ПОДЪЕМНАЯ ШАХТНАЯ МАШИНА С ВЕДУЩИМ ШКИВОМ ТРЕНИЯ С УЛУЧШЕННЫМ ПОДВОДОМ ОХЛАЖДАЮЩЕГО ВОЗДУХА
SHAFT LIFTING MACHINE WITH FRICTION-TYPE DRIVE PULLEY AND IMPROVED COOLING AIR FEED

Изобретение относится к подъемной машине с ведущим шкивом трения или подъемной машине с барабанной лебедкой с электрическим двигателем для приведения в действие подъемных канатов, у которого ротор соединен с рубашкой цилиндра ведущего шкива, а каркас статора укреплен на несущей конструкции, имеющей полую ось, причем двигатель расположен внутри рубашки цилиндра и между щитами ведущего шкива в полой камере, куда может поступать охлаждающий воздух для форсированного воздушного охлаждения двигателя.
Подобные подъемные шахтные машины известны, например, из DE-PS 4222094 или DE-PS 4405593. В первом случае имеется полая ось с увеличенным диаметром в средней части и два участка стенки, расположенные наклонно друг против друга, через которые должен направляться охлаждающий воздух, по существу, в радиальном направлении на внутреннюю сторону щитов ведущего шкива рубашки цилиндра. Во втором случае имеется монолитная цельная ось, причем между осью и подшипниками качения, соединяющими ее с рубашкой цилиндра, предусмотрены вентиляционные кольца для прохождения охлаждающего воздуха. Обе подъемные шахтные машины с ведущими шкивами трения имеют недостаток, заключающийся в том, что охлаждение двигателя происходит неэффективно. Кроме того, в упомянутых технических решениях создается либо относительно большой промежуток между подшипниками, обусловленный присоединением каналов для охлаждающего воздуха между подшипниками, либо имеют место очень объемистые и трудно обслуживаемые конструктивные элементы оси.
Поэтому задачей предложенного изобретения является создание подъемной шахтной машины с ведущим шкивом трения или подъемной машины с барабанной лебедкой с улучшенным направлением охлаждающего воздуха и более компактными габаритами.
Эта задача решается за счет того, что полая ось состоит, по меньшей мере, из двух частей, которые, по меньшей мере, вместе с одним опорным диском и каркасом статора образуют несущую конструкцию.
Этим обеспечивается особенно прямое прохождение охлаждающего воздуха от полой оси в полую камеру, в которой находится охлаждаемый двигатель, и снова обратно, в полую ось. Одновременно - по причине такого устройства и выполнения несущей конструкции - происходит прямое охлаждение каркаса статора. Опорный диск может быть при этом частью каркаса статора.
При этом, в частности, подумали о том, чтобы предусмотреть вентиляционную камеру, в которую через полую ось поступает охлаждающий воздух и которая окружена каркасом статора, а также боковые опорные диски, соединяющие между собой полую ось и каркас статора. Через вентиляционную камеру (под этим можно понимать как отдельную, так и открытую вентиляционную камеру, переходящую в полую камеру), окруженную каркасом статора и боковыми дисками, воздух попадает в полую камеру, окружающую охлаждаемый двигатель, и возвращается снова в вентиляционную камеру или полую ось.
Особенно выгодная форма выполнения изобретения предусматривает при этом, что боковые диски расположены, по меньшей мере, примерно вертикально относительно полой оси. Эти боковые диски или боковые опорные диски на своих концах, обращенных к полой оси, соединены с ней.
Вентиляционная камера соединена с полой осью, т.е. охлаждающий воздух попадает через полую ось в вентиляционную камеру, а оттуда в полую камеру и затем опять обратно в вентиляционную камеру, а оттуда уже нагретый охлаждающий воздух возвращается в полую ось. Для возможности осуществления подачи и отвода воздуха в вентиляционной камере между боковыми дисками предусмотрена перегородка, разделяющая вентиляционную камеру на подвод и отвод. Она должна быть установлена целесообразно параллельно боковым дискам и посередине вентиляционной камеры.
При этом можно сэкономить, в принципе, на одном конструктивном элементе, если опорный диск выполнить одновременно как перегородку, задав ему соответствующую длину.
Этот вариант изобретения реализуется благодаря тому, что полуоси на своих внутренних концах соединены с опорным диском при помощи фланцев. В таком фланцевом соединении опять же предусмотрены сверленые отверстия, через которые воздух может поступать в полую камеру, окружающую двигатель, и струиться назад. При этом фланцы на своих торцевых сторонах соединены с опорными дисками, каждый со своим.
Другая выгодная форма выполнения изобретения предусматривает, что в соединительные фланцы полуосей включены проходящие в радиальном направлении каналы для охлаждающего воздуха, благодаря которым можно добиться дополнительного эффекта охлаждения.
Охлаждающий воздух должен попадать из вентиляционной камеры в полую камеру, окружающую двигатель, и поэтому предлагается, что боковые диски имеют отверстия для выхода или поступления охлаждающего воздуха в осевом - если смотреть на полую ось - направлении. Охлаждающий воздух попадает, таким образом, непосредственно через отверстия в полую камеру, причем одновременно происходит охлаждение на внутренней стороне каркаса статора, так как воздушный поток проходит и там. Отверстия должны быть расположены примерно в середине боковых стенок вентиляционной камеры и служат одновременно в качестве монтажных помощников для соединения полой оси с каркасом статора.
Одна из форм выполнения изобретения предусматривает, что полуоси на своих внутренних концах соединены с возможностью разъема с боковыми дисками, каждая со своим, для чего, например, предусмотрено винтовое соединение.
Дополнительная стабильность в вентиляционной камере, в частности для передачи части нагрузки на боковые диски, достигается за счет того, что в вентиляционной камере предусмотрены усилительные металлические листы, проходящие в радиальном направлении к полой оси. Предпочтительно восемь или двенадцать усилительных металлических листов окружают полую ось в виде звезды с равными промежутками в радиальном направлении и целесообразно доходят до конца несущей конструкции со стороны статора.
Выгодный двойной эффект достигается тогда, когда усилительные металлические листы выполнены как дефлекторы. Благодаря такому выполнению и устройству дефлекторов воздух, проходящий через полую ось в соответствующую половину вентиляционной камеры, может поступать в направлении отверстий в полую камеру, окружающую двигатель, и/или в направлении внутренней стороны двигателя, т.е. создается увеличенная поверхность для теплопередачи.
Для вентилирования полой камеры или отвода из нее воздуха предусмотрено, что полая ось имеет сверленые отверстия для приточного воздуха и/или отработанного воздуха, которые сообщаются с вентиляционной камерой. В этом случае полая ось имеет сверленые отверстия, через которые приточный воздух попадает в вентиляционную камеру, а перегородка имеет другие отверстия, через которые отводимый обратно воздух снова попадает из вентиляционной камеры в полую ось. Обе полуоси соединены между собой при помощи фланцев.
Вместо сверленых отверстий в самой полой оси можно предусмотреть, чтобы между обеими полуосями был промежуточный элемент, образованный центральным участком оси и обоими боковыми дисками.
Этот промежуточный элемент включает в себя также участок оси с отверстиями для подачи и отвода воздуха. При этом речь идет об отдельном центральном участке оси. Соответственно предлагается, чтобы сверленые отверстия были выполнены в центральном участке оси.
В отношении обоих последних вариантов с отверстиями в полуоси или в центральном участке оси подразумевается, что подвод воздуха и отвод воздуха должны быть отделены друг от друга. Поэтому задумано так, что сверленые отверстия для приточного воздуха и сверленые отверстия для отработанного воздуха отделены друг от друга дополнительной перегородкой или удлинением перегородки. Эта перегородка может состоять из двух частей: внутренняя часть перегородки находится при этом в полой оси, а наружная часть перегородки находится в вентиляционной камере. Внутренняя и наружная части отделены при этом друг от друга наружной стенкой трубы полой оси или участка оси.
Следующая выгодная форма выполнения изобретения предусматривает, что с полой осью соединены гнезда подшипников для соединения полой оси с рубашкой цилиндра. Это дает явно подходящую возможность соединения для плавающего или фиксирующего подшипника, с помощью которых полая ось соединяется с рубашкой цилиндра ведущего шкива. При этом гнезда подшипников являются компонентами полуосей и изготовлены с ними за одно целое или представляют собой отдельные конструктивные элементы.
Другим аспектом изобретения является полая ось. Она имеет многоугольное поперечное сечение, в частности четырех-, шести- или восьмиугольное поперечное сечение. С одной стороны, это выгодно тем, что полая ось не требует какого-либо дополнительного предохранения от прокручивания, которое в ином случае нужно было бы реализовать путем изменения поперечного сечения между концами подшипников с круглого на угловое поперечное сечение. Это не только требует особых расходов, но и влечет за собой нежелательные статические проблемы. А с другой стороны, многоугольное поперечное сечение полой оси выгодно тем, что при угловой форме выполнения поперечного сечения возможности присоединения для подвода и отвода воздуха явно лучше.
Изобретение отличается, в частности, улучшенным прохождением охлаждающего воздуха в подъемной шахтной машине с ведущим шкивом трения или подъемной машине с барабанной лебедкой. Полая ось состоит из двух частей, причем обе половины оси, по меньшей мере, вместе с одним опорным диском и каркасом статора образуют несущую конструкцию. При этом один опорный диск или несколько опорных дисков могут быть установлены также в каркасе статора. Мимо этих опорных дисков проходит воздух. В одном варианте между полой осью и каркасом статора предусмотрена дополнительная вентиляционная камера, которая ограничена с боков двумя опорными дисками, выполненными как боковые диски. При этом охлаждающий воздух поступает через подвод в вентиляционную камеру и по внутренней стороне каркаса статора через отверстия в боковое пространство в камеру, окружающую двигатель, отведение нагретого воздуха происходит соответствующим образом. При этом выгоден, прежде всего, прямой контакт охлаждающего воздуха с внутренней стороной каркаса статора, так как уже здесь достигается дополнительный эффект прямого охлаждения.
Прочие подробности и преимущества изобретения приведены в последующем описании чертежей, на которых представлен предпочтительный пример выполнения с необходимыми подробностями и деталями.
На фиг.1 показано сечение верхней части подъемной шахтной машины с ведущим шкивом трения;
на фиг.2 - машина согласно фиг.1 с двумя боковыми шкивами;
на фиг.3 - машина согласно фиг.1 со средней деталью конструкции;
на фиг.4 - вариант фиг.3;
на фиг.5 - полая ось с многоугольным поперечным сечением в перспективе.
На фиг.1 представлена подъемная шахтная машина с ведущим шкивом трения 2 для направления подъемного каната 11 в патроне шкива трения 31. С помощью металлического листа стенки 32 рубашка цилиндра 4 соединена с двигателем 5. Этот двигатель 5 находится в полой камере 12, которая окружена рубашкой цилиндра 4 и боковыми щитами 13. Эта полая камера 12 служит для форсированного воздушного охлаждения двигателя 5 или ротора 6 и каркаса статора 7 охлаждающим воздухом, который поступает через полую ось 3 в полую камеру 12 и снова выходит оттуда. Обе полуоси 18 и 19 соединены при помощи соединительных фланцев 14 и 15 с несущей стенкой 8, выполненной здесь цельной. Несущая стенка 8, полая ось 3 и каркас статора 7 образуют при этом несущую конструкцию 10. Имеются сверленые отверстия, здесь представлены только для подвода охлаждающего воздуха в направлении полой камеры 12. Несущая стенка 8 выполнена при этом как перегородка 16. Стрелка 51 показывает поступление охлаждающего воздуха из полой оси 3 в отверстие 33, стрелка 52 - поступление в полую камеру 12, стрелки 53 и 54 показывают циркуляцию в ней, а стрелки 55 и 56 показывают выход обратно через не представленное здесь отверстие в полую ось 3. Видны также гнезда 25, 26 для плавающего в осевом направлении подшипника или для фиксированного в осевом направлении подшипника 35 и для присоединения рубашки цилиндра 4. Гнезда для подшипников 25, 26 соединены в этом случае с полой осью 3 и изготовлены с ней за одно целое, так что предлагается возможность упрощенного монтажа. Позициями 36 и 37 обозначены подшипники оси, в щите 13 рубашки цилиндра 4 видно еще монтажное окно 38, тормозные диски на наружном конце рубашки цилиндра 4 обозначены позицией 39.
На фиг.2 стрелка 40 обозначает поступление охлаждающего воздуха через вентиляционную камеру 1 в полую камеру 12 и обратно из нее через выходное отверстие для охлаждающего воздуха 41. Между полой осью 3 и полой камерой 12 находится вентиляционная камера 1, которая состоит из подвода 1' и отвода 1'', разделенными между собой перегородкой 16. Сбоку вентиляционная камера 1 ограничена опорными дисками, которые выполнены как боковые диски 8, 9, имеющие отверстия 17, 17', через которые приточный воздух может поступать в полую камеру 12, окружающую камеру двигателя 5, или снова выходить из нее. Выгодным образом согласно заявленному расположению можно обеспечить особенно эффективную вентиляцию, при которой приточный воздух напрямую выходит не только через отверстия 17 в боковом диске 8, но также еще контактирует с каркасом статора 7, так что он так же охлаждается. Охлаждающий воздух может при этом равномерно дополнительно распределяться в полой камере 12, причем он может проходить через воздушный зазор 28 между ротором 6 и каркасом статора 7. Затем он возвращается через отверстие 17' в боковом диске 9 в отвод 1'', а оттуда - в полую ось 3. Полая ось 3 образована двумя полуосями 18, 19, которые на своих обращенных друг к другу концах 20, 21 соединены с боковыми дисками 8, 9 жестко или с возможностью разъединения. Дополнительную стабильность в вентиляционной камере, в частности для передачи части нагрузки на боковые диски 8, 9, придают усилительные металлические листы 22, которые проходят в радиальном направлении к полой оси 3 и окружают ее в виде звезды. Одновременно они действуют как дефлекторы, подавая охлаждающий воздух в направлении отверстия 17 в полую камеру 12, окружающую двигатель 5, и/или в направлении каркаса статора 7.
Изображение на фиг.3 отличается от изображения на фиг.2, в частности, тем, что между обеими полуосями 18 и 19 находится промежуточный участок 27, который, с одной стороны, принимает боковые диски 8 и 9, а с другой стороны, центральный участок оси 42. Последний охватывает сверленые отверстия 23, 24, причем одно предусмотрено для притока воздуха в вентиляционную камеру 1', а другое - для отвода воздуха из вентиляционной камеры 1". Промежуточный участок 27 соединен с полуосями 18, 19 жестко или с возможностью разъединения и имеет здесь обе части 29 и 30 перегородки 16. При этом наружная часть 30 перегородки 16 предусмотрена для перегораживания внутри вентиляционной камеры 1, а внутренняя часть 29 служит для перегораживания полой оси 3.
Альтернативная форма выполнения представлена на фиг.4. При этом речь идет о полой оси 3, имеющей сверленые отверстия 23, 24, которые опять же сообщаются с вентиляционной камерой 1 или 1' и 1'' для подвода и отвода воздуха. Обе полуоси 18, 19 соединены между собой напрямую фланцами 49, 50. И здесь перегородка 16 разделена на наружную часть 30 и внутреннюю часть 29.
На фиг.5 показан участок полой оси 3, установленной на кронштейне подшипника 45 и выполненной здесь как многоугольник, точнее как четырехугольник с закругленными углами 46. Таким образом, можно обойтись без специальной зашиты от проворота, к тому же присоединения для вентиляционных устройств здесь значительно проще. Позицией 43 обозначено кольцо подшипника, а позицией 44 обозначен соединительный фланец для каркаса статора.
Все перечисленные признаки, а также те, которые взяты из чертежей, рассматриваются самостоятельно и в сочетании как существенные признаки изобретения.