DE20115350U1

DE20115350U1 - Drehverbindung

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Publication number: DE20115350U1
Application number: DE20115350U
Authority: DE
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2011-09-19
Also published as: US7021167B2; DK200201304A; US20030051566A1

Description

Drehverbindung

Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Drehverbindungen der in Rede stehenden Art kommen beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, in Baumaschinen, bei Drehkranen sowie häufig auch bei Windkraftanlagen zum Einsatz. Dabei ist es beim Einsatz einer gattungsgemäßen Drehverbindung im Allgemeinen erforderlich, neben dem eigentlichen Zweck der drehbaren Verbindung zweier Maschinen- oder Anlagenteile, zur aktiven Drehung eines der beiden Maschinen- bzw. Anlagenteile weiterhin ein Antriebsdrehmoment auf dieses Maschinen- bzw. Anlagenteil zu übertragen, wobei das Antriebsdrehmoment meist durch einen elektrischen oder hydraulischen Antrieb bereitgestellt wird.

Aus der DE 198 14 629 Al ist eine Anordnung zur drehbaren Lagerung der Maschinengondel einer Windkraftanlage bekannt, bei der das Drehmoment von der drehbaren Maschinengondel auf den feststehenden Turm mittels elektromotorischer Antriebe übertragen wird. Dies geschieht dort in der Form, dass die Antriebe mit jeweils einem Zahnradritzel versehen sind, das jeweils in eine am Turm bzw. am feststehenden Lagerring der Drehverbindung angeordnete umlaufende Verzahnung

eingreift, wodurch die motorische Drehung der Maschinengondel relativ zum Turm ermöglicht wird.

Eine dergestalt ausgebildete, gattungsgemäße Drehverbindung ist jedoch aufwendig und daher teuer in der Produktion, und weist darüber hinaus einen erheblichen Wartungsbedarf auf, der insbesondere das regelmäßige Schmieren bzw. turnusmäßige Reinigen des Zahnkranzes und der Antriebsritzel umfasst. Überdies müssen die Verzahnungen von Ritzel und Zahnkranz, wie dies für alle Zahnradgetriebe gilt, sehr präzise zueinander ausgerichtet werden, um nicht Abstriche bei Lebensdauer und/oder Versagenssicherheit des Antriebs hinnehmen zu müssen.

Der hohe Aufwand bei der Produktion einer derartigen Drehverbindung entsteht insbesondere durch die Herstellung der Verzahnung des umlaufenden Zahnkranzes, jedoch auch durch die der Herstellung der Verzahnung an dem bzw. den Antriebsritzeln. Denn die Verzahnung des Antriebszahnkranzes muss in bekannter, aufwendiger Weise mit Präzisionswerkzeugen gefräst und anschließend einer Wärmebehandlung zur Härtung der Zahnflanken unterzogen werden. Auf ähnliche Weise ist auch die Verzahnung der Antriebsritzel herzustellen und wärmezubehandeln. Darüber hinaus benötigt eine derartige Drehmomentübertragung aufgrund Zahnkranz, Ritzel sowie zugeordneter Antriebsmotoren nicht unerheblichen Bauraum im unmittelbaren Bereich der Drehverbindung, welcher nicht in allen Fällen zur Verfügung steht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehverbindung zu schaffen, mit der sich ein Antriebsdrehmoment auf einen der Lagerringe übertragen lässt, wobei die Drehverbindung jedoch insbesondere kostengünstiger in der Herstellung ist, die Drehverbindung weiterhin nur einen geringen Montage- sowie Wartungsaufwand verursacht und darüber hinaus größere Flexibilität bezüglich der Anordnung der drehmomenterzeugenden sowie drehmomentübertragenden Maschinenelemente erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Drehverbindung nach der Lehre des Schutzanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Drehverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung weist zunächst in an sich bekannter Weise einen Lager-Außenring sowie einen Lager-Innenring auf, wobei Außenring und Innenring gegeneinander drehbar miteinander verbunden werden können. Für die Erfindung ist es dabei unerheblich, ob Außenring und Innenring aneinander gleitend zur Anlage kommen, oder ob zwischen Außenring und Innenring Wälzkörper, beispielsweise Lagerrollen angeordnet sind.

Zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments auf den Außenring ist der Außenring der Drehverbindung jedoch erfindungsgemäß auf einem Außendurchmesser mit Mitteln zur Kraftübertragung von zumindest einem Seilelement auf den Außenring versehen.

Dabei ist es für die Erfindung zunächst unerheblich, auf welche Weise eine Kraftübertragung vom Seilelement auf den zu bewegenden Außenring erfolgt. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung erfolgt die Kraftübertragung vom Seilelement auf den zu bewegenden Lagerring jedoch mittels Reibschluss und/oder Kraftschluss zwischen Seilelement und Lagerring. Eine Kraftübertragung mittels Reibschluss besitzt insbesondere den Vorteil, dass die zu übertragenden Kräfte auf eine verhältnismäßig große Fläche verteilt werden können, wodurch die Materialbeanspruchung sowohl am Außenring als auch diejenige des Seilelements niedrig gehalten wird.

Dabei umfassen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Mittel zur Kraftübertragung eine am Außendurchmesser des zu bewegenden Außenrings angeordnete Seilnut, die besonders bevorzugt den Außendurchmesser des Außenrings vollständig umläuft. Durch eine derartige, vorzugsweise umlaufende Seilnut wird auf einfache Weise eine selbsttätige Führung und

Zentrierung des kraftübertragenden Seilelements gewährleistet und es lassen sich außerdem die zur Kraftübertragung erforderlichen Reibungskräfte zwischen Seilelement und Außenring aufgrund Aufnahme des Seilelements in der Seilnut erhöhen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst dabei die am Außendurchmesser des Außenrings angeordnete Seilnut mehrere Windungen, die nach Art einer Schraubenlinie am Außendurchmesser des Außenrings angeordnet sind. Mit einer dergestalt schraubenlinienartig bzw. seiltrommelartig ausgebildeten Seilnut lassen sich insbesondere die zur Übertragung hoher Drehmomente notwendigen Reibungskräfte weiter erhöhen, ohne dass hierzu die Seilspannung erhöht werden müsste.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich der Seilnut eine Einrichtung zur Befestigung des Seilelements am Außenring bzw. in der Seilnut angeordnet. Diese kann beispielsweise in Form einer Schraubvorrichtung ausgebildet sein, durch die sich das Seilelement am Außenring bzw. in der Seilnut festklemmen lässt. Durch die Befestigungseinrichtung wird das Seilelement unverlierbar am Außenring befestigt und es lassen sich darüber hinaus auch Anteile der Antriebskräfte bzw. je nach Ausführung auch die gesamten Antriebskräfte vom Seilelement auf den Außenring übertragen.

Aufweiche Weise die Antriebskräfte, die zur Bewegung des drehbaren Außenrings und des damit verbundenen Maschinen- oder Anlagenteils notwendig sind, auf das Seilelement übertragen werden, ist für die Erfindung zunächst nicht wesentlich. So ist bei kleineren Drehverbindungen bzw. bei nur seltener Betätigung beispielsweise eine Übertragung der Antriebskräfte mittels einer Handkurbel auf das Seilelement denkbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Drehverbindung jedoch eine motorisch antreibbare Einrichtung, mit der sich die Antriebskräfte auf das Seilelement und anschließend auf den zu drehenden

Außenring übertragen lassen, wobei diese Antriebseinrichtung vorzugsweise zumindest eine Seilspindel umfasst.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung kann die motorisch antreibbare Einrichtung jedoch insbesondere auch zwei Seilspindeln umfassen, die im Wesentlichen mit jeweils synchronen Drehzahlen antreibbar sind bzw. die sich in Abhängigkeit von der gewünschten Drehrichtung jeweils einzeln antreiben und/oder abbremsen lassen. Das Seilelement zur Übertragung der Antriebskräfte auf den zu bewegenden Außenring kann dann beispielsweise von einer ersten, motorisch angetriebenen Seilspindel in mehreren Windungen über die schraubenlinienartige Seilnut am Außenring zu einer zweiten, ebenfalls motorisch antreibbaren Seilspindel geführt sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 in schematischer, nicht maßstäblicher Darstellung die Draufsicht auf ein Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehverbindung;

Figur 2 in einer der in Figur 1 entsprechenden Darstellung eine seitliche Ansicht einer Drehverbindung gemäß Figur 1;

Figur 3 in einer schematischen, nicht maßstäblichen Darstellung einen Axialschnitt durch eine Drehverbindung gemäß der Erfindung.

In Figur 1 erkennt man die einen Außenring 1 sowie einen Innenring 2 umfassende Drehverbindung. Dabei ist der Außenring 1 mit einem drehbaren Maschinen- oder Anlagenteil verbindbar, wozu er Verbindungsbohrungen 3 aufweist. Der Innenring 2 weist ebenfalls Verbindungsbohrungen 4 auf, durch die er sich mit einem feststehenden Maschinenteil verbinden lässt. Weiterhin erkennt man in der Darstellung der Figur 1 ein Seilelement 5 bzw. 6, das zwischen zwei

Antriebsspindeln 7, 8 den Außenring 1 der Drehverbindung ein oder mehrmals umlaufend, gespannt ist. Hieraus wird bereits ersichtlich, auf welche einfache Weise der Antrieb eines drehbaren Lagerrings 1 mittels der Kraftübertragung durch ein Seilelement 5, 6 erfolgen kann.

Figur 2 zeigt die Drehverbindung gemäß Figur 1 in seitlicher Ansicht aus der in Figur 1 mit Buchstabe A gekennzeichneten Blickrichtung. Man erkennt, dass bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehverbindung insgesamt zwei separate Seilelemente 5, 6, die jeweils schraubenlinienartig um den Außenring 1 der Drehverbindung verlaufend angeordnet sowie jeweils zwischen dem Außenring 1 und jeweils einer Seilspindel 7, 8 gespannt sind. Der Verankerung bzw. Befestigung der Seilelemente 5, 6 am Lagerring 1 dienen dabei Befestigungsoder Klemmeinrichtungen 11. Die Befestigungs- oder Klemmeinrichtungen 11 können jeweils als Klemmschraube, als Gegenstück zu einer am Seil element 5 bzw. 6 befestigten Öse oder einem Nippel oder als Klebeverbindung ausgeführt sein. Im Falle eines metallischen Seilelements 5 bzw. 6 ist auch eine Lot- oder Schweißverbindung möglich. Die Ausführung der Befestigungs- oder Klemmeinrichtung 11 hängt insbesondere davon ab, ob ihr lediglich die Funktion eines Verlierschutzes zukommt oder ob sie die Antriebskräfte zu einem erheblichen Teil aufnehmen muss.

Die Seilspindeln 7 und 8 können jeweils durch einen motorischen Antrieb 9 bzw. 10 angetrieben werden. Der Außenring 1 sowie der damit verbundene, nicht dargestellte Maschinen- bzw. Anlagenbestandteil lässt sich somit definiert dadurch gegenüber dem Innenring 2 verdrehen, dass jeweils beide Seilspindeln 7, 8 durch die Antriebe 9, 10 in gleichsinnige und im wesentlichen synchrone Rotation versetzt werden, bzw. in Abhängigkeit von der vorgesehenen Drehrichtung des Außenrings 1 dadurch, dass eine der beiden Seilspindeln 7 bzw. 8 durch einen der beiden Antriebe 9 bzw. 10 in Drehung versetzt wird, während die andere Seilspindel 8 bzw. 7 leer mitläuft oder, zur Aufrechterhaltung der Seilspannung, auch leicht abgebremst werden kann.

Aufgrund der mehrfach schraubenlinienförmigen Umwindung der Seilelemente 5 bzw. 6 um den Außenring 1 lassen sich insgesamt sehr hohe Reibungskräfte vom Seilelement 5 bzw. 6 auf den Außenring 1 übertragen, ohne dass die Verankerung 11 der Seilelemente 8 bzw. 9 großen Zugkräften ausgesetzt wird. Weiterhin lässt sich durch geeignete Auswahl der motorischen Antriebe 9, 10 sowie der Durchmesser der Seilspindeln 7, 8 auch eine motorisch angetriebene Drehverbindung erhalten, die ohne zusätzliche Untersetzungsgetriebe in den Antriebseinheiten 9, 10 auskommt, was die Komplexität sowie die Herstell- und Wartungskosten einer derartigen Drehverbindung weiter entscheidend verringert.

Ferner ist es dank der Erfindung nun ohne weiteres möglich, die Antriebseinheiten 9, 10 an nahezu beliebigen Stellen der Maschine oder Anlage anzuordnen, wozu lediglich die Seilelemente 5, 6 entsprechend verlängert sowie ggf. über einfache Umlenkrollen geführt werden müssen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in der unmittelbaren Umgebung der Drehverbindung nur sehr wenig Bauraum zur Unterbringung der Antriebseinheiten 9, 10 zur Verfügung steht, was oftmals bei den möglichst klein zu haltenden Gondeln von Windkraftanlagen zutrifft.

In Figur 3 ist schließlich ein Schnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel einer Drehverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Drehverbindung besteht aus Außenring 1 sowie Innenring 2, wobei der Außenring 1 bei 14 zweigeteilt ist, um Außenring 1 und Innenring 2 der Drehverbindung zusammenbauen zu können.

Bei der Drehverbindung gemäß Figur 3 handelt es sich um eine Gleitdrehverbindung, bei der die Führungsflächen von Außen- und/oder Innenring 1, 2 mit Gleitplatten 12 aus Metall oder Kunststoff belegt sind, was zur Leichtgängigkeit, Wartungsarmut und langen Lebensdauer der Drehverbindung beiträgt. Weiterhin sind in Fig. 3 die am Außenring 1 angeordneten Seilnuten 13 zu erkennen, in denen die der Kraftübertragung auf die Drehverbindung dienenden

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Seilelemente 8 bzw. 9, welche hier nicht dargestellt sind, aufgenommen und geführt werden. Die Bohrungen 3 bzw. 4 im Außen- bzw. Innenring 1, 2 dienen jeweils der Befestigung der Lagerringe an den drehbar zu verbindenden, in Fig. 3 ebenfalls nicht dargestellten Maschinen- oder Anlagenbauteilen.

Im Ergebnis wird erkennbar, dass sich mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Drehverbindung erhebliche konstruktive Vereinfachungen, sowie, insbesondere

aufgrund Wegfalls aufwendiger Verzahnungen, ganz wesentliche Kosteneinsparungen bei Herstellung und Wartung einer Drehverbindung erzielen lassen.

ABSKF

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Schweinfurt, 01.08.2001 Entwurf STP-he.se

Bezugszeichen	Außenring
1	Innenring
2	Befestigungsbohrung
3	B efestigungsbohrung
4	Seilelement
5	Seilelement
6	Seilelement
7	Seilelement
8	Antriebseinrichtung
9	Antriebseinrichtung
10	Befestigungseinrichtung
11	Gleitplatten
12	Seilnut
13	Teilungsebene
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Claims

1. Drehverbindung für Krane, Windkraftanlagen und dergleichen, mit Außenring (1) und Innenring (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) auf einem Außendurchmesser Mittel zur Kraftübertragung von zumindest einem Seilelement (5, 6) auf den Außenring (1) aufweist.

2. Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung vom Seilelement (5, 6) auf den Außenring (1) mittels Reibschluss und/oder mittels Kraftschluss erfolgt.

3. Drehverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kraftübertragung eine am Außendurchmesser des Außenrings (1) angeordnete, vorzugsweise vollständig umlaufende Seilnut (13) umfassen.

4. Drehverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilnut (13) mehrere schraubenlinienartig angeordnete Windungen aufweist.

5. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Außendurchmesser des Außenrings (1) bzw. im Bereich der Seilnut (13) eine Einrichtung (11) zur Befestigung des Seilelements (5, 6) am Außenring (1) bzw. in der Seilnut (13) angeordnet ist.

6. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine motorisch antreibbare Einrichtung zur Übertragung von Antriebskräften auf das Seilelement (5, 6), vorzugsweise umfassend zumindest eine Seilspindel (7, 8).

7. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die motorisch antreibbare Einrichtung zwei vorzugsweise mit Synchrondrehzahl antreibbare Seilspindeln (7, 8) umfasst.