Технологический вращающийся барабан Советский патент 1987 года по МПК F27B7/26 F27B7/42 

ловои двигатель 5 ку и тем самым повышает эксплуатационную надежность и долговечность всей силовой цепи привода, а это уве1343039уменьшает диггами- личивзет мёжремоятные сроки, коэффициент технического ислользования ТРБ и его среднюю годовую производительность. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технологическим вращаищимся барабанам, например барабанным мельницам, мельницам-сушилкам сушильным и промывочным барабанам,- вращающимся печам и другим барабанам для использования в цементной, горнорудной, химической, энергетической строительной, обогатительной и других отраслях промьшленности.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и долговечности силовых узлов привода путем уменьшения динамических нагрузок.

На фиг.1 изображен технологический вращающийся барабан, например, трубной мельницы, .общий вид; на фиг.2 поперечное сечение А-А на фиг,1 (например, мельницы при рабочем положении обрабатываемой рабочей смеси); на фиг.З - технологический барабан, например, вращающейся печи; на фиг.4- поперечное сечение Б-Б на фиг.З (например, вращающейся печи, при рабочем положении обрабатываемой рабочей смеси); на фиг.З - узрл I на фиг. и 3; на фиг.6 - вид В на фиг.5; на фиг.7 - поперечное сечение Г-Г на фиг.5; на фиг.8 - сечение Д-Д на фиг.З; на фиг.9 - то же, самозапуск барабана.

Технологический вращающийся рабочий барабан, например мельница или печь, содержит вращающийся цилшздри- ческий корпус 1, опорные подшипниковые узлы 2 и силовой привод.

Корпус технологического барабана заполнен обрабатываемой рабочей смесью 3, ,

Во вращающемся технологическом барабане, например мельнице, силовой привод содержит силовой зубчатый редуктор 4 с силовым электродвигателем

циент технического ислользования ТРБ и его среднюю годовую производительность. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

0

5

0

5

0

5

0

5 для быстрого рабочего вращения барабана и вспомогательный привод 6 с редуктором, реверсивным электродвигателем и тормозом для медленного вращения барабана, предназначенного для ремонтных работ, различных технологических режимов работы, запуска и самозапуска барабана. Тихоход1№ й вал 7 силового редуктора 4 с одной стороны- соединен с центральным валом 8 корпуса 1 рабочего барабана, а с другой- с валом 9 контролирующего барабана 10 через гибкий вал I1. Быстроходный вал 12 Силового редуктора 4 с одной стороны соединен с силовым электродвигателем 5, ас другой - с зубчатым редуктором 13 через гибкий вал 14, На тихоходном валу редуктора 13 закреплен контролирующий барабан 15. Передаточное отношение редуктора 13 равно передаточному отношению силового редуктора 4. Барабан 10 и редуктор 13 с барабаном 15 благодаря гибким валам 11 и 14 могут быть установлены на большом расстоянии от рабочего барабана и от его силового привода, например на местном и/или центральном пульте управления рабочего баЬабана, что создает удобство управления приводом с обеспечением облегченного запуска и самозапуска рабочего барабана.

В тезнологическом вращающемся барабане, например печи, силовой привод содержит открытую зубчатую передачу 16, силовой зубчатый редуктор 4 с силовым злектродвигателем 5 для быстрого рабочего вращения печи и вспомогательный.привод 6 с редуктором, реверсивным электродвигателем и тормозом для медленного вращения печи. Тихоходный зз бчатый венец открытой зубчатой передачи 16 закреплен на корпусе 1 вращающейся печи.

313

а подвенцовая шестерня соединена с тихоходным валом силового редуктора 4, другой конец которого соединен с зубчатым редуктором 13 через гибкий вал 14, На тихододном валу редуктора 13 закреплен контролирующий барабан 15, Передаточное отношение редуктора 13 равно передаточному отношению открытой зубчатой передачи 16. Проме- жуточный вал 17 силового зубчатого редуктора 4 соединен с зубчатым редуктором 18, на тихоходном валу которого закреплен контролирующий барабан 19. Передаточное отношение зубча того редуктора 18 равно передаточному отношению тихоходной зубчатой передачи (ступени) 20 силового редуктора 4 и открытой зубчатой передачи 16

Контролирующие барабаны 10, 15 и 19 представляют собой малогабаритные пустотелые .цилиндрики, у которых по меньшей мере лицевая (смотровая) торцовая стенка 21 выполнена прозрачной, например из натурального или ор ганического стекла.

С наружной стороны лицевой торцовой стенки 21 барабанов 10, 15 и 19 на центральной оси 22 свободно установлен маятник 23, который при сво- бодном подвесе выполнен с горизонтальной кромкой 24, имитирующей линию горизонта, относительно которой осуществляется ориентация положения сыпучего наполнителя 25 в барабане 15, Вместо горизонтальной кромки 24 на маятнике 23 может быть закреплен лист из прозрачного материала, на котором отмечена горизонтальная контрастная линия, а также разметка уг- лов наклона сыпучего наполнителя 25 в контролирующем барабане 15.

Для улучшения визуального наблюдения за состоянием сьшучего наполнителя 25 в контролирующих барабанах 10, 15 и 19 обе торцовые стенки 21 и 26 и цилиндрическая часть 27 могут быть выполнены прозрачными, С этой же целью контролирующие барабаны 10, 15 и 19 могут быть соответственно снабжены подсветкой, при этом осветительные устройства в каждом отдель-о ном случае закрепления барабанов 10, 15 и 19 и его конструктивного исполнения могут быть установлены в соот- ветствующих местах.

Размеры контролирующих барабанов 10, 15 и 19 в несколько раз меньше технологического рабочего барабана.

9

они выбираются такими, чтобы удобно было наблк1Дать за состоянием сыпучего наполнителя 25 в них. Форма внутренней поверхности контролирующих барабанов 10, 15 и 19, шероховатость и ее материал, а также сыпучий наполнитель 25 выполняются такими, чтобы угол естественного откоса Y сьшуче- го наполнителя 25 в контролирующих барабанах 10, 15 и 19 был равным (близким) углу естественного откоса YP обрабатываемой рабочей смеси 3 в технологическом рабочем бар-абане.

В случае использования, например, двухкамерного технологического барабана (например, мельницы), в каждой камере которой рабочая смесь имеет разный угол естественного откоса (YP1 и Yp2), на него устанавливают соответственно два барабана 10, 15 и 19 с соответственно разными углами естественного откоса (Y 1 и Yp2) сьшу- чего наполнителя 25, т,е, Ypl и Yn2 Yp2, а Ypl Yp2 и Ypl 2.

Во всех случаях (вариантах) передаточные отношения кинематических схем соединения контролирующих барабанов 10, 15 и 19 и рабочего барабанов между собой равно единице. Это обеспечивает полную синхронность вращения контролирующих 10, 15 и 19 и рабочего барабанов и одинаковое расположение материала в них.

Оси вращения контролирующих барабанов 10, 15 и 19 установлены горизонтально. На каждом технологическом барабане в зависимости от эксплуатационной необходимости может быть использован один или -несколько контролирующих барабанов 10, 15 и 19,

Для удобства наблюдения за контролирующими барабанами 10, 1Э и 19 и зппрощения конструкции с изменением направления оси барабанов 10, 15 и 19 в плане относительно направления оси рабочего технологического барабана вместо цилиндрических могут быть использованы конические и другие кинематические передачи.

В случае использования в силовом приводе соосных с рабочей мельницей планетарного редуктора и двигателя подсоединение контролирующего бара- бана 10 через гибкий вал 12 и кинематический редуктор 13 осуществляется к второму концу вала силового . двигателя 5.

в случае применения тихоходного соосного рабочей мельнице силового электродвигателя 5 (без зубчатых передач и редукторов), частота вращения которого равна частоте вращения рабочей мельницы, контролиру7ощий барабан 10 соединяется через гибкий вал 11 с валом силового электродви- гаталя 5.

Возможны и другие эквивалентные сочетания рабочего барабана и его привода с контролирующими барабанами 10, 15 и 19 и их кинематических передач.

Работа технологического вращающегося барабана, например мельницы или печи, осуществляется следующим образом.

Вращение технологической рабочей мельницы по стрелке И осуществляется от силового электродвигателя 5 через силовой зубчатый редуктор 4, тихоходный вал 7 и центральный вал рабочей мельницы 8. Одновременно с вращением привода и корпуса 1 мельницы осуществляется вращение контролирующего барабана 10 через гибкий вал 11 и контролирующего барабана 15 через гибкий вал 14 и зубчатый редуктор 13. При этом угловые скорости контролирующих барабанов 10 и 15 равны угловой скорости технологической рабочей мельницы, в результате этого расположение сыпучего наполнителя 25 в барабанах 10 и. 15 соответствует расположению обрабатываемой рабочей смеси 3 в корпусе 1 рабочей мельницы. При этом углы естественного откоса материалов в рабочем барабане и контролирующих мельницах равны между собой: Yp Y.

Таким образом, глядя через прозрачную стенку 21 на положение сьтуче- го наполнителя 25 в барабанах 10 и 15, можно представить и положение рабочей смеси 3 в рабочей мельнице, которое аналогично положению сьтучего наполнителя 25 в барабанах 10 и 15,

Работа технологической вращающейся печи осуществляется аналогично работе мельницы.

Вращение вращающейся рабочей печи по стрелке И осуществляется от силового электродвигателя 5 через силовой зубчатый редуктор 4 и открытую зубчатую передачу 16, Одновременно с вращением привода и корпуса 1 печи осуществляется вращение контролирую- щего барабана 15 через гибкий вал I4

45039

и зубчатый редуктор 13, а также контролирующего барабана I9 через зубчатый редуктор 18, При этом угловые скорости контролирующих барабанов 15 и 19 равны угловой скорости технологической рабочей печи, в результате чего расположение сыпучего наполнителя 25 в барабанах 15 и 19 соответствует расположению обрабатываемой рабочей смеси 3 в корпусе 1 рабочей печи. При этом углы естественного откоса материалов 3 в рабочей печи и контролирующих барабанах 15 и 19

5

10

5

0

5

0

5

равны между собой: Yp Y,

Таким образом, глядя через прозрачную стенку 21 на положение сыпучего наполнителя 25 в контролирующих барабанах 15 и 19, можно представить и положение рабочей смеси 3 в рабочей печи, которое аналогично положению сыпучего наполнителя 25 в барабанах 15 и 19,

Независимо от величины поворота барабанов 10, 15 и 19 маятник 23 благодаря силе земного тяготения всегда остается в нижнем положении относительно оси вращения 22 и верхняя кромка 24 маятника 23 всегда остается горизонтальной. Эта автоматическая самоустанавливающаяся горизонтальная кромка 24 маятника 23, имитирующая линию горизонта, является ориентировочной линией для определения угла Y расположения сыпучего

15

0

5

наполнителя 25 в барабане 10, и 19,

После прекращения рабочего вращения технологический барабан может быть остановлен и заторможен в произвольном положении. Может оказаться, что положение рабочей смеси 3 в рабочем барабане, соответствующее положению сыпучего наполнителя 25 в барабанах 10, 15 и 19, неблагоприятное для последующего запуска технологического барабана на рабочее вращение. Тогда путем растормаживания привода технологический барабан под действием неуравновешенной массы рабочей смеси 3 самостоятельно встает в уравновешенное состояние (фиг,8), Запуск на рабочее вращение из этого положения более легкий, так как в g начальный, наиболее тяжельш момент пуска двигателя 5 крутящий момент сопротивления вращению рабочего барабана равен нулю, это определяется тем, что плечо неуравновешенной мас0

сы в рабочем барабане в начальный момент равно нулю (фиг.8).

Еще более легкий запуск технологического барабана на рабочее быстрое вращение может быть осуществлен путем самозапуска, когда с помощью двигателя вспомогательного привода 6, медленно вращая, рабочий барабан

13А50398

Таким образом рабочий барабан подготовлен для будущего самозапуска, который может быть осуществлен путем 5 растормаживания рабочего барабана и включения силового двигателя 5 на рабочее вращение.

При самозапуске технологический рабочий барабан под действием неуравповорачивают (реверсируют) в сторону, Ю повешенного положительного крутящего

противоположную рабочему вращению, и поднимают рабочую смесь 3 в рабочем барабане до максимального, когда угол откоса материала 3 и 25 в рабочем барабане и контролирующих барабанах 10, 15 и 19 равен углу естественного откоса, после чего выключают вспомогательный двигатель 6.

Таким образом создается положи- тельный неуравновешенный момент для самозапуска барабана, который равен (фиг. 9)-.

После этого рабочий барабан с положительным неуравновешенным моментом либо сразу затормаживают для сохранения положения самозапуска и использования его в дальнейшем через необходимое время, либо сразу же после выключения двигателя вспомогательного привода 6 медленного вращения включают двигатель главного рабочего привода 5 на рабочее быстрое вращение.

Возможен также режим постановки рабочего барабана на будуБ;ий самозапуск в момент остановки его с рабочего вращения следующим образом.

Выключают рабочий двигатель 5, технологический барабан под действием неуравновешенной массы рабочей смеси 3 сначала останавливается, а затем начинает откат в обратном направлении, постепенно разгоняя маховые массы и увеличения скорость, далее по инерции рабочий барабан проходит нейтральное ( уравновешенное ) положение и вращается дальше, поднимая неуравновешенную массу рабочей смеси 3 вверх с другой стороны рабочего барабана, при этом скорость рабочего барабана постепенно уменьшается до нуля, а рабочая смесь 3 в барабане достигает верхнего положения, в этот момент оператор печи, глядя на контролирующие барабаны 10, 15 и 19, за- тормаживает рабочий барабан тормозом не давая ему повернуться в противоположную сторону.

момента, равного по величине рабочему крутящему моменту, сам начинает постепенную плавную раскрутку корпуса 1 рабочего барабана, силового

привода и силового рабочего двигателя 5, одновременно с этим к электросети подключают главный рабочий электродвигатель 5.

Благодаря тому, что при предыдущей остановке технологического барабана 1 осуществляется запас кинематической энергии в виде неуравновешенной массы рабочей смеси 3, которая создает положительный крутящий момент, совпадающий по направлению с рабочим вращением силового двигателя 5, запуск силового двигателя 5 на рабочее вращение существенно облегчается, пусковой момент и сила электротока в этот момент гараздо меньше номинальных значений, что уменьшает отбор электроэнергии из электросети и обеспечивает ее экономию.

Самозапуск технологического барабана, облегчающий пусковые нагрузки на силовой двигатель 5, уменьшает динамику и тем самым повышает эксплуатационную надежность и долговечность всей силовой цепи привода

(электродвигателя 5, редуктора 4. зубчатых передач 16, соединительных муфт и др.), что в свою очередь повышает межремонтные сроки и коэффициент технического использования технологического барабана, предназначенного для массового (поточного) производства продукции.

Пониженные пусковые нагрузки позволяют также уменьшить массу силового привода и использовать нормальные стандартные электродвигатели серийного производства. Создание специальных электродвигателей с повьшгеш ыми пусковыми моментами в этом случае не

требуется.

Положение сыпучего наполнителя 25 в барабанах 10, 15 и 19 в каждьш момент времени имитирует положение рабочей смеси 3 в технологическом барабане, благодаря этому оператор технологического барабана получает дополнительную информацто о технологическом процессе в рабочем барабане и при необходимости может соответственно изменять его, например, путем регулирования частоты вращения технологического барабана, приближаясь к оптимальному режиму.

Применение контролирующих барабанов 10, 15 и 19 при новом проектировании и изготовлении технологического барабана, кроме повьппения надежности и долговечности, позволяет уменьшить массу и стоимость изготовления силовых узлов привода, так как прочностные расчеты этих узлов привода осуществляются в облегченных условиях с уменьшенными динамическими нагрузками при самозапуске технологического барабана. Б этом случае уменьшается установленная мощность электродвигателя 5, а нагрузочная мощность его становится близкой к номинальной, что также обеспечивает экономию электроэнергии за счет по- вьшения косинуса угла естественного откоса и КПД электросистемы.

При использовании устройства в теплообменных барабанах, зафутеро- ванных огнеупорным кирпичом, повьш1а ется долговечность футеровки путем уменьшения .динамических нагрузок при пуске и остановке рабочего барабана. Это осуществляется благодаря наглядной информации о положении рабочей смеси в технологическом барабане посредством контролирующих барабанов 10, 15 и 19, когда пуск рабочего ба- рабана проводят самозапуском, а торможение его осуществляется при верхнем расположении рабочей смеси 3, когда скорость рабочего барабана в

Q

s 5

о 0

5

момент перехода первого обратного отката (реверса) после выключения силового двигателя 5 равна нулю.

Благодаря наличию барабанов 10, 15 и 19 удается путем упреждения уловить момент, когда рабочий барабан после выключения силового двигателя 5 и первого обратного отката достигает нулевой скорости,и если в этот момент начать торможение, то износ тормозов существенно уменьшается, так как при этом проскальзывание тормозных поверхностей сведено к минимуму .

Формула изобретения

1.Технологический вращающийся барабан, содержащий цилиндрический корпус, опорные подшипниковые узлы и силовой привод с зубчатыми передачами, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и долговечности силовых узлов привода путем уменьшения динамических нагрузок, он снабжен контролирующим барабаном, выполненным с прозрачной торцовой стенкой, соединенным через зубчатые передачи . с приводом технологического барабана, при этом передаточные отношения от вала силового привода до контролирующего барабана и до технологического барабана равны.,

2.Барабан по п.I, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью ускорения и удобства управления приводом технологического барабана, один из валов кинематической передачи контролирующего барабана от силового привода технологического барабана выполнен в виде гибкого вала.

А А

фиг 2

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в мельницАх, сушильных и промывочных барабанах для применения в цементной, горнорудной, химической, строительной и других отраслях про- мьшшенности. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и долговечности силовых узлов привода путем уменьшения динамических нагрузок. Технологический рабочий барабан (ТРБ) содержит вращающийся корпус опорные подшипниковые узлы 2 и силовой привод, содержащий силовой зубчатый редуктор 4. На тихоходном валу 7 редуктора 4 закреплен контролирующий барабан (КБ) 10, а на тихоходном валу редуктора 13 закреплен КБ 15. Передаточное отношение редуктора 13 равно передаточному отношению редуктора 4. КБ 10 и 15 представляют собой малогабаритный пустотелый барабан, у которого лицевая сторона выполнена прозрачной. При вращении ТРБ от привода вместе с ним вращаются КБ 10 и 15 с такой же угловой скоростью, в результате этого расположение сыпучего наполнителя в КБ будет соответствовать расположению рабочей смеси 3 в ТРБ. При этом углы естественного откоса материалов в ТРБ и КБ 10 и 15 равны между собой. Используя информацию от КБ 10 и 15 о положении рабочей смеси в ТРБ, можно осуществить самозапуск ТРБ. Такой дистанционный самозапуск ТРБ существенно облегчает пусковые нагрузки на си (Л оо 4 ел о со ;о Фи9{

Фиг.3

Y

Фаг.

2i

25

г-г

13

фиг.7

фиг. 6

й-Д

д-д

Фиг.8

Фаг.9