РЕДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИВОДНОЙ СИСТЕМЫ МЕЛЬНИЦЫ
GEARED ENGINE FOR MILL DRIVE

Известные приводные системы содержат одну или несколько передаточных ступеней для преобразования приводной мощности электродвигателя. При этом передаточные ступени и электродвигатель образуют тесно соединенную с процессом обработки внутри, например, тарельчатой мельницы, смесительного барабана, дробилки, трубчатой мельницы или вращающейся трубчатой печи трансмиссию, которая подвергается значительному обратному воздействию процесса обработки. Обычно применяются ступени конических зубчатых колес для соединения электродвигателя с трансмиссией.
В DE 3931116 А1 приведено описание приводного устройства для мельницы с вертикальной конструкцией, в которой корпус предвключенной передачи неподвижно свинчен с мельницей. При этом требуется точное выравнивание лежащих далеко друг от друга осей приводной шестерни и зубчатого венца. Кроме того, ввод осевых сил мельницы через упорный подшипник в общий корпус передачи вызывает значительные нагрузки для зубчатого зацепления в предвключенной передаче. За счет общего большого внутреннего пространства передачи и опоры мельницы происходит быстрое загрязнение смазочным маслом для приводного устройства. Кроме того, механическое разветвление мощности в предвключенной передаче является проблематичным с учетом отсутствующей компенсации многочисленных реакций связи.
Из JP 2005052799 А известно приводное устройство для вертикальной дробилки, которая приводится в действие с помощью зубчатого венца на вращающемся донном диске или с помощью передачи с коническими зубчатыми колесами. За счет отсутствующей регулировочной подвижности в приводной ступени приводного устройства ударные нагрузки из процесса обработки передаются в приводное устройство, в частности в его зубчатые зацепления.
В WO 2008/031694 А1 раскрыта приводная система мельницы с расположенной под чашей бегунов передачей. Передача содержит по меньшей мере одну планетарную ступень и имеет вертикальное положение вала. В корпус передачи интегрирован электродвигатель, который подключен к циркуляционному контуру подачи смазочного средства передачи, статор и ротор которого имеют вертикально проходящие оси и охлаждение которого осуществляется с помощью циркулирующего через передачу смазочного средства.
В WO 2009/068484 А1 приведено описание цилиндрической зубчатой передачи с одной или несколькими передаточными ступенями для привода окруженной зубчатым венцом рабочей машины, которая содержит корпус передачи для размещения передаточных ступеней и расположенную на выходном валу выходной ступени подвижную с целью регулирования шестерню, которая находится в зацеплении с зубчатым венцом. Корпус передачи состоит из первой само по себе жесткой части корпуса и из второй неподвижной части корпуса. Первая часть корпуса окружает выходную ступень с выходным валом и подвижной с целью регулирования шестерней и имеет выступающие над передачей боковые стенки, которые опираются на фундамент. Вторая часть корпуса закреплена на торцевой стороне первой части корпуса без соприкосновения с фундаментом.
Из WO 2010/20287 известна приводная система мельницы с интегрированным блоком электродвигателя и передачи, который имеет общий циркуляционный контур охлаждения. Блок электродвигателя и передачи опирается на донную плиту содержащего блок электродвигателя и передачи корпуса.
В более ранней европейской патентной заявке 09011589.0 приведено описание приводной системы мельницы, содержащей расположенную под чашей бегунов передачу по меньшей мере с одной планетарной и/или цилиндрической зубчатой ступенью, а также интегрированным в корпус передачи электродвигателем. Кроме того, приводная система мельницы содержит преобразователь электрической энергии с согласованным регулировочным устройством для регулирования скорости вращения электродвигателя без люфта в зубчатом зацеплении.
Поэтому в основу данного изобретения лежит задача создания редукторного двигателя для приводной системы мельницы, который обеспечивает возможность, с одной стороны, предотвращения повреждений передачи за счет коротких прерываний в трансмиссии и, с другой стороны, уменьшения сил сгибания из процесса помола.
Эта задача решена согласно изобретению с помощью редукторного двигателя для приводной системы мельницы с указанными в пункте 1 формулы изобретения признаками. Предпочтительные модификации данного изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Редукторный двигатель согласно изобретению содержит расположенную под чашей для бегунов или сбоку от барабана мельницы передачу, содержащую по меньшей мере одну планетарную ступень, которая имеет вертикальное или горизонтальное положение вала. Кроме того, в корпус передачи интегрирован электродвигатель, который подключен к циркуляционному контуру подачи смазочного средства. Ротор и статор электродвигателя имеют проходящие параллельно положению вала передачи оси. Охлаждение электродвигателя осуществляется с помощью циркулирующего через передачу смазочного средства. Кроме того, предусмотрена непроницаемая для смазочного масла оболочка для обмоток ротора, соответственно статора электродвигателя, для герметизации относительно циркулирующего внутри корпуса смазочного средства. Кроме того, приводная система мельницы согласно изобретению содержит преобразователь электрической энергии с согласованным регулировочным устройством для регулирования скорости вращения электродвигателя без люфта в зацеплении. Коронная шестерня планетарной передачи окружена в радиальном направлении как ротором, так и статором. Ротор и статор предпочтительно расположены концентрично коронной шестерни планетарной передачи. За счет расположения электродвигателя вокруг коронной шестерни планетарной передачи может быть реализована укороченная конструктивная длина. Это приводит к минимизированной длине плеча изгиба для рычажных сил из процесса помола. На основании расположения электродвигателя вокруг коронной шестерни планетарной передачи возможен также отказ от карданного соединения между электродвигателем и передачей, а также от внешнего фундамента для электродвигателя.
На основании интеграции электродвигателя в циркуляцию смазочного средства передачи можно отказаться от сложных мер вентиляции для достаточного охлаждения электродвигателя. За счет применения преобразователя электрической энергии для регулирования скорости вращения электродвигателя возможна развязка между электроснабжением из сети и крутящим моментом электродвигателя. Таким образом, могут предотвращаться повреждения зубчатого зацепления при коротких прерываниях вследствие отказа сети, поскольку за счет отказа сети на основании регулирования согласно изобретению скорости вращения электродвигателя не вызывается люфт в зубчатом зацеплении в направлении вращения в передаче. Кроме того, за счет полностью вертикального или горизонтального расположения чаши для бегунов, передачи и электродвигателя возможен отказ от сравнительно дорогой конической зубчатой передачи. Дополнительно к этому, за счет отказа от конической зубчатой передачи и воздушного охлаждения электродвигателя значительно уменьшается шумность передачи.
За счет применения преобразователя электрической энергии может быть реализовано множество специфичных для применения передаточных чисел при сокращенном количестве типов зубчатых конструктивных элементов. Кроме того, за счет регулирования скорости вращения можно осуществлять каждый процесс обработки с помощью приводной системы мельницы согласно изобретению в оптимальной рабочей точке. За счет этого улучшается эффективность процесса помола. Это, в свою очередь, обеспечивает уменьшение расхода энергии.
Электродвигатель может быть выполнен, например, в виде электродвигателя с внешним ротором. При этом коронная шестерня планетарной передачи образует опору статора. Согласно другому варианту выполнения данного изобретения вал центрального колеса по меньшей мере одной планетарной ступени соединен с опорой ротора. В опоре ротора может быть предусмотрено по меньшей мере одно проходящее в осевом направлении отверстие для выхода смазочного средства из передачи в коллекторную зону или приемный резервуар для смазочного средства. В качестве альтернативы выполнения электродвигателя с внешним ротором электродвигатель может быть также выполнен с внутренним ротором. В этом случае коронная шестерня планетарной передачи предпочтительно соединена без возможности проворачивания с ротором.
Согласно одному предпочтительно варианту выполнения данного изобретения уплотнения предусмотрены еще лишь на выходной чаше, трубопроводах подвода смазочного средства, подводах электрической энергии и по меньшей мере одном подводе для измерительного устройства. Это обеспечивает дальнейшее уменьшение количества механических конструктивных элементов, что способствует повышению надежности.
Согласно одной предпочтительной модификации данного изобретения электродвигатель является синхронной машиной с возбуждением постоянными магнитами, магнитная система ротора которого заварена в кожух из нержавеющей стали. Поскольку тем самым в роторе не возникают тепловые потери, не требуется охлаждение ротора. В качестве альтернативы синхронной машине с возбуждением постоянными магнитами электродвигатель может быть также выполнен в виде асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основе примера выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображен разрез приводной системы мельницы с редукторным двигателем согласно изобретению.
Показанная на чертеже приводная система мельницы содержит расположенную под чашей для бегунов передачу 1 с двумя планетарными ступенями. Как расположенная на стороне привода планетарная ступень, так и расположенная на стороне выхода планетарная ступень имеют вертикальное положение вала. Обе планетарные ступени содержат каждая коронную шестерню, водило с установленными на нем планетарными шестернями и центральное колесо планетарной передачи. Коронные шестерни планетарных ступеней неподвижно соединены с корпусом 11 передачи. Водило расположенной на стороне выхода планетарной ступени предназначено для соединения с чашей для бегунов и установлено с помощью упорного подшипника 13. Центральное колесо расположенной на стороне привода планетарной ступени соединено с роторным валом 28 интегрированного в корпус 11 передачи электродвигателя 2, который имеет ротор 21 и радиально окружающий его статор 22. Ротор 21 и статор 22 имеют проходящие вертикально оси.
Коронная шестерня 14 расположенной на стороне привода планетарной ступени радиально окружена как ротором 21, так и статором 22. При этом ротор 21 и статор 22 расположены концентрично коронной шестерне 14 расположенной на стороне привода планетарной ступени. В данном примере выполнения электродвигатель 2 выполнен в виде электродвигателя с внешним ротором. При этом коронная шестерня 14 расположенной на стороне привода планетарной ступени образует опору статора. Вал 28 ротора, соответственно вал центрального колеса расположенной на стороне привода планетарной ступени, соединен с опорой 27 ротора, на которую опирается ротор 21.
В качестве альтернативного решения к показанному на чертеже выполнению с внешним ротором электродвигатель 2 может быть в принципе выполнен также с внутренним ротором. В этом случае коронная шестерня 14 расположенной на стороне привода планетарной ступени может быть соединена без возможности проворачивания с ротором 21.
Вал 28 ротора установлен с помощью расположенного между электродвигателем 2 и передачей 1 радиального подшипника 24, расположенного под электродвигателем 2 в картере 12 для смазочного средства радиального подшипника 25, а также расположенного также под электродвигателем 2 упорного подшипника 26. Таким образом, при относительно коротком вале 28 ротора обеспечивается возможность очень хорошего центрирования ротора 21. Вал 28 ротора и центральное колесо расположенной на стороне привода планетарной ступени предпочтительно соединены через расположенное над или под электродвигателем 2 сцепление. Кроме того, в данном примере выполнения планетарные шестерни расположенной на стороне привода планетарной ступени и центральное колесо расположенной на стороне выхода планетарной ступени соединены друг с другом.
Электродвигатель 2 подключен к циркуляционному контуру подачи смазочного средства передачи 1, в котором смазочное средство откачивается из картера 12 смазочного средства к местам смазки в передаче 1 и оттуда через электродвигатель 2 стекает в картер 12 смазочного средства. Тем самым осуществляется охлаждение электродвигателя 2 с помощью циркулирующего через передачу 1 смазочного средства. При этом по меньшей мере один не изображенный на фигуре канал подвода смазочного средства ведет к ребрам охлаждения статора, по которым проходит циркулирующее через передачу 1 смазочное средство. Дополнительно к этому, смазочное масло можно целенаправленно разбрызгивать для охлаждения статора 22, которое проходит через охлаждающие приспособления статора 22.
На опоре 27 ротора предусмотрена непроницаемая для смазочного масла оболочка ротора 21 для герметизации относительно циркулирующего внутри корпуса смазочного средства. Значительное увеличение воздушного зазора электродвигателя 2 не требуется, поскольку за счет непроницаемой для смазочного масла оболочки он увеличивается лишь незначительно. Электродвигатель 2 в данном примере выполнения является синхронной машиной с возбуждением постоянными магнитами, при этом магнитная система ротора заварена в кожухе из нержавеющей стали. Это обеспечивает особенно небольшие электрические потери.
Кроме того, показанная на чертеже приводная система мельницы имеет преобразователь 23 электрической энергии с соответствующим регулировочным устройством для регулирования скорости вращения электродвигателя 2 без люфта в зубчатом зацеплении, так что между боковыми поверхностями зубьев передачи 1 в направлении вращения нет зазора. Механические собственные частоты системы редукторного двигателя мельницы являются не критичными при применении преобразователя 23 электрической энергии вследствие развязки компонентов системы. При этом боковые поверхности зубьев передачи 1 удерживаются в постоянном силовом замыкании за счет приложения минимального крутящего момента. За счет этого максимально исключаются нагрузки боковых поверхностей зубьев за счет изменения направления вращения.
Применение данного изобретения не ограничивается указанным примером выполнения.