderung hinzu, die Baugroesse der Getriebemotoren zu reduzieren, damit die Extruderanlagen moeglichst wenig Produktionsflaeche einnehmen.

Aus der EP-1182027 A1 ist ein Antrieb fuer einen Schneckenextruder der eingangs genannten Art bekannt. Dabei durchdringt die Abtriebswelle den hohl ausgebildeten Motor und schliesst an der der Extruderschnecke gegenueberliegenden Seite des Getriebemotors mit einem radial ausgreifenden Kragen, der drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, an den Rotor des Elektromotors an. Dieser Vorschlag verzichtet dezidiert auf ein Übersetzungsgetriebe.

Die Praxis hat gezeigt, dass fuer eine grosse Zahl von Faellen eine ausreichend kleine Drehzahl und das erforderliche grosse Drehmoment auf dem gezeigten Wege nicht zu erzielen sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein ausreichendes Drehmoment und eine ausreichend niedrige Drehzahl erreicht werden koennen.

Die Loesung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 wiedergegeben. Die Auswahl eines Planetengetriebes zur Übersetzung der Motordrehzahl und zur Erzielung des erforderlichen Drehmomentes bietet die vorteilhafte Moeglichkeit einer ringfoermigen Ausbildung des Getriebes, so dass die Abtriebswelle durch das Planetengetriebe gesteckt werden kann. Durch die getriebliche Übersetzung koennen die geforderten Parameter Drehzahl und Drehmoment erreicht werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Elektromotor ein Motor mit einer Polzahl ueber sechs vorgesehen ist. Diese langsam laufenden Motoren kommen dem Erfordernis nach einer niedrigen Drehzahl an der Extruderschnecke sehr entgegen und ergaenzen die getriebliche Übersetzung.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Motor als Torque-Motor ausgefuehrt ist. Torque-Motoren sind wegen ihrer moeglichen dreistelligen Polzahl extreme Langsamlaeufer mit grossem Drehmoment und deshalb fuer die erfindungsgemaesse Loesung eine optimale Ergaenzung. Der Torque-Motor ist mit einer Kuehleinrichtung versehen, da die hohe Leistungsdichte sonst zu einem Waermestau mit unzulaessigen Temperaturen im Bereich des Getriebemotors fuehren wuerde.

Fuer eine bessere Zugaenglichkeit des Planetengetriebes bei Wartung und Reparatur ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Planetengetriebe auf der der Extruderseite gegenueberliegenden Seite des Motors angeordnet ist. Außerdem ist die Waermeabfuhr besser zu realisieren.

Nach einer zusaetzlichen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rotor des Elektromotors an einem Laengsende das Sonnenrad aufweist und der Stator das Hohlrad traegt, waehrend die Abtriebswelle mit dem Steg verbunden ist.

Motor und Getriebe sind auf diese Weise raumsparend ineinander integriert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Rotor im Bereich seiner Drehachse hohl ausgebildet ist. Im Zusammenwirken mit dem ringfoermig ausgebildeten Planetengetriebe ergibt sich die Moeglichkeit, die Abtriebswelle durch Motor und Getriebe durchzustecken und dadurch an der Abtriebswelle eine ausreichende Stuetzlaenge fuer die Lager einzustellen.

Ergaenzend wird fuer die konkrete Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Stator des Motors zwei rohrstueckfoermige, konzentrische, ineinander gesteckte Schalen aufweist, von denen die innere die Lager fuer den hohl ausgebildeten Rotor traegt und die aeussere an ihrem Laengsende das Hohlrad des Planetengetriebes traegt, waehrend der Rotor zwischen beiden Schalen dreht. Diese Ausführung des Motors wird auch als „Außenläufer" bezeichnet. Sie zeichnen sich durch ein besonders hohes Drehmoment aus.

Kostenmäßig günstiger ist ein sogenannter „Innenlaeufer", bei dem die Lager, die den Rotor tragen, außen auf diesen aufgesetzt sind bzw. diesen einschließen. Das ist der grundsätzliche Aufbau der gebraeuchlichen Elektro-Motoren.

Bei Torque-Motoren koennen beide Arten, Außenlaeufer und Innenlaeufer in Abhaengigkeit von den Erfordernissen des Anwendungsfalles zum Einsatz kommen. Innenlaeufer werden dann bevorzugt, wenn das geforderte Drehmoment nicht extrem hoch sein muß.

Als vorteilhaft erweist sich im Sinne einer Optimierung der Lagerung der Abtriebswelle, dass die Schalen des Stators stirnseitig einen gemeinsamen ringfoermigen Deckel aufweisen, in dem konzentrisch mit den Schalen und dem Rotor ein vorderes Radiallager der Abtriebswelle aufgenommen ist. Damit rueckt das dem Extruder zugewandte vordere Lager der Abtriebswelle an die aeusserste Begrenzung des Getriebemotors.

Ein weiterer Vorzug bezueglich der Optimierung der Lagerung der Abtriebswelle wird darin gesehen, dass die hintere Lagerbaugruppe der Abtriebswelle in einem auf das getriebeseitige Ende des Stators aufgesetzten Gehaeuse angeordnet ist. Damit sind die, im wesentlichen zwei, Lagerstellen zur Gestaltung der Lagerung der Abtriebswelle an den Enden des Getriebemotors angeordnet und erlauben so eine optimale Beabstandung der Lagerstellen. Dabei sind in Laengsrichtung der Abtriebswelle der Motor und das Planetengetriebe zwischen deren Lagern angeordnet.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemaessen Getriebemotors dergestalt, dass der Motor und die hintere Lagerbaugruppe das Planetengetriebe zwischen sich einschliessen, erlaubt eine Integragtion von Motor und Planetengetriebe.

Die gute Zugaenglichkeit der hinteren Lagerbaugruppe der Abtriebswelle erlaubt die Verwendung bewaehrter Lagerelemente, wobei die hintere Lagerbaugruppe ein Axiallager mit Waelzkoerpern mit schraeger Drehachse aufweist, dem Mittel zum Vorspannen des Axiallagers zugeordnet sind.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand der Zeichnung erlaeutert.
Dabei zeigt die Figur einen erfindungsgemaessen Getriebemotor im Schnitt.
In der Figur ist ein Getriebemotor 1 fuer einen Schneckenextruder 2 mit einer Extruderschnecke 22 gezeigt. Der Getriebemotor 1 umfasst einen Elektromotor 3, der als Torque-Motor ausgebildet ist und ein Planetengetriebe 4, das an der Rueckseite 17 des Motors 3 aufgesetzt ist und diesen rueckseitig als Deckel verschliesst. Auf dieses Planetengetriebe 4 ist eine Lagerbaugruppe 20 aufgesetzt, die in einem Gehaeuse 21 an der Rueckseite 17 des Getriebemotors 1 ein Axiallager 16 und ein Radiallager 31 in einem das Gehaeuse 21 abschliessenden Deckel 30 aufnimmt. Der Getriebemotor ist ueber seine gesamte Laenge von einer Abtriebswelle 5 durchdrungen. Hierzu sind der Motor 3, das Planetengetriebe 4 und die hintere Lagerbaugruppe 20 hohl ausgebildet.
Der Stator 8 des Motors 3 besteht aus einem Deckel 26, der auf der dem Extruder zugewandten Stirnseite 18 angeordnet ist und aus zwei konzentrischen, uebereinander geschobenen und mit dem Frontdeckel 26 verbundenen Schalen 12, 13, die den Rotor 6 in Lagern 14, 15 zwischen sich aufnehmen.
Der Rotor 6 selbst ist im wesentlichen rohrfoermig ausgebildet und hat an seinem der Rueckseite 17 des Getriebemotors 1 zugewandten Laengsende einen im Durchmesser reduzierten, bis an die Abtriebswelle 5 ragenden, aber nicht damit verbundenen rohrfoermigen Fortsatz, der an seinem zur Rueckseite 17 des Getriebemotors 1 weisenden Ende eine Aussenverzahnung aufweist. Dieser rohrfoermige Fortsatz des Rotors bildet das Sonnenrad 7 des Planetengetriebes 4.
Waehrend auf der Frontseite 18 der Motor 3 von dem Deckel 26 abgeschlossen ist, uebernimmt das Planetengetriebe 4 auf der Rueckseite 17 des Motors 3 die Deckelfunktion. Dazu ist ein als scheibenfoermiger Ring ausgebildetes Hohlrad 9 mit der aeusseren Schale 12 des Stators 8 verschraubt. Es sind mehrere Planetenraeder innerhalb des Hohlrades 9 angeordnet, von denen nur das Planetenrad 27 gezeigt ist. Alle Planetenraeder 27 sind auf in einem ringfoermigen Steg 10 fest eingesetzten, mit ihren die Planetenraeder 27 tragenden, in Richtung auf den Extruder weisenden Achsstummeln 28 drehbar gelagert. Der ausserhalb des Motors 3 angeordnete Steg 10 ist mit einer Wellenbefestigung 29 auf der Abtriebswelle 5 festgesetzt. Das Planetengetriebe 4 ist ringfoermig um die Abtriebswelle 5 herumgelegt. Bis auf die Planetenraeder 27 dreht in dem Getriebemotor 1 alles um die Achse 11 der Abtriebswelle 5.
Das Planetengetriebe 4 ist gegen den Motor 3 mit an sich bekannten Wellendichtungen, abgedichtet und bildet mit der hinteren Lagerbaugruppe 20 in dem Gehaeuse 21 mit dem Deckel 30 einen gemeinsamen Schmierraum 32 der auf der Rueckseite 17 des Getriebemotors 1 von einem Deckel 33 mit Wellendichtung 34 gegen die Abtriebswelle 5 abgedichtet wird.
Das Axiallager 16 der hinteren Lagerbaugruppe 20 stuetzt sich axial ueber einen Stuetzring 35 und den so eingespannten ringfoermigen Steg 10 gegen einen Absatz 37 an der Abtriebswelle 5 ab. Das Axiallager 16 ist ein Pendelrollen-Lager und hat Waelzkoerper 23 mit Drehachsen 24, die mit der Drehachse 11 der Abtriebswelle 5 einen Winkel von ca. 45 DEG einschliessen. Dieses Lager hat axial und radial eine hohe Tragfaehigkeit. Das Axiallager 16 wird von als Feder-Paketen 25 ausgebildeten Kraftspeichern, die in dem letzten tragenden Deckel 30 auf der Rueckseite 17 von Lagerbaugruppe 20 und Getriebemotor 1 angeordnet sind, vorgespannt.
Das zweite Radiallager 19 der Abtriebswelle 5 ist in dem zum Stator 8 gehoerigen Deckel 26 angeordnet.
Das ringfoermig um das Axiallager 16 gelegte Gehaeuse 21 hat im gezeigten Laengsschnitt ein Winkelprofil, dessen einer nach aussen ragender Schenkel 36 als radialer Kragen ausgebildet ist, der an seinem Umfang mit dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 verschraubt ist. Das erlaubt eine Demontage der Lagerbaugruppe 20 ohne das Planetengetriebe 4 vom Motor 3 abbauen oder zerlegen zu muessen. Weiterhin kann die Lagerbaugruppe 20 komplett mit Gehaeuse 21 abgenommen werden, um das Planetengetriebe montage- und wartungsmaessig zugaenglich zu machen.
Alle beschriebenen oder bildlich dargestellten Merkmale bilden fuer sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhaengig von ihrer Zusammenfassung in den Anspruechen oder deren Rueckbeziehung.

Claims

Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) mit einem Elektromotor (3) und einer zahngetrieblichen Übersetzung mit einer Abtriebswelle (5), wobei zur getrieblichen Übersetzung ein Planetengetriebe (4) vorgesehen ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektromotor (3) ein Motor mit einer Polzahl ueber sechs vorgesehen ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) als Torque-Motor ausgefuehrt ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach einem der Ansprueche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (4) auf der der Extruderseite (18) gegenueberliegenden Seite (17) des Motors (3) angeordnet ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach einem der vorangehenden Ansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) des Elektromotors (3) an einem Laengsende das Sonnenrad (7) aufweist und der Stator (8) das Hohlrad (9) traegt, waehrend die Abtriebswelle (5) mit dem Steg (10) verbunden ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach einem der vorangegangenen Ansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) im Bereich seiner Drehachse (11) hohl ausgebildet ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach einem der vorangegangenen Ansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (8) der Motors (3) zwei rohrstueckfoermige, konzentrische, ineinander gesteckte Schalen (12, 13) aufweist, von denen die innere die Lager (14, 15) fuer den hohl ausgebildeten Rotor (6) traegt und die aeussere an ihrem Laengsende das Hohlrad (9) des Planetengetriebes (4) traegt, waehrend der Rotor (6) zwischen beiden Schalen (12, 13) dreht.
Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager der Rotorlagerung den Rotor einschließen.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (12, 13) des Stators (8) auf der dem Extruder (2) zugewandten Stirnseite (18) des Getriebemotors (1) einen gemeinsamen ringfoermigen Deckel (26) aufweisen, in dem konzentrisch mit den Schalen (12, 13) und dem Rotor (6) ein vorderes Radiallager (19) der Abtriebswelle (5) aufgenommen ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Lagerbaugruppe (20) der Abtriebswelle (5) in einem auf das getriebeseitige Ende des Stators (8) aufgesetzten Gehaeuse (21) angeordnet ist.
Getriebemotor (1) fuer Schneckenextruder (2) nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) und die hintere Lagerbaugruppe (20) das Planetengetriebe (4) zwischen sich einschliessen.
Getriebemotor (1) fuer Schneckengetriebe (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die hintere Lagerbaugruppe (20) ein Axiallager (16) mit Waelzkoerpern (23) mit schraeger Drehachse (24) aufweist, dem Mittel (25) zum Vorspannen des Axiallagers (16) zugeordnet sind.