DE102009009205B4

DE102009009205B4 - Antrieb für ein stabförmiges Maschinenelement

Info

Publication number: DE102009009205B4
Application number: DE102009009205A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Rosink Apparate und Anlagenbau GmbH
Current assignee: Rosink Werkstaetten GmbH
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: WO2010094642A3; RU2011138168A; US20110297408A1; WO2010094642A4; CA2752438A1; DE102009009205A1; JP2012518148A; RU2494332C2; CN102483233A; EP2399073A2; WO2010094642A2; DE102009009205B8

Abstract

Antrieb für ein stabförmiges Maschinenelement, insbesondere für das Blasrohr eines Rußbläsers, welches axial vor- und zurückbewegt und gleichzeitig in Rotation versetzt werden soll, wobei ein langgestrecktes, flexibles Zugelement (2; 29) vorgesehen ist, welches mit mehreren Windungen (3) schraubenlinig um das stabförmige Maschinenelement (1) geführt und in beiden Richtungen antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der Windungen des Zugelements (2; 29) auf dem stabförmigen Maschinenelement (1) veränderbar ist, indem bei gleicher Windungsanzahl der Abstand zwischen dem Zu- und Ablaufbereich des Zugelements (2; 29) auf dem stabförmigen Maschinenelement variierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein stabförmiges Maschinenelement, insbesondere für das Blasrohr eines Rußbläsers, welches axial vor- und zurückbewegt und gleichzeitig in Rotation versetzt werden soll, wobei der Steigungswinkel der Windungen des Zugelements auf dem stabförmigen Maschinenelement veränderbar ist, indem bei gleicher Windungsanzahl der Abstand zwischen dem Zu- und Ablaufbereich des Zugelements auf dem stabförmigen Maschinenelement variierbar ist.
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Drehen und gleichzeitigen Verschieben von Wellen und Rohren in Axialrichtung ist auf der Welle bzw. dem Rohr eine ortsfest gelagerte Hülse lose angeordnet, die innen mit Schraubengängen versehen ist. Durch diese Schraubengänge läuft ein mit einem Antriebsrad verbundenes, flexibles Zugelement hindurch und bewirkt durch Reibung und Abwicklung der um die Welle bzw. das Rohr geschlungenen Windungen die Drehung und axiale Verschiebung der Welle bzw. des Rohrs ( DE 707 230 A ).
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es zwar möglich, einem wellen- bzw. rohrförmigen Maschinenelement mittels eines antreibbaren Zugelements eine Rotationsbewegung und gleichzeitig eine axiale Verschiebung zu erteilen. Es ist jedoch hierbei nicht möglich, bei konstanter Antriebsgeschwindigkeit des Zugelements eine Änderung der Vortriebsgeschwindigkeit des Maschinenelements zu erreichen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion derart zu gestalten, dass bei konstanter Antriebgeschwindigkeit des Zugelements eine Änderung der Vortriebsgeschwindigkeit des Maschinenelements ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Steigungswinkel der Windungen des Zugelements auf dem stabförmigen Maschinenelement veränderbar ist, indem bei gleicher Windungsanzahl der Abstand zwischen dem Zu- und Ablaufbereich des Zugelements auf dem stabförmigen Maschinenelement variierbar ist.
Gerade bei Blasrohren von Rußbläsern ist der erfindungsgemäße Mechanismus von großem Vorteil, denn der Vorgang des Einschiebens des Blasrohrs in den Kessel sowie das Herausziehen aus dem Kessel sollte zügig vorangehen, während die Vortriebsgeschwindigkeit bei der Reinigung der Kesseleinbauten vorzugsweise gering sein sollte. Diese ist mit dem erfindungsgemäßen Antrieb auf sehr einfache Weise möglich, ohne die Antriebsgeschwindigung des Zugelements zu verändern, sodass auch auf komplizierte Schaltgetriebe oder stufenlose Getriebe verzichtet werden kann. Der erfindungsgemäße Antrieb erlaubt daher ohne zusätzliche Getriebe auf sehr einfache Weise eine stufenlose Steuerung der Vortriebsgeschwindigkeit des Maschinenelements bzw. des Blasrohrs, wobei selbstverständlich auch eine Steuerung in Stufen möglich ist.
Zur Veränderung des Abstandes zwischen dem Zu- und Ablaufbereicht des Zugelements kann dieses um mindestens eine Führungsrolle geführt sein, wobei die Achse der Führungsrolle zumindest mit einer Komponente in Längsrichtung des anzutreibenden Maschinenelements bewegbar ist. Dabei kann die Führungsrolle an einem Arm gelagert sein, der etwa parallel zur Rotationsachse des stabförmigen Maschinenelements bzw. Blasrohrs verschiebbar ist.
Zur Stabilisierung des Zugelements sowie zum Längenausgleich bei Veränderung des Steigungswinkels des Zugelements auf dem stabförmigen Maschinenelement kann das Zugelement um mindestens eine Ausgleichsrolle geführt sein, wobei die Ausgleichsrolle unter Federbelastung an dem Zugelement anliegt.
Als Zugelement kann für verschiedene Anwendungsfälle ein Drahtseil verwendet werden, da dieses ausreichend flexibel und darüber hinaus in der Lage ist, große Kräfte zu übertragen.
Wenn das Zugelement zum Antrieb des Blasrohrs eine Rußbläsers verwendet werden soll, so ist es vorzugsweise als Gliederkette ausgebildet. Eine solche Gliederkette besteht zweckmäßig aus Stahlgliedern, wobei diese etwa oval und geschlossen ausgebildeten sind und um 90° zueinander versetzt ineinander greifen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zugelement endlos ausgebildet. Das endlose Zugelement kann dann mittels einer drehbaren Trommel, welche von dem Zugelement mindestens teilweise umschlungen wird und mit konstanter Drehzahl umläuft, angetrieben werden.
Alternativ kann das Zugelement auch endlich ausgebildet sein, wobei die Enden des Zugelements je nach der gewünschten Förderrichtung des stabförmigen Maschinenelements wahlweise in die eine oder andere Zugrichtung bewegt werden können.
Zum Antrieb des Zugelements kann jedes seiner beiden Enden auf einer gesonderten, antreibbaren Trommel aufwickelbar sein.
Alternativ können die Enden des endlichen Zugelements aber auch auf einer gemeinsamen Trommel gegenläufig aufgewickelt sein, wobei die Trommel in beiden Drehrichtungen antreibbar ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung am Beispiel des Antriebs eines Blasrohrs veranschaulicht und im Nachfolgenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 die Seitenansicht eines Antriebs für das Blasrohr eines Rußbläsers mit einer endlosen Gliederkette,
2 die gleiche Ansicht des Antriebs gemäß 1 bei vergrößertem Steigungswinkel der Gliederkette auf dem Blasrohr,
3 eine Ansicht eines größeren Ausschnitts des Blasrohrs einschließlich dessen Führung,
4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV aus 3,
5 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Antriebs für das Blasrohr eines Rußbläsers mit einem endlich ausgebildeten Drahtseil und
6 die Seitenansicht des Antriebs gemäß 5 in Richtung des Pfeiles VI.
In 1 ist der Antrieb eines Blasrohrs 1 für einen Rußbläser dargestellt. Das Blasrohr 1, von dem nur ein kurzer Abschnitt gezeigt ist, ist axial verschieblich und drehbar gelagert.
Zum Antrieb des Blasrohrs 1 in seiner Längsrichtung und zur gleichzeitigen Rotation des Blasrohrs 1 dient ein gemeinsamer Antrieb. Dieser besteht im Wesentlichen aus einer endlosen Gliederkette 2 bzw. Rundstahlkette, welche mit mehreren Windungen 3 schraubenlinig um das Blasrohr 1 geführt ist. Die Gliederkette 2 besteht aus in der Zeichnung nicht näher dargestellten geschlossenen Stahlgliedern, die um 90° zueinander versetzt ineinander greifen, beispielsweise wie in DIN 22252 (Rundstahlketten) oder DIN 763, DIN 764 oder DIN 766 beschrieben.
Die Gliederkette 2 läuft mit einer etwa halben Windung bzw. einer teilweisen Umschlingung 4 um eine Trommel 5, die mittels eines Elektromotors 6 sowie ein in der Zeichnung lediglich schematisch dargestelltes Getriebe 7 wahlweise in beiden Drehrichtungen antreibbar ist. Die Trommel 5 ist als verzahntes Kettenrad ausgebildet.
Durch die Bewegung der endlosen Gliederkette 2 wird das Blasrohr 1 nicht nur in Rotation versetzt, sondern es wird auch aufgrund des Steigungswinkels der Windungen 3 in Axialrichtung verschoben. Je nach Laufrichtung der Gliederkette 2 wird das Blasrohr 1 in der Zeichnung nach rechts oder links bewegt. Wenn beispielsweise die Trommel 5 in Richtung des Pfeiles 8 entgegen dem Uhrzeigersinn umläuft und der Gliederkette 2 eine Laufrichtung entsprechend dem Pfeil 9 verleiht, so wird das Blasrohr 1 in der Zeichnung nach rechts bewegt und bei umgekehrter Umlaufrichtung der Trommel 5 nach links.
Bei gleichbleibender Drehzahl der Trommel 5 ist die Vortriebsgeschwindigkeit des Blasrohrs 1 konstant, wobei die Vortriebsgeschwindigkeit von dem Steigungswinkel der Windungen 3 der Gliederkette 2 auf dem Blasrohr 1 abhängt. Durch Änderung des Steigungswinkels der Windungen 3 kann auf sehr einfache Weise die Vortriebsgeschwindigkeit des Blasrohrs 1 stufenlos oder auch in Stufen variiert werden.
Die Änderung des Steigungswinkels der Windungen 3 kann bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auf sehr einfache Weise dadurch erfolgen, dass die Gliederkette 2 um eine Führungsrolle 10 geführt wird, deren quer zu dem Blasrohr 1 verlaufende Achse 11 zumindest mit einer Komponente in Längsrichtung des Blasrohrs 1 bewegt werden kann. Die Bewegung der Achse 11 der Führungsrolle 10 erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Führungsrolle 10 an einem Arm 12 gelagert ist, der entlang einer parallel zu dem Blasrohr 1 verlaufende Führung 13 verfahrbar ist. Wenn also der Arm 12 aus der in 1 dargestellten Position in Richtung des Pfeiles 14 verfahren wird, so bewegt sich die Führungsrolle 10 auf einer Bahn parallel zur Längsachse des Blasrohrs 1 nach links, wodurch die Windungen 3 der Gliederkette 2 auseinandergezogen werden, d. h., dass der Steigungswinkel der Windungen 3 größer wird. Bei gleichbleibender Trommeldrehzahl wird dadurch die Vortriebsgeschwindigkeit des Blasrohrs 1 ebenfalls größer. Bei einer Bewegung des Arms 12 in umgekehrter Richtung wird der Steigungswinkel der Windungen 3 kleiner, und damit wird auch die Vortriebsgeschwindigkeit des Blasrohrs 1 geringer. Auf der gegenüberliegenden Seite des Blasrohrs 1 ist eine zweite Führungsrolle 10 vorgesehen, die den Zulauf- bzw. Ablaufbereich der Gliederkette 2 relativ zu dem Blasrohr 1 stabilisiert.
Die Bewegung des Arms 12 erfolgt mittels eines Zahnstangenantriebs 15, der an einem stationären Gestell 17 schwenkbar befestigt ist. Das Gestell 17 trägt gleichzeitig auch das Getriebe 7 sowie den Elektromotor 6.
In den 3 und 4 ist die Lagerung des Blasrohrs 1 im Detail dargestellt. An seinem linken Ende sitzt das Blasrohr 1 in einem Lager 18, in welchem das Blasrohr 1 drehbar gelagert ist. Das Lager 18 ist in Axialrichtung auf dem Blasrohr 1 relativ zu diesem fixiert, und es ist zusammen mit dem Blasrohr 1 in dessen Axialrichtung bewegbar. Das Lager 18 ist an einer Laufkatze 19 aufgehängt, die auf einer parallel zu dem Blasrohr 1 verlaufenden Schiene 20 geführt ist.
Die in der Zeichnung rechte Seite des Blasrohrs 1 ist auf zwei Tragrollen 21 und 22 geführt, die im Detail in 3 und 4 dargestellt sind.
Um die endlose Gliederkette 2 in sämtlichen Positionen des Arms 12 gleichmäßig stramm zu halten, ist eine Ausgleichsrolle 23 vorgesehen, die mittels einer Feder 24 gegen die Gliederkette 2 gedrückt wird und sich beispielsweise beim Verfahren des Arms 12 nach links ebenfalls nach links bewegt, um die durch die Änderung des Steigungswinkels verursachte Längenänderung auszugleichen.
In den 5 und 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Antriebs für das Blasrohr 1 dargestellt. Da die Konstruktion dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 4 in vielen Merkmalen sehr ähnlich ist, sind für gleiche Maschinenteile auch die gleichen Positionszahlen verwendet worden.
Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, dass das Zugelement, beispielsweise ein Drahtseil 29, welches zum Antrieb des Blasrohrs 1 dient, endlich ausgebildet ist. Die beiden Enden der Drahtseils 29 sind auf einer gemeinsamen Trommel 25 gegenläufig aufgewickelt und die Trommel 25 ist ebenso wie bei dem in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel in beiden Drehrichtungen antreibbar. Wenn sich also die Trommel 25 in die eine Richtung dreht, so wird das eine Ende des Drahtseils 29 aufgewickelt, während das andere Ende abgewickelt wird. Dadurch wird das Drahtseil 29 bewegt und nimmt das Blasrohr 1 aufgrund seiner mehrfach um das Blasrohr 1 verlaufenden Windungen 3 in Drehrichtung sowie in Axialrichtung mit. Je nach Drehrichtung der Trommel 25 dreht sich das Blasrohr 1 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn und wird in die oder andere Axialrichtung bewegt.
Auch bei dem in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Steigungswinkel der Windungen 3, die sich um das Blasrohr 1 erstrecken, veränderbar. Zu diesem Zweck ist eine Führungsrolle 26 vorgesehen, die an einer Schiene 28 geführt ist. Auf derselben Schiene 28 sitzt auch eine Ausgleichsrolle 27, die gegen den Druck einer in der Zeichnung nicht dargestellten Feder verschiebbar an der Führungsschiene 28 befestigt ist. Der Abstand zwischen den beiden Rollen 26 und 27 ist variierbar. In der in 5 dargestellten Position der Rollen 26 und 27 ist der Steigungswinkel der Windungen 3 der Drahtseil 29 auf dem Blasrohr 1 relativ groß. Wenn sich beispielsweise die Führungsrolle 26 entlang der Führungsschiene 28 in Richtung auf die Ausgleichsrolle 27 bewegt und der Abstand zwischen den beiden Rollen kleiner wird, so wird auch der Steigungswinkel der Windungen 3 kleiner und die Vortriebsgeschwindigkeit des Blasrohrs 1 in axialer Richtung wird bei gleichbleibender Trommeldrehzahl stufenlos reduziert.
Ebenso wie bei dem in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch bei dem in 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel als Zugelement anstelle des Drahtseils 29 eine Gliederkette verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Antrieb, der anhand eines Blasrohrs eines Rußbläsers veranschaulicht ist, ist für sämtliche stabförmigen Maschinenelemente einsetzbar, die gleichzeitig in axialer Richtung und in Rotationsrichtung bewegt werden müssen. Dies gelingt gemäß der Erfindung mittels des flexiblen Zugelements, vorzugsweise einer Gliederkette oder eines Drahtseils, das in mehreren Windungen um das anzutreibende stabförmige Maschinenelement geführt sind. Durch die relativ leicht zu bewerkstelligende Änderung des Steigungswinkels der Windungen des Zugelements auf dem stabförmigen Maschinenelement ist eine sehr bequeme Einstellung der Vortriebsgeschwindigkeit des stabförmigen Maschinenelements möglich.
Bezugszeichenliste

1: stabförmiges Maschinenelement/Blasrohr
2: Zugelement/Gliederkette (endlos)
3: Windungen
4: teilweise Umschlingung
5: Trommel
6: Elektromotor
7: Getriebe
8: Pfeil (Umlaufrichtung der Trommel 5)
9: Pfeil (Laufrichtung der Gliederkette 2)
10: Führungsrolle
11: Achse der Umlenkrolle
12: Arm
13: Führung
14: Pfeil
15: Zahnstangenantrieb
16: Führungsrolle
17: Gestell
18: Lager
19: Laufkatze
20: Schiene
21: Tragrolle
22: Tragrolle
23: Ausgleichsrolle
24: Feder
25: Trommel
26: Führungsrolle
27: Ausgleichsrolle
28: Führungsschiene
29: Zugelement/Drahtseil (endlich)

Claims

Antrieb für ein stabförmiges Maschinenelement, insbesondere für das Blasrohr eines Rußbläsers, welches axial vor- und zurückbewegt und gleichzeitig in Rotation versetzt werden soll, wobei ein langgestrecktes, flexibles Zugelement (2; 29) vorgesehen ist, welches mit mehreren Windungen (3) schraubenlinig um das stabförmige Maschinenelement (1) geführt und in beiden Richtungen antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel der Windungen des Zugelements (2; 29) auf dem stabförmigen Maschinenelement (1) veränderbar ist, indem bei gleicher Windungsanzahl der Abstand zwischen dem Zu- und Ablaufbereich des Zugelements (2; 29) auf dem stabförmigen Maschinenelement variierbar ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2; 29) um mindestens eine Führungsrolle (10; 26) geführt ist und dass die Achse (11) der Führungsrolle (10; 26) zumindest mit einer Komponente in Längsrichtung des anzutreibenden Maschinenelements (1) bewegbar ist.
Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrolle (10) an einem Arm (12) gelagert ist, der etwa parallel zur Rotationsachse des stabförmigen Maschinenelements verschiebbar ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2; 29) um mindestens eine Ausgleichsrolle (23; 27) geführt ist und dass die Ausgleichsrolle unter Federbelastung an dem Zugelement (2; 29) anliegt.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement ein Drahtseil ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Betätigung des Blasrohrs eines Rußbläsers, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement eine Gliederkette (2; 29) ist.
Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gliederkette (2; 29) aus Stahlgliedern besteht und dass die etwa oval ausgebildeten geschlossenen Glieder um 90° zueinander versetzt ineinander greifen.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2) endlos ausgebildet ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (2; 29) mittels einer drehbaren Trommel (5; 25), welche durch das Zugelement (2; 29) wenigstens teilweise umschlungen ist, antreibbar ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (29) endlich ausgebildet ist und dass die Enden des Zugelements (29) je nach der gewünschten Förderrichtung des stabförmigen Maschinenelements (1) wahlweise in die eine oder andere Zugrichtung bewegbar sind.
Antrieb nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Enden des endlichen Zugelements (29) auf einer gesonderten, antreibbaren Trommel aufgewickelt ist.
Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des endlichen Zugelements (29) gegenläufig auf einer gemeinsamen Trommel (25) aufgewickelt sind und dass die Trommel 25 in beiden Drehrichtungen antreibbar ist.