СИСТЕМА МЕЛЬНИЧНОГО ПРИВОДА
MILL DRIVE SYSTEM

Известные системы мельничного привода включают в себя одну или несколько ступеней передачи для преобразования приводной мощности электродвигателя. Ступени передачи и электродвигатель образуют при этом ветвь привода, тесно связанную с процессом переработки внутри, например, чашевой мельницы, смесительного барабана, дробилки, трубной мельницы или вращающейся трубчатой печи, которая подвержена значительным обратным действиям процесса переработки. Обычно для привязки электродвигателя к приводной ветви применяются ступени с коническими зубчатыми колесами.
В DE 39 31 116 A1 описано приводное устройство для мельницы вертикальной конструкции, у которого корпус предвключенной передачи неподвижно привернут к мельнице. При этом необходима точная ориентация находящихся на большом расстоянии друг от друга осей приводной шестерни и зубчатого венца. Кроме того, передача осевых усилий мельницы через осевой упорный подшипник в общий корпус передачи создает значительные нагрузки для зубчатого зацепления в предвключенной передаче. Общее большое внутреннее пространство передачи и подшипников мельницы способствует быстрому загрязнению смазочным маслом приводного устройства. Кроме того, разветвление механической мощности в предвключенной передаче оказывается проблематичным с точки зрения отсутствующей компенсации излишних сил реакции.
Из JP 2005 052799 A известно приводное устройство для вертикальной дробилки, привод которого осуществляется либо через зубчатый венец на вращающемся нижнем диске, либо через многоступенчатую коническую зубчатую передачу. В результате отсутствия подвижности регулирования на ведомой ступени приводного устройства ударные нагрузки от процесса переработки передаются в приводное устройство, в частности в его зубчатое зацепление.
В WO 2009/068484 A1 описана цилиндрическая зубчатая передача с одной или несколькими передаточными ступенями для привода охваченной зубчатым венцом рабочей машины, которая включает в себя корпус передачи, в котором помещены передаточные ступени, и установленную на ведомом валу ведомой ступени, подвижно регулируемую зубчатую шестерню, которая находится в зацеплении с зубчатым венцом. Корпус передачи состоит из первой, обладающей собственной жесткостью, части корпуса и из второй, неподвижной части корпуса. Первая часть корпуса охватывает ведомую ступень с ведомым валом и подвижно регулируемой зубчатой шестерней и имеет выступающие за передачу боковые стенки, которые стоят на фундаменте. Вторая часть корпуса без соприкосновения с фундаментом закреплена с торцевой стороны на первой части корпуса.
В более ранней европейской заявке на патент с регистрационным номером 09011589.0 описана система мельничного привода, снабженная расположенной под чашей бегунов передачей по меньшей мере с одной планетарной и/или цилиндрической ступенью, а также интегрированным в корпус передачи электрическим двигателем. Кроме того, система мельничного привода включает в себя преобразователь с предусмотренным регулировочным устройством для регулирования частоты вращения двигателя без зазора в зубчатом зацеплении.
В WO 2010/20287 описана система мельничного привода, снабженная интегрированным узлом двигателя и передачи, которая имеет один общий циркуляционный контур охлаждения. Узел двигателя и передачи опирается на нижней плите корпуса, охватывающего узел двигателя и передачи.
Поэтому в основу настоящего изобретения положена задача создать интегрированную систему мельничного привода, которая позволит осуществлять упрощенный монтаж узла двигателя и эффективное охлаждение узла двигателя.
В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью системы мельничного привода с признаками, указанными в п.1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования настоящего изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагаемая изобретением система мельничного привода включает в себя расположенную под чашей бегунов передачу по меньшей мере с одной планетарной и/или цилиндрической ступенью, которая имеет вертикальное расположение вала. Кроме того, в корпус передачи интегрирован электрический двигатель, ротор и статор которого имеют вертикально проходящие оси. Кроме того, на противолежащих торцевых сторонах на роторе и статоре смонтированы верхняя подшипниковая крышка и нижняя подшипниковая крышка, в которых имеются гнезда под подшипники вала ротора. Верхняя подшипниковая крышка и нижняя подшипниковая крышка соединены посредством корпуса статора, который по наружному периметру имеет ребра охлаждения. На эти ребра охлаждения могут ориентироваться смонтированные на корпусе или, соответственно, заделанные в корпус форсунки. Между нижней подшипниковой крышкой и донной частью корпуса выполнен поддон для охлаждающего средства. Находящееся в поддоне охлаждающее средство может, таким образом, применяться для дополнительного охлаждения двигателя. Двигатель опирается посредством выполненного на внутренней стороне корпуса, проходящего радиально внутрь фланца, с которым соединены или, соответственно, соединена нижняя и/или верхняя подшипниковая крышка. Это позволяет осуществлять простой монтаж узла двигателя системы мельничного привода путем вставления в корпус через верхнюю и/или нижнюю подшипниковую крышку. При этом двигатель может по существу опираться на внутреннюю сторону корпуса только посредством фланца. Благодаря исключительно вертикальному расположению чаши бегунов, передачи и двигателя можно, кроме того, обойтись без относительно дорогой конической зубчатой передачи.
Охлаждение двигателя осуществляется предпочтительно посредством циркулирующей через передачу смазки или, соответственно, охлаждающего средства. При интеграции двигателя в циркуляционный контур смазки передачи можно обойтись без трудоемких вентиляционных мер для достаточного охлаждения двигателя. Кроме того, может быть предусмотрена непроницаемая для смазочного масла оболочка для обмоток ротора или, соответственно, статора двигателя для уплотнения относительно смазки, циркулирующей внутри корпуса.
Кроме того, один из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемой изобретением системы мельничного привода включает в себя преобразователь, снабженный регулировочным устройством для регулирования частоты вращения двигателя без зазора в зубчатом зацеплении. Благодаря применению преобразователя для регулирования частоты вращения двигателя достигается независимость между сетевым питанием и крутящим моментом двигателя. Таким образом могут предотвращаться повреждения зубчатого зацепления при коротких перерывах вследствие выпадения сети, так как при выпадении сети благодаря предлагаемому изобретением регулированию частоты вращения двигателя в направлении вращения в передаче не возникает зазор в зубчатом зацеплении. Кроме того, благодаря применению преобразователя может быть реализовано множество специальных вариантов передаточного числа при сокращении количества типов конструктивных элементов зубчатого зацепления. Благодаря регулированию частоты вращения соответствующий процесс переработки с помощью предлагаемой изобретением системы мельничного привода может, кроме того, осуществляться в оптимальной рабочей точке. Благодаря этому улучшается эффективность процесса помола. Это позволяет, в свою очередь, сократить потребление энергии.
Предпочтительно между ступицей ротора и нижней подшипниковой крышкой расположен по меньшей мере один осевой подшипник для вала ротора. Это позволяет получить особенно компактную конструкцию. Кроме того, передача включает в себя в соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения по меньшей мере две планетарные ступени, а корпус выполнен по меньшей мере из двух частей. Кроме того, в области между первой и второй планетарной ступенью предусмотрен разъем корпуса. Таким образом, интегрированная система мельничного привода может разделяться на узлы, транспортируемые без затруднений, которые на месте инсталляции снова могут быстро собираться.
Соответственно одному из предпочтительных усовершенствований настоящего изобретения двигатель представляет собой синхронную машину, система магнитов ротора которой заварена в оболочку из нержавеющей стали. Так как на роторе при этом возникают только небольшие тепловые потери, охлаждения ротора не требуется. Альтернативно возбуждаемой от постоянных магнитов синхронной машине двигатель может быть также выполнен в виде синхронной или асинхронной машины с посторонним возбуждением.
Настоящее изобретение ниже поясняется подробнее на одном из примеров осуществления с помощью чертежей, где:
фиг.1 - предлагаемая изобретением система мельничного привода, изображенная в сечении,
фиг.2 - предлагаемая изобретением система мельничного привода, изображенная в перспективе в сечении.
Изображенная на фиг.1 система мельничного привода включает в себя располагаемую под чашей бегунов передачу 1 с двумя планетарными ступенями 11, 12, которые имеют вертикальное расположение вала. В корпус 3 передачи 1 интегрирован электрический двигатель 2, ротор 21 и статор 22 которого имеют вертикально проходящие оси. На противолежащих торцевых сторонах на роторе 21 и статоре 22 смонтированы верхняя подшипниковая крышка 23 и нижняя подшипниковая крышка 24, в которых имеются гнезда под подшипники 26, 27 вала ротора. Верхняя подшипниковая крышка 23 и нижняя подшипниковая крышка 24 соединены посредством корпуса 25 статора, который по наружному периметру имеет изображенные на фиг.2 ребра 28 охлаждения. На эти ребра 28 охлаждения ориентированы смонтированные на корпусе 3 распылительные форсунки 35. Между нижней подшипниковой крышкой 24 и донной частью корпуса 3 выполнен поддон для охлаждающего средства.
Двигатель 2 опирается посредством выполненного на внутренней стороне корпуса 3, проходящего радиально внутрь фланца 34, с которым соединена верхняя подшипниковая крышка 23. Двигатель 2 в настоящем примере осуществления опирается на внутреннюю сторону корпуса 3 только посредством фланца 34.
Обе планетарные ступени 11, 12 включают в себя каждая колесо 111, 121 с внутренними зубьями, водило 114, 124 планетарной передачи с опирающимися в нем планетарными зубчатыми колесами 112, 122, и центральное колесо 113, 123. Колеса 111, 121 с внутренними зубьями планетарных ступеней 11, 12 неподвижно соединены с корпусом 3. Водило 124 планетарной передачи ведомой планетарной ступени 12 опирается посредством осевого подшипника 125. Центральное колесо 113 ведущей планетарной ступени 11 соединено с валом ротора двигателя 2.
Вал ротора и вал центрального колеса ведущей планетарной ступени 11 предпочтительно соединены посредством муфты, расположенной ниже или выше двигателя 2. Кроме того, в настоящем примере осуществления водило 114 планетарной передачи ведущей планетарной ступени 11 и центральное колесо 123 ведомой планетарной ступени 12 соединены друг с другом.
Двигатель 2 подключен к циркуляционному контуру снабжения смазкой или, соответственно, охлаждающим средством передачи 1. Таким образом, может осуществляться охлаждение двигателя 2 посредством смазки, циркулирующей через передачу 1. На роторе 21 предусмотрена непроницаемая для смазочного масла оболочка для уплотнения относительно смазки, циркулирующей внутри корпуса 3. Предпочтительно соответствующим образом к воздушному зазору между ротором 21 и статором 22 в радиальном направлении примыкает непроницаемая для смазочного масла оболочка пакета активной стали статора, который включает в себя обмотки статора 22.
Для герметизации статора 22 предусмотрена втулка. Наряду с втулкой статор 22 имеет зажимной фланец, зажимной элемент и эластичное уплотнение. С помощью зажимного элемента эластичное уплотнение прижато к зажимному фланцу и втулке. Для герметизации статора 22 может применяться любая подходящая часть корпуса статора, при этом эластичное уплотнение оказывает на нее давление за счет предварительного натяга. Другие детали, касающиеся герметизации ротора 21 и статора 22, содержатся в более ранней немецкой заявке на патент DE 10 2009 034 158.7, на описание к которой настоящим делается ссылка.
В роторе 21 предусмотрено несколько проходящих в осевом направлении отверстий для стекания смазки с передачи 1 в поддон под двигателем 2. Поддон может быть, например, разделен на внутреннюю область для смазки передачи и на наружную область для охлаждающего средства двигателя.
В настоящем примере осуществления двигатель 2 представляет собой возбуждаемую от постоянных магнитов синхронную машину, система магнитов ротора которой заварена в оболочку из нержавеющей стали. Это обеспечивает возможность особенно низких электрических потерь. Альтернативно этому система магнитов ротора может иметь оболочку из непроводящего или, соответственно, немагнитного материала.
Изображенная на фиг.1 система мельничного привода имеет также преобразователь 4 с предусмотренным регулировочным устройством для регулирования частоты вращения двигателя 2 без зазора в зубчатом зацеплении, так чтобы между боковой поверхностью зубьев передачи 1 в направлении вращения отсутствовал зазор. Механические собственные частоты мельничной системы передачи и двигателя при применении преобразователя 4 некритичны вследствие независимости компонентов системы. Боковые поверхности зубьев передачи 1 при этом удерживаются в постоянном силовом замыкании за счет включения минимального крутящего момента. Благодаря этому в значительной степени предотвращаются нагрузки боковых поверхностей зубьев, изменяющие направление.
У изображенной на фиг.2 системы мельничного привода между ступицей ротора 21 и нижней подшипниковой крышкой 24 расположен осевой подшипник 27 для вала ротора. Кроме того, корпус 3 в настоящем примере осуществления выполнен из двух частей и включает в себя ведомую часть 31 корпуса и ведущую часть 32 корпуса. При этом в области между ведомой планетарной ступенью 12 и ведущей планетарной ступенью 11 предусмотрен разъем 33 корпуса.
Предпочтительно наружный диаметр двигателя 2 меньше, чем внутренний диаметр колес 111, 121 с внутренними зубьями планетарных ступеней 11, 12. Таким образом получается технологически простая конструкция системы мельничного привода. Альтернативно тому только наружный диаметр ротора 21 меньше, чем внутренний диаметр колес 111, 121 с внутренними зубьями, а статор 22 изготовлен из нескольких проходящих в окружном направлении сегментов.
Применение настоящего изобретения не ограничено описанным примером осуществления.