Технологический вращающийся барабан

 

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 промьшшенности. 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{

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15ц 4 27 В 7/26, 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А9ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

-ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4101547/29-33 (22) 29.05.86 (46) 15.10.87. Бюл. ¹ 38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт цементного машиностроения (72) Л.M.Èâà÷åâ (53) 666.94.041(088.8) (56) Бани Ф.Г., Несвижский О.А. Механическое оборудование цементных заводов. М.: Машиностроение, 1967, с. 79-80, рис. 41, 42. (54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ВРАЩА10ЩИЙСЯ

БАРАБАН (57) 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 промьппленности. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и долговечности силовых узлов привода путея уменьшения динамических нагрузок. Технологический рабочий барабан

ÄÄSUÄÄ 1345039 А1 (ТРБ) содержит вращающийся корпус Г, 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 расположе- Я ние 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 осу- ра ществить самозапуск ТРБ. Такой дистанционный самозапуск ТРБ существенно облегчает пусковые нагрузки на сиl 345039

15

30,п0 ловой двигатель 5, уменыпяет динамиKó и тем с.амым повьппяет эксплуатационную надежность и долговечность всей силовой цепи приводя, а это увеИзобретение относится к машиностроению, а именно к технологическим вращающимся барабанам, например барабанным мепьницам, мельницам-сушилкам, сушильным и промывочным барабанам,. вращающимся печам и другим барабанам для использования в цементной, горнорудной, химической, энергетической, строительной, обогатительной и других отраслях промьппленности.

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

На фиг.l изображен технологический вращающийся барабан, например, трубной мельницы, .общий вид„на фиг. 2поперечное сечение Л-А на фиг.l (например, мельницы при рабочем положении обрабатываемой рабочей смеси); на фиг.3 — технологический барабан, например, вращающейся печи," на фиг. 4— поперечное сечение Б-Б на фиг.3 {например, вращающейся печи, при рабочем положении обрабатываемой рабочей смеси); на фиг.5 — узел Х 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.3; на фиг.9 — то же, самозапуск барабана.

Технологический вращающийся рабо-чий барабан, например мельница или печь, содержит вращающийся цилиндрический корпус I, 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 личивает межремоптные сроки, коэффициент технического использования ТРБ и его среднюю годовую производительHocTb, 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

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. Тихоходный 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 ll. Быстроходный вал 12 силового редуктора 4 с одной стороны соединен с силовым электродвигателем 5, а с 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 силоаого 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 барабана, 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 электродвигателем 5 для быстрого рабочего вращения печи и вспомогательный. привод 6 с редуктором, реверсивным электродвигателем и тормозом для медленного вращения печи. Тихоходный зубчатый венец открытой зубчатой передачи 16 закреплен на корпусе I вращающейся печи, 1345039 а подвенцовая шестерня соединена с тихоходным валом силового редуктора

4, другой конец которого соединен с зубчатым редуктором !3 через гибкий вал 14. На тихододном валу редуктора

13 закреплен контролирующий барабан

15. Передаточное отношение редуктора

13 равно передаточному отношению открытой зубчатой передачи 16. Промежуточный вал 17 силового зубчатого редуктора 4 соединен с зубчатым редуктором 18, на тихоходном валу которого закреплен контролирующий барабан 19. Передаточное отношение зубчатого 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 прозрач— ной, например из натурального или органического стекла.

С наружной стороны лицевой торцовой стенки 21 барабанов 10, 15 и 19 на центральной оси 22 свободно установлен маятник 23, который при свободном 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 углов наклона сыпучего наполнителя 25 в контролирующем барабане 15.

Для улучшения визуального наблюдения за состоянием сыпучего 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-. ном случае закрепления барабанов 10, 15 и 19 и его конструктивного исполнения могут быть установлены в соответствующих местах .

Размеры контролирующих барабанов

10, 15 и 19 в несколько раз меньше технологического рабочего барабана, 55

50 они выбираются такими, чтобы удобно было наблюдать за состоянием сыпучего наполнителя 25 в них. Форма внутренней поверхности контролирующих барабанов !О, 15 и 19, шероховатость и ее материал, а также сыпучий наполнитель 25 выполняются такими, чтобы угол естественного откоса Y сыпучеи го наполнителя 25 в контролирующих барабанах 10, 15 и 19 был равным (близким) углу естественного откоса

У< обрабатываемой рабочей смеси 3 в технологическом рабочем барабане.

В случае использования, например, двухкамерного технологического барабана (например, мельницы), в каждой камере которой рабочая смесь имеет разный угол естественного откоса (Y 1 и Y 2), на него устанавливают соответственно два барабана 10, 15 и 19 с соответственно разными углами естественного откоса (Y 1 и Yð 2) сыпучего наполнителя 25, т.е. Y 1 = Yp! и Уп2 У>2 а Ур! Р У>2 " Уп!

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, 13 и 19 и упрощения 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 контропирующего бара- бана 10 через гибкий вал 12 и кинематический редуктор !3 осуществляется к второму концу вала силового двигателя 5.

30

5 134

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

Возможны и другие эквивалентные сочетания рабочего барабана и его привода с контролирующими барабанами

I0, 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 ? и центральный вал рабочей мельницы 8. Одновременно с вращением привода и корпуса 1 мельницы осуществляется вращение контролирующего барабана 10 через гибкий вал 11 и конт— ролирующего 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 I 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 сыпучего наполнителя 25 в барабанах 10 и

15, можно представить и положение рабочей смеси 3 в рабочей мельнице, которое аналогично положению сыпучего 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 контролирующего барабана 15 через гибкий вал 14

5039

6 и зубчатый редуктор 13, а также контролирующего барабана 19 через зубчатый редуктор 18. При этом угловые

5 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

15 равны между собой: Y = Yä.

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 Уп расположения сыпучего наполнителя 25 в барабане 10, 15 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 начальный, наиболее тяжелый момент пуска двигателя 5 крутящий момент сопротивления вращению рабочего барабана равен нулю, это определяется тем, что плечо неуравновешенной мас1 3 i 5039 сы в рабочем барабане в начальный момент равно нулю (фиг.8).

Еще более легкий запуск технологического барабана на рабочее быст5 рое вращение может быть осуществлен путем самозапуска, когда с помощью двигателя вспомогательного привода

6, медленно вращая, рабочий барабан поворачивают (реверсируют) в сторону, 10 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 бара- 15 банах 10, 15 и 19 равен углу естественного откоса, после чего выключают вспомогательный двигатель 6.

Таким образом создается положительный неуравновешенный момент для 20 самозапуска барабана, который равен

M = С П (фиг. 9)..

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

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

Выключают рабочий двигатель 5, технологический барабан под действи- 40 ем неуравновешенной массы рабочей смеси 3 сначала останавливается, а затем начинает откат в обратном направлении, постепенно разгоняя маховые массы и увеличения скорость, да- 45 лее по инерции рабочий барабан проходит нейтральное (уравновешенное ) положение и вращается дальше, поднимая неуравновешенную массу рабочей смеси

3 вверх с другой стороны рабочего 5О 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.

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

При самозапуске технологический рабочий барабан под действием неуравновешенного положительного крутящего 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 электро— сети 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 па направлению с рабочим вращением силового двигателя 5, запуск силового двигателя 5 ча рабочее вращение существенно облегчается пусковой момент и сила электротока в этот момент гараздс 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 повьппенными пусковыми моментами в этом случае не требуется.

Положение сыпучего наполнителя 25 в барабанах 10, 15 и 19 в каждьп момент времени имитирует положение рабочей смеси 3 в технологическом бара1345039 момент перехода первого обратного отката (реверса) после выключения силового двигателя 5 равна нулю.

Благодаря наличию барабанов 10, !

5 и 19 удается путем упреждения уловить момент, когда рабочий барао- бан после выключения силового двига-. теля 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 ми)g нимуму бане, благодаря этому оператор технологического барабана получает дополнительную информацию о технологи ческом процессе в рабочем барабане и при необходимости может соответст венно изменять его, например, путем регулирования частоты вращения техн логического барабана, приближаясь к оптимальному режиму.

Применение контролирующих бараба нов 10, 15 и 19 при новом проектиро вании и изготовлении технологическо

ro барабана, кроме повышения 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. В этом случае уменьшается установленная мощность электродвигателя 5, а нагрузочная мощность его становится близкой к номинальной, что также обеспечивает экономию электроэнергии за счет повышения косинуса угла естественного откоса и КПД электросистемы.

При использовании устройства в теплообменных барабанах, зафутерованных огнеупорным кирпичом, повышается 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 барабана проводят самозапуском, а торможение его осуществляется при верхнем расположении рабочей смеси 3, когда скорость рабочего барабана в

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., I

2. Барабан по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ускорения и удобства управления приводом технологического барабана, один из

40 валов кинематической передачи контролирующего барабана от силового привода технологического барабана выполнен в виде гибкого вала.

1345039! 345039

1 345039

Составитель Л.Петрова

Техред Л.Сердюкова

Корректор А. Зимокосов

P едак тор Н. Швыдк ая

Заказ 4909/40

Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4