DE2163326B2 - Zahnkranz-Antrieb für großvolumige Drehkörper - Google Patents

Description

Im Betrieb erfahren großvolumige Drehkörper, ins besondere wenn in ihnen thermische Prozesse ablaufen, •rhebliche Längenänderungen, die zu Lagerungs- und Antriebsproblemen führen, da sich auch die Lagerringe nnd die Zahnkränze entsprechend axial verschieben müssen. Darfiber hinaus können bei derartigen Rotationskörpern auch noch durch thermische oder mecha- nische Beanspruchungen hervorgerufene Verformungen des Antriebi-Zahnkranzes bzw. der Auflagerringe in radialer oder tangentialer Richtung auftreten,

Damit die den Zahnkranz antreibenden Ritzel diesen Bewegungen des Zahnkranzes in etwa folgen können, 6s Stutzen sie sich bei bekannten Zahnkranz-Antrieben nach dem Ausgangspunkt der Erfindung für z. B. Drehrohröfen mit ihrer Halterung oder ihrem Gehäuse über Universalgelenke auf Stützstreben ab, die wiederum m Fundamant allseitig schwenkbar verankert sind. Durcl eine derartige Abstützung können die Ritzel den axia verschobenen Zahnkränzen jedoch nicht in Richtunj der Drebkörperachse geradlinig folgen, sondern ihn Achsen bewegen sich auf einem Schwenkbogen, wai bei größeren Verschiebungen zwangsläufig zu einei nachteiligen Änderung des Zahneingriffes zwischer Ritzel und Zahnkranz führt .

Zur Erzielung eines sich selbsttätig angleichender Zahneingriffes zwischen einem sich nur geringfügii verformenden Groß-Zahnrad und einem Antnebsritze hat man auch «hon (OE-PS 256 576) durch schwim mende Anordnung des Ritzels Bearbeitungsgenauigkei ten und Verschleißerscheinungen an den Zähnen aus geglichen (OE-PS 256 576). Das an einer Hängestangi allseitig drehbar gehaltene Ritzelgehäuse weist zwe Stützlenker mit Universalgelenken arJ, die beiderseits der durch die Achsen des Ritzels und des Zahnkränze gebildeten Ebene angeordnet sind und die über weiten Universalgelenke in festen Stützpunkten gelagert sind Diese Anordnung und Lagerung des Ritzels sicher zwar einen wirksamen Ausgleich von kleinen Radial Verformungen oder Verwerfungen des Zahnkranze und gleicht einen Zahnverschleiß aus, sie kann jedod größere axis^le Verschiebungen des Zahnkranzes nich kompensieren, da bei den hierfür notwendigen Axialbe wegungen des Ritzelgehäuses sich das Ritzel auf einen Kreisbogen bewegt und somit die Zähne nach einen gewissen Verschiebeweg außer Eingriff gelangen.

Bei einem Zahnkranz-Antrieb für Drehtrommel! von Kugelmühlen (DT-PS 888 640) ist die Antriebswei Ie des Ritzels in mehrere Wellenstücke unterteilt, du jeweils durch Membrankupplungen miteinander ver bunden sind. Dös das Antriebsritzel tragende Wellen stück ist dadurch schwimmend gelagert, so daß es klei ne Bewegungen ohne Neigung seiner Achse ausführe! kann und so eine genaue Ekgriffslage des pfeiiverzahn ten Antriebsritzels mit dem Zahnkranz sicherstell! Eine derartige Antriebs-Lagerung ist zwar für die siel nur geringfügig verformenden Kugelmühlen, nicht abe für z. B. Drehrohrofen bekannt, bei denen axiale Lan genändemngen von bis über 100 mm auftreten können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optimalen Zahn eingriff zwischen dem Antriebsritzel und dem Zahn kranz auch bei axialen Verschiebungen des Zahnkran zes sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird einmal dadurch gelöst, daß da Ritzelgehäuse an seinem im Gelenkzapfen gebildetei Stützpunkt an mindestens einer Stütze angelenkt ist deren als zylindrische Rollfläche ausgebildetes Ende be einer axialen Verschiebung des Ritzelgehäuses au einer senkrechten zu den Auflagekräften ortsfest an geordneten Stützplatte abrollt, wobei die Krümmungs achse der zylindrischen Rollfläche parallel zur ortsfe sten Stützplatte durch den Stützpunkt verläuft und ii der Mittelebene des Ritzels liegt.

Eine andere Lösung dieser Aufgabe besteht darir daß sich das Ritzelgehäuse mit seinem in einem Ge lenkzapfen gebildeten Stützpunkt mittig an einen zweiarmigen Querhebel des Gelenkmechanismus ab stützt, dessen beide Enden in parallelen, entgegenge setzt ausgerichteten Endstangen gelagert sind, die ii einer durch die Ritzelachse gehenden Ebene liegen un< deren Enden in je einem zu beiden Seiten einer durcl die drei Querhebelgelenke definierten Ebene angeord neten Lager im ortsfesten Bauteil gelagert sind.

In beiden Lösungswegen der Erfindung ist die Er

kenntnis verwirklicht, daß ein sicherer Zahneingriff zwischen dem Ritzel und dem Zahnkranz auch bei erheblichen axialen Verschiebungen des Zahnkranzes nur dann gewährleistet ist, wenn durch den Gelenkmechanismus eine Verschiebung des Antriebsritzels parallel 5 zur Längsachse des Drehkörpers erreicht wird.

Wird bei d«n erfindungsgemäßen Antrieben der Gelenkmechanismus in einer Ebene ausgerichtet, die mit der der. Teilkreisen der beiden Zahnräder gemeinsamen Tangentialebene einen Winkel bildet, der größer to als der Eingriffswinkel ist, dann ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, daß die Andruckkraft des Ritzels im Verhältnis zum übertragenen Drehmoment zunimmt, so daß die Andruckfeder außer dem Eigengewicht der Antriebsvorrichtung nur die das Ritzel im Stillstand an den Zahnkranz andrückende Kraft aufbringen muß.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführung des Zahnkranz-Antriebts in schematischer Ansicht,

F i g. 2 den Zahnkranz-Anirieb der F i g. 1 in Seitenansicht in Richtung der Pfeile U-II,

F i g. 3 den Gelenkmechanismus für das Antriebsrit-/el der Pfeile HI-III der F i g. I im vergrößerten Maß- ^₅ stab,

F ig. 4 einen Schnitt längs der Schnittlinie IV-IV in F i g. 3,

F ig. 5 einen Schnin längs der Schnittlinie V-V in f^;ig.3,

F 1 g. 6 das Wirkungsprinzip des Gelenkmechanisrnui, für das Antriebsritzel,

F i g. 7 eine andere Ausführung der Erfindung in achsnormalem Teilschnitt,

Fig.8 den Gelenkmechanismus der Ausführung μ nach F i g. 7 in Seitenansicht in vergrößertem Maßstab,

Fig.9 einen Schnitt längs der Schnittlinie IX-IX in F i g. 8.

Bei der in F i g. 1 bis 6 gezeigten Ausführung ist der Drehkörper 1 eine zylindrische Trommel und von einem Ring 2 umgeben, dessen Zahnkranz 3 mit einem Ritzel 4 kämmt. Die Ritzelachse liegt parallel zur Achse des Zahnkranzes. Ein Ritzelgehäuse 5 umgibt das Ritzel mit seinen beiden Flanschen 51, 52, die durch stabile Querstreben miteinander verbunden sind und die Ritzelwelle aufnehmen

Der Ring 2 enthält beiderseits seiner Symmetrieebene zwei zylindrische, zum Ring koaxiale Laufflächen 21, 22, auf denen jeweils eine im Gehäuse 5 drehbar gelagerte Rolle 53 läuft. Das Gehäuse ist über einen Gelenkmechanismus 6 an einem senkrecht zur Riizelachs° ausgerichteten Gelenkzapfen 54 angelenkt (Fig. 2). Der Gelenkmechanismus 6 umfaßt einen zweiarmigen Querhebel 60, der mittig an einem auf dem Geienkzapfen 54 zentrierten Kugelgelenk, und dessen Enden an zwei gleichlangen Gelenkstangen 61, 62 angelcnkt sind. Die Gelenkstangen sind parallel und entgegengesetzt ausgerichtet und mit ihrem anderen Ende in Zapfenlagern 63, 64 eines ortsfesten Sockels 65 gelagert. Die Zapfenlager 63,64 liegen zueinander parallel und senkrecht zu einer durch die Achse des Ritzels 4 gehenden Ebene. So kann sich der Mechanismus 6 verformen und bleibt doch in dieser Ebene.

Die Wirkungsweise des Gelenkmechanismus 6 ist in F i g. 6 schematisch dargestellt. Bei einem derartigen mechanischen System, einem sog. »Wattschen System«, bewegt sich der Sützpunkt bzw. die Mittelachse des Gelenkzapfens 54 bei z. B. gleicher Länge der Gelenk-

stangen 61, 62 praktisch auf einer Geraden, wenn das System verformt und die Gelenkstangen um gleiche Winkel verschwenkt werden. Wenn daher im Stötzpunkt des Gelenkzapfens 54 ein Druck senkrecht zur Verschiebungsgeraden Δ angreift, wird der durch die unterschiedliche Neigung der Gelenkstangen 6t bzw. 62 erzeugte Rückdruck nur winzig sein, da dieser Unterschied praktisch Null ist

Bei einem Drehkörper, z. B. Drehrohrofen, sind die zulässigen Längenänderungen bekannt, so daß danach der Gelenkmechanismus, insbesondere die Längen der Hebel, so ausgelegt werden kann, daß der Druck des Gehäuses S auf den Gelenkzapfen 54 stets senkrecht zur Verschiebungsgeraden Δ ist, in der sich der Gelenkzapfen 54 verschiebt

Das Ritzel 4 wird an den Zahnkranz 3 durch eine Feder 7 (F i g. I) angedrückt, die zwischen einem ortsfesten Stützblock 71 und einem am Gehäuse 5 angebrachten Element 72 eingespannt ist. Wenn die Kraft, mit der das Gehäuse an «-in Zahnkranz angedrückt wird, die Lage der Laufrollen 13 und die Richtung des Zahndruckes bei üblichem Drehmoment des Drehrohrantriebes bekannt sind, kann die mittlere Richtung der Resultierenden der am Gehäuse angreifenden Kräfte aerechnet werden, nach der die Ebene des Gelenkmechanismus 6 ausgerichtet wird.

Bei einer axialen Verformung des Drehkörpers innerhalb der zugelassenen Grenzen verschiebt sich demzufolge die Rückdruckkraft parallel und bleibt senkrecht zur Bewegungsrichtung. Es entsteht also keine merkliche Schrägstellung der Ritzelachse, kein Kippmoment am Gehäuse, und der Zahndruck bleibt gleichmäßig über die Zahnbreite verteilt.

Wie in F i g. 2 gezeigt /St das Ritzelgehäuse mit einer Kupplung verbunden, die — ähnlich wie der Gelenkmechanismus 6 — aus mehreren Gelenkstangen zusammengesetzt ist. Über diese Kupplung wird auf das Ritzel 4 ein Drehmoment übertragen, wobei die Längsverschiebungen des Ritzels gegenüber der Kupplung bzw. der Welle aufgenommen werden, ohne daß ein Rückdruck auf das Ritzel wirkt Wie ersichtlich, kann durch Kombination beider Gelenkmechanismen und durch ein Gegengewicht zum Ausgleich der Gewichte der Kupplung und der Übertragungswelle trotz der Axialverschiebungen des Drehkörpers eine gleichmäßige Verteilung des Zahndruckes erreicht werden. Von einem Motor können daher ein ortsfestes Untersetzungsgetriebe 9 bei geringer Drehzahl große Drehmomente auf djs Ritzel übertragen werden.

Um noch größere Drehmomente auf den Zahnkranz zu übertragen, werden bei einer anderen Ausführung zwei im Gehäuse 5 mit gewissem Abstand voneinander gelagerte Zwischenritzel verwendet die mit dem Zahnkranz kämmen und durch ein gemeinsames Ritzel getrieben werden, das axial im Gehäuse gelagert und radial durch seine Verzahnung gehalten ist. Dieses Ritzel wird durch die in F i g. 2 gezeigte Kupplung angetrieben. Die Lage des Gelenkzapfens 54 und die Anordnung der Ebene des Gelenkmechanismus 6 werden entsprechend den auf die Gesamtvorrichtung wirkenden Kräften festgelegt.

Das Gehäuse 5, das sich mittels der Rollen 53 an den Laufflächen 2», 22 abstützt und mit dem Querhebel 60 durch das Kugelgelenk am Gelenkzapfen 54 verbunden ist, kann sich in allen Richtungen bewegen und den etwaigen Verformungen des Zahnkranzes oder des Drehkörpers — wie bei den vorher beschriebenen Bauarten — folgen.

Bei der in den F i g. 7 bis 9 dargestellten Ausführung ist der das Gehäuse haltende Gelenkmechanismus eine an einem Bolzen 11 angelenkte Stütze 10, der in einem am Gehäuse festen Bügel 55 steckt. Der in der Mittelebene des Ritzels angeordnete Bolzen 11 ist mit einem Kugelgelenk versehen, dessen Kugelmittelpunkt den Stützpunkt des Gehäuses bildet.

Die Stütze 10 ruht auf einer ebenen Stützplatte 12, die senkrecht zur Resultierenden der vom umlaufenden Drehkörper ausgeübten Kräfte ist, mittels einer zylindrischen Rollfläche 13, deren Zylinderachse durch Stützpunkt 54' geht ufid zur Ebetre der Stützplatte 12 und zuf Mittelebene des Ritzels parallel ist, wobei der Stützpunkt 54 in dieser Mittelebene liegt. Bei dieser Anordnung ist das Gehäuse 5 mit vier Laufrollen 53 ausgestattet, die paarweise beiderseits des Ritzels angeordnet sind. Die Stützfeder 7 ist dabei so angeordnet, daß die Stütze nur den Rückdruck der Verzahnung aufzunehmen hat und parallel zu demjenigen Verzahnungsdruck ausgerichtet ist, der bei normalem Drehmoment des Drehkörper-Antriebs auftritt.

Das Ende der Stütze ist in einem Bügel 14 gehalten, der an der ortsfesten StUtzplatte 12 starr befestigt ist und dessen beide Plansche je ein Langloch 141 aufweisen. Durch diese Langlöcher und durch die Stütze ist ein Bolzen 101 gesteckt, durch den die Stütze eine etwa auftretende Zugkraft aufnehmen kann. Er behindert aber nicht das Abrollen der Stütze auf ihrer zylindrischen Fläche 13. Keile 15 in Keilnuten der Stütze und der Stützplatte 12 verhindern Gleit- bzw. Rutschbewegungen der Stütze 10 und gewährleisten ihre Rollbewegung auf der zylindrischen Stützfläche 13.

Durch diese Anordnung verschiebt sich bei den Längsbewegungen des Drehkörpers die zur Stützplatte 12 senkrechte Reaktionskraft parallel. Die Stütze rollt auf ihrer zylindrischen Stützfläche und folgt frei den Verschiebungen des Drehkörpers, ohne Gegenkräfte auf das den Verformungs-Bewegungen des Zahnkranzes folgende Gehäuse 5 auszuüben.

Auch bei vlieser Ausführung körinen statt vier Rollen und einer Gelenkstütze nur zwei Tragrollen 2 — wie bei der nach F i g. 1 — und zwei Stützen vorgesehen werden, die die Resultierende der auf das Gehäuse ausgeübten Kräfte gemeinsam aufnehmen.

Die Länge dei Andruckfeder 7 kann sich je nach den Verschiebungen des Drehkörpers ändern. Ist sie am ortsfesten Stützblock 71 angelenkt, kann sie kleine Reaktionskräfte übertragen. Um auch diese kleinen Reaktionskräfte zu unterdrücken, soll der ortsfeste Stützblock 71 parallel zur theoretischen Drehachse des Drehkörpers ausgerichtet sein und die Feder 7 sich auf ihm entweder über einen Gelenkmechanismus ähnlich dem nach F i g. 1 oder die Stütze 10 auf einer zylindrischen Fläche von zu ihm paralleler und zur Drehachse des Drehkörpers senkrechter Achsrichtung abstützen. Die Feder Kann dann den Verschiebungen des Drehkörpers frei folgen und auf das Ritzel eine stets zu seiner Achse senkrechte Kraft übertragen.

Es kann vorteilhaft sein, den Stützpunkt weiter von der den Teilkreisen der Verzahnungen gemeinsamen Tangentialebene abzurücken, so daß die Ebene der Stütze mit der Tangentialebene einen Winkel bildet, der gyößer als der Druckwinkel ist In diesem Fall nimmt die Andruckkraft des Ritzels im Verhältnis zum übertragenen Drehmoment zu, und so wird die Gefahr eines Abhebens beseitigt. Bei zweckmäßiger Auslegung des Systems braucht daher die Feder außer dem Eigengewicht der Antriebsvorrichtung nur die das Ritzel im Stillstand an den Zahnkranz andrückende Kraft aufzubringen.

Die Erfindung ist nicht auf die Konstruktionsmerkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle diejenigen Zahnkranz-Antriebe bei denen eine Verschiebung des Gehäuse-Stützpurtktes auf einer zur theoretischen Drehachse parallele Geraden erfolgt und bei denen das Ritzelgehäuse den Verschiebungen des Drehkörpers so folgen kann, daß die Stütz-Gegenkraft praktisch in der Mittelebene des Ritzels bleibt, ohne daß die Halteeinrichtung eine durch die Verschiebungen des Drehkörpers verursachte Axialkömponente auf das Gehäuse übertragen könnte. Diese Wirkungen lassen sich beispielsweise auch durch Gleitbahnen verwirklichen.

Die beiden beschriebenen Ausführungen können Axialverschiebungen des Zahnkranzes von 60 mm beiderseits der Mittelstellung aufnehmen. Da die Gelenkmechanismen sowohl Zug- wie Druckkräfte ohne axiale Rückdruckkraft aufnehmen, kann der Gehäuse-Stützpunkt auf der einen oder anderen Seite der Ritzel achse angeordnet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zahnkranz-Antrieb für großvolumige Drehkörper, wie Drehrohröfen, Trommelmühlen, Trommel· trocknen! u.dgL, bei welchem der auf dem Drehkörper befestigte Zahnkranz verformbar und axial verschiebbar ist und das Gehäuse des Antriebsritzels über einen Gelenkmechaiiismus an einem ortsfesten Bauteil gebalten und durch eine Zwangsfüh- rung entsprechend den Zahnkranzbewegungen geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzelgehäuse (5) an seinem im Gelenkzapfen (54) gebildeten Stützpunkt an mindestens eiier Stütze (10) angelenkt ist, deren als zylindrische Rollfläche (13) ausgebildetes Ende bei einer axialen Ver schiebung des Ritzelgehäuses (5) auf einer senkrechten zu den Auflagerkräften ortsfest angeordneten Stntzplatte (12) abrollt, wobei die Krümmungsachse der zylindrischen Rollfläche (13) parallel zur ortsfesten Stützptatte (12) durch den Stützpunkt (54) verläuft und in der Mittelebene des Ritzels (4) liegt

2. Zahnkranz-Antrieb für großvolumige Drehkörper, wie Drehrohröfen. Trommelmühlen, Trommeltrocknern u.dgl, bei welchem der auf dem Drehkörper befestigte Zahnkranz verformbar und axial verschiebbar ist und das Gehäuse des Antriebsritzels über einen zwei Parallellenker enthaltenden GelenW.nechanismus an einem ortsfesten Bauteil gehalten und durch eine Zwangsführung entsprechend denZahnkranzbewegungen geführt ist, dadurch gekennzeichnet, d ß sich das Ritzelgehäuse (5) mit seinem in einem Gelenkzapfen (54) gebildeten Stützpunkt mittig an einem zweiarmigen Querhebel (60) des Gelenkmechanismus abstützt, dessen beide Enden in parallelen, entgegengesetzt ausgerichteten Gelenkstangen (61, 62) gelagert sind, die in einer durch die Ritzelachse gehenden Ebene liegen und deren Enden in je einem zu beiden Seiten einer durch die drei Querhebelgelenke definierten Ebene angeordneten Lager (63, 64) im ortsfesten Bauteil (65) gelagert sind.

3. Zahnkranz-Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkmeciianismus (6) in einer Ebene ausgerichtet ist, die mit der den Teilkreisen der beiden Zahnräder gemeinsamen Tangentialebene einen Winkel bildet, der größer als der Eingriffswinkel ist.

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