ИСТИРАЮЩАЯ МЕЛЬНИЦА Российский патент 2013 года по МПК B02C15/14 

Изобретение относится к истирающей мельнице согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Истирающие мельницы известны более ста лет и используются во всем мире. Они имеются в различных конструкциях. Так, например, в DE 153956 С от 1902 года показана коническая мельница с вращающейся чашей бегунов, к которой прилегают под давлением пружин восемь конусов конической мельницы.

В современных мельницах применяются измельчающие валки, которые для обеспечения большой производительности помола имеют большой вес и диаметр. Можно сравнить DE 19826324 С, DE 19603655 А или же EP 0406644 В. Этот тип истирающих мельниц хорошо зарекомендовал себя на практике, поскольку он имеет значительные преимущества в отношении конструкции, регулирования и потребления энергии. Главными областями применения современных истирающих мельниц являются цементная промышленность и работающие на угле электростанции. В цементной промышленности истирающие мельницы применяются как для изготовления цементной исходной муки, так и для помола клинкера, а также для помола угля. В комплексе с вращающимися трубчатыми печами и установками для кальцинирования можно применять отходящие газы печей из теплообменников и охладителей клинкера для сушки измельчаемого материала и для пневматической транспортировки измельченного материала. На электростанциях истирающие мельницы служат для тонкого измельчения угля и транспортировки с помощью сепарирующего воздуха непосредственно в котел, по возможности без применения промежуточного бункера.

Современные большие мельницы требуют приводные мощности до 10 МВт. Понятно, что требуются соответствующие опоры и приводы, в частности, передачи специальной конструкции. Особенно нагружаются зубчатые передачи, подшипники валов, интегрированный упорный подшипник и его опора внутри корпуса коробки передач. При приводных мощностях до 6 МВт в уровне техники получили распространение планетарные передачи с коническими зубчатыми колесами, которые вследствие своей круговой конструкции согласуются с круговой чашей бегунов и отводят статические и динамические силы помола в фундамент (DE 3507913 А или DE 3712562 С). В качестве упорных подшипников используются подшипники скольжения с самоустанавливающимися сегментами с гидродинамической и/или гидростатической смазкой (DE 3320037 С).

Однако эта сама по себе компактная конструкция привода имеет существенные недостатки. Как только возникают проблемы с одним из компонентов, необходимо снимать весь привод. При этом особенно трудно подвергать визуальному контролю колеса планетарной передачи; это иногда возможно лишь после снятия всего привода. Поскольку эти приводы имеют особую конструкцию, то приобретение замены занимает много времени, т.е. недели или месяцы, поскольку хранение на складе запасных частей из-за их особой конструкции требует больших затрат. Это является недостатком.

Другим недостатком известных конструкций привода является так называемый привод для технического обслуживания, который вращает чашу бегунов во время определенных работ технического обслуживания и ремонта, однако работает лишь так долго, пока работает сам основной привод.

Естественно, имеются различные предложения по устранению этих трудностей и недостатков. Так, в DE 3931116 С показано приводное устройство для роликовой мельницы с вращаемой вокруг вертикальной оси чашей бегунов, которая имеет соединенный с нижней частью чаши бегунов зубчатый венец. Кроме того, предусмотрены два диагонально расположенных привода, состоящих каждый из приводного двигателя и редуктора. Каждый редуктор имеет две шестерни, которые находятся в зацеплении с зубчатым венцом чаши бегунов.

Из полезной модели DE 7629223 U известна валковая мельница, под чашей бегунов которой расположено зубчатое кольцо. В зацеплении с зубчатым кольцом находятся шестерни четырех гидравлических двигателей, которые закреплены на дне корпуса мельницы.

Концепции привода с несколькими двигателями не нашли на практике широкого распространения, несмотря на теоретические преимущества. В гидравлических приводах недостатком по сравнению с электрическими приводами является более низкий коэффициент полезного действия, а также меньшая доступность и срок службы гидравлических компонентов. Рассмотренная выше концепция с двумя приводами с помощью электродвигателей и редукторов не нашла широкого применения, поскольку при работе образуются значительные превышения крутящего момента, которые могут приводить к перегрузке передачи вплоть до разрушения. Кроме того, было невозможно, при выходе из строя привода, продолжать работу мельницы с требуемой производительностью.

Однако с увеличением производительности истирающих мельниц повысилась не только требуемая мощность привода, но также и количество катящихся по чаше бегунов. Так, в DE 10343218 В4 приведено описание истирающей мельницы с шестью бегунами и единственным приводом. При этом конструкция выполнена так, что два диагонально противоположных бегуна могут одновременно выводиться из рабочего положения, и мельница с остающимися четырьмя активными бегунами должна обеспечивать еще 80% полной производительности мельницы. При этом недостатком является то, что при выходе из строя лишь одного бегуна необходимо всегда выводить из эксплуатации два бегуна.

Описание истирающей мельницы с шестью бегунами уже приведено в выложенной заявке DE 2124521.

Наконец, из DE 19702854 А1 известна роликовая мельница с четырьмя бегунами, при этом каждый бегун приводится в действие собственным приводом, состоящим из электродвигателя и редуктора. Сама чаша для бегунов не имеет привода. Отключение одного или нескольких бегунов или одного или нескольких приводов не предусмотрено.

В основу данного изобретения положена задача создания истирающих мельниц, по меньшей мере, с двумя бегунами и, по меньшей мере, двумя приводами, в которых в радиальных подшипниках чаши бегунов возникают лишь небольшие, не перегружающие радиальный подшипник силы, когда отключаются отдельные бегуны.

Эта задача решена с помощью мельницы с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Если, в противоположность идее указанного выше DE 10343218 В4, удалить не два диагонально противоположных бегуна, а лишь один бегун, то на чашу бегунов действует значительная радиальная составляющая силы, вызванная остающимися бегунами. Эта радиальная составляющая силы значительно нагружает осевую и, в частности, радиальную опору чаши бегунов. Таким образом, опору чаши бегунов необходимо выполнять избыточно мощной. Однако было установлено, что в этом нет необходимости, соответственно, это необходимо в значительно меньшей мере, когда чаша бегунов согласно изобретению приводится в действие несколькими распределенными по ее окружности приводами, и одновременно с бегуном отключается согласованный с ним привод. Под понятием «согласованный с ним привод» понимается привод, при отключении которого возникает лишь минимальная равнодействующая радиальная сила.

Понятно, что тот же положительный эффект достигается, когда при выходе из строя одного привода отключается согласованный с ним бегун.

Когда выходит из строя один бегун и после этого отключается соответствующий привод, то обычно должна соответственно падать производительность помола. Однако известно, что за счет повышения силы прижима и увеличения сепарирующего воздуха можно увеличивать производительность. Однако за счет этого снова сводился бы на нет компенсационный эффект, который достигается за счет отключения привода. Решение проблемы состоит в том, что при повышении силы прижима бегунов также повышается приводная сила остающихся приводов с целью сохранения необходимой пропускной способности.

Согласно одному варианту выполнения изобретения чаша бегунов снабжена зубчатым венцом, на который воздействуют приводы.

Для обеспечения возможности подъема по отдельности бегунов с бегунной дорожки и поворота из мельницы они опираются с помощью поворотных рычагов на консоли, которые стоят рядом с корпусом мельницы.

Отключение привода можно в простейшем случае осуществлять за счет того, что отключается приводная энергия, например электрический ток, так что передача и двигатель работают вхолостую.

Однако предпочтительнее, когда привод отсоединяется от чаши бегунов. Согласно одному варианту выполнения для этого приводы установлены с возможностью перемещения на лафетах или рельсах.

Неожиданным образом было установлено, что при отключении одного привода и одного бегуна можно дополнительно уменьшать остающуюся радиальную составляющую силы, если угол между бегунами и приводами изменяется. Для этой цели предусмотрена возможность перестановки угловых положений приводов вокруг центра мельницы.

В другом варианте выполнения изобретения предусмотрено, что при выходе из строя одного бегуна или одного привода возникающая радиальная составляющая силы компенсируется за счет того, что остающиеся бегуны сами создают противоположную составляющую силы. Для этой цели согласно одному варианту выполнения изобретения бегуны установлены с возможностью разведения, т.е. с возможностью поворота относительно тангенциального положения.

В одной модификации изобретения предусмотрено, что количество приводов равно количеству бегунов.

В особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что бегуны вместе с поворотными рычагами и приводами предварительно изготовлены в виде модулей. В зависимости от пожеланий эксплуатационника можно использовать больше или меньше бегунных модулей или приводных модулей. За счет этого компоненты мельницы, такие как бегуны, поворотные рычаги, двигатели и передачи, можно изготавливать серийно и держать на складе для ремонта.

Кроме того, предметом изобретения является способ эксплуатации истирающей мельницы, который обеспечивает возможность компенсации возникающей при выходе из строя одного бегуна радиальной составляющей силы, так что предотвращается перегрузка опоры чаши бегунов.

Эта задача решена с помощью способа с признаками пункта 9 формулы изобретения.

Дальнейшее уменьшение радиальной составляющей силы достигается, если угловое положение, по меньшей мере, одного остающегося привода изменяют так, что равнодействующая радиальная сила становится минимальной.

Последняя возможность уменьшения радиальной силы состоит в разводе остающихся бегунов, так что равнодействующая радиальная сила становится минимальной.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на примерах выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых чисто схематично изображено:

фиг.1 - истирающая мельница с шестью установленными с возможностью поворота на консолях бегунами и шестью отдельными приводами, вид сверху;

фиг.2 - возникающие при работе мельницы согласно фиг.1 радиальные силы при различных рабочих условиях;

фиг.3 - возникающие при работе мельницы с пятью бегунами и пятью приводами радиальные силы;

фиг.4 - радиальные силы при работе истирающей мельницы с четырьмя бегунами и четырьмя приводами при различных рабочих условиях; и

фиг.5 - радиальные силы при работе истирающей мельницы с тремя бегунами и тремя приводами при различных рабочих условиях.

На фиг.1 показана на виде сверху истирающая мельница с вращающейся чашей 1 бегунов, на бегунной дорожке которой катятся шесть бегунов М. Чаша 1 бегунов опирается на осевой подшипник и радиальный подшипник 3. Каждый бегун М установлен с помощью поворотного рычага 4 на внешней консоли 5, так что каждый бегун М можно по отдельности поднимать с бегунной дорожки и поворачивать из мельницы наружу. Это обеспечивает возможность технического обслуживания или ремонта бегуна во время продолжающейся работы мельницы.

Кроме того, между шестью бегунами М расположены шесть приводов А, состоящих из двигателя, предпочтительно электродвигателя, и передачи. Все приводы А работают на один зубчатый венец (не изображен), который закреплен на чаше 1 бегунов.

Для отсоединения приводов А от чаши 1 бегунов они смонтированы на лафетах или рельсах (не изображены).

На фиг.2а чисто схематично показана мельница согласно фиг.1. По чаше бегунов катятся шесть бегунов М. Чаша бегунов приводится во вращение шестью расположенными с распределения по окружности приводами А. Поскольку при симметричном расположении все радиальные силы компенсируют друг друга, то результирующая радиальная сила R равна нулю.

На фиг.2b показана мельница согласно фиг.2а, однако один бегун М отведен. Устанавливается результирующая радиальная составляющая силы величиной R1.

На фиг.2с показана ситуация, когда дополнительно к бегуну М отключен также «согласованный» с ним привод А. Результирующая радиальная составляющая силы уменьшилась до R2<R1.

На фиг.2d показана ситуация, когда дополнительно к ситуации согласно фиг.2с изменено угловое положение обозначенного стрелкой привода. Радиальная сила R3 уменьшилась почти до нуля.

На фиг.3а чисто схематично показана истирающая мельница, на чаше бегунов которой катятся пять бегунов М и которая приводится во вращение пятью приводами А. Вследствие симметричного расположения результирующая радиальная составляющая силы R=0.

На фиг.3b показана ситуация, когда один из бегунов М отведен. Возникает результирующая радиальная составляющая силы R1.

На фиг.3с показана ситуация, когда дополнительно к бегуну М отключен также соседний «согласованный» с ним привод А. Результирующая радиальная составляющая силы уменьшилась до R2<R1.

На фиг.3d показана ситуация, когда дополнительно к ситуации согласно фиг.3с изменено угловое положение обозначенного стрелкой привода. Радиальная сила R3 уменьшилась почти до нуля.

На фиг.4а показана истирающая мельница, чаша бегунов которой приводится во вращение четырьмя приводами А и на чаше бегунов которой катятся четыре бегуна М. Вследствие симметричного расположения результирующая радиальная составляющая силы R=0.

На фиг.4b показана ситуация, когда один из бегунов М отведен. Возникает результирующая радиальная составляющая силы величиной R1.

На фиг.4с показана ситуация, когда дополнительно к бегуну М отключен также соседний привод А. Результирующая радиальная составляющая силы уменьшилась до R2<R1.

На фиг.4d показана ситуация, когда дополнительно к ситуации согласно фиг.4с изменено угловое положение обозначенного стрелкой привода. Радиальная сила R3 уменьшилась почти до нуля.

На фиг.5а показана истирающая мельница, чаша бегунов которой приводится во вращение тремя приводами А и на чаше бегунов которой катятся три бегуна М. Вследствие симметричного расположения результирующая радиальная составляющая силы R=0.

На фиг.5b показана ситуация, когда один из бегунов М отведен. Возникает результирующая радиальная составляющая силы величиной R1.

На фиг.5с показана ситуация, когда дополнительно к бегуну М отключен также соседний привод А. Результирующая радиальная составляющая силы уменьшилась до R2<R1.

На фиг.5d показана ситуация, когда дополнительно к ситуации согласно фиг.4с изменено угловое положение обозначенного стрелкой привода. Радиальная сила R3 уменьшилась почти до нуля.

Примеры выполнения согласно фиг.2а-5d показывают, что изобретение применимо во всех истирающих мельницах, независимо от количества бегунов, если чаша бегунов приводится во вращение соответствующим количеством приводов.

Кроме того, понятно, что можно не только, как показано на фигурах, отключать каждый раз лишь один бегун и один привод. Принцип согласно изобретению срабатывает также тогда, когда отключаются несколько бегунов и «согласованных» с ними приводов, при этом нет необходимости в отключении лишь радиально противоположных блоков, что было бы возможно только тогда, когда предусмотрено четное число бегунов и приводов.

Изобретение относится к валковым мельницам. Мельница содержит корпус, чашу бегунов с бегунной дорожкой, бегуны, установленные с возможностью выведения из зацепления, осевой и радиальный подшипники для чаши бегунов, по меньшей мере, два привода для приведения во вращение чаши бегунов. При этом приводы выполнены с возможностью отключения при продолжающейся работе мельницы, в которой предусмотрена возможность отключения «согласованного» с выведенным из зацепления бегуном привода для минимизирования результирующей радиальной силы. Способ эксплуатации вышеописанной истирающей мельницы заключается в том, что при отводе одного бегуна отключают такой привод, при отключении которого результирующая радиальная сила становится минимальной. Истирающая мельница и способ ее эксплуатации предотвращают возникновение силы, перегружающей радиальный подшипник при отключении бегунов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Истирающая мельница, содержащая
- корпус,
- чашу (1) бегунов с бегунной дорожкой,
- катящиеся по бегунной дорожке бегуны (М), причем бегуны (М) установлены с возможностью выведения из зацепления,
- осевой подшипник чаши (1) бегунов,
- радиальный подшипник (3) для чаши (1) бегунов и
- по меньшей мере, два привода (А) с двигателем и передачей для приведения во вращение чаши (1) бегунов, отличающаяся тем, что:
- приводы (А) выполнены с возможностью отключения при продолжающейся работе мельницы,
предусмотрена возможность отключения «согласованного» с выведенным из зацепления бегуном (М) привода (А), причем
- «согласованным» является привод (А), при отключении которого возникает лишь минимальная результирующая радиальная сила (R).

2. Истирающая мельница по п.1, отличающаяся тем, что чаша (1) бегунов снабжена зубчатым венцом, на который воздействуют приводы (А).

3. Истирающая мельница по п.1, отличающаяся тем, что бегуны (М) опираются по отдельности на консоли (5) с помощью поворотных рычагов (4).

4. Истирающая мельница по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что приводы (А) установлены с возможностью перемещения на лафетах или рельсах.

5. Истирающая мельница по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность изменения углового положения, по меньшей мере, одного привода (А).

6. Истирающая мельница по п.4, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность изменения углового положения, по меньшей мере, одного привода (А).

7. Истирающая мельница по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что бегуны (М) установлены с возможностью разведения.

8. Истирающая мельница по п.1, отличающаяся тем, что количество приводов (А) равно количеству бегунов (М).

9. Истирающая мельница по п.1 или 8, отличающаяся тем, что бегуны (М) с поворотными рычагами (4) и приводы (А) изготовлены заранее в виде модулей.

10. Способ эксплуатации истирающей мельницы, содержащей чашу (1) бегунов, по которой катятся, по меньшей мере, два бегуна (М) и на которую воздействуют, по меньшей мере, два привода (А), отличающийся тем, что при отводе одного бегуна (М) отключают такой привод (А), что результирующая радиальная сила (R) становится минимальной.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что изменяют угловое положение, по меньшей мере, одного из остающихся приводов (А) так, что результирующая радиальная сила (R) становится минимальной.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из остающихся бегунов (М) смещают так, что результирующая радиальная сила (R) становится минимальной.