СИСТЕМА ПРИВОДА ТЯЖЕЛОВЕСНЫХ ГРУЗОВ И ПРИВОДИМАЯ ОТ НЕЁ В ДЕЙСТВИЕ МЕЛЬНИЦА
DRIVE SYSTEM FOR HEAVY LOAD CARGO AND MILL DRIVEN BY IT

Область техники
Изобретение относится к мельницам, таким как, например, валковым тарельчатым мельницам, прежде всего цементным мельницам и угольным мельницам, а также, прежде всего, применяемым для этого системам привода тяжеловесных грузов. Оно относится к устройствам согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
В большинстве современных цементных мельниц и угольных мельниц размольная чаша приводится в действие через передачу посредством расположенного сбоку рядом с передачей двигателя. У подобных мельниц с горизонтально расположенной размольной чашей вращательное движение двигателя передается через муфту далее на коническую шестерню, посредством которой вращательное движение, осуществляемое сначала вокруг горизонтальной оси, переводится на вертикальную ось. В качестве коробки передач в большинстве случаев применяется планетарная коробка передач, которая через фланец отбора мощности приводит в движение размольную чашу, альтернативно или дополнительно часто также применяется цилиндрическая зубчатая передача.
На фиг.1 CH 658801 раскрыта такая конструкция. Конические зубчатые колеса являются очень дорогостоящими в изготовлении, прежде всего, если они должны иметь большую точность. Кроме того, конические зубчатые колеса в подшипниках формируют очень большие радиальные и осевые усилия, которые необходимо компенсировать, что влечет за собой соответственно затратный выбор размеров.
В US 4'887'489 предлагают размещать двигатель с вертикальной осью сбоку рядом с коробкой передач, и с помощью каскада зубчатых колес направлять вращательное движение на передачу, так как за счет этого коническая зубчатая передача не требуется.
На фиг.2-4 СН 658801 в валковой тарельчатой мельнице предлагают размещать электродвигатель с вертикальной осью под передачей. На фиг.3 и 4 СН 658801 валковая тарельчатая мельница удерживается с помощью рамы или же стояков, при этом рама или же стояки опираются на фундамент. Электродвигатель в этих случаях опущен в фундамент, так что конструктивная высота над фундаментом может быть сэкономлена. На фиг.2 СН 658801 валковая тарельчатая мельница удерживается с помощью стояков, которые опираются на фундамент. В этом случае электродвигатель расположен между стояками и между стояками отдельно опирается на фундамент.
Изложение изобретения
У известных из уровня техники валковых тарельчатых мельниц или же их систем привода двигатель всегда является отдельной частью. Изобретатель установил, что отсюда проистекают отрицательные последствия для конструкции мельницы. Прежде всего, это требует того, что необходимо отводить возникающие при процессе измельчения большие вертикальные усилия сбоку вокруг двигателя в конструкции мельницы, и что двигатель должен отдельно опираться на фундамент.
Задачей изобретения является создание системы привода тяжеловесных грузов известного ранее типа, которая не имеет вышеназванных недостатков. Прежде всего, должна быть создана системы привода альтернативной конструкции. Следующей задачей изобретения является создание соответствующей мельницы. Следующей задачей изобретения является создание системы привода без конических зубчатых колес.
Следующей задачей изобретения является создание возможности для замены конических зубчатых колес в уже имеющихся приводных установках или же мельницах, прежде всего, не увеличивая или даже уменьшая необходимую для размещения площадь.
Следующей задачей изобретения является создание особо компактных систем привода или же мельниц.
Следующей задачей изобретения является создание износостойких систем привода или же мельниц и/или не нуждающихся в частом техническом обслуживании.
По меньшей мере одну из этих задач решает устройство и способ с признаками независимых пунктов формулы изобретения.
Система привода большой нагрузки для мельницы, выполненной  с возможностью вращения вокруг вертикали чашей бегунов, имеющая корпус, электродвигатель и расположенную в корпусе и опирающуюся на корпус систему передачи. Чаша бегунов является приводимой в действие посредством электродвигателя посредством системы передачи. Электродвигатель расположен под системой передачи. Система привода тяжеловесных грузов отличается тем, что электродвигатель интегрирован в корпус. За счет интеграции электродвигателя может быть создана система привода альтернативной конструкции.
Система привода тяжеловесных грузов для мельницы является, в целом, точнее говоря, системой привода тяжеловесных грузов для чаши бегунов мельницы.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель расположен внутри корпуса.
В одной форме осуществления изобретения мельница является валковой тарельчатой мельницей.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель опирается на корпус. Таким образом, больше не требуется отдельной опоры электродвигателя на фундамент, вместо этого требуется только опереть корпус на фундамент, при этом на корпус опираются как система передачи, так и электродвигатель. Таким образом, можно повысить общую устойчивость мельницы.
В одной форме осуществления изобретения корпус имеет опорный элемент, и электродвигатель опирается на опорный элемент.
Обычно опорный элемент опирается на фундамент.
В одной форме осуществления изобретения опорный элемент содержит опорную пластину, прежде всего опорный элемент является опорной пластиной.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель расположен в корпусе электродвигателя, находящимся в корпусе системы привода тяжеловесных грузов.
В одной форме осуществления электродвигатель дополнительно расположен отдельно.
В одной форме осуществления электродвигатель имеет роторную ось, которая имеет вертикальную ориентацию.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель имеет ротор, который посредством муфты соединен с колесом системы передачи.
В одной форме осуществления изобретения система передачи имеет планетарную передачу с солнечной шестерней, и солнечная шестерня посредством муфты соединена с ротором.
В одной форме осуществления изобретения муфта имеет зубчатый венец, который выполнен в роторе. Благодаря этому может быть осуществлено особо компактное конструктивное выполнение системы привода тяжеловесных грузов.
В одной форме осуществления изобретения колесо системы передачи имеет удлинение в направлении электродвигателя, конец которого снабжен зубчатым венцом и входит в зацепление с зубчатым венцом, выполненным в роторе.
В одной форме осуществления изобретения муфта содержит эти оба зубчатых венца, то есть зубчатый венец конца удлинения колеса в направлении электродвигателя и зубчатый венец, выполненный в роторе.
В одной форме осуществления изобретения колесо система передачи (прежде всего, солнечная шестерня планетарной передачи) имеет удлинение (вал) в направлении электродвигателя, конец которого имеет наружный зубчатый венец, который с выполненным в роторе внутренним зубчатым венцом образует муфту или по меньшей мере ее часть.
В одной форме осуществления изобретения муфта расположена внутри ротора. Благодаря этому делается возможным незначительная конструктивная высота.
В одной форме осуществления изобретения муфта расположена полностью внутри ротора. Благодаря этому делается возможным незначительная конструктивная высота.
В одной форме осуществления изобретения ротор имеет самый верхний подшипник (то есть подшипник для вращения ротора, который расположен в вертикальном направлении наиболее всего наверху), и муфта расположена (частично или полностью) под верхним концом самого верхнего подшипника или даже под самым верхним подшипником. Обычно ротор имеет один самый нижний подшипник и один самый верхний подшипник.
Эти формы осуществления являются особенно предпочтительными, если ротор выполнен в виде внутреннего ротора (о внутреннем роторном смотри ниже).
В одной форме осуществления изобретения муфта является жесткой муфтой, жесткой на вращение муфтой.
В одной форме осуществления изобретения муфта является эластичной муфтой, точнее крутильно-эластичной муфтой. Прежде всего, муфтой может быть высокоэластичная муфта. В качестве высокоэластичной муфты обозначены такие эластичные муфты, которые рассчитаны или же предусмотрены для того, чтобы эластично деформироваться (перекручиваться) на несколько градусов.
В одной форме осуществления изобретения муфта интегрирована непосредственно в роторе.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель имеет ротор, который соединен с колесом системы передачи без помощи муфты.
В одной форме осуществления изобретения система передачи имеет планетарную передачу с солнечной шестерней, а солнечная шестерня соединена с ротором без помощи муфты.
В одной форме осуществления изобретения система передачи и электродвигатель соединены непосредственно между собой.
В одной форме осуществления система передачи и ротор соединены между собой посредством торсионного вала. Торсионный вал рассчитан так, что он допускает определенное кручение. Благодаря наличию торсионного вала могут компенсироваться внезапно возникшие усилия, такие как, например обусловленные ударами усилия, которые возникают вследствие больших измельчаемых камней и приводят к торможению валковой чаши бегунов.
В одной форме осуществления изобретения корпус имеет частичный корпус, в котором расположен электродвигатель, а также другой частичный корпус, в котором расположена система передачи.
В одной форме осуществления изобретения система передачи опирается на частичный корпус электродвигателя.
В одной форме осуществления изобретения относительно вертикальной координаты расположена по меньшей мере одна часть по меньшей мере одного подшипника ротора внутри области протяжения активной области ротора. Благодаря этому достигают незначительной конструктивной высоты электродвигателя.
В одной форме осуществления изобретения ротор имеет диаметр, который больше, чем вертикальная протяженность активной части ротора. Благодаря этому возможна незначительная конструктивная высота электродвигателя.
В одной форме осуществления изобретения ротор является внутренним ротором. Это означает, что относительно радиальной координаты статор расположен вне активной части ротора.
В одной форме осуществления изобретения ротор является наружным ротором, это означает, что относительно радиальной координаты статор расположен внутри активной части ротора.
В одной форме осуществления изобретения ротором является дисковый ротор, это означает, что ротор и статор перекрывают друг друга относительно радиальной координаты, и магнитный поток по меньшей мере частично проходит по существу вертикально.
В одной форме осуществления изобретения ротор установлен на подшипниках скольжения.
В одной форме осуществления изобретения ротор установлен на подшипниках качения, прежде всего посредством самоустанавливающихся роликовых подшипников.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель имеет статор, который имеет один или (предпочтительно) несколько отдельно устанавливаемых полюсных башмаков.
В одной форме осуществления изобретения ротор имеет постоянные магниты, прежде всего такие, которые содержат по меньшей мере один редкоземельный элемент. Благодаря этому делается возможным особенно компактное конструктивное выполнение электродвигателя.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель имеет по меньшей мере два полюса.
В одной форме осуществления изобретения ротор имеет по меньшей мере один демпфирующий крутильные колебания элемент. Благодаря этому коэффициент запаса прочности передачи может быть выполнен меньшим.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель охлаждается с помощью воздуходувки, прежде всего посредством воздушного охлаждения, при этом в одной форме осуществления изобретения электродвигатель охлаждается непосредственно (сам) с помощью воздуходувки, а в другой, но сочетающейся с этой формой осуществления изобретения электродвигатель охлаждается опосредовано за счет того, что содержащий электродвигатель корпус охлаждается с помощью воздуходувки.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель охлаждается опосредовано за счет того, что содержащий электродвигатель корпус охлаждается с помощью жидкого охлаждающего средства.
В одной форме осуществления изобретения система передачи имеет систему охлаждения, и электродвигатель имеет термически соединенную с ней систему охлаждения. Благодаря этому вся система охлаждения может иметь более простую конструкцию. Например, идентичное охлаждающее средство может быть использовано для охлаждения как системы передачи, так и электродвигателя. Прежде всего, это охлаждающее средство может также служить в качестве смазочного материала для системы передачи.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель имеет систему охлаждения, которая в замкнутом контуре содержит текучее (то есть жидкое или газообразное) охлаждающее средство, которое посредством теплообменника может отдавать тепло другому текучему охлаждающему средству. Благодаря этому электродвигатель может охлаждаться особенно эффективно.
В одной форме осуществления изобретения система передачи имеет цилиндрическое зубчатое колесо. Особо предпочтительно это может быть в случае эксцентрически расположенного электродвигателя, то есть электродвигателя с осью ротора, которая не совпадает с осью вращения чаши бегунов.
В одной форме осуществления изобретения система передачи имеет планетарную передачу.
В одной форме осуществления изобретения планетарная передача имеет вертикально проходящую центральную ось.
В одной форме осуществления изобретения планетарная передача имеет центральную ось, которая соответствует оси вращения чаши бегунов.
В одной форме осуществления изобретения планетарная передача имеет центральную ось, которая соответствует оси ротора электродвигателя.
В одной форме осуществления изобретения система передачи имеет многоступенчатую, прежде всего двухступенчатую планетарную передачу. Планетарные передачи могут быть связаны с разветвлением или без разветвления силового потока.
В одной форме осуществления изобретения электродвигатель расположен в том же корпусе, как и другие части системы привода тяжеловесных грузов, прежде всего, как и система передачи.
Мельница согласно изобретению имеет систему привода тяжеловесных грузов согласно изобретению. В одной форме осуществления мельница является валковой тарельчатой мельницей, например цементной или угольной мельницей.
Другие формы осуществления и преимущества следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и фигур.
Краткое описание чертежей
Далее предмет изобретения более подробно поясняется с помощью примеров осуществления и прилагаемых чертежей. Схематично показано на:
Фиг.1 - система привода в разрезе с непосредственно соединенным с одноступенчатой планетарной передачей электродвигателем с внутренним ротором,
Фиг.2 - система привода в разрезе с соединенным посредством муфты с одноступенчатой планетарной передачей, выполненным в отдельном корпусе электродвигателем с внутренним ротором,
Фиг.3 - система привода в разрезе с соединенным посредством интегрированной в ротор муфты с одноступенчатой планетарной передачей, выполненным в отдельном корпусе электродвигателем с внутренним ротором,
Фиг.4 - система привода в разрезе с соединенным непосредственно с многоступенчатой планетарной передачей электродвигателем с дисковым ротором,
Фиг.5 - система привода в разрезе с соединенным непосредственно с многоступенчатой планетарной передачей электродвигателем с наружным ротором,
Фиг.6 - система привода в разрезе с эксцентрически расположенным электродвигателем с наружным ротором и цилиндрическим зубчатым колесом,
Фиг.7 - диаграмма системы охлаждения системы привода,
Фиг.8 - диаграмма системы охлаждения системы привода.
Используемые на чертежах ссылочные обозначения и их пояснения обобщенно приведены в списке ссылочных позиций. Несущественные для понимания изобретения части частично не изображены. Описанные примеры осуществления показательно отображают предмет изобретения и не имеют никакого ограничивающего действия.
Пути осуществления изобретения
На фиг.1 схематично и в разрезе показана система 1 привода с соединенным непосредственно с одноступенчатой планетарной передачей 4 электродвигателем 5 с внутренним ротором. На фиг.1, как и на других фигурах, зубчатые венцы отдельно не изображены.
Система 1 привода имеет корпус 6, на который опирается электродвигатель 5 и планетарная передача 4. Электродвигатель 5 имеет статор 8 и ротор 7. Ротор 7 установлен с возможностью вращения на верхнем подшипнике 10 и на нижнем подшипнике 9. Статор 8, а также нижний подшипник 9 опираются на опорный элемент 6с корпуса, который установлен на фундаменте 3.
Электродвигатель 5 расположен в нижнем частичном корпусе 6а корпуса 6, в то время как планетарная передача 4 расположена в верхнем частичном корпусе 6b корпуса 6. Благодаря этому планетарная передача 4 опирается на нижний частичный корпус 6а.
Планетарная передача 4 имеет коронную шестерню 12, солнечную шестерню 11, а также несколько планетарных шестерней 13. Солнечная шестерня 11 соединена непосредственно с ротором 7 электродвигателя 5, при этом между ними муфта не предусмотрена. Таким образом, электродвигатель 5 (точнее ротор 7) и планетарная передача 4 (точнее солнечная шестерня 11) зафиксированы друг с другом, соединены между собой без люфта. Вращение ротора 7 приводит к непосредственному вращению солнечной шестерни 11, посредством которой приводятся в действие планетарные шестерни 13, которые, в свою очередь, приводят в действие фланец 14 отбора мощности системы 1 передачи. Посредством вращения фланца 14 отбора мощности приводится в действие относящийся к цементной мельнице фланец 2 мельницы.
Электродвигатель 5 имеет ось R ротора, которая совпадает с центральной осью Z планетарной передачи 4 и осью А вращения фланца 2 мельницы. Все оси А, Z, R проходят вдоль вертикали. Вертикальная координата обозначена как х, радиальная координата как r.
На фиг.2 схематично и в разрезе показана система 1 привода с электродвигателем 5 с соединенным посредством муфты 15 с одноступенчатой планетарной передачей 4, выполненным в отдельном корпусе внутренним ротором.
Представленная на фиг.2 форма осуществления почти полностью соответствует изображенной на фиг.1 форме осуществления и описывается исходя из нее. На фиг.2 электродвигатель 5 расположен не только внутри корпуса 6, но также отдельно помещен в отдельный, облегченный корпус 16 (корпус 16 двигателя). Также солнечная шестерня 11 соединена с электродвигателем 5 не напрямую, а через муфту 15, например через эластичную муфту 15.
Как видно на фиг.2, нижний подшипник 9 ротора 7 (который имеет осевую протяженность h) расположен полностью внутри осевой протяженности (высоты) Н активной части ротора 7. Далее высота Н активной части ротора 7 меньше, чем диаметр D ротора 7.
На фиг.2 ссылочной позицией 17 обозначен демпфирующий крутильные колебания элемент, изображенный только схематично. Этот элемент способствует демпфированию крутильных колебаний в роторе. Он может быть осуществлен, например, посредством утяжелителя, который установлен посредством демпфирующего элемента (например, эластичного элемента) или посредством демпфирующей среды (например, жидкости).
На фиг.3 схематично и в разрезе показана система привода с соединенным посредством интегрированной в ротор муфты 15 с одноступенчатой планетарной передачей, выполненным в отдельном корпусе электродвигателем 5 с внутренним ротором.
Представленная на фиг.3 форма осуществления почти полностью соответствует форме осуществления, изображенной на фиг.2, и описана исходя из нее. На фиг.3 эластичная муфта 15 расположена внутри ротора 7. Она образована посредством взаимодействия двух зубчатых венцов, из которых один выполнен в роторе 7, а другой - на конце удлинения зубчатого колеса 11 планетарной передачи 4, при этом между зубьями расположено эластичное тело, так что достигается желаемая эластичность. Ссылочным обозначением 25 обозначено уплотнение, которое уплотняет содержащий электродвигатель 5 нижний частичный корпус 6а по отношению к содержащему систему 4 передачи верхнему частичному корпусу 6b.
Представленная на фиг.4 форма осуществления почти полностью соответствует форме осуществления, изображенной на фиг.1, и описана исходя из нее. На фиг.4 схематично и в разрезе показана система 1 привода с соединенным непосредственно с многоступенчатой планетарной передачей 4 с распределением мощности электродвигателем 5 с дисковым ротором. Солнечная шестерня 11 верхней части передачи соединена непосредственно с ротором 7.
Представленная на фиг.5 форма осуществления почти полностью соответствует формам осуществления, изображенным на фиг.1 и 4, и описана исходя из них. На фиг.5 схематично и в разрезе показана система 1 привода с соединенным непосредственно с многоступенчатой планетарной передачей 4 электродвигателем 5 с наружным ротором. Солнечная шестерня 11 нижней части передачи соединена непосредственна с ротором 7.
Представленная на фиг.6 форма осуществления почти полностью соответствует форме осуществления, изображенной на фиг.5, и описана исходя из нее. На фиг.6 схематично и в разрезе показана система 1 привода с эксцентрически расположенным электродвигателем 5 с наружным ротором и системой 4b цилиндрического зубчатого колеса. Система 4b цилиндрического зубчатого колеса вместе с состоящей из двух планетарных передач системой 4 планетарной передачи образует систему 4 передачи системы 1 привода. Электродвигатель 5 имеет ось R ротора, которая проходит параллельно оси А, но не совпадает с ней. Посредством системы 4b цилиндрического зубчатого колеса вращение ротора 7 передается на систему 4а планетарной передачи. Электродвигатель расположен в отдельном корпусе (корпус 16 электродвигателя) и имеет полый ротор 7.
Изображенные на фиг.1-6 примеры осуществления представляют собой только несколько возможных в рамках изобретения вариантов. Прежде всего, необходимо указать на то, что изображенные на фиг.1-6, обсуждаемые в рамках примеров осуществления сочетания электродвигателей 5 и систем 4 передачи являются только примерными, и что для образования системы 1 передачи обсуждаемые электродвигатели 5 могут быть скомбинированы произвольным образом с обсуждаемыми системами 4 передачи. Также возможны любые сочетания вышеназванного с обсуждаемыми далее системами охлаждения.
На фиг.7 в очень схематичном виде показана диаграмма систем охлаждения системы привода, например согласно одной из вышеописанных. Электродвигатель 5 имеет закрытый охлаждающий контур 20, который заполнен охлаждающей текучей средой 22, например водой или газом. Далее система 4 передачи (например, планетарная передача 4) имеет закрытый охлаждающий контур 19, который заполнен охлаждающей текучей средой 21. Оба охлаждающих контура 19, 20 соединены термически, например, посредством теплообменника 18.
На фиг.8 таким же образом, как и на фиг.7, в очень схематичном виде показана диаграмма системы охлаждения системы привода, например согласно одной из вышеописанных. В этом случае охлаждающий контур системы 4 привода и охлаждающий контур электродвигателя 5 образуют общий охлаждающий контур 24. Таким образом, идентичная текучая охлаждающая среда 23 применяется для охлаждения как системы 4 привода, так и электродвигателя 5.
Как в форме осуществления согласно фиг.7, так и в форме осуществления согласно фиг.8, используемая для охлаждения системы 4 привода охлаждающая среда 21 или же 23 также служит в качестве смазочного материала для системы 4 привода.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Система привода, система привода тяжеловесных грузов
2 Фланец мельницы
3 Фундамент
4 Система передачи
4а Система планетарной передачи
4b Устройство цилиндрического зубчатого колеса
5 Электродвигатель
6 Корпус
6а Нижний частичный корпус
6b Верхний частичный корпус
6с Опорный элемент, элемент опорной пластины
7 Ротор
8 Статор
9 Подшипник
10 Подшипник
11 Солнечная шестерня
12 Коронная шестерня
13 Планетарная шестерня
14 Фланец отбора мощности
15 Муфта
16 Корпус электродвигателя
17 Демпфирующий крутильные колебания элемент
18 Теплообменник
19 Охлаждающий контур
20 Охлаждающий контур
21 Охлаждающая текучая среда
22 Охлаждающая текучая среда
23 Охлаждающая текучая среда
24 Охлаждающий контур
25 Уплотнение
А Ось, вертикаль
D Диаметр
h Высота, вертикальная протяженность
Н Высота, вертикальная протяженность
r Радиальная координата
R Ось, ось ротора
Х Осевая координата, вертикальная координата
Z Ось, центральная ось.