ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ МЕЛЬНИЦЫ САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ РУД

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к управляемым электродвигателям большой мощности и может быть использовано в качестве безредукторного привода мельниц самоизмельчения алмазосодержащих и других руд.
Работающие в настоящее время на обрабатывающих фабриках отечественные мельницы, предназначены для самоизмельчения алмазосодержащих руд, загружаемых во вращающиеся со скоростью 9-12 об/мин барабаны диаметром до 10 м полной нагруженной массой до 170 т. Барабаны приводятся во вращение электромеханическими приводами, состоящими из асинхронного или синхронного электродвигателя мощностью от 3,2 МВт до 7 МВт, статорные части которых закреплены на отдельном фундаменте, а роторные части, установленные в подшипниковых опорах электродвигателей, соединены с понижающим редуктором соединительными муфтами. Редукторы одно - или двухступенчатые, ведомые зубчатые венцы которых диаметром около 9 м установлены на цилиндрической поверхности барабана мельницы или на втулке, соединенной с валом барабана мельницы [А.В.Рыбников, А.А.Голиков, В.Г.Бикташев, и др. Перспективы применения вентильных индукторных электроприводов на горно-обогатительных комбинатах акционерной компании «Алроса» // Изв. вузов. Электромеханика. - 2009. - №1.-С.15-17].
Недостатками известного электромеханического привода, связанными с наличием громоздкого редуктора, муфт и подшипниковых опор электродвигателя являются:
- потери энергии (КПД тракта с редуктором менее 90%);
- большие габариты приводных механизмов;
- износ контактирующих между собой узлов и деталей и затраты на их ремонт;
- затраты на пополнение смазки и обслуживание подшипниковых опор электродвигателя и зубчатых пар редуктора;
- загрязнение окружающей среды потерями масла и повышенная пожароопасность;
- повышенный шум и вибрация электромеханического привода. Однако реализация безредукторного электрического привода, лишенного отмеченных недостатков, до сих пор была затруднена из-за отсутствия электродвигателя, имеющего высокие моментные и энергетические показатели в ограниченных габаритах при низких скоростях вращения. Кроме этого для улучшения технологического процесса и снижения переизмельчения алмазов требуется электропривод с автоматизированным регулированием частоты вращения барабана в широком диапазоне.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели из приведенных аналогов является электродвигатель, статорная часть которого закреплена на отдельном фундаменте, а роторная часть, установленная в подшипниковых опорах электродвигателя, муфтами соединена с понижающим редуктором, ведомый зубчатый венец которого установлен на втулке, соединенной с валом барабана мельницы.
Целью, достигаемой настоящей полезной моделью, является устранение указанных выше недостатков и, как следствие, снижение потерь электроэнергии, освобождение дополнительного пространства за счет уменьшения габаритов электромеханического привода, сокращение затрат на обслуживание и ремонт, улучшение экобаланса окружающей среды, снижение шума и вибрации, повышение надежности привода
Указанная цель достигается тем, что в электродвигателе мельницы самоизмельчения алмазосодержащих руд, содержащем роторную и статорную части, роторная часть электродвигателя установлена на втулке, соединенной с валом барабана мельницы, а статорная часть электродвигателя, охватывающая с зазором роторную часть, закреплена на опорном фундаменте барабана мельницы.
Положительный эффект состоит в том, что в предлагаемой полезной модели за счет использования в качестве опоры для роторной части электродвигателя втулки, установленной на валу барабана мельницы, реализован безредукторный привод барабана, в котором отсутствует редуктор, соединительная муфта и отдельный электродвигатель с подшипниковыми опорами. Это позволяет уменьшить объем занимаемого пространства по длине мельницы примерно в два раза, исключить загрязняющие окружающую среду потери масла, значительно снизить пожароопасность.
Кроме того в предлагаемом устройстве отсутствуют контактирующие между собой узлы и детали, такие как подшипниковые узлы электродвигателя и редуктора, зубчатые пары, что позволяет повысить надежность привода, значительно снизить потери электроэнергии из-за отсутствия трения и увеличить КПД привода на 8...9%, а также значительно уменьшить шумы (в том числе инфразвук и спектр высокочастотных составляющих) и вибрации привода и исключить затраты на обслуживание и ремонт контактирующих узлов.
На чертеже приведен предлагаемый электродвигатель привода мельницы самоизмельчения алмазосодержащих руд, на котором обозначено: 1 - статорная часть; 2 - магнитопровод статора; 3 - фазные катушки обмотки статора; 4 - роторная часть; 5 - втулка роторной части; 6 - лапы крепления статорной части.
Осуществление полезной модели покажем на примере пятифазного вентильно-индукторного двигателя статорная часть 1 которого, содержащая на полюсах магнитопровода 2 фазные катушки обмотки статора 3, с помощью лап 6 крепится к опорному фундаменту барабана мельницы, а роторная часть 4 в виде зубчатого магнитопровода установлена на втулке 5, которая соединяется с фланцем вала барабана мельницы. Возможно также использовать втулку ведомого зубчатого венца редуктора, установив роторную часть 4 на место венцовой шестерни барабана.
При работе двигателя на катушки каждой фазы обмотки 3 поочередно подаются управляемые импульсы напряжения прямоугольной формы от полумостового инвертора напряжения. Рабочий магнитный поток проходит через зубчатый магнитопровод 2 статора, рабочий воздушный зазор и зубчатый магнитопровод роторной части 4 и создает электромагнитный вращающий момент, действующий бесконтактно на зубцы магнитопровода роторной части 4 и через них на втулку 5 и вал барабана мельницы, приводя ее во вращение. Таким образом, отпадает необходимость в применении отдельно установленного электродвигателя с муфтой и редуктором с зубчатыми венцами и устраняются перечисленные выше недостатки известного электромеханического привода.
Применение для электропривода мельницы энергоэффективного высокомоментного управляемого вентильно-индукторного двигателя обеспечивает следующие преимущества перед асинхронными и синхронными двигателями:
- благодаря простой и надежной конструкции - на роторе отсутствуют активные элементы, а обмотка статора, совмещающая функции якоря и возбуждения, состоит из простых полюсных катушек с минимальным вылетом лобовых частей, вентильно-индукторный двигатель взрывобезопасен и легко компонуется в различных механизмах (в частности как безредукторный привод);
- возможность создания большого числа полюсов на роторе вентильно-индукторного двигателя обеспечивает настолько высокий вращающий момент, что становится возможным использование такого двигателя без редуктора;
- отсутствие превышения пусковых моментов и пусковых токов над номинальными значениями обеспечивает плавный пуск и исключает просадку сети, так как в процессе пуска вентильно-индукторного двигателя в области малых частот имеется возможность поддержания значения тока в заданном диапазоне токового коридора управляемой формы;
- КПД вентильно-индукторного двигателя даже при низких скоростях вращения остается высоким (до 98% для рассматриваемого случая применения);
- катушечная обмотка вентильно-индукторного двигателя позволяет выполнить статор разъемным для его монтажа и демонтажа (в случае ремонта обмотки) без разборки подшипниковых опор мельницы и подъема барабана. Обмотки асинхронного и синхронного двигателей, непрерывно распределенные по пазам, не позволяют выполнить статор разъемным без дополнительных потерь мощности из-за краевых эффектов;
- вентильно-индукторный привод отличается высокой надежностью силового питающего инвертора, обусловленной схемными решениями, исключающими в нем возможность сквозных коротких замыканий;
- при коротком замыкании в обмотке вентильно-индукторного двигателя с магнитно и электрически независимыми фазами достаточно отключить только поврежденную фазу при сохранении работоспособности большей части привода, а асинхронный и синхронный двигатели с распределенной обмоткой при замыкании в фазе необходимо полностью отключать от мостового инвертора во избежание термического повреждения.
Закрепление статорной части электродвигателя на опорном фундаменте барабана мельницы допустимо, так как ее масса значительно меньше массы нагруженного барабана.
В настоящее время вентильно-индукторный двигатель успешно внедряется в наиболее передовые военные технологии (Разработка и создание элементов интегрированных корабельных электротехнических систем. Темирев А.П. // Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та, 2005, 546 с.Разработка и совершенствование корабельных систем электродвижения. Буфал А.А., Грешняков М.И., Никифоров Б.В., Лозицкий О.Е., Квятковский И.А. // Ростов н/Д: Изд-во Рост, ун-та, 2006. 387 с.) и как продукция двойного назначения рекомендуется для применения в общепромышленных целях.
На основании выше изложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемая нами полезная модель отвечает критериям «Новизна» и «Промышленная применимость» и может быть защищена патентом Российской Федерации.