DE69416165T2 - HYDRAULICALLY DRIVE DISC - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine motorisierte Antriebsanordnung mit einer drehbaren Trommel, die durch einen permanent montierten Hydraulikmotor angetrieben wird, der in der Trommel angeordnet ist, und mit einem Untersetzungsgetriebe, das in der Trommel zwischen dem Motor und der Trommel angeordnet ist.The invention relates to a motorized drive arrangement with a rotatable drum driven by a permanently mounted hydraulic motor arranged in the drum and with a reduction gear arranged in the drum between the motor and the drum.
Motorisierte Antriebsanordnungen der eingangs erwähnten Art sind aus den US-Patentschriften 3 788 605 und 4 148 464 und aus der NL-A-90 01 793 bekannt, die ebenfalls ein zwischen dem Motor und der Trommel angeordnetes Getriebe zeigen, wobei der Hydraulikmotor so ausgebildet ist, daß er mittels eines herkömmlichen hydraulischen Mediums auf Ölbasis angetrieben werden kann. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es schwierig ist, diese motorisierten Antriebsanordnungen so dicht auszubilden, daß das hydraulische Medium auf Ölbasis nicht in die Umgebung entweichen und diese verschmutzen kann. Die Anwendung dieser motorisierten Antriebsanordnungen zum Antreiben von beispielsweise Förderern in nahrungsmittelverarbeitenden Fabriken, insbesondere beispielsweise Schlachthäusern, ist derzeit wegen der erwähnten Gefahr sehr beschränkt, daß das hydraulische Medium auf Ölbasis in die Umgebung entweicht und beispielsweise Nah rungsmittel verschmutzt, wenn Lecks in der Antriebsanordnung oder in Druckleitungen auftreten.Motorized drive arrangements of the type mentioned at the outset are known from US patents 3,788,605 and 4,148,464 and from NL-A-90 01 793, which also show a gear arranged between the motor and the drum, the hydraulic motor being designed such that it can be driven by means of a conventional oil-based hydraulic medium. However, it has been shown that it is difficult to design these motorized drive arrangements so tightly that the oil-based hydraulic medium cannot escape into the environment and contaminate it. The use of these motorized drive arrangements for driving, for example, conveyors in food processing factories, in particular, for example, slaughterhouses, is currently very limited due to the aforementioned risk that the oil-based hydraulic medium escapes into the environment and, for example, pollutes contamination of the fluid if leaks occur in the drive assembly or in pressure lines.
Es sollte auch erwähnt werden, daß außer den zuletzt erwähnten motorisierten Antriebsanordnungen solche motorisierten Antriebsanordnungen bekannt sind, bei denen der Antriebsmotor ein Elektromotor ist, siehe beispielsweise US-Patentschrift 5 088 596. Im Hinblick auf die erwähnten Nachteile, werden diese motorisierten Antriebsanordnungen in zunehmendem Maße für Förderer, insbesondere in der nahrungsmittelverarbeitenden Industrie, verwendet, doch besteht bei ihnen weiterhin eine nicht unerhebliche Gefahr, daß Lecks in dem ölgeschmierten Getriebe auftreten, die ebenfalls zu einer unerwünschten Verschmutzung der Umgebung führen können. Die elektrisch betriebenen Antriebsanordnungen erzeugen häufig eine unerwünscht hohe Hitze, wenn sie eine häufig vorbestimmte Anzahl von Start-Stop-Signalen innerhalb einer vorbestimmten Zeit erhalten haben, und die unerwünscht hohe Hitze erhitzt in unerwünschter Weise die angetriebene Anordnung, z. B. einen Förderer. Die starke Hitze bewirkt eine unterschiedliche Reibung und ungleichmäßige Zugkraft des Förderers, die häufig zu einer höheren Abnutzung oder zu einem Versagen führt.It should also be mentioned that, in addition to the last-mentioned motorized drive arrangements, motorized drive arrangements are known in which the drive motor is an electric motor, see, for example, US Patent Specification 5,088,596. In view of the disadvantages mentioned, these motorized drive arrangements are increasingly used for conveyors, especially in the food processing industry, but they still have a not inconsiderable risk of leaks occurring in the oil-lubricated gear, which can also lead to undesirable contamination of the environment. The electrically operated drive arrangements often generate undesirably high heat when they have received a frequently predetermined number of start-stop signals within a predetermined time, and the undesirably high heat undesirably heats the driven arrangement, e.g. a conveyor. The high heat causes varying friction and uneven pulling force of the conveyor, which often leads to greater wear or failure.
Die erfindungsgemäße motorisierte Antriebsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der Motor und das Untersetzungsgetriebe bewegliche Teile aufweisen, die für einen Betrieb in Berührung mit einem ölfreien Druckfluid auf Wasserbasis ausgelegt sind, und daß Paare sich gegenüberliegender Gleitflächen an den beweglichen Teilen des Hydraulikmotors und des Untersetzungsgetriebes eine Gleitfläche aus Metall und eine Gleitfläche aus Kunststoff aufweisen.The motorized drive arrangement according to the invention is characterized in that the motor and the reduction gear have movable parts which are designed for operation in contact with an oil-free, water-based pressure fluid, and in that pairs of opposing sliding surfaces on the movable parts of the hydraulic motor and the reduction gear have a sliding surface made of metal and a sliding surface made of plastic.
Dadurch ergibt sich eine motorisierte Antriebsanordnung, die für viele verschiedene Zwecke verwendet werden kann, ohne daß die Gefahr einer Verschmutzung durch das hydraulische Medium beachtet werden muß, insbesondere während des Betriebs, aber auch während des Einbaus und der Wartung der motorisierten Antriebsanordnung. Die hohe Wärmeleitfähigkeit des Druckmediums auf Wasserbasis gewährleistet eine notwendige und sehr wirksame Ableitung der Reibungswärme von den sich bewegenden Teilen des Untersetzungsgetriebes. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Abnutzung der Gleitflächen beim Betrieb in Wasser verringert.This results in a motorized drive arrangement that can be used for many different purposes without having to consider the risk of contamination by the hydraulic medium, especially during operation, but also during installation and maintenance of the motorized drive arrangement. The high thermal conductivity of the water-based pressure medium ensures a necessary and very effective dissipation of frictional heat from the moving parts of the reduction gear. In the embodiment described, the wear of the sliding surfaces is reduced when operating in water.
Es hat sich gezeigt, daß die Ausführungsformen nach Ansprüchen 2 bis 5 ein besonders funktionsgerechtes und zuverlässiges Untersetzungsgetriebe in Verbindung mit einer hydraulischen motorisierten Antriebsanordnung ergeben.It has been shown that the embodiments according to claims 2 to 5 result in a particularly functional and reliable reduction gear in conjunction with a hydraulic motorized drive arrangement.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 6 kann die motorisierte Antriebsanordnung in geeigneter Weise mittels der Achse aufgehängt werden, z. B. mittels einer gabelartigen Einheit, die an jedem Achsenende angreift, und die motorisierte Antriebsanordnung kann in geeigneter Weise unmittelbar als Ersatz vorhandener motorisierter Antriebsanordnungen, die beispielsweise Förderer antreiben, eingebaut werden.In the embodiment according to claim 6, the motorized drive arrangement can be suitably suspended by means of the axle, e.g. by means of a fork-like unit which engages each axle end, and the motorized drive arrangement can be suitably installed directly as a replacement for existing motorized drive arrangements which drive, for example, conveyors.
Die Ausführungsform nach Anspruch 7 ergibt eine besonders wirksame Kühlung des Untersetzungsgetriebes und der sich bewegenden Teile des Hydraulikmotors und dadurch eine Wärmeabfuhr durch das daran vorbereiströmende Druckfluid.The embodiment according to claim 7 results in a particularly effective cooling of the reduction gear and the moving parts of the hydraulic motor and thus a heat dissipation by the pressure fluid flowing past them.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 8 ist eine besonders wirksame Wärmeabfuhr von der Trommel durch das vorbeiströmende Druckfluid sichergestellt.In the embodiment according to claim 8, a particularly effective heat dissipation from the drum is ensured by the pressure fluid flowing past.
Erfindungsgemäß kann der Kunststoff in besonders geeigneter Weise ein Polyetheretherketon sein, das durch Kohlefasern verstärkt ist. Es können aber auch viele andere Arten von thermoplastischen Materialien verwendet werden, z. B. Polyamide.According to the invention, the plastic can be particularly suitably a polyetheretherketone reinforced with carbon fibers. However, many other types of thermoplastic materials can also be used, e.g. polyamides.
Erfindungsgemäß kann das thermoplastische Material einen Gehalt an Füllstoffen aufweisen, z. B. Glas, Graphit, Polytetrafluorethylen oder Kohlenstoff, insbesondere in Faserform.According to the invention, the thermoplastic material can contain fillers, e.g. glass, graphite, polytetrafluoroethylene or carbon, particularly in fiber form.
Erfindungsgemäß kann die motorisierte Antriebsanordnung in vorteilhafter Weise zum Antreiben von Förderern bei der Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet werden. Nachstehend wird die Erfindung ausführlicher anhand der Zeichnung beschrieben. Darin stellen dar:According to the invention, the motorized drive arrangement can be used advantageously for driving conveyors in the production of food. The invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which:
Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt einer hydraulisch angetriebenen motorisierten Antriebsanordnung 1, die einen schematisch dargestellten Förderer 10 antreibt, undFig. 1 is a partial axial section of a hydraulically driven motorized drive arrangement 1 which drives a schematically illustrated conveyor 10, and
Fig. 2 den Radialschnitt II-II durch das Untersetzungsgetriebe.Fig. 2 the radial section II-II through the reduction gear.
Die in Fig. 1 dargestellte motorisierte Antriebsanordnung enthält einen Hydraulikmotor 1a, bei dem es sich im dargestellten Beispiel um einen Radialkolbenmotor handelt. Ferner enthält die motorisierte Antriebsanordnung 1 eine fest montierte, stationäre Achse 5 und eine Trommel 4, die um diese Achse herum drehbar ist. Diese Trommel wird durch den Hydraulikmotor 1a über ein Untersetzungsgetriebe 2 angetrieben. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Achse in zwei Abschnitte 5a und 5b unterteilt, und der Radialkolbenmotor 1a ist zwischen ihnen angeordnet und starr mit den Achsenabschnitten 5a, 5b verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Untersetzungsgetriebe 2 als Planetengetriebe ausgebildet, das ebenso wie der Hydraulikmotor 1a zentral in einem Hohlraum 11 in der Trommel 4 gelagert ist. Das Planetengetriebe 2 enthält drei Zahnräder 3, die die Planetenräder des Planetengetriebes bilden und auf Lagerzapfen 12 an einem Endflansch 13 des Motors 1a drehbar gelagert sind. Die Zahnräder 3 kämmen mit der gezahnten Antriebswelle 14 des Hydraulikmotors 1a - wobei die Antriebswelle das Sonnenrad des Planetengetriebes ist - und auch mit einem innenverzahnten Rand 15 im inneren Hohlraum 11 der Trommel 4. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Zahnräder 3 aus Polyetheretherketon- Kunststoff, der mit Kohlefasern verstärkt ist. Die Lagerzapfen 12, die Antriebswelle 14 und der gezahnte Rand 15 sind aus Metall, z. B. rostfreiem Stahl, hergestellt.The motorized drive arrangement shown in Fig. 1 contains a hydraulic motor 1a, which in the example shown is a radial piston motor. The motorized drive arrangement 1 also contains a fixed, stationary axle 5 and a drum 4 which can rotate around this axle. This drum is driven by the hydraulic motor 1a via a reduction gear 2. In the embodiment shown, the axle is divided into two sections 5a and 5b, and the radial piston motor 1a is arranged between them and rigidly connected to the axle sections 5a, 5b. In the embodiment shown, the reduction gear 2 is designed as a planetary gear which, like the hydraulic motor 1a, is centrally mounted in a cavity 11 in the drum 4. The planetary gear 2 contains three gears 3 which form the planetary gears of the planetary gear and are rotatably mounted on bearing journals 12 on an end flange 13 of the motor 1a. The gears 3 mesh with the toothed drive shaft 14 of the hydraulic motor 1a - the drive shaft being the sun gear of the planetary gear - and also with an internally toothed rim 15 in the inner cavity 11 of the drum 4. In the embodiment shown, the gears 3 are made of polyetheretherketone plastic reinforced with carbon fibers. The bearing journals 12, the drive shaft 14 and the toothed rim 15 are made of metal, e.g. stainless steel.
Die beweglichen Teile des Hydraulikmotors haben Paare von Gleitflächen, die einander zugekehrt sind, von denen eine aus Metall und die andere aus Kunststoff besteht; die Kolben können aus Metall hergestellt sein, z. B. Stahl, und die Zylinderwände aus Kunststoff, z. B. aus kohlefaserverstärktem Polyetheretherketon. Die Gleitflächen des Motors, insbesondere die radialen Gleitflächen, können Gleitflächen auf einer Stahlachse und Gleitflächen auf einem Träger, z. B. eine Buchse aus Kunststoff, insbesondere kohlefaserverstärktes Polyetheretherketon, aufweisen.The moving parts of the hydraulic motor have pairs of sliding surfaces facing each other, one of which is made of metal and the other of plastic; the pistons may be made of metal, e.g. steel, and the cylinder walls of plastic, e.g. made of carbon fiber reinforced polyetheretherketone. The sliding surfaces of the motor, in particular the radial sliding surfaces, can have sliding surfaces on a steel axle and sliding surfaces on a carrier, e.g. a bushing made of plastic, in particular carbon fiber reinforced polyetheretherketone.
Alle Paare sich gegenüberliegender Gleitflächen zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen des Untersetzungsgetriebes und auch zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Teilen des Motors sind daher so ausgelegt, daß sie mittels eines schmiermittelfreien Druckfluids auf Wasserbasis geschmiert und gekühlt werden können, so daß die Oberflächen nicht in Folge eines unmittelbaren Kontakts zwischen den Oberflächen ohne Druckfluid dazwischen verschweißen. Gleichzeitig hat ein in der motorisierten Antriebsanordnung auftretendes Leck keine Verschmutzung der Umgebung durch ein unerwünschtes Hydraulikmedium auf Ölbasis, wie im Falle bekannter motorisierter Antriebsanordnungen, zur Folge, sondern nur durch harmloses Wasser, was insbesondere dann wichtig ist, wenn die motorisierte Antriebsanordnung zum Antreiben eines Förderers 10 verwendet wird, der ein Teil einer nahrungsmittelverarbeitenden Produktion ist. Dies gilt sowohl im Betrieb als auch beim Einbau und Ausbau der motorisierten Antriebsanordnung bei einer Wartung.All pairs of opposing sliding surfaces between the relatively moving parts of the reduction gear and also between the relatively moving parts of the motor are therefore designed to be lubricated and cooled by means of a lubricant-free water-based pressure fluid, so that the surfaces do not weld together as a result of direct contact between the surfaces without pressure fluid in between. At the same time, a leak occurring in the motorized drive arrangement does not result in contamination of the environment by an undesirable oil-based hydraulic medium, as in the case of known motorized drive arrangements, but only by harmless water, which is particularly important when the motorized drive arrangement is used to drive a conveyor 10 which is part of a food processing production. This applies both during operation and when installing and removing the motorized drive arrangement during maintenance.
Der innere zylindrische Hohlraum 11 der Antriebsanordnung erstreckt sich bis in die unmittelbare Nähe des äußeren Durchmessers der Trommel und generell über die gesamte Länge der Trommel 4. Dadurch wird die Wärme der Trommel besonders wirksam durch das hindurchströmende Druckfluid auf Wasserbasis abgeleitet.The inner cylindrical cavity 11 of the drive arrangement extends into the immediate vicinity of the outer diameter of the drum and generally over the entire length of the drum 4. As a result, the heat of the drum is dissipated particularly effectively by the water-based pressure fluid flowing through it.
Die stationäre unterteilte Achse 5 kann, wie dargestellt, mit Einlässen 6a, 6b und einem Auslaß 7 versehen sein, die durch Öffnungen 8, 8a mit dem mittleren Hohlraum 11 zum Ein- und Auslassen des Druckfluids auf Wasserbasis in den bzw. aus dem Hohlraum der Antriebsanordnung verbunden sind.The stationary divided shaft 5 may, as shown, be provided with inlets 6a, 6b and an outlet 7, which are connected through openings 8, 8a to the central cavity 11 for the introduction and discharge of the water-based pressurized fluid into and from the cavity of the drive assembly.
Dadurch kann das schmiermittelfreie Druckfluid auf Wasserbasis, bei dem es sich vorzugsweise um Leitungswasser handeln kann, rasch besonders hohe Wärme ableiten, die zum Beispiel durch Reibung zwischen dem Förderer 10 und der Trommel 4 entsteht. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Betriebszuverlässigkeit.As a result, the lubricant-free, water-based pressure fluid, which can preferably be tap water, can quickly dissipate particularly high heat, which is generated, for example, by friction between the conveyor 10 and the drum 4. This results in very high operational reliability.
In ähnlicher Weise bewirkt das Druckfluid auf Wasserbasis in besonders wirksamer Weise eine Ableitung der Wärme vom Hydraulikmotor 1a und dem Untersetzungsgetriebe 2, da beide unmittelbar vom Druckfluid umgeben sind. Der Hydraulikmotor 1a kann mit einem Rückschlagventil 9 im Einlaß 6 und mit Öffnungen 7a zum Einlassen des Druckfluids in den Hohlraum 11 versehen sein.Similarly, the water-based pressure fluid is particularly effective in dissipating heat from the hydraulic motor 1a and the reduction gear 2, since both are immediately surrounded by the pressure fluid. The hydraulic motor 1a can be provided with a check valve 9 in the inlet 6 and with openings 7a for admitting the pressure fluid into the cavity 11.
Außerdem stellt das Rückschlagventil 9 im Einlaß 6 sicher, daß sich der Hydraulikmotor nicht zurückdrehen kann, so daß er nicht mit weiteren Bremsmitteln, z. B. einer mechanischen Bremse, versehen werden muß.In addition, the check valve 9 in the inlet 6 ensures that the hydraulic motor cannot rotate backwards, so that it does not have to be provided with additional braking means, e.g. a mechanical brake.
Es sollte erwähnt werden, daß es bekannt ist, daß die Wärmeleitfähigkeit der bekannten Druckflüssigkeiten auf Ölbasis sehr viel geringer als die von Wasser ist. Erfindungsgemäß ist ein besonders zuverlässiger und stabiler Betrieb der motorisierten Antriebsanordnung unter Betriebsbedingungen gewährleistet, bei denen viel Wärme abgeleitet werden muß. Die Wärme wird hauptsächlich durch das Druckfluid auf Wasserbasis abgeleitet, was im Falle der bekannten motorisierten Antriebsanordnungen ziemlich unmöglich ist, die durch ein Druckfluid auf Ölbasis angetrieben werden.It should be mentioned that it is known that the thermal conductivity of the known oil-based pressure fluids is much lower than that of water. According to the invention, a particularly reliable and stable operation of the motorized drive arrangement is ensured under operating conditions in which a lot of heat has to be dissipated. The heat is dissipated mainly by the water-based pressure fluid, which in This is quite impossible in the case of known motorized drive arrangements which are driven by an oil-based pressurized fluid.
Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, daß viele Änderungen möglich sind, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die motorisierte Antriebsanordnung zum Antreiben vieler verschiedener Fördervorrichtungen auf Gebieten verwendet werden, auf denen eine Verschmutzung der Umgebung mit Öl unerwünscht ist. Gleichzeitig können viele verschiedene Kombinationen von Materialien für die sich bewegenden Teile des Getriebes, einschließlich billigerer Kunststoffe, z. B. Polyamid, verwendet werden.In summary, it should be noted that many modifications are possible without departing from the principle of the invention. For example, the motorized drive arrangement can be used to drive many different conveyor devices in areas where contamination of the environment with oil is undesirable. At the same time, many different combinations of materials can be used for the moving parts of the gear, including cheaper plastics, e.g. polyamide.
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