Die Erfindung betrifft eine Seilantriebsvorrichtung mit mindestens einem Elektromotor und mindestens einer Seilscheibe zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung für eine trockene oder nasse, laufende Materialbahn über ein Seil, bei der der Elektromotor ein Hohlwellenmotor mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten und mit der Hohlwelle verbundenen Rotor ist, wobei die Seilscheibe durch einen an ihrer Nabe angeordneten und formschlüssig in die Hohlwelle greifenden Verbindungszapfen direkt mit dem Hohlwellenmotor verbunden ist, sowie eine Maschine zur Behandlung einer trockenen oder nassen Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit mindestens einer von einer derartigen Seilantriebsvorrichtung über ein Seil angetriebenen, rotierenden Bahnführungsvorrichtung.
Die Erfindung geht aus von einer Seilantriebsvorrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1 und von einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer Materialbahn nach Anspruch 10.
Bei der Herstellung und/oder Bearbeitung einer nassen oder trockenen Materialbahn, beispielsweise aus Papier oder Karton, ist es erforderlich, die Materialbahn für jeden Bearbeitungsschritt über rotierbar angeordnete, beispielsweise als Zylinder oder Walzen ausgeführte Bahnführungsvorrichtungen zu führen. Insbesondere bei der Herstellung von Papier oder Karton müssen diese Bahnführungsvorrichtungen angetrieben werden, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die über die Bahnführungsvorrichtungen laufende Materialbahn abreißt.
Maschinen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von trockenen oder nassen Materialbahnen aus Karton oder Papier, wie beispielsweise Papiermaschinen, Papierveredelungsmaschinen oder Papier-Weiterverarbeitungsmaschinen, weisen eine Vielzahl angetriebene, rotierende Bahnführungsvorrichtungen, wie beispielsweise Trockenzylinder, Umlenkwalzen, Streichwalzen, Kalanderwalzen, Saugwalzen, Leitwalzen, Presswalzen, Breitstreckwalzen oder dergleichen auf, welche jeweils relativ hohe Antriebsleistungen, insbesondere zum Anfahren der Maschine, bei niederen Drehzahlen benötigen. Bislang ist es üblich, die Antriebsleistung durch Elektromotoren zur Verfügung zu stellen, welche ihr Nenndrehmoment bei weit höheren, als den benötigten Drehzahlen abgegeben, wobei zwischen Elektromotor und der anzutreibenden Welle der Bahnführungsvorrichtung ein Getriebe angeordnet ist, welches die Drehzahl des Elektromotors auf ein für die Bahnführungsvorrichtung benötigtes Niveau absenkt.
Dies weist jedoch den Nachteil auf, dass jede Antriebsvorrichtung ein eigenes, teures, großes und schweres Getriebe benötigt, und dass dieses Getriebe ortsfest mit dem Elektromotor angeordnet werden muss, wodurch einerseits aufgrund des Gewichts der aus Elektromotor und Getriebe bestehenden Antriebsvorrichtung nicht jeder beliebige Einbauort ohne besondere Vorkehrungen zur Abstützung der Antriebsvorrichtung in oder an der Maschine gewählt werden kann, und andererseits aufgrund der Größe des Getriebes die Zugänglichkeit der Maschine für Wartungs- und Inspektionsarbeiten eingeschränkt ist.
Aus der
Ein anderer Hohlwellen-Asynchronmotor, der direkt auf der Welle einer Bahnführungsvorrichtung einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn anordbar ist, ist aus der
Einige Bahnführungsvorrichtungen können mangels Bauraum oder aufgrund ihrer Anordnung in der Maschine nicht direkt, sondern nur über Seile, Riemen oder Ketten und dergleichen angetrieben werden, wobei diese Antriebsmittel unter dem Begriff Seil zusammengefasst sind. Dabei ist das Seil um eine Seilscheibe auf der Nabe der jeweiligen Bahnführungsvorrichtung gelegt und um eine Seilscheibe einer Seilantriebsvorrichtung, so dass die Bahnführungsvorrichtung über das Seil von der Seilantriebsvorrichtung angetrieben werden kann. Eine Seilantriebsvorrichtung weist hierfür einen Elektromotor, ein Getriebe, welches die Drehzahl des Elektromotors auf das benötigte Drehzahlniveau absenkt, sowie eine auf der Abtriebseite des Getriebes angeordnete Seilscheibe auf. Ein Seil weist gegenüber dem Antrieb über eine Welle den Vorteil auf, dass mehrere Bahnführungsvorrichtungen, beispielsweise solcher mit einem geringeren Leistungsbedarf, ohne besonders hohen Aufwand von einer oder mehreren Seilantriebsvorrichtung gemeinsam angetrieben werden können, indem die Seilscheiben mehrerer Bahnführungsvorrichtungen von dem selben Seil umschlungen werden.
Eine derartige Seilantriebsvorrichtung ist aus dem Dokument
Nachteilig ist auch bei diesem Stand der Technik, dass aufgrund des Gewichts und der Abmessungen der bekannten Seilantriebsvorrichtungen nur eine Aufstellung direkt auf dem Kellerboden in Frage kommt und darüber hinaus die Zugänglichkeit der Maschine für Wartungs- und Inspektionsarbeiten stark eingeschränkt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Seilantriebsvorrichtung zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung über ein Seil zu entwickeln, welche einfach herstellbar ist, geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweist und somit in oder an einer Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer trockenen oder nassen Materialbahn beliebig anordbar ist, wobei die Zugänglichkeit einer mit einer derartigen Seilantriebvorrichtung ausgestatteten Maschine verbessert werden soll.
Diese Aufgabe wird durch eine Seilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 vollständig gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Seilantriebsvorrichtung mit mindestens einem Elektromotor und mindestens einer Seilscheibe zum Antrieb mindestens einer rotierbar angeordneten Bahnführungsvorrichtung für eine trockene oder nasse, laufende Materialbahn über ein Seil, wobei der Begriff Seil auch Riemen, Ketten und dergleichen umfasst, vorgesehen, welche gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil aufweist, dass der Elektromotor ein Hohlwellenmotor mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten und mit der Hohlwelle verbundenen Rotor ist, wobei die Seilscheibe durch einen an ihrer Nabe angeordneten und formschlüssig in die Hohlwelle greifenden Verbindungszapfen direkt mit dem Hohlwellenmotor verbunden ist. Der Verbindungszapfen kann dabei auch eine Welle sein, die in die Hohlwelle greift und auf der die Seilscheibe angeordnet ist, wobei der Verbindungszapfen oder die Welle beispielsweise mittels eines Spannsatzes mit der Hohlwelle verbunden werden kann. Insbesondere bei Maschinen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von trockenen oder nassen Materialbahnen, insbesondere aus Papier oder Karton, bei denen die laufende Materialbahn über rotierende Bahnführungsvorrichtungen, wie beispielsweise einem drehbar gelagerten Zylinder oder einer Walze, insbesondere einem Trockenzylinder, einer Umlenkwalze, einer Streichwalze, einer Kalanderwalze, einer Saugwalze, einer Leitwalze, einer Presswalze, einer Breitstreckwalze oder dergleichen mit großen Durchmessern und großer Trägheit, geführt wird, werden insbesondere beim Anfahren hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen benötigt. Eine besondere Eigenschaft eines Hohlwellenmotors ist, dass ein derartiger Elektromotor sein maximales Drehmoment bei sehr niedrigen Drehzahlen abgibt. Durch die Verwendung eines Hohlwellenmotors für den Antrieb einer derartigen Bahnführungsvorrichtung kann im Vergleich zum Stand der Technik deshalb auf ein Getriebe zwischen Elektromotor und Seilscheibe verzichtet werden, wodurch eine starke Verringerung des konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwandes für eine derartige Seilantriebsvorrichtung erreicht wird. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung durch den Entfall des Getriebes geringere Abmessungen und ein geringeres Gewicht gegenüber dem Stand der Technik auf, wodurch sich die konstruktiven Freiheitsgrade bei der Entwicklung einer mit angetriebenen Bahnführungsvorrichtungen ausgestatteten Maschine insbesondere zur Herstellung und/oder Bearbeitung von Materialbahnen aus Papier oder Karton in Bezug auf die Anordnungsmöglichkeiten der erforderlichen Seilantriebsvorrichtungen in einer solchen Maschine deutlich erhöhen. Durch die geringeren Abmessungen und das geringere Gewicht gegenüber dem Stand der Technik muss eine erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung darüber hinaus nicht mehr zwingend am Kellerboden angeordnet werden, sondern kann auch direkt über das Gehäuse des Hohlwellenmotors oder über einen am Gehäuse angeordneten Adapter an der Maschinenstuhlung oder der ortsfesten Abstützung angeordnet werden, wodurch sich die Zugänglichkeit im Inneren der Maschine erhöht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilscheibe vollständig über die Lagerung der Hohlwelle in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors abgestützt ist, so dass auf die Seilscheibe wirkende Seilkräfte vollständig von der Lagerung der Hohlwelle in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors aufgenommen werden. Der Hohlwellenmotor kann aufgrund des größeren Durchmessers der Hohlwelle im Vergleich zum Durchmesser der welle eines Elektromotors mit massiver Welle mit größer dimensionierten Lagern ausgestattet werden, so dass auch äußere Kräfte, wie beispielsweise die auf die Seilscheibe wirkenden Seilkräfte, über die Lagerung der Hohlwelle in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors aufgenommen werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilscheibe ein einseitig offener Hohlzylinder ist, der einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Gehäuses des Hohlwellenmotors aufweist, wobei an der geschlossenen Stirnseite des Hohlzylinders entlang der Rotationsachse der Seilscheibe ein in den Hohlzylinder hineinragender Verbindungszapfen angeordnet ist, der formschlüssig in die Hohlwelle hineingreift, so dass die über den Verbindungszapfen direkt mit der Hohlwelle verbundene Seilscheibe den Hohlwellenmotor stirnseitig teilweise umfasst. Indem die Seilscheibe den Hohlwellenmotor teilweise umfasst, wird ein besonders kompakter Aufbau mit geringen Außenabmessungen erreicht, bei dem auf alle nach dem Stand der Technik bisher notwendigen mechanischen Antriebsteile zwischen Elektromotor und Seilscheibe verzichtet werden kann und der besonders platzsparend beispielsweise auch an der Stuhlung oder der ortsfesten Abstützung im Inneren einer Maschine angeordnet werden kann, wodurch die Konstruktion und der Aufbau einer derartigen Maschine deutlich vereinfacht werden. Das Gehäuse des Hohlwellenmotors kann dabei in dem Bereich, der nicht von der Seilscheibe umfasst ist, an der Stuhlung der Maschine oder an deren ortsfester Abstützung direkt oder über einen Adapter befestigt werden. Der Verbindungszapfen kann mittels eines Spannsatzes in der Hohlwelle festgespannt werden, wodurch eine einfache Montier- und Wartbarkeit des Hohlwellenmotors und der Seilscheibe unabhängig voneinander gewährleistet ist, ohne dass spezielle Werkzeuge für die Montage oder Demontage der Spannscheibe und des Hohlwellenmotors benötigt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Seilscheibe mindestens eine stirnseitige Kühlluftöffnung zum Durchleiten von Kühlluft vom oder zum Hohlwellenmotor weg oder hin aufweist.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im oder am Gehäuse des Hohlwellenmotors mindestens ein gegenüber der Umgebung und dem Innenraum des Gehäuses geschlossener und mit einer Kühlvorrichtung verbindbarer Kühlkanal zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit angeordnet ist. Durch den an oder in dem Gehäuse des Hohlwellenmotors angeordneten Kühlkanal zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit kann die als Wärme auftretende Verlustleistung des Hohlwellenmotors effektiv abgeführt werden, so dass der Motor bei einer geringen Temperatur im Gehäuse dauerhaft bei Nennleistung betrieben werden kann. Die Flüssigkeitskühlung erlaubt darüber hinaus das Abführen der Wärme ohne schädlichen Einfluss auf umliegende Teile der Maschine zur Behandlung einer Materialbahn, was insbesondere beim durch die kompakten Abmessungen der erfindungsgemäßen Seilantriebsvorrichtung möglichen Einbau im Inneren einer derartigen Maschine erforderlich ist. Der Kühlkanal besteht dabei vorzugsweise aus einem nicht oxidierenden Material, so dass als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet werden kann.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der der Seilscheibe abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors eine Anzeigevorrichtung angeordnet ist, zum Anzeigen der Drehzahl des Hohlwellenmotors und der Seilscheibe und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe angetriebenen Bahnführungsvorrichtung.
Eine zusätzliche, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf der der Seilscheibe abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors eine einstellbare Drehzahlregelvorrichtung angeordnet ist, zur Einstellung einer gewünschten Drehzahl des Hohlwellenmotors und der Seilscheibe und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe angetriebenen Bahnführungsvorrichtung und/oder der Geschwindigkeit der Materialbahn in der Maschine.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Hohlwellenmotor ein Hohlwellen-Drehstrom-Asynchron-Motor ist. Selbstverständlich ist auch ein Hohlwellen-Drehstrom-Synchron-Motor einsetzbar.
Eine andere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere gleichartige Seilantriebsvorrichtungen auf das selbe Seil wirkend anordbar sind. Insbesondere bei großen Seillängen und bei hohem Leistungsbedarf, wie beispielsweise bei einer Off-line-Streichmaschine, kann es bei der Verwendung von nur einer Seilscheibe zu unerwünschtem Schlupf zwischen Seil und Seilscheibe kommen, was einen Abriss der über die von der Seilantriebsvorrichtung angetriebenen Bahnführungsvorrichtung laufenden Materialbahn verursachen kann. Dieser Schlupf kann durch die Verwendung von zwei oder mehreren Seilscheiben, die von dem selben Seil umschlungen sind, auf ein zulässiges Maß verringert werden. Nach dem Stand der Technik wird für den Antrieb mehrerer auf das selbe Seil wirkenden Seilscheiben bislang ein Getriebe mit einer Eintrieb- und mehreren Abtriebswellen verwendet, welches von einem entsprechend leistungsstarken Elektromotor über die Eintriebswelle angetrieben wird. Hohlwellenmotoren können in ihrer Drehzahl sehr genau geregelt werden, weshalb durch die erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung auf eine Kopplung der gemeinsam auf ein Seil wirkenden Seilscheiben mittels eines Getriebes verzichtet werden kann, wodurch die Zugänglichkeit und Wartbarkeit und der Konstruktions- und Fertigungsaufwand durch Entfall des Getriebes verringert werden kann. Bei großen Seillängen ist durch die erfindungsgemäße Seilantriebsvorrichtung eine Anordnung mehrerer gleichartiger Seilantriebsvorrichtungen, die auf das selbe Seil einwirken, an verschiedenen Positionen entlang des Seils möglich, so dass die Zugkräfte und die Wechselbelastungen im Seil verringert werden und dadurch die Einsatzdauer sowie die Kontroll- und Wartungsintervalle des Seils verlängert werden können.
Eine erfindungsgemäße Maschine zur Behandlung einer trockenen oder nassen Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit mindestens einer über ein Seil antreibbaren, rotierenden Bahnführungsvorrichtung, nach der Gattung des Anspruchs 10 ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch mindestens eine an oder in der Maschine angeordnete und die Bahnführungsvorrichtung über ein Seil antreibende Seilantriebsvorrichtung, bei der mindestens eine Seilscheibe mit mindestens einem Hohlwellenmotor ohne ein dazwischen geschaltetes Getriebe direkt verbunden ist, wobei der Begriff Seil auch Riemen, Ketten und dergleichen umfasst.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:
Die in der Figur gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
Eine in
Die Seilscheibe 5 ist dabei vollständig über die Lagerung 12 der Hohlwelle 3 in dem Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 abgestützt. Der Hohlwellenmotor 2 weist insbesondere aufgrund des großen Durchmessers 13 der Hohlwelle 3 eine groß dimensionierte Lagerung 12 auf, so dass auf die Seilscheibe 5 wirkende äußere Kräfte, wie beispielsweise die auf die Seilscheibe 5 wirkenden Seilkräfte vollständig von der Lagerung 12 aufgenommen werden können.
Im Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 ist ein gegenüber der Umgebung 16 und dem Innenraum 17 des Gehäuses geschlossener und mit einer nicht dargestellten Kühlvorrichtung oder einem Wärmetauscher verbindbarer Kühlkanal 18 zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit angeordnet. Durch den in das Gehäuse 9 des Hohlwellenmotors 2 integrierten Kühlkanal 18 zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit kann die im Hohlwellenmotor 2 als Wärme auftretende Verlustleistung effektiv abgeführt werden, so dass der Hohlwellenmotor 2 bei einer geringen Temperatur im Gehäuse 9 dauerhaft bei Nennleistung betrieben werden kann. Da eine Seilantriebsvorrichtung 1 üblicherweise mit einer Einzugsgeschwindigkeit von 15 bis 75 m/min betrieben wird, ist eine Flüssigkeitskühlung besonders geeignet, um den Hohlwellenmotor 2, der bei sehr geringer Drehzahl sein Nenndrehmoment abgibt, zu kühlen. Durch die Flüssigkeitskühlung kann der Hohlwellenmotor 2 unbegrenzt in diesem Drehzahlbereich betrieben werden.
Bei einer in
Bei einer in
Auf der der Seilscheibe 5 abgewandten Stirnseite des Hohlwellenmotors 2 ist ein Tachometer 21 angeordnet, zum Anzeigen der Drehzahl des Hohlwellenmotors 2 und der Seilscheibe 5 und/oder der Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer über die Seilscheibe 5 angetriebenen Bahnführungsvorrichtung.
In
Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Papiermaschinen sowie im Bereich der Papierherstellung gewerblich anwendbar.
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