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DE10319105A1 - Drehteil mit Drehantrieb - Google Patents

Drehteil mit Drehantrieb Download PDF

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DE10319105A1
DE10319105A1 DE2003119105 DE10319105A DE10319105A1 DE 10319105 A1 DE10319105 A1 DE 10319105A1 DE 2003119105 DE2003119105 DE 2003119105 DE 10319105 A DE10319105 A DE 10319105A DE 10319105 A1 DE10319105 A1 DE 10319105A1
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DE
Germany
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axis
turned part
part according
rotation
bearing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2003119105
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English (en)
Inventor
Heinrich Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Priority to DE2003119105 priority Critical patent/DE10319105A1/de
Publication of DE10319105A1 publication Critical patent/DE10319105A1/de
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Abstract

Ein Drehteil, insbesondere eine Walze oder ein Zylinder einer Maschine zur Herstellung oder/und Bearbeitung einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn, ist durch eine Lageranordnung (18) um eine Drehachse (22) drehbar gelagert und weist einen elektrischen Hohlwellenmotor (40) als Drehantrieb auf, welcher einen Stator (44) und einen relativ zu diesem drehbaren Läufer (42) umfasst, der in einem einen Luftspalt (43) bildenden radialen Abstand zum Stator (44) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist durch die Lageranordnung (18) ein Kippmoment mit wenigstens einer zur Drehachse (22) orthogonalen Komponente auf das Achselement übertragbar und ist ferner das Drehteil (10) durch die Lageranordnung (18) an einem im Wesentlichen ruhenden Achselement (20) drehbar gelagert, wobei ferner der Stator (44) an dem Achselement (20) vorgesehen ist und der Läufer (42) mit dem Drehteil (10) zur Drehmomentübertragung verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehteil, insbesondere eine Walze oder einen Zylinder einer Maschine zur Herstellung oder/und Bearbeitung einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn, welches durch eine Lageranordnung um eine Drehachse drehbar gelagert ist, mit einem elektrischen Hohlwellenmotor als Drehantrieb, welcher einen Stator und einen relativ zu diesem drehbaren Läufer umfasst, der in einem einen Luftspalt bildenden radialen Abstand zum Stator angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn.
  • Ein derartiges Drehteil ist als Walze für eine Papiermaschine aus der DE 100 25 316 A1 bekannt. Die aus der genannten Druckschrift bekannten Walzen weisen an ihren Längsenden Wellenstümpfe auf, welche durch ein Wälzlager drehbar gelagert und durch einen Hohlwellenmotor zur Drehung angetrieben sind. Dabei ist der Läufer des Hohlwellenmotors auf den Wellenstumpf aufgesteckt und vom Stator umgeben.
  • Der bezüglich des Drehteils ruhende Lagerring des Wälzlagers und der Stator des Hohlwellenmotors sind in einem gemeinsamen Gehäuse möglichst koaxial angeordnet. Als Lageranordnung ist ein Wälzlager gewählt, welches zusätzlich zur vorgesehenen Drehung des Wellenstumpfes um die Drehachse auch eine Ausgleichskippung um eine zur Drehachse orthogonale Kippachse ermöglicht. Dies ist notwendig, da sich das Drehteil unter Last statisch und dynamisch verformt, so dass die tatsächliche Drehachse des Drehteils von der idealen Drehachse abweicht, in der Regel sogar zeitlich und räumlich veränderlich. Durch diese Abweichung geht die Koaxialität zwischen Hohlwellenmotor und Wälzlager verloren.
  • Nachteilig an dem bekannten Drehteil ist, dass der Luftspalt zwischen dem Läufer und dem Stator des Hohlwellenmotors ausreichend groß gewählt werden muss, um eine Verformung bzw. Verlagerung des Wellenstumpfes im Betrieb zu gestatten, ohne dass der auf diesen aufgesetzte Läufer mit dem ihn umgebenden Stator in Kontakt kommt. Durch den erforderlichen großen Luftspalt wird der Wirkungsgrad des elektrischen Antriebs unerwünschterweise gesenkt.
  • Es ist im Stand der Technik eine Lösung bekannt, dieser betriebsbedingten Verlagerung des Wellenstumpfes von der idealen Drehachse weg dadurch entgegenzuwirken und somit einen geringeren Luftspalt zwischen Läufer und Stator zu erhalten, dass man zusätzliche Lager zwischen Läufer und Stator vorsieht. Dies führt jedoch nicht nur zu zusätzlichen Kosten, sondern es muss unter Umständen auch der Wellenstumpf länger ausgebildet werden, um Lagerstellen für die Anbringung der zusätzlichen Lager zu schaffen. Zum einen ist der erforderliche Bauraum häufig nicht vorhanden, zum anderen begünstigt gerade eine Verlängerung des Wellenstumpfes dessen unerwünschte Verformung bzw. Verlagerung. Für einen solchen "Aufsteckmotor" ist außerdem zusätzlich eine Drehmomentabstützung erforderlich. Dadurch wird wiederum eine zusätzliche radiale Kraft und ein Biegemoment in den verlängerten Wellenstumpf eingeleitet. Dies erhöht wiederum die Gefahr eines Auftretens von Schwingungen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Drehteil bereitzustellen, welches von einem Elektromotor mit hohem Wirkungsgrad zur Drehung angetrieben werden kann, und welches gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Drehteil der eingangs genannten Art, bei welchem eine Lageranordnung vorgesehen ist, durch die ein Kippmoment mit wenigstens einer zur Drehachse orthogonalen Komponente auf das Achselement übertragbar ist, und bei welchem das Drehteil durch die Lageranordnung an einem im Wesentlichen ruhenden Achselement drehbar gelagert ist, wobei ferner der Stator an dem Achselement vorgesehen ist und der Läufer mit dem Drehteil zur Drehmomentübertragung verbunden ist.
  • Bei dieser Anordnung wird ein am Drehteil, etwa durch dynamische Verformung, entstehendes Biegemoment, welches eine zur Drehachse orthogonale Momentenkomponente aufweist, auf das Achselement übertragen, d.h. es findet, abgesehen von selbst bei höchststeifen Lageranordnungen unvermeidlichen Minimalverdrehungen, im Wesentlichen keine Verdrehung um die Biegemomentenachse (Kippachsel statt, so dass die Verformung des Drehteils eine gleichgerichtete Verformung des Achselements bewirkt. Da sich somit der am Achselement vorgesehene Stator des Hohlwellenmotors im Falle einer Verformung des Drehteils mit dem mit dem Drehteil verbundenen Läufer mitbewegt, ist die Relativverlagerung zwischen Läufer und Stator gegenüber dem bekannten Stand der Technik vermindert. Deshalb kann ein kleinerer Luftspalt als bisher vorgesehen sein. Zusätzliche Lager zur Abstützung des Läufers gegenüber dem Stator sind nicht erforderlich.
  • Durch Verwendung eines nicht drehenden Achselements anstelle des sich drehenden Wellenstumpfes zur drehbaren Lagerung des Drehteils ist es möglich, den Stator an einem zwar ruhenden, jedoch von dem Drehteil durch Krafteinwirkung beeinflussbaren Element anzuordnen.
  • Zwar mag es zur Ausnutzung des oben beschriebenen Vorteils ausreichen, eine Lageranordnung vorzusehen, welche ein Kippmoment mit genau einer zur Drehachse orthogonalen Biegemomentenkomponente auf das Achselement übertragen kann. Dies ist etwa dann der Fall, wenn das dynamische Verhalten des Drehteils bekannt ist und dieses in nur einer Ebene schwingt. Ganz allgemein ist jedoch eine Lageranordnung von Vorteil, welche derart ausgebildet ist, dass durch sie ein Biegemoment mit zwei zueinander und zur Drehachse orthogonalen Komponenten übertragbar ist. In diesem Fall kann der oben beschriebene Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung von Lageranordnung und Hohlwellenmotor bei beliebigem dynamischen Verhalten des Drehteils genutzt werden.
  • Gerade für sich längs der Drehachse erstreckende Drehteile, wie Walzen oder Zylinder, ist es üblich, die Lageranordnung an einem Längsende des Drehteils vorzusehen, vorzugsweise an beiden Längsenden, um einerseits die Zugänglichkeit des Lagers für Wartungs- und Reparaturvorgänge zu erhöhen, und andererseits ein Verkippen des Drehteils um eine zur Drehachse orthogonale Kippachse zu verhindern.
  • Die Lageranordnung kann eine beliebige Lageranordnung sein, welche im Wesentlichen lediglich eine Drehung um die Drehachse zulässt. Mit "im Wesentlichen" soll dabei zum Ausdruck gebracht werden, dass geringfügige Verlagerungen bzw. Verformungen auch in Lageranordnungen mit größtmöglicher Lagersteifigkeit nie vollständig auszuschließen sind.
  • Als Lageranordnung kann ein hydrostatisches Gleitlager verwendet werden, etwa in Form einer zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Lauffläche angeordnete Gleitlagerbuchse. Bevorzugt werden zur drehbaren Lagerung von Drehteilen aufgrund ihrer dynamischen Eigenschaften jedoch Wälzlager eingesetzt. Dabei kann als Lageranordnung, welche ein Biegemoment wenigstens einer zur Achse orthogonalen Biegemomentenkomponente auf das Achselement überträgt, beispielsweise ein zweireihiges Kegelrollenlager, ein Nadellager oder dergleichen verwendet werden.
  • Eine besonders steife Lageranordnung ergibt sich dann, wenn die Lageranordnung zwei in Achsrichtung mit Abstand von einander angeordnete Lager umfasst. Durch den Abstand in Achsrichtung der beiden Lager lässt sich ein Hebelarm zwischen den Krafteinleitungsorten der Lagerstellen schaffen, mit welchem auch große unerwünschte Biegemomente sicher am Achselement abgestützt werden können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können dann Läufer und Stator zwischen den beiden in Achsrichtung mit Abstand voneinander angeordneten Lagern der Lageranordnung angeordnet sein. Dies ermöglicht es, einen noch geringeren Luftspalt zwischen Läufer und Stator vorzugsehen, da die biegemomentenbedingte Verlagerung von Bauteilen des Drehteils zwischen den beiden Lagern am geringsten ist.
  • Vorteilhafterweise ist die Lageranordnung von einem mit dem Drehteil verbundenen Lagergehäuse umgeben, da so einerseits eine Lebensdauer erhöhende Schmierung der Lageranordnung vorgesehen werden kann, und andererseits in konstruktiv einfacher Weise der Läufer mit dem Lagergehäuse zur Drehmomentübertragung an dieses verbunden sein kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Läufer zwischen den zwei Lagern der Lageranordnung angeordnet sein, da dann einfach das Lagergehäuse kostengünstig auch als Läuferträger, d.h. als Träger einer Magnetfelderzeugungsanordnung des Läufers, genutzt werden kann.
  • Der Läufer umfasst häufig Permanentmagnete, die durch ein wechselndes elektromagnetisches Feld des Stators zur Drehung um die Drehachse angetrieben werden. Beispielsweise können die Permanentmagnete an einem im Wesentlichen kreiszylindrischen Innenwandabschnitt des Lagergehäuses angeordnet sein, etwa durch Ankleben oder durch Anpressen mittels eines Druckrings. Alternativ oder zusätzlich können die Permanentmagnete in für sie vorgesehene Vertiefungen eingelegt sein. Vertiefungen im Lagergehäuse zur Aufnahme der Permanentmagnete gewährleisten eine formschlüssige Verbindung, so dass die Permanentmagnete des Läufers das auf sie einwirkende Drehmoment auch vollständig an das Drehteil übertragen können. Die Gefahr eines "Durchrutschens" von einzelnen oder allen Magneten unter Einwirkung des Drehfelds vom Stator ist somit beseitigt.
  • Wünscht man dagegen, Lager und Hohlwellenmotor strikt voneinander zu trennen, so kann der Läufer in Achsrichtung neben der Lageranordnung, von dieser etwa durch einen Zwischendeckel getrennt, vorgesehen sein. In diesem Falle kann zur Wartung oder Reparatur auf den Hohlwellenmotor oder auf die Lagerung zugegriffen werden, ohne die jeweils andere Einheit stören zu müssen.
  • In der Regel umfassen Drehteile, insbesondere Walzen und Zylinder, einen Mantel, welcher um die Drehachse drehend das Achselement umgibt. In diesem Falle kann der Stator bzw. der gesamte Hohlwellenmotor, da Läufer und Stator in der Regel konzentrisch angeordnet sind, an einer von dem Mantel umgebenen Stelle des Achselements an diesem angeordnet sein. Dadurch kann die Gesamtlänge des Drehteils in Richtung der Drehachse in Grenzen gehalten werden. Außerdem ist der Motor zusätzlich durch den Mantel geschützt. Durch den Mantel geschützt und trotzdem noch für Instandhaltungspersonal erreichbar ist der Hohlwellenmotor dann, wenn er in Richtung der Drehachse neben oder zumindest nahe der Lageranordnung angeordnet ist. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass Läufer und Stator auch dann, wenn sie zwischen zwei Lagern der Lageranordnung angeordnet sind, von dem Mantel des Drehteils umgeben sind.
  • Von Vorteil ist dabei der Einsatz eines möglichst langen, das Drehteil in Richtung der Drehachse durchsetzenden Achselements. Dadurch wird die Möglichkeit zur Anordnung des Stators beträchtlich erweitert.
  • In konstruktiv besonders einfacher Weise kann das Lagergehäuse über einen Deckelflansch mit dem das Achselement Idealerweise konzentrisch umgebenden Mantel zur Übertragung eines Drehmoments verbunden sein.
  • Zur Erhöhung der Lebensdauer der Lageranordnung kann eine Schmiermittelversorgung für diese vorgesehen sein. Dabei kann das Achselement zumindest längs eines in Drehachsenrichtung verlaufenden Abschnitts als Hohlachselement mit wenigstens einer Ausnehmung ausgebildet sein. Zur Sicherstellung einer symmetrischen Belastbarkeit des Achselements ist die Ausnehmung vorzugsweise zentral, d.h. mit der Drehachse als Zentrum angeordnet. Durch diese Ausnehmung kann einerseits Schmiermittel zu den Lagerstellen hin und von diesen weg geleitet werden. Dabei kann die Ausnehmung selbst als Schmiermittelleitung dienen oder es können gesonderte Schmiermittelleitungen darin verlegt sein, was die Ausnehmung für weitere Zwecke nutzbar macht.
  • Alternativ oder zusätzlich können Energieversorgungsleitungen zur Stromversorgung des Stators durch die Ausnehmung des hohlen Abschnitts des Achselements geführt sein. Dies spart andernfalls zusätzlich vorzusehende Schmiermittel- oder/und Energieversorgungsleitungen ein und gewährleistet, dass die Schmiermittel- oder/und Energieversorgungsleitungen durch drehende Teile des Drehteils beschädigt oder gar zerstört werden. Es lässt sich im Übrigen zeigen, dass der Übergang von einem massiven Vollachselement auf ein zumindest abschnittsweise rohrartiges Hohlachselement mit einer, vorzugsweise zentralen, Ausnehmung kaum Steifigkeitsverluste erwarten lässt. Schließlich kann das Achselement auch über seine gesamte Länge als Hohlachselement ausgebildet sein.
  • Durch ein zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über seine gesamte Länge rohrartiges Hohlachselement können außerdem weitere Funktionsbauteile geführt sein, ohne durch das Drehteil gestört zu werden oder dieses zu stören.
  • Es kann bei dem Einsatz eines Hohlachselements daran gedacht sein, das Drehteil als Trockenzylinder zur Trocknung einer an dem Zylinder anliegenden Materialbahn zu verwenden, wobei ein Dampfzuführrohr durch den rohrartigen Abschnitt des Achselements hindurch geführt und vorzugsweise an dessen Innenwänden gelagert sein kann.
  • Es sind jedoch auch andere Arten von Funktionsteilen in dem Hohlachsenelement anordenbar. So kann das Drehteil als Saugwalze mit einem von dem Mantel umgebenen Saugkasten ausgebildet sein, wobei ein Rohr zur Erzeugung eines Unterdrucks im Saugkasten wie zuvor das Dampfzuführrohr durch den rohrartigen Abschnitt des Achselements hindurch geführt und vorzugsweise an dessen Innenwänden abgestützt sein kann.
  • Zur besseren Zugänglichkeit der Ausnehmung, etwa für eine Installation einer oder mehrerer der oben genannten Funktionsbauteile, kann das Achselement gemäß einer Weiterbildung der Erfindung geteilt ausgeführt sein. Vorteilhaft verläuft die Teilung in Richtung der Drehachse, um eine größtmögliche Länge der Ausnehmung zugänglich zu machen. Gerade im wichtigen Falle von rotationssymmetrischen Achselement-Ausnehmungen schafft eine Teilung in einer die Drehachse enthaltenden Ebene die bestmögliche Zugänglichkeit der Ausnehmung, da diese an ihrer weitesten Stelle aufgeschnitten ist.
  • Nutzt man die oben erwähnte Ausnehmung des Achselements zur Schmiermittelversorgung aus, so kann in einfacher Weise über wenigstens einen Durchgang in radialer Richtung, welcher die Ausnehmung und die radial äußere Umgebung des Achselements miteinander verbindet, das Schmiermittel vom Achselementinneren zu der Lageranordnung gefördert werden. Da das Schmiermittel von dem Lagergehäuse derart in Drehung versetzt wird, dass seine Umfangsgeschwindigkeit linear mit dem Abstand von der Drehachse ansteigt, kann der aus diesem Geschwindigkeitsunterschied resultierende Unterschied im statischen Druck für eine Zirkulation von Schmiermittel in dem Gehäuse und in der des Achselements genutzt werden, indem das Achselement im Inneren des Lagergehäuses eine Mehrzahl von Durchgängen in radialer Richtung aufweist, von denen wenigstens zwei in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse in die radial äußere Umgebung des Achselements münden.
  • Grundsätzlich kann das Achselement selbst starr an einer Stuhlung aufgenommen sein. Da das Drehteil an dem Achselement möglichst starr drehbar gelagert ist, kann zur Vermeidung von unerwünschten Spannungen in der Stuhlung das Achselement um wenigstens eine zur Drehachse orthogonale Kippachse kippbar gelagert sein. Vorzugsweise ist das Achselement um zwei zueinander und zur Drehachse orthogonale Kippachsen gelagert, um auch bei zeitlich und räumlich sich verändernden Verformungen von Drehteil und Achselement Spannungen in der Stuhlung zu vermeiden. Je nach Ausmaß der auftretenden Verformungen kann es ausreichen, das Achselement an einem seiner Längsenden kippbar zu lagern. Große Verformungen und damit hohe dynamische Lasten können durch derartige kippbare Lagerung des Achselements an beiden Längsenden ertragen werden.
  • Grundsätzlich reicht es aus, für das Drehteil lediglich einen einzigen Hohlwellenmotor und sogar nur eine einzige Lageranordnung vorzusehen. Gerade bei länglichen sich in Richtung der Drehachse erstreckenden Drehteilen kann es jedoch, etwa zur Vermeidung von Verwindungen oder für einen schnellen gleichmäßigen Anlauf (Drehbeschleunigung), vorteilhaft sein, wenn der Hohlwellenmotor und die Lageranordnung im Bereich eines jeden Längsendes des Drehteils vorgesehen sind.
  • Aufgrund seiner Eigenschaften wird als Hohlwellenmotor bevorzugt ein Synchronmotor eingesetzt.
  • Das obige Drehteil eignet sich besonders als Walze oder Zylinder für eine Maschine zur Herstellung oder/und Bearbeitung einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn, weshalb eine solche mit erfindungsgemäßen Drehteilen bestückte Maschine einen eigenen Wert besitzt, für den unabhängiger Schutz angestrebt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Querschnitt durch einen Längsendbereich einer Walze einer Maschine zur Papierveredelung.
  • In 1 ist eine Walze einer Maschine zur Papierveredelung allgemein mit10 bezeichnet. Die Walze 10 umfasst einen kreiszylindrischen Mantel 12, welcher an seinem in 1 dargestellten Längsende mit einem scheibenartigen Deckelflansch 14 verbunden ist. An seinem radial inneren Endbereich ist der Deckelflansch 14 mit einem zylindrischen Lagergehäuse 16 verschweißt. In dem Lagergehäuse 16 befindet sich eine Lageranordnung 18, welche die Walze 10 an einem ruhenden Achselement 20 zur Drehung um eine Drehachse 22 lagert.
  • Das in 1 gezeigte Längsende 24 des Achselements 20 ist über einen Ring 26 mit kugelkalottenartiger Außenfläche in einer Stuhlung 28 gelagert. Der Ring 26 gestattet eine Kippbewegung des Achselements 20 um zur Drehachse 22 orthogonale Kippachsen, so dass eine im Betrieb auftretende Durchbiegung aufgrund dynamischer Belastung des Achselements 22 möglich ist.
  • Die Lageranordnung 18 umfasst im dargestellten Beispiel zwei Rollenlager 30 und 32, von denen das in 1 linke Lager 30 als Festlager und das in 1 rechte Lager 32 als Loslager vorgesehen ist. Als Loslager können etwa Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager oder/und ein CARB-Lager verwendet werden.
  • Der Festsitz des Lagers 30 wird erreicht durch eine Spannmutter 34, welche am ruhenden inneren Lagerring des Lagers 30 angreift und diesen gegen einen Achsvorsprung spannt, sowie einen in 1 linken Lagerdeckel 36, welcher den äußeren drehenden Lagerring 30 gegen einen Vorsprung in der Lagergehäuseinnenwand spannt und gleichzeitig das Lagergehäuse 16 nach Außen, insbesondere zur Außenumfangsfläche des Achselements 20 hin, abdichtet.
  • Zur anderen Seite hin wird das Lagergehäuse 16 durch einen in 1 rechten Lagerdeckel 38 begrenzt, welcher ebenfalls nach außen und insbesondere zur Außenumfangsfläche des Achselements 20 hin abdichtet.
  • Vom Mantel 12 umgeben und geschützt ist in 1 rechts neben dem rechten Lagerdeckel 38 ein Hohlwellenmotor 40 vorgesehen, durch welchen die Walze 10 zur Drehung um die Drehachse 22 antreibbar ist. Der Hohlwellenmotor 40 umfasst einen Läufer 42, welcher einen Stator 44, durch einen Luftspalt 43 getrennt, konzentrisch umgibt. Der Läufer 42 umfasst eine Mehrzahl von Permanentmagneten 46, welche in Vertiefungen 48 auf der Innenwand eines Lagergehäusefortsatzes 50 eingelegt und verklebt sind.
  • Die elektrischen Wicklungen 52 des Stators sind an einem Statorträger 54 angeordnet, welcher über geeignete Verbindungsmittel 56, etwa einem Spannsatz, drehfest mit dem Achselement 20 verbunden ist.
  • Bei ausreichendem Durchmesser des Achselements 20 kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auch daran gedacht sein, auf den Statorträger 54 zu verzichten und statt dessen die elektrischen Wicklungen 52 unmittelbar am Achselement, etwa ebenso in Vertiefungen in der Außenumfangswand des Achselements 20 anzuordnen.
  • Der Lagergehäusefortsatz 50 ist gemeinsam mit dem rechten Lagerdeckel 38 durch Schrauben am Lagergehäuse 16 befestigt.
  • Das Achselement 20 weist von seinem Längsende 24 bis zum Anbringungsort des Stators 44 eine zentrale Ausnehmung 58 längs der Drehachse 22 auf. Die zentrale Ausnehmung 58 ist am Längsende 24 durch einen Deckel 60 abgedeckt.
  • In dem vom Lagergehäuse 16 umschlossenen Bereich weist das Achselement 20 radiale Durchgänge 62, 64 und 66 auf, von denen der Durchgang 64 bis nahe an die Innenwand des Lagergehäuses 16 herangeführt ist. Befindet sich ein Schmiermittel, wie etwa Schmieröl im Inneren des Lagergehäuses und wird dieses durch die Drehung der Walze 10 in Drehung versetzt, so bildet sich in dem rotierenden Schmiermittel ein Unterschied im statischen Druck aus. Der statische Druck sinkt mit zunehmender Umfangsgeschwindigkeit, was zu einer Zirkulation des Schmiermittels über die Durchgänge 62, 64 und 66 führt. Dadurch werden die Lager 30 und 32 im Drehbetrieb der Walze 10 mit Schmiermittel versorgt.
  • Weiterhin sind elektrische Versorgungsleitungen 68 durch die zentrale Ausnehmung 58 hindurch zu einer Stromquelle 70 geführt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Stromversorgungsleitungen 68 nicht durch die Walze 10 beschädigt werden können. Ebenso müssen keine Schmiermittelleitungen vorgesehen werden. Ordnet man darüber hinaus die Durchgänge 62, 64 und 66 derart an, dass sie in Richtung der Schwerkraft verlaufen, ist auch ein Austausch des Schmiermittels im Lagergehäuse 16 über die zentrale Ausnehmung 58 des Achselements 20 ohne die Montage des Lagergehäuses 16 und unabhängig von dessen Winkelstellung möglich.
  • In der Ausnehmung 58 können auch in Fortsetzung der Durchgänge 62, 64 und 66 gesonderte Schmiermittelleitungen vorgesehen sein. Darüber hinaus kann in der Ausnehmung ein Funktionsbauteil, etwa ein Dampfzufuhrrohr oder ein Saugrohr, vorgesehen sein, wenn das Drehteil als Trocknungszylinder bzw. als Walze mit Saugkasten eingesetzt werden soll.
  • Zur Erleichterung der Installation von Funktionsbauteilen im Inneren der Ausnehmung kann das Achselement geteilt, etwa in Form von zwei im Wesentlichen gleichen Achselement-Halbschalen, ausgeführt sein.

Claims (20)

  1. Drehteil, insbesondere Walze oder Zylinder einer Maschine zur Herstellung oder/und Bearbeitung einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn, welches durch eine Lageranordnung (18) um eine Drehachse (22) drehbar gelagert ist, mit einem elektrischen Hohlwellenmotor (40) als Drehantrieb, welcher einen Stator (44) und einen relativ zu diesem drehbaren Läufer (42) umfasst, der in einem einen Luftspalt (43) bildenden radialen Abstand zum Stator (44) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lageranordnung (18) ein Kippmoment mit wenigstens einer zur Drehachse (22) orthogonalen Komponente auf das Achselement übertragbar ist und dass das Drehteil (10) durch die Lageranordnung (18) an einem im Wesentlichen ruhenden Achselement (20) drehbar gelagert ist, wobei ferner der Stator (44) an dem Achselement (20) vorgesehen ist und der Läufer (42) mit dem Drehteil (10) zur Drehmomentübertragung verbunden ist.
  2. Drehteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (18) derart ausgebildet ist, dass durch sie ein Kippmoment mit zwei zueinander und zur Drehachse (20) orthogonalen Komponenten übertragbar ist.
  3. Drehteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (18) an einem Längsende des Drehteils (10) vorgesehen ist.
  4. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (18) zwei in Richtung der Drehachse (22) mit Abstand von einander angeordnete Lager (30, 32) umfasst.
  5. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (18) von einem mit dem Drehteil (10) verbundenen Lagergehäuse (16) umgeben ist.
  6. Drehteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (42) mit dem Lagergehäuse (16, 50) zur Drehmomentübertragung an dieses verbunden ist.
  7. Drehteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (42) Permanentmagnete (46) aufweist, welche unmittelbar an dem Lagergehäuse (50) angeordnet sind.
  8. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen das Achselement (20) umgebenden Mantel (12) umfasst, wobei der Stator (441, vorzugsweise der gesamte Hohlwellenmotor (401, an einer von dem Mantel (12) umgebenen Stelle des Achselements (20) an diesem angeordnet ist.
  9. Drehteil nach Anspruch 8, gegebenenfalls unter Rückbeziehung auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Deckelflansch (14) umfasst, welcher den Mantel (12) mit der Lageranordnung (18), vorzugsweise mit dem die Lageranordnung (18) umgebenden Lagergehäuse (16), verbindet.
  10. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmiermittelversorgung (58, 62, 64, 66) für die Lageranordnung (18) vorgesehen ist.
  11. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselement (20) zumindest längs eines in Richtung der Drehachse (22) verlaufenden Abschnitts als Hohlachselement mit einer, vorzugsweise zentralen, Ausnehmung (58) ausgebildet ist.
  12. Drehteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselement (20) in Verlaufsrichtung der Ausnehmung (58), vorzugsweise längs einer die Drehachse (22) enthaltenden Teilungsebene, geteilt ausgeführt ist.
  13. Drehteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Versorgungsleitungen (68) zum Stator (44) in der Ausnehmung (58) geführt sind.
  14. Drehteil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, unter Rückbeziehung auf Ansprüche 10 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselement (20) im Inneren des Lagergehäuses (16) wenigstens einen bezüglich der Drehachse (22) in radialer Richtung verlaufenden Durchgang (62, 64, 66) aufweist, welcher die Ausnehmung (58) und die radial äußere Umgebung des Achselements (20) verbindet.
  15. Drehteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselement (20) im Inneren des Lagergehäuses (16) eine Mehrzahl von bezüglich der Drehachse (22) in radialer Richtung verlaufenden Durchgängen (62, 64, 66) aufweist, von denen wenigstens zwei (62 und 64 oder 66 und 64) in unterschiedlichem radialen Abstand von der Drehachse (22) in die radial äußere Umgebung des Achselements (22) münden.
  16. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselement (20) um wenigstens eine zur Drehachse (22) orthogonale Kippachse, vorzugsweise um zwei zueinander und zur Drehachse (22) orthogonale Kippachsen kippbar gelagert ist.
  17. Drehteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselement (20) an einem seiner Längsenden, vorzugsweise an beiden Längsenden kippbar gelagert ist.
  18. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenmotor (40) und die Lageranordnung (18) im Bereich eines jeden Längsendes des Drehteils (10) vorgesehen sind.
  19. Drehteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenmotor (40) ein Synchronmotor ist.
  20. Maschine zur Herstellung und/oder Bearbeitung einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn, mit einer Walze oder/und einem Zylinder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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