Мельница с передатчиком крутящего момента
Изобретение относится к мельнице и группе из двух мельниц для дробления больших частей материала. Каждая мельница (30) содержит корпус (31), образующий помольную камеру (32). Корпус мельницы поддерживается на противоположных сторонах (34а, 34b) посредством подшипников (38а, 38b). Электродвигатель (50) прямого привода выполнен с возможностью приведения в движение корпуса и расположен рядом с по меньшей мере одним подшипником. Диаметр электродвигателя меньше диаметра помольной камеры и больше диаметра подшипников. Мельницы имеют разные внешние диаметры помольной камеры. Роторы (52) электродвигателей мельниц имеют одинаковые внутренние диаметры. По меньшей мере одна из мельниц содержит передатчик крутящего момента от электродвигателя прямого привода на корпус мельницы. Передатчик соединен с ротором кольцевого электродвигателя вдоль окружности роторного конца. Диаметр окружности роторного конца больше внешнего диаметра участка зацепления и меньше внешнего диаметра помольной камеры. Передатчик крутящего момента компенсирует радиальный зазор между ротором и участком зацепления. Изобретение позволяет использовать кольцевой электродвигатель независимо от величины диаметра помольной камеры и диаметра участков зацепления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к мельнице и, в частности, к мельнице, содержащей электродвигатель прямого привода, а также к группе таких мельниц.
Мельницы используют для раздробления больших частей материала на более мелкие, более удобные в обращении части материала. В основном существуют мельницы двух типов: мельницы с редуктором и безредукторные мельницы. Безредукторные мельницы известны также как мельницы с кольцевым электродвигателем, поскольку обычно они приводятся в действие посредством кольцевого электродвигателя прямого привода, который установлен вокруг внешней оболочки корпуса мельницы. Безредукторные мельницы не содержат таких элементов как зубчатые колеса или шестерни, и поскольку в них отсутствуют механические детали, используемые для передачи вращающего момента, механические потери, имеющие место, например в редукторе, полностью исключены.
Пример такой известной мельницы 10 с кольцевым электродвигателем показан на фиг.1 и 2. Корпус 12 мельницы поддерживается на противоположных сторонах посредством подшипников 16а, 16b. Полюса 18 ротора кольцевого электродвигателя 20 прикреплены прямо к фланцу 22 на внешней оболочке 24 корпуса 12 мельницы. Статор 26 кольцевого электродвигателя 20 установлен вокруг полюсов 18 ротора, оставляя воздушный зазор 28 между ротором 18 и статором 26. Посредством магнитного поля в электродвигателе 20 вращающий момент передается прямо на корпус 12 мельницы.
Стоимость кольцевого электродвигателя в значительной степени зависит от диаметра поперечного сечения электродвигателя. В случае кольцевого электродвигателя мельницы, диаметр поперечного сечения электродвигателя в настоящее время определяется диаметром поперечного сечения внешней оболочки корпуса мельницы, вокруг которой установлен электродвигатель. При заданной мощности мельницы, с увеличением диаметра поперечного сечения мельницы стоимость кольцевого электродвигателя также увеличивается.
Хотя фактор потребности в электроэнергии для мельницы связан с диаметром ее поперечного сечения, само по себе это не препятствует стандартизации электродвигателей, изготавливаемых для использования с мельницами. Однако обычно каждую мельницу создают по заказу для конкретного объекта или использования. Поэтому для каждой мельницы электродвигатель должен быть разработан по заказу, чтобы соответствовать размеру корпуса мельницы, с которой он должен использоваться. Ограничение размера электродвигателя, определяемое диаметром корпуса мельницы, означает, что стандартизация электродвигателей для данного использования невозможна.
В DE 1937895 описана мельница, содержащая корпус мельницы, образующий помольную камеру, и участки зацепления в форме прямого кругового цилиндра, которые поддерживаются посредством подшипников. На упомянутых участках зацепления расположены два электродвигателя прямого привода. В данной конструкции размер кольцевого электродвигателя зависит не от диаметра корпуса мельницы, а от диаметра участков зацепления. WO 95/26822 А1 описывает подобную конструкцию.
Таким образом, существует потребность в кольцевом электродвигателе, который не зависит от диаметра помольной камеры и диаметра участков зацепления и который соответственно может быть стандартизирован.
Целью настоящего изобретения является обеспечение мельницы, содержащей кольцевой электродвигатель, который не зависит от диаметра корпуса мельницы и не зависит от диаметра участков зацепления.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения создана мельница, образующая помольную камеру, корпус мельницы, поддерживаемый на противоположных сторонах посредством соответствующих подшипников, электродвигатель прямого привода, такой как кольцевой электродвигатель, выполненный с возможностью приведения в движение корпуса мельницы и расположенный рядом с по меньшей мере одним подшипником, и передатчик крутящего момента, который жестко соединен с корпусом мельницы и приспособлен для передачи на корпус мельницы крутящего момента, развиваемого упомянутым электродвигателем прямого привода. Диаметр передатчика крутящего момента может отличаться от диаметра, определяемого опорными подшипниками. Если диаметр передатчика крутящего момента совпадает с диаметром опорных подшипников, то передатчик крутящего момента может рассматриваться как часть участка зацепления корпуса мельницы, или цапфы, которая продолжается через опорные подшипники. Размещение электродвигателя прямого привода рядом с опорным подшипником корпуса мельницы, вместо закрепления на внешней оболочке помольной камеры, устраняет обычное требование, в соответствии с которым размеры электродвигателя определяются размерами внешней оболочки помольной камеры.
В первом варианте осуществления окружность роторного конца передатчика крутящего момента, вдоль которой передатчик крутящего момента соединен с ротором кольцевого электродвигателя, имеет диаметр, который больше внешнего диаметра участка зацепления и меньше внешнего диаметра помольной камеры. Передатчик крутящего момента компенсирует радиальный зазор между ротором и участком зацепления, причем связанный с корпусом мельницы конец передатчика крутящего момента, там, где передатчик крутящего момента прикреплен к корпусу мельницы, выполнен с возможностью аксиального перемещения относительно ротора, т.е. передатчик крутящего момента необязательно только радиальный. Таким образом, диаметр электродвигателя прямого привода может выбираться независимо от диаметра помольной камеры и независимо от диаметра участка зацепления, что позволяет использовать стандартные размеры электродвигателя прямого привода для разных размеров мельницы.
В другом варианте осуществления связанный с корпусом мельницы конец передатчика крутящего момента прикреплен к помольной камере корпуса мельницы. Таким образом может быть обеспечена более компактная конструкция.
В другом варианте осуществления связанный с корпусом мельницы конец передатчика крутящего момента прикреплен к участку зацепления корпуса мельницы. Таким образом может быть обеспечено более удобное перемещение при монтаже электродвигателя прямого привода.
В другом варианте осуществления передатчик крутящего момента представляет собой отдельный элемент. Таким образом может быть обеспечена более удобная транспортировка корпуса мельницы.
В другом варианте осуществления передатчик крутящего момента представляет собой торсион с непрерывной поверхностью. Таким образом имеется замкнутый окружной поток со сдвигом, который увеличивает передаваемый крутящий момент.
В другом варианте осуществления передатчик крутящего момента является вращательно-симметричным. Таким образом оптимизировано распределение массы относительно крутящего момента, и может передаваться больший крутящий момент.
В другом варианте осуществления передатчик крутящего момента является коническим. Таким образом поток усилий является прямолинейным и увеличивает жесткость относительно сгибания, и может быть обеспечен крутящий момент.
В другом варианте осуществления передатчик крутящего момента содержит, вместо непрерывной поверхности, ряд отдельных элементов, распределенных вдоль окружности передатчика крутящего момента. Таким образом облегчается изготовление передатчика крутящего момента.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения создана группа мельниц, содержащая две мельницы, причем каждая мельница содержит корпус мельницы, образующий помольную камеру, причем корпус мельницы поддерживается на противоположных сторонах посредством соответствующих подшипников, электродвигатель прямого привода, выполненный с возможностью приведения в движение корпуса мельницы и расположенный рядом с по меньшей мере одним подшипником, причем обе мельницы имеют разные внешние диаметры помольной камеры. Указанные две мельницы содержат роторы электродвигателя прямого привода с одинаковыми внутренними диаметрами, и по меньшей мере одна из двух мельниц содержит передатчик крутящего момента, который имеет окружность роторного конца, вдоль которой передатчик крутящего момента соединен с ротором кольцевого электродвигателя, диаметр которой больше внешнего диаметра участка зацепления и меньше внешнего диаметра помольной камеры, и который компенсирует радиальный зазор между ротором и участком зацепления.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже только в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых:
фиг.1 представляет собой вид спереди в разрезе известной мельницы с кольцевым электродвигателем;
фиг.2 представляет собой вид сбоку в разрезе известной мельницы с кольцевым электродвигателем;
фиг.3 представляет собой вид сбоку в разрезе первого варианта выполнения мельницы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.4 представляет собой вид сбоку в разрезе второго варианта выполнения мельницы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5 представляет собой вид сбоку в разрезе третьего варианта выполнения мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
В приведенном ниже описании для обозначения одинаковых элементов для каждого из вариантов выполнения использованы одинаковые ссылочные позиции.
Со ссылкой на фиг.3 показана мельница 30, содержащая корпус 31 мельницы, включающий в себя помольную камеру 32, содержащую на противоположных сторонах 34а, 34b участки зацепления, в данном случае цапфы 36а, 36b, которые поддерживаются посредством подшипников 38а, 38b соответственно. Сторона 34а мельницы содержит впускной узел 40, в данном случае включающий в себя загрузочный желоб 42, через который материал (не показанный) подается в помольную камеру 32 корпуса 31 мельницы для измельчения. Сторона 34b мельницы содержит выпускной узел, в данном случае выпускную воронку 44, которая продолжается из стороны 34b корпуса мельницы через цапфу 36b за пределы подшипника 38b. Выпускная воронка 44 перемещает материал, выпускаемый из помольной камеры 32 корпуса 31 мельницы, через цапфу 36b в сортировочный барабан (не показанный) или грохот (не показанный). Мельница содержит электродвигатель 50, который в данном варианте осуществления представляет собой кольцевой электродвигатель. Ротор 52 кольцевого электродвигателя 50 расположен на цапфе 36b, причем между ротором 50 и помольной камерой 32 расположен подшипник 38b. Статор 54 кольцевого электродвигателя 50 установлен вокруг ротора 52 с воздушным зазором 56, оставленным между ротором 52 и статором 54. Кольцевой электродвигатель 50 воздействует на цапфу 36b, которая приводит в движение передатчик крутящего момента, или трубчатый вал, для приведения в движение корпуса 31 мельницы.
Благодаря размещению электродвигателя 50 на цапфе 36b размеры электродвигателя 50 не ограничены диаметром поперечного сечения внешней оболочки 33 помольной камеры 32 корпуса 31 мельницы, а зависят от диаметра x поперечного сечения цапфы 36b. Установка электродвигателя 50 на цапфе 36b позволяет электродвигателю иметь меньшие размеры, и это обычно обеспечивает стандартизацию, которая приводит к уменьшению стоимости изготовления.
Со ссылкой на фиг.4 показан второй вариант выполнения мельницы 30, содержащий корпус 31 мельницы, включающий в себя помольную камеру 32, содержащую на противоположных сторонах 34а, 34b участки зацепления, в данном случае цапфы 36а, 36b, которые поддерживаются посредством подшипников соответственно. Сторона 34а мельницы содержит впускной узел 40, в данном случае включающий в себя загрузочный желоб 42, через который материал (не показанный) подается в помольную камеру 32 корпуса 31 мельницы для измельчения. Сторона 34b мельницы содержит выпускной узел, в данном случае выпускную воронку 44, которая продолжается из стороны 34b корпуса мельницы через цапфу 36b за пределы подшипника 38b. Выпускная воронка 44 перемещает материал, выпускаемый из помольной камеры 32 корпуса 31 мельницы, через цапфу 36b в сортировочный барабан (не показанный) или грохот (не показанный). Мельница содержит электродвигатель 50, который в данном варианте выполнения представляет собой кольцевой электродвигатель. Ротор 52 кольцевого электродвигателя 50 расположен на цапфе 36b между подшипником 38b и помольной камерой 32 корпуса 31 мельницы. Статор 54 кольцевого электродвигателя 50 установлен вокруг ротора 52 с воздушным зазором 56, оставленным между ротором 52 и статором 54. Цапфа прикреплена к торцевой поверхности корпуса мельницы вдоль окружности с диаметром на пол-оборота посередине между участком зацепления и камерой. Кольцевой электродвигатель 50 воздействует на цапфу 36b, которая приводит в движение передатчик крутящего момента, или трубчатый вал, для приведения в движение корпуса 32 мельницы.
В варианте выполнения, показанном на фиг.4, размер электродвигателя ограничен не диаметром у внешней оболочки помольной камеры 32 корпуса 31 мельницы, а диаметром x цапф загрузочного и выпускного концов.
Со ссылкой на фиг.5 показана мельница 30, содержащая конический трубчатый вал 46, который компенсирует радиальный зазор между ротором и цапфой 36. С одной стороны он прикреплен к цапфе, а с другой стороны к ротору 52 электродвигателя прямого привода. В варианте выполнения, показанном на фиг.5, размер электродвигателя не ограничен ни диаметром у внешней оболочки помольной камеры 32 корпуса 31 мельницы, ни диаметром x цапф загрузочного и выпускного концов.
Размещение электродвигателя мельницы, описанное выше, и дополненное, только в качестве примера, вариантами осуществления, показанными на фиг.3, 4 и 5, обеспечит использование стандартизованных кольцевых электродвигателей и элементов кольцевых электродвигателей по аналогии с обычными асинхронными электродвигателями с беличьей клеткой, используемыми в промышленности. Такая стандартизация увеличит возможность собственников мельниц хранить обычные запасные части, таким образом значительно уменьшая стоимость производственных запасов запасных частей кольцевых электродвигателей.
Множество модификаций может быть выполнено в вышеописанных вариантах выполнения без отхода от объема настоящего изобретения. Например, необходимо понимать, что хотя участок зацепления, поддерживаемый посредством подшипников и на который воздействует электродвигатель, описан со ссылкой на чертежи как цапфа, может быть использована любая пригодная конструкция устройства, которая действует как передатчик крутящего момента. Кроме того, хотя в вышеописанных вариантах выполнения показаны конструкции, содержащие два подшипника, может быть использовано больше одного подшипника на каждой стороне корпуса мельницы.
1. Мельница (30), содержащая корпус (31) мельницы, образующий помольную камеру (32), причем корпус (31) мельницы поддерживается на противоположных сторонах (34а, 34b) посредством соответствующих подшипников (38а, 38b), и электродвигатель прямого привода, выполненный с возможностью приведения в движение корпуса (31) мельницы и расположенный рядом с по меньшей мере одним подшипником (38а, 38b), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит передатчик крутящего момента, который приспособлен для передачи крутящего момента от электродвигателя прямого привода на корпус мельницы и который имеет диаметр меньше диаметра помольной камеры и больше диаметра подшипников (38а, 38b).
2. Мельница (30) по п.1, отличающаяся тем, что окружность роторного конца передатчика крутящего момента, вдоль которой передатчик крутящего момента соединен с ротором кольцевого электродвигателя, имеет диаметр, который больше внешнего диаметра участка зацепления и меньше внешнего диаметра помольной камеры, и компенсирует радиальный зазор между ротором и участком зацепления.
3. Мельница (30) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что связанный с корпусом мельницы конец передатчика крутящего момента прикреплен к помольной камере корпуса мельницы.
4. Мельница (30) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что связанный с корпусом мельницы конец передатчика крутящего момента прикреплен к участку зацепления корпуса мельницы.
5. Мельница (30) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что передатчик крутящего момента представляет собой отдельный элемент.
6. Мельница (30) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что передатчик крутящего момента представляет собой трубчатый вал.
7. Мельница (30) по п.6, отличающаяся тем, что передатчик крутящего момента является вращательно-симметричным.
8. Мельница (30) по п.7, отличающаяся тем, что передатчик крутящего момента является коническим.
9. Мельница (30) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что передатчик крутящего момента содержит отдельные элементы.
10. Группа мельниц, содержащая две мельницы, причем каждая мельница содержит корпус (31) мельницы, образующий помольную камеру (32), причем корпус (31) мельницы поддерживается на противоположных сторонах (34а, 34b) посредством соответствующих подшипников (38а, 38b), электродвигатель прямого привода, выполненный с возможностью приведения в движение корпуса (31) мельницы и расположенный рядом с по меньшей мере одним подшипником (38а, 38b), причем обе мельницы имеют разные внешние диаметры помольной камеры, отличающаяся тем, что указанные две мельницы содержат роторы электродвигателя прямого привода с одинаковыми внутренними диаметрами, и по меньшей мере одна из двух мельниц содержит передатчик крутящего момента, который имеет окружность роторного конца, вдоль которой передатчик крутящего момента соединен с ротором кольцевого электродвигателя, диаметр которой больше внешнего диаметра участка зацепления и меньше внешнего диаметра помольной камеры, и который компенсирует радиальный зазор между ротором и участком зацепления.
