СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПРИЛИПШЕЙ ЗАГРУЗКИ ОТ ВНУТРЕННЕЙ СТОРОНЫ РАЗМОЛЬНОЙ ТРУБЫ ТРУБНОЙ МЕЛЬНИЦЫ
METHOD AND DEVICE FOR REMOVING ADHERENT LOAD FROM THE INNER SIDE OF THE GRINDING PIPE OF A PIPE MILL

Изобретение относится к способу и устройству для удаления прилипшей загрузки от внутренней стороны размольной трубы трубной мельницы. Кроме того, изобретение относится к трубной мельнице.
Трубные мельницы используются предпочтительно для размалывания материалов, таких как руды. Не является необычным, что работа трубной мельницы прерывается на более длительный промежуток времени. В это время трубная мельница бездействует. Во время простоя трубной мельницы находящийся в размольной трубе трубной мельницы материал может затвердевать и прилипать к внутренней стенке размольной трубы. Прилипший таким образом, затвердевший материал обозначается как прилипшая загрузка или также как “налипшая шихта”.
Если трубная мельница снова вводится в действие после длительного простоя, то существует опасность, что прилипшая загрузка отрывается на большой высоте от размольной трубы (например, после полуоборота или после поворота примерно на Phi=160° размольной трубы), падает вниз и при последующем соударении с внутренней стороной размольной трубы вызывает существенные повреждения трубной мельницы.
Поэтому существуют устройства, которые обнаруживают наличие прилипшей загрузки, описанные в DE 35 28 409 A1.
EP 2 353 724 B1 предлагает способ удаления прилипшей загрузки от внутренней стенки размольной трубы, причем размольная труба резко тормозится, по меньшей мере, однократно при заданном угле поворота.
Задача изобретения эксплуатировать трубные мельницы без повреждений прилипшей загрузкой.
Эта задача решается с помощью способа согласно пункту 1 формулы изобретения.
Кроме того, задача решается с помощью устройства согласно пункту 12 формулы изобретения, а также с помощью трубной мельницы согласно пункту 17 формулы изобретения.
Для удаления прилипшей загрузки от внутренней стенки предлагается нагружать вращательное движение размольной трубы возмущением, например, в виде колебаний. Для движения емкости предоставляется ток двигателя.
Другими словами, адаптированное в частности к структуре конструктивного элемента возмущение, в частности колебания, должно накладываться на ток двигателя. Возмущение может быть любой частоты, оно может быть как гармоническим, так и негармоническим, а также и периодическим, и непериодическим. Возмущение может быть также наложено в виде ударного импульса.
Предпочтительно возмущение имеет место до тех пор, пока прилипшая загрузка не отсоединится от внутренней стенки емкости.
Возмущение может осуществляться в виде периодических или непериодических колебаний, через многократные силовые импульсы, через многократное резкое торможение вращательного движения и/или через многократные силовые импульсы в направлении вращения или перпендикулярно к поверхности емкости. Силовые импульсы выполнены предпочтительно в виде резких увеличений крутящего момента и/или числа оборотов. В частности, механические возмущения, например силовые импульсы на поверхность емкости, прикладываются предпочтительным образом механическим возмущающим элементом или механическим возбуждающим блоком к емкости.
Предпочтительно повторяющееся возмущение может осуществляться посредством механического воздействия на емкость и тем самым на (прилипшую) загрузку.
Механическое возмущение может осуществляться посредством вибратора, причем вибратор предпочтительно непосредственно соединен с емкостью. Механическое воздействие на емкость или на другой элемент промышленной установки осуществляется при помощи возмущающего элемента. Возмущающий элемент предпочтительно соединен с устройством управления, причем устройство управления в частности при наличии прилипшей загрузки возбуждает возмущающий элемент к повторяющемуся механическому возмущению. Возмущающий элемент может быть выполнен в виде гидравлического цилиндра, при выдвижении которого исполнительный элемент передает силовой импульс на емкость.
В частности, при помощи частотного преобразователя осуществляется нагружение возмущения возмущающим сигналом, который подключается к току двигателя. Током двигателя является в большинстве случаев трехфазный переменный ток.
Основой трехфазного переменного тока является трехфазное переменное напряжение. Следовательно, возмущение может быть возмущающим напряжением, которое добавляется к трехфазному переменному напряжению. В дальнейшем ради упрощения делается ссылка только на ток двигателя и возмущающий ток.
Использование изобретения не ограничено трубной мельницей, а может также применяться к дальнейшим устройствам в области горнодобывающей или тяжелой промышленности. Кроме того, изобретение может использоваться в вертикальной мельнице.
Общим у вышеуказанных примеров использования изобретения является то, что поверхность с прилипшей загрузкой может освобождаться благодаря изобретению от прилипшей загрузки. В частности, в случае воронки предпочтителен механический возмущающий элемент для наложения повторяющегося (механического) возмущения. В качестве обзора изобретение описывается в дальнейшем на основе трубной мельницы с размольной трубой. Однако изобретение подходит также для другой промышленной установки для обработки сырья, например, для обработки руды или горной породы.
При возможном способе удаления прилипшей загрузки от внутренней стенки размольной трубы трубной мельницы приводное устройство служит для удаления прилипшей загрузки и для движения размольной трубы, причем приводное устройство включает в себя два режима работы, причем в первом режиме работы приводная система выполняет вращательное движение размольной трубы для размалывания, причем во втором режиме работы приводная система удаляет прилипшую загрузку от внутренней стенки емкости, причем во втором режиме работы двигатель приводной системы периодически возмущается повторяющимся возмущением в своем вращательном движении.
После запуска трубной мельницы приводное устройство может сначала запускаться во втором режиме работы. В частности, после обнаружения прилипшей загрузки второй режим работы служит для подготовки безопасного первого режима работы.
Под (вращательным) движением здесь, как правило, понимается вращательное движение размольной трубы. Вращательное движение осуществляется предпочтительно с постоянной скоростью вращения. При возмущении предпочтительно скорость вращения вращательного движения размольной трубы временно изменяется.
В первом режиме работы размольная труба вращается, как правило, без ускорения вращения вокруг своей оси вращения.
Говоря о повторяющемся возмущении, речь идет об отклонении от равномерного вращательного движения или от равноускоренного движения. Повторяющееся возмущение может отличаться непостоянным во времени ускорением.
Возмущение вращательного движения предпочтительно происходит при помощи наложенного на ток двигателя возмущающего сигнала.
Благодаря вышеописанному способу возможно наиболее простое удаление прилипшей загрузки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущающий сигнал приводит к повторяющемуся порывистому движению размольной трубы.
Возмущающий сигнал выполнен предпочтительно в виде кратковременного повышения напряжения и/или тока двигателя. Возмущающий сигнал может быть также переменным током, причем частота переменного тока не равна частоте трехфазного тока двигателя.
Применение возмущающего сигнала, который накладывается на ток двигателя, позволяет очень просто модулировать вращательное движение размольной трубы. Таким образом, прилипшая загрузка в размольной трубе может просто и легко удаляться.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущающий сигнал является периодическим.
Периодическим возмущающим сигналом является либо синусоидальный сигнал, либо равномерно повторяющееся повышение тока и/или равномерно повторяющееся понижение тока.
Благодаря периодически повторяющемуся возмущению внутренняя сторона размольной трубы может наиболее щадящим образом освобождаться от прилипшей загрузки.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение модулируется до устанавливаемого момента времени на движение.
Как правило, освобождение размольной трубы от прилипшей загрузки длится от одной минуты до примерно 30 минут. Таким образом, целесообразным является то, что приводное устройство после этого промежутка времени автоматически переходит в первый режим работы, так как прилипшая загрузка не обнаруживается.
Для дальнейшего повышения эксплуатационной надежности переход между режимами работы осуществляется предпочтительно только в том случае, если прилипшая загрузка не может быть обнаружена.
Вследствие этого возможно упрощенное управление трубной мельницей.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение осуществляется с переменным промежутком t времени.
Предпочтительно промежуток времени между отдельными возмущающими сигналами уменьшается со временем, так что промежуток времени повторяющегося возмущения укорачивается.
Вследствие этого размольная труба, а также приводная система трубной мельницы может беречься.
Предпочтительно возмущение осуществляется посредством импульсов крутящего момента, которые соответствующим возмущающим сигналом накладываются на вращательное движение размольной трубы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение увеличивается в своей амплитуде.
Предпочтительно вторая фаза работы начинается с незначительной амплитуды. Затем амплитуда увеличивается на второй фазе работы до максимальной амплитуды и после этого остается на максимальной амплитуде или снова уменьшается. Амплитуда может повышаться посредством изменения возмущающего напряжения или возмущающего тока.
Так как вначале зачастую не очевидно, насколько сильно должно быть возмущение, для того чтобы удалять прилипшую загрузку от внутренней стенки размольной трубы, временное увеличение амплитуды возмущения предпочтительно. Увеличение амплитуды служит предпочтительно для сохранения размольной трубы и/или приводной системы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение вызывает модуляцию вращательного движения размольной трубы или модуляцию действующего на размольную трубу крутящего момента.
Возмущающим сигналом может управляться, а также регулироваться как скорость вращения, так и крутящий момент.
Посредством возмущения крутящего момента, а также возмущения скорости вращения осуществляется предпочтительно наиболее точно регулируемая эксплуатация трубной мельницы, в частности во втором режиме работы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение модулируется дополнительным напряжением или дополнительным током на двигатель привода.
Наиболее просто повторяющееся возмущение возможно на скорость вращения или на крутящий момент.
Дополнительный ток или дополнительное напряжение накладывается на ток двигателя или напряжение двигателя.
Дополнительный ток или дополнительное напряжение предоставляется предпочтительно частотным преобразователем.
Предпочтительно дополнительный ток наложен в форме синусоиды. Благодаря модуляции трехфазного переменного тока дальнейшим осциллирующим напряжением осуществляется наиболее простое и эффективное возмущение вращательного движения размольной трубы.
Предпочтительно дополнительный возмущающий ток или дополнительное возмущающее напряжение могут накладываться за счет закрытия фильтра в частотном преобразователе на ток двигателя или напряжение двигателя.
Благодаря наложению дополнительного напряжения или дополнительного тока, в частности синусоидального напряжения или синусоидального тока, можно наиболее простым образом удалять прилипшую загрузку.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения повторяющееся возмущение осуществляется посредством механического воздействия на размольную трубу.
Механическое возмущение предоставляется предпочтительно механическим возмущающим элементом. Возмущающий элемент может приводиться в действие гидравлически или электрически. Механическое возмущение происходит предпочтительно посредством силового импульса на размольную трубу. Механическое возмущение может также осуществляться посредством скачкообразного повышения крутящего момента. Соответствующий силовой импульс может действовать в касательном направлении относительно вращательного движения размольной трубы, например, на выступ размольной трубы. Механическое возмущение, в частности соответствующий силовой импульс, может быть также направлен к оси вращения или от нее. Предпочтительно механическое возмущение, в частности соответствующий силовой импульс, направлен непосредственно на (прилипшую) загрузку, так что механическое возмущение действует непосредственно на загрузку и отсоединяет ее благодаря механическому воздействию от внутренней стороны размольной трубы.
Возможна также комбинация механического воздействия на размольную трубу и осуществляемого приводом повторяющегося возмущения.
Благодаря применению механического возмущения возможен предпочтительно непосредственный тип отсоединения прилипшей загрузки от внутренней стороны размольной трубы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения механическое возмущение осуществляется при помощи возмущающего элемента вместо наложения повторяющегося возмущения при помощи двигателя.
Благодаря полной замене возмущения со стороны двигателя изобретение может также применяться к дальнейшим конструктивным элементам установок.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение модулируется до заданного максимального угла поворота.
Благодаря ограничению угла поворота во втором режиме работы обеспечено, что внезапно отсоединяющаяся прилипшая загрузка не вызывает повреждение в размольной трубе. Предпочтительно максимальный угол поворота примерно в ± 150° подходит для обеспечения сохранности размольной трубы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения возмущение движения осуществляется только при обнаружении прилипшей загрузки в размольной трубе.
Прилипшая загрузка может выявляться посредством функции крутящего момента от угла поворота размольной трубы. Таким образом, при обнаружении прилипшей загрузки приводная система трубной мельницы может переходить во второй режим работы.
Предпочтительна адаптация повторяющегося возмущения на основе механических свойств трубной мельницы или приводной системы.
Предпочтительно осуществляется адаптация повторяющегося возмущения к типу загрузки трубной мельницы и/или к количеству загрузки, которое находится в размольной трубе.
Благодаря этим обеим адаптациям может осуществляться наиболее эффективное удаление прилипшей загрузки.
При устройстве для удаления прилипшей загрузки от размольной трубы устройство включает в себя двигатель и устройство управления, а также опционально частотный преобразователь, причем двигатель предусмотрен для вращательного движения размольной трубы, и отличается тем, что устройство выполнено для выполнения описанного здесь способа.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство имеет устройство обнаружения для обнаружения прилипшей загрузки.
Устройство обнаружения служит для обнаружения того, прилипла ли загрузка в трубной мельнице, в частности к внутренней стороне размольной трубы. Предпочтительно устройство обнаружения согласовано с частотным преобразователем или с устройством управления. Устройство обнаружения может определять необходимый крутящий момент, который требуется для вращения размольной трубы из исходного положения. При превышении определенного крутящего момента может делаться вывод о прилипшей загрузке. В этом случае осуществляется удаление прилипшей загрузки, например, при помощи второго режима работы трубной мельницы.
Так как не каждый раз при запуске трубной мельницы загрузка припеклась или прилипла к внутренней стороне размольной трубы, этот вариант осуществления существенно бережет приводную систему трубной мельницы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство имеет механический тормоз.
Механическим тормозом может эффективно поддерживаться возмущение вращательного движения. Так повторяющийся возмущающий сигнал может ускорять вращательное движение размольной трубы, а механический тормоз может снова его замедлять.
Механический тормоз повышает таким образом срок службы приводной системы.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения двигатель выполнен в виде сегментного двигателя.
При помощи сегментного двигателя возможен наиболее щадящий и не требующий частого технического обслуживания режим эксплуатации трубной мельницы. Предпочтительно и статор, и двигатель выполнен в виде сегментного двигателя.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения двигатель приводит в движение размольную трубу через передаточный механизм.
Применение передаточного механизма позволяет использовать меньшие приводы для трубной мельницы. Кроме того, может прикладываться наиболее высокий крутящий момент к трубной мельнице. Сверх этого, это решение с передаточным механизмом наиболее экономично.
Таким образом, устройство имеет передаточный механизм, причем передаточный механизм расположен между двигателем и размольной трубой.
Передаточный механизм может быть согласован с двигателем и/или с размольной трубой.
Предпочтительно промышленная установка, в частности трубная мельница, имеет такое устройство.
Под такой установкой понимается в частности трубная мельница для размалывания горной породы и руды. Однако изобретение можно также применять к другим установкам в обрабатывающей промышленности.
Предпочтительно возмущающее напряжение или возмущающий ток накладывается на напряжение двигателя или ток двигателя таким образом, что в каждом случае возбуждается один из резонансов размольной трубы. Для этого определяется, например, резонансная частота, и этот резонанс возбуждается в каждом случае с повторяющимся возмущением. На основе сдвига резонансной частоты может также обнаруживаться, имеется ли прилипшая загрузка.
Далее изобретение подробно описывается и разъясняется на основе чертежа. На чертеже показаны:
фиг. 1 - трубная мельница с приводной системой;
фиг. 2 - напряжение или ток в виде функции времени;
фиг. 3 - модуляция тока или напряжения;
фиг. 4 по фиг. 6 - различные возмущения;
фиг. 7 - резонансная кривая; и
фиг. 8 - размольная труба, которая нагружается механическим возмущением.
Фиг. 1 показывает трубную мельницу 1 с приводной системой. Трубная мельница 1 включает в себя размольную трубу 2, причем размольная труба 2 имеет загрузку 3. Размольная труба 2 и загрузка 3 приводятся двигателем 5 во вращательное движение. Двигатель 5 снабжается током или напряжением от частотного преобразователя 9. Частотный преобразователь 9 соединен с устройством 7 управления. Устройство 7 управления служит для управления движением размольной трубы 2 трубной мельницы 1. Устройство 7 управления служит при помощи частотного преобразователя 9 для повторяющегося возмущения вращательного движения размольной трубы 2 трубной мельницы 1. Опционально также устройство 9a возмущения может модулировать возмущающее напряжение ΔU или возмущающий ток ΔI также на ток I двигателя 5. Говоря о двигателе 5, речь идет предпочтительно о сегментном двигателе, причем здесь схематично изображен лишь один сегмент двигателя 5. Альтернативно может также обычный двигатель 5 использоваться при помощи преобразователя крутящего момента для вращательного движения размольной трубы.
Частотный преобразователь 9 опционально служит для обнаружения того, прилипла ли загрузка 3 к внутренней стороне размольной трубы 2. Для этого ток I двигателя определяется и сравнивается с заданным током двигателя.
Фиг. 2 показывает напряжение или ток в виде функции времени t. Показан ток I двигателя для двигателя 5 в виде функции времени t. Для лучшего обзора приводной ток I показан в виде прямой. На ток I двигателя модулируется или накладывается возмущающий ток ΔI. Модуляция тока I двигателя возмущающим током ΔI может при этом осуществляться по-разному и может быть либо периодической, либо непериодической.
Фиг. 3 показывает модуляцию тока I или напряжения U возмущающим напряжением ΔU или возмущающим током ΔI в виде функции времени t. При этом ток I двигателя показан в виде синусоидального участка. На синусоидальный ток I двигателя модулируется или накладывается возмущающий ток ΔI, так что ток I двигателя подается с более высоким частотным возмущением на двигатель 5. Возмущающий ток ΔI или возмущающее напряжение ΔU служит для возмущения движения двигателя 5 и тем самым для возмущения движения размольной трубы 2.
Фиг 4, 5 и 6 показывают различные возмущения. Показанные в каждом случае возмущения проистекают из показанных на фиг. 4 по 6 возмущающих токов ΔI или возмущающих напряжений ΔU.
Фиг. 4 показывает возмущение числа n оборотов или крутящего момента D в виде функции времени t или угла φ поворота размольной трубы 2. При этом число n оборотов или крутящий момент D увеличивается вначале линейно. На промежутке dt времени модулируются возмущения на число n оборотов или крутящий момент D.
Фиг. 5 показывает возмущающий ток ΔI в виде функции времени t или угла φ поворота размольной трубы 2. Возмущающий ток ΔI показан при этом в виде произвольно выполненного прямоугольного тока. Каждая боковая сторона каждого увеличения возмущающего тока осуществляется за счет добавления постоянного возмущающего тока ΔI к току I двигателя.
Фиг. 6 показывает возмущающее напряжение ΔU или возмущающий ток ΔI в виде функции времени t или угла φ поворота. Возмущающее напряжение ΔU или возмущающий ток ΔI выполнен/о синусоидальным, причем продолжительность периода возмущающего тока ΔI или возмущающего напряжения ΔU уменьшается с увеличением времени t. Таким образом, частота возмущающего напряжения ΔU или возмущающего тока ΔI увеличивается со временем t. Такое увеличение частоты возмущающего напряжения или возмущающего тока может приводить к резонансу Res, как это показано на фиг. 7.
Фиг. 7 показывает действие E возмущения в виде функции обратного промежутка времени возмущения. Показана резонансная кривая, которая имеет резонанс Res приблизительно посередине обратного промежутка 1/dt времени.
Фиг. 8 показывает размольную трубу 2, которая нагружается механическим возмущением ms. Размольная труба 2 имеет согласно этому исполнению выступ 11a, причем выступ 11a периодически нагружается при помощи механического возмущающего элемента 11 механическим возмущением ms. Механическое возмущение ms может осуществляться посредством повторяющегося движения вперед и назад механического возмущающего элемента 11, как это обозначено стрелкой рядом с механическим возмущающим элементом 11.
Механическое возмущение ms выполнено здесь в виде повторяющегося силового импульса. Механические возмущения ms имеют промежуток dt времени между собой.
Механический возмущающий элемент 11 управляется устройством 7 управления. Устройство 7 управления управляет предпочтительно амплитудой и промежутком dt времени между механическими возмущениями ms.
Подводя итог, изобретение относится к способу и устройству для удаления прилипшей загрузки 3 от внутренней стенки емкости 2, в частности размольной трубы 2. Для того чтобы прилипшую загрузку 3, которая обозначается также как “налипшая шихта”, отсоединять, движению придается повторяющееся возмущение на вращательное движение размольной трубы 2. Повторяющееся возмущение создается предпочтительно наложенным на ток I двигателя возмущающим током ΔI. При этом возмущающий ток ΔI выбирается предпочтительно на основе типа загрузки и/или на основе физических свойств трубной мельницы. Благодаря изобретению удаление прилипшей загрузки 3, по меньшей мере, сильно упрощается. Опционально или альтернативно повторяющееся возмущение может также осуществляться посредством механического возмущения ms.