Treibscheiben-Schachtfördermaschine mit verbesserter Kühlluftführung

Die Erfindung betrifft eine Treibscheiben- oder Trommelfördermaschine mit einem elektrischen Motor zum Antrieb von Förderseilen, dessen Rotor mit dem Zylindermantel der Treibscheibe verbunden ist und dessen Statorgerüst an einer eine Hohlachse aufweisenden Tragkonstruktion befestigt ist, wobei der Motor innerhalb des Zylindermantels und zwischen den Schilden der Treibscheibe in einem Hohlraum angeordnet ist, welcher zur Fremdbelüftung des Motors mit Kühlluft beaufschlagbar ist.

Derartige Schachtfördermaschinen sind beispielsweise aus der DE-PS 42 22 094 oder DE-PS 44 05 593 bekannt. Erstere weist eine Hohlachse mit einem vergrößerten Durchmesser im Mittelteil und zwei entgegengesetzt geneigt liegenden Wandabschnitten auf, durch die die Kühlluft im Wesentlichen radial auf die Innenseite der Treibscheibenschilde des Zylindermantels gerichtet werden soll. Letztere weist eine massive einteilige Achse auf, wobei zwischen Achse und den diese mit dem Zylindermantel verbindenden Wälzlager Ventilationsringe zur Durchführung der Kühlluft vorgesehen sind. Beide Treibscheiben-Schachtfördermaschinen haben den Nachteil, dass die Kühlung des Motors auf ineffektive Weise geschieht. Weiterhin ergeben sich bei den o.a. Lösungen entweder relativ große Lagerabstände, bedingt durch die Anschlüsse der Kühlluftkanäle zwischen den Lagern oder sehr voluminöse und schwer zu handhabende Achsbauteile.

Damit stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine Treibscheiben- oder eine Trommelfördermaschine mit einer verbesserten Kühlluftführung und kompakteren Abmessungen zu schaffen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Hohlachse durch mindestens zwei Teilachsen gebildet ist, die mit mindestens einer Tragscheibe und dem Statorgerüst die Tragkonstruktion bilden.

Damit wird eine besonders direkte Führung der Kühlungsluft von der Hohlachse in den den Motor umgebenden Hohlraum am zu kühlenden Motor vorbei und wieder zurück in die Hohlachse gewährleistet. Zugleich wird aufgrund der Anordnung und Ausbildung der Tragkonstruktion eine direkte Kühlung des Statorgerüstes bewirkt. Die Tragscheibe kann dabei Teil des Statorgerüsts sein.

Insbesondere ist dabei daran gedacht, dass ein über die Hohlachse mit Kühlluft beaufschlagter und durch das Statorgerüst, sowie die Hohlachse und das Statorgerüst miteinander verbindende seitliche Tragscheiben umfasster Belüftungsraum vorgesehen ist. Über den von dem Statorgerüst und den Seitenscheiben umfassten Belüftungsraum, worunter sowohl ein abgetrennter als auch ein offener, in den Hohlraum übergehender Belüftungsraum verstanden werden kann, gelangt die Luft in den den Motor umgebenden Hohlraum am zu kühlenden Motor vorbei und wieder zurück in den Belüftungsraum bzw. die Hohlachse.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht dabei vor, dass die Seitenscheiben zumindest annähernd senkrecht zur Hohlachse angeordnet sind. Diese Seitenscheiben bzw. seitlichen Tragscheiben sind an ihren der Hohlachse zugewandten Enden mit dieser verbunden.

Der Belüftungsraum ist der Hohlachse zugeordnet, d. h. die Kühlluft gelangt über die Hohlachse in den Belüftungsraum, von dort in den Hohlraum, wieder in den Belüftungsraum zurück und von dort wird die erwärmte Kühlluft durch die Hohlachse zurückgeleitet. Um die Luftzu- und -ableitung in dem Belüftungsraum bewerkstelligen zu können, ist zwischen den Seitenscheiben eine den Belüftungsraum in eine Zuleitung und eine Ableitung teilende Schottwand vorgesehen. Diese sollte zweckmäßigerweise parallel zu den Seitenscheiben und mittig in dem Belüftungsraum angeordnet sein.

Dabei kann prinzipiell ein Bauteil eingespart werden, wenn die Tragscheibe zugleich als Schottwand ausgebildet ist, indem diese eine entsprechende Länge aufweist.

Diese Variante der Erfindung wird dadurch realisiert, dass die Halbachsen an ihren inneren Enden durch Flansche mit der Tragscheibe verbunden sind. In diesen Flanschverbindungen wiederum sind Bohrungen vorgesehen, durch welche die Luft in den den Motorraum umgebenden Hohlraum und zurück strömen kann. Die Flansche sind dabei an ihren Stirnseiten jeweils mit der Tragscheibe verbunden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in die Verbindungsflansche der Halbachsen radial ausgerichtete Kühlluftkanäle integriert sind, über die ein zusätzlicher Kühleffekt erreicht werden kann.

Die Kühlluft muss aus dem Belüftungsraum in den den Motor umgebenden Hohlraum gelangen, weswegen vorgeschlagen wird, dass die Seitenscheiben Öffnungen zum, in Bezug auf die Hohlachse gesehen, axialen Kühlluftaustritt bzw. -eintritt aufweisen. Die Kühlluft gelangt damit direkt durch die Öffnungen in den Hohlraum, wobei gleichzeitig eine Kühlung an der Innenseite des Statorgerüstes erfolgt, da der Luftstrom auch dort vorbeigeführt wird. Die Öffnungen sollten etwa in der Mitte der Seitenwände des Belüftungsraumes positioniert sein und dienen gleichzeitig als Montagehilfe hinsichtlich der Verbindung zwischen Hohlachse und Statorgerüst.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht dabei vor, dass die Halbachsen an ihren inneren Enden jeweils lösbar mit einer Seitenscheibe verbunden sind, wozu z.B. eine Schraubverbindung vorgesehen ist. Zusätzliche Stabilität in dem Belüftungsraum, insbesondere um einen Teil der Last auf die Seitenscheiben aufzunehmen, wird dadurch erreicht, dass in dem Belüftungsraum sich in radialer Richtung zur Hohlachse erstreckende Verstärkungsbleche vorgesehen sind. Vorzugsweise acht oder zwölf Verstärkungsbleche umgeben die Hohlachse sternenförmig in gleichmäßigem Abstand in radialer Richtung und reichen zweckmäßigerweise bis zum statorseitigen Ende der Tragkonstruktion.

Ein vorteilhafter Doppeleffekt kann erreicht werden, wenn die Verstärkungsbleche als Luftleitbleche ausgebildet sind. Durch die Ausbildung und Anordnung der Luftleitbleche kann die über die Hohlachse in die entsprechende Belüftungsraumhälfte geleitete Luft in Richtung der Öffnungen zum den Motor umgebenden Hohlraum und/oder in Richtung auf die Innenseite des Motors geleitet werden, dadurch ergibt sich eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeübergang.

Zur Be- und Entlüftung des Hohlraumes ist vorgesehen, dass die Hohlachse Bohrungen für die Zuluft und/oder die Abluft aufweist, die mit dem Belüftungsraum korrespondieren. Die Hohlachse weist in diesem Fall Bohrungen auf, über die die Zuluft in den Belüftungsraum gelangt und jenseits der Schottwand weitere Bohrungen auf, über die die zurückzuführende Luft wieder aus dem Belüftungsraum in die Hohlachse gelangt. Die beiden Halbachsen sind über Flanschverbindungen miteinander verbunden.

Anstatt Bohrungen in der Hohlachse selbst vorzusehen, ist es bei einer Hohlachse auch denkbar, dass zwischen den beiden Halbachsen ein aus dem zentralen Achsenabschnitt und den beiden Seitenscheiben gebildetes Mittelbauteil vorgesehen ist.

Dieses Mittelbauteil umfasst auch einen Achsenabschnitt mit Bohrungen für die Zu- und Abluft. Dabei handelt es sich um einen gesonderten zentralen Achsenabschnitt. Entsprechend wird vorgeschlagen, dass die Bohrungen in dem zentralen Achsenabschnitt vorgesehen sind.

Es versteht sich hinsichtlich der beiden letztgenannten Varianten mit Bohrungen in der Halbachse bzw. in dem zentralen Achsenabschnitt, dass Zu- und Abluft gegeneinander abgeschottet sein müssen. Es ist daher daran gedacht, dass die Bohrungen für die Zuluft und die Bohrungen für die Abluft durch eine zusätzliche oder eine Verlängerung der Schottwand voneinander getrennt sind. Diese Schottwand kann zweiteilig ausgebildet sein, ein innerer Teil der Schottwand ist dabei in der Hohlachse angeordnet, während ein äußerer Teil der Schottwand sich in dem Belüftungsraum befindet. Innerer und äußerer Teil sind dabei durch die Außenwandung des Rohrs der Hohlachse bzw. des Achsenabschnitts voneinander getrennt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Lagersitze zur Verbindung der Hohlachse mit dem Zylindermantel der Hohlachse zugeordnet sind. Dies bietet deutlich geeignetere Anschlussmöglichkeiten für die Los- bzw. Festlager, über die die Hohlachse mit dem Zylindermantel der Treibscheibe verbunden wird. Die Lagersitze sind dabei Bestandteil der Halbachsen und mit diesen einteilig hergestellt oder separate Bauteile.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Hohlachse. Diese weist demnach einen polygonartigen Querschnitt, insbesondere einen vier-, sechs- oder achteckigen Querschnitt auf. Dies ist einerseits von Vorteil, weil die Hohlachse mit keiner zusätzlichen Verdrehsicherung ausgerüstet werden muss, die andernfalls durch eine Änderung des Querschnitts zwischen den Lagerenden von einem runden in einen eckigen Querschnitt bewerkstelligt werden müsste. Dies ist nicht nur besonders aufwendig, sondern bringt auch unnötige statische Probleme mit sich. Andererseits liegt der Vorteil eines durchgehenden polygonartigen Querschnitts der Hohlachse darin, dass die Anschlussmöglichkeiten für die Luftzu- und -abführung bei einem eckigen Querschnitt deutlich besser sind. Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch eine verbesserte Kühlluftführung in der Treibscheiben-oder Trommelfördermaschine aus. Die Hohlachse ist zweiteilig ausgebildet, wobei beide Achsenhälften mit mindestens einer Tragscheibe und dem Statorgerüst die Tragkonstruktion bilden. Eine oder mehrere Tragscheiben können dabei auch in das Statorgerüst integriert sein. An dieser Tragscheibe wird die Luft vorbei geführt. In einer Variante ist ein zusätzlich ausgebildeter Belüftungsraum zwischen der Hohlachse und dem Statorgerüst vorgesehen, der seitlich durch zwei als Seiten- ausgebildete Tragscheiben begrenzt ist. Die Kühlluft wird dabei durch eine Zuleitung in den Lüftungsraum hinein und an der Innenseite des Statorgerüstes vorbei durch die Öffnungen in den Seitenraum heraus in den den Motor umgebenden Raum geleitet, die Rückführung der erwärmten Luft erfolgt entsprechend. Dabei ist vor allem der direkte Kontakt der Kühlluft mit der Innenseite des Statorgerüstes von Vorteil, weil hier bereits ein zusätzlicher und direkter Kühleffekt ausgeübt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Figur 1 den Schnitt durch einen oberen Teil einer Treibscheiben-Schachtfördermaschine mit einer Tragscheibe, Figur 2 eine Maschine nach Figur 1 mit zwei Seitenscheiben, Figur 3 eine Maschine nach Figur 1 mit einem Mittelbauteil, Figur 4 eine Variante zu Figur 3 und Figur 5 eine Hohlachse mit polygonartigem Querschnitt in perspektivischer Ansicht.

Figur 1 zeigt eine Treibscheiben-Schachtfördermaschine mit der Treibscheibe 2, um die das Förderseil 11 in dem Treibscheibenfutter 31 geführt ist. Über ein Stegblech 32 ist der Zylindermantel 4 mit dem Motor 5 verbunden. Dieser W

Motor 5 ist in einem Hohlraum 12 angeordnet, der von dem Zylindermantel 4 und den seitlichen Schilden 13 umfasst ist. Dieser Hohlraum 12 dient zur Fremdbelüftung des Motors 5 bzw. von Rotor 6 und Statorgerüst 7 mit Kühlluft, die über die Hohlachse 3 in den Hohlraum 12 hinein- und aus diesem auch wieder herausgelangt. Die beiden Halbachsen 18 und 19 sind über die Verbindungsflansche 14 und 15 mit der hier einteiligen Tragwand 8 verbunden. Tragwand 8, Hohlachse 3 und Statorgerüst 7 bilden dabei die Tragkonstruktion 10. Es verbleiben Bohrungen 33, hier dargestellt nur zur Zuführung der Kühlluft in Richtung Hohlraum 12. Die Tragwand 8 ist dabei zugleich als Schottwand 16 ausgebildet. Der Pfeil 51 symbolisiert den Eintritt der Kühlluft aus der Hohlachse 3 in die Bohrung 33, der Pfeil 52 den Eintritt in den Hohlraum 12, die Pfeile 53 und 54 die Zirkulation darin und die Pfeile 55 und 56 den Austritt durch die hier nicht dargestellte Bohrung in die Hohlachse 3 zurück. Zu erkennen sind außerdem die Lagersitze 25, 26 für das Loslager 34 bzw. für das Festlager 35 und den Anschluss des Zylindermantels 4. Diese Lagersitze 25, 26 sind in diesem Fall der Hohlachse 3 zugeordnet und einteilig mit dieser hergestellt, sodass sich eine vereinfachte Montagemöglichkeit bietet. Mit den Bezugszeichen 36 und 37 sind die Achslager bezeichnet, in dem Schild 13 des Zylindermantels 4 ist zudem noch ein Montagefenster 38 zu erkennen, die Bremsscheiben am äußeren Ende des Zylindermantels 4 sind mit dem Bezugszeichen 39 versehen.

In Figur 2 symbolisiert der Pfeil 40 den Kühllufteintritt durch den Belüftungsraum 1 in den Hohlraum 12 hinein- und aus diesem auch wieder heraus, symbolisiert durch den Kühlluftaustritt 41. Zwischen der Hohlachse 3 und dem Hohlraum 12 ist ein Belüftungsraum 1 angeordnet, der einerseits aus einer Zuleitung 1' und einer von dieser über eine einteilige Schottwand 16 abgetrennten Ableitung 1" besteht. Seitlich ist der Belüftungsraum 1 durch die hier als Seitenscheiben 8, 9 ausgebildeten Tragscheiben begrenzt, die Öffnungen 17, 17' aufweisen, durch welche die Zuluft in den den Motorraum 5 umgebenden Hohlraum 12 bzw. wieder aus diesem herausströmen kann. Vorteilhafterweise kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine besonders effektive Belüftung bewerkstelligt werden, indem die Zuluft nicht nur durch die Öffnungen 17 in der W

8

Seitenscheibe 8 direkt heraustritt, sondern dabei auch noch mit dem Statorgerüst 7 in Kontakt tritt, sodass es gleich mitgekühlt wird. Die Kühlluft kann sich dabei gleichmäßig zusätzlich im Hohlraum 12 verteilen, wobei sie auch durch den Luftspalt 28 zwischen Rotor 6 und Statorgerüst 7 passieren kann. Anschließend wird sie über die Öffnung 17' in der Seitenscheibe 9 in die Ableitung 1" und von dort in die Hohlachse 3 zurückgeführt. Die Hohlachse 3 ist durch zwei Halbachsen 18, 19 gebildet, die an ihren einander zugewandten Enden 20, 21 mit den Seitenscheiben 8, 9 fest oder lösbar verbunden sind. Zusätzliche Stabilität in dem Belüftungsraum, insbesondere um einen Teil der Last auf die Seitenscheiben 8, 9 aufzunehmen, verleihen die sich in radialer Richtung zur Hohlachse 3 erstreckenden Verstärkungsbleche 22, welche die Hohlachse 3 sternenförmig umgeben. Sie wirken zugleich als Luftleitbleche, indem die Kühlluft in Richtung der Öffnung 17 zum den Motor 5 umgebenden Hohlraum 12 und/oder in Richtung auf das Statorgerüst 7 geleitet werden.

Die Darstellung in Figur 3 unterscheidet sich von der in Figur 2 insbesondere dadurch, dass zwischen den beiden Halbachsen 18 und 19 ein Mittelabschnitt 27 positioniert ist, der einerseits die Seitenscheiben 8 und 9 und andererseits den zentralen Achsenabschnitt 42 aufnimmt. Dieser umfasst die Bohrungen 23, 24, wobei erstere für die Zuluft in den Belüftungsraum V und letztere für die Rückführung der Luft wieder aus dem Belüftungsraum 1" heraus vorgesehen ist. Das Mittelbauteil 27 ist fest oder lösbar mit den Halbachsen 18, 19 verbunden und weist hier die beiden Teile 29 und 30 der Schottwand 16 auf. Dabei ist der äußere Teil 29 der Schottwand 16 innerhalb des Belüftungsraums 1 zur Abschottung vorgesehen, der innere Teil 29 dient zur Abschottung der Hohlachse 3.

Eine alternative Ausführungsform hierzu zeigt Figur 4. Hierbei handelt es sich um eine Hohlachse 3, die mit Bohrungen 23, 24 ausgerüstet ist, die wiederum korrespondierend zu dem Belüftungsraum 1 bzw. V und 1" hinsichtlich Zu- und Abluft angeordnet sind. Die beiden Halbachsen 18, 19 sind hier direkt, über die Flansche 49, 50 miteinander verbunden. Auch hier ist die Schottwand 16 in einen äußeren Teil 30 und einen inneren Teil 29 aufgeteilt.

Figur 5 zeigt den Abschnitt einer auf einem Lagerbock 45 positionierten Hohlachse 3, die hier als Polygon, nämlich als Viereck mit abgerundeten Ecken 46 ausgebildet ist. Damit kann eine gesonderte Verdrehsicherung entfallen, zudem sind die Anschlüsse für Lüftungseinrichtungen hier wesentlich einfacher. Mit 43 ist der Lagerring bezeichnet und mit 44 der Verbindungsflansch zum Statorgerüst.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.