Опорное устройство для вращающегося барабана и вращающийся барабан, оснащенный таким устройством

 

Изобретение относится к опорному устройству для вращающего барабана, такого, как, например, печь, сушилка, охладитель или другое средство, предназначенное, в частности, для тепловой и/или химической обработки материалов. Сущность изобретения: устройство содержит по меньшей мере один ролик, способный взаимодействовать с барабаном, и по меньшей мере две опоры, способные допускать вращение ролика вокруг оси вращения. Устройство дополнительно включает раму, к которой прикреплены опоры, установленную с возможностью поворота вокруг оси поворота, по существу, перпендикулярной плоскости поворота, проходящей через ось вращения ролика, и перпендикулярной блоку, на котором расположено устройство, соединительные средства, гибкие в заданном направлении изгиба, и жесткие в направлениях, перпендикулярных направлению изгиба, для удержания опор на блоке с одновременным допущением свободного поворотного движения рамы таким образом, чтобы допускать выравнивание ролика на барабане в случае поворота последнего. Изобретение обеспечивает повышение надежности за счет уменьшения износа механических частей. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относиться к опорному устройству для вращающегося барабана, такого, как, например, печь, сушилка, охладитель или другого средства, предназначенного, в частности, для тепловой и/или химической обработки материалов. Оно также относиться к вращающемуся барабану, оснащенному таким опорным устройством.

Хотя настоящее изобретение разработано в основном для указанных выше вариантов его применения, он также может использоваться во многих других отраслях промышленности, например таких, как сельскохозяйственное производство, для оснащения, в частности, устройств для первичного извлечения сахара и т.п.

Вращающиеся барабаны, используемые в настоящее время в этих различных областях, имеют, как правило, по существу, цилиндрическую удлиненную конфигурацию. Для опоры они лежат на цилиндрических роликах, как правило, расположенных попарно, образуя роликовый стол, взаимодействующий с наружным корпусом барабана, или с роликовыми кольцами, и/или дорожками, или полосами, расположенными вокруг указанного наружного корпуса.

Оси роликов параллельны основной оси барабана. Роликовых столов и колец должно быть по меньшей мере два: в этом случае барабан имеет изостатическую опору. Их может быть больше в соответствии с размерами устройства и, в частности, с соотношением длина/диаметр. Таким образом, может быть три, четыре или более роликовых столов. В этом случае опора становится "статически неопределимой" или статически чрезмерной.

Например, обжигательные печи или печи, используемые в цементной промышленности или при обработке руд, имеют диаметры, которые могут превышать 7 м, и длины, которые могут превышать 200 м; установки для первичного извлечения сахара могут иметь диаметр 9 м и более при длине 60 м и более.

Вращательное движение в большинстве случаев обеспечивается при помощи зубчатого венца, прикрепленного к наружной стенке, ведомого одним или более зубчатых колес, в свою очередь приводимых двигателем.

Другой известный способ, в частности в сахарной промышленности, состоит в приводе агрегата непосредственно за счет трения между роликом и роликовым кольцом, при этом один или более роликов приводится механической или гидравлической трансмиссией.

Вращающийся барабан подвергается воздействию множества механических напряжений как в результате его движения и веса обрабатываемого материала, так и результате температурных градиентов, когда имеет место теплообмен. Таким образом, он подвержен временной или постоянной деформации, в результате чего его основная ось больше не остается прямолинейной.

Одним следствием этого становится то, что часть его оси, расположенная в районе контакта между роликом и роликовым кольцом, не является параллельной оси роликов.

В этом случае контакт между роликами и роликовым кольцом является неодинаковым по всей ширине. Напряжение, воздействующее на ролик и на роликовое кольцо, может в результате достигать локально высоких значений, что ведет к неравномерному износу.

Кроме того, если барабан приводится во вращательное движение роликом или роликами, поверхность контакта может быть недостаточной для передачи крутящего момента.

Для устранения этого недостатка существуют известные роликовые опоры, позволяющие постоянно поддерживать ось ролика параллельно оси роликового кольца. Однако в разработанных до сих пор устройствах для получения этого результата подвижность роликового суппорта обеспечивается при помощи скользящих соединений.

Такое устройство требует обслуживания, необходимого для постоянного поддержания скольжения. Кроме того, скольжение вызывает износ механических элементов и вырабатывает момент нагрузки, который препятствует подвижности суппорта и вызывает явление гистерезиса.

Ближайшим аналогом является европейский патент ЕР 0567777, кл. F 27 В 7/22, 1993, в котором опорное устройство для вращающегося барабана, предназначенного для тепловой и/или химической обработки материалов, содержит по крайней мере один ролик, взаимодействующий с барабаном, и не менее двух опор, обеспечивающих возможность вращения ролика вокруг его оси, расположенных на основании.

Задачей настоящего изобретения является создание опорного устройства для вращающегося барабана, включающего по крайней мере один ролик, способный взаимодействовать с барабаном так, чтобы обеспечивать устранение указанных выше недостатков, а также обеспечивать постоянное удержание оси ролика параллельно оси барабана.

Другой задачей настоящего изобретения является создание опорного устройства для вращающегося барабана, в котором количество деталей, подвергающихся трению, сведено к минимуму.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что оно замедляет износ используемых механических частей.

Другие задачи и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего описания, данного лишь в качестве иллюстрации и не ограничивающего изобретение.

Настоящее изобретение относится к опорному устройству для вращающегося барабана, такого, как, например, печь, сушилка, охладитель или другого подобного устройства.

Технический результат достигается тем, что опорное устройство для вращающегося барабана, предназначенного для тепловой и/или химической обработки материалов, содержит по крайней мере один ролик, взаимодействующий с барабаном, и не менее двух опор, обеспечивающих возможность вращения ролика вокруг его оси, расположенных на основании, при этом оно снабжено рамой с закрепленными к ней опорами, установленную с возможностью поворота вокруг оси поворота, перпендикулярной плоскости, проходящей через ось вращения ролика и перпендикулярной основанию, названной плоскостью поворота, соединительными средствами, гибкими в заданном направлении изгиба и жесткими в направлениях, перпендикулярных направлению изгиба, для удержания опор на основании и обеспечения возможности свободного поворота рамы для выравнивания ролика на барабане при повороте последнего.

Соединительные средства выполнены в виде по крайней мере двух удлиненных элементов, расположенных, по существу, симметрично по обе стороны средней плоскости, проходящей через ось поворота и перпендикулярной плоскости поворота, причем элементы прикреплены с одной стороны к раме и с другой стороны к основанию.

При этом удлиненные элементы имеют форму бруса со сплющенным сечением, причем длина сплющенного сечения ориентирована в направлении, по существу, перпендикулярном направлению изгиба.

Направление изгиба имеет ориентацию, приближающуюся к линии, перпендикулярной основанию, а также направление изгиба имеет ориентацию, приближающуюся к касательной к окружности с центром в точке пересечения плоскости поворота и оси поворота, и проходящей в районе точки прикрепления удлиненных элементов к раме.

Ось поворота устройства расположена в районе плоскости симметрии опор.

Устройство снабжено опорным элементом, содержащим вышеупомянутую ось поворота, выполненным в виде частей, взаимодействующих друг с другом, причем верхняя часть прикреплена к раме, а нижняя часть прикреплена к основанию, указанные части образованы секторами цилиндра с круглым сечением, ось которого параллельна оси поворота.

Устройство снабжено регулировочными блоками и/или стопорами для ограничения его любых смещений.

Устройство наклонено на заданный угол относительно горизонтали в направлении барабана в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота таким образом, что результирующая сил, прилагаемых барабаном к указанному устройству, проходит вблизи пересечения плоскости поворота и оси поворота.

Изобретение также относится к вращающемуся барабану, имеющему опорное средство, при этом барабан оснащен по крайней мере одним опорным средством.

Настоящее изобретение будет понятнее при ознакомлении с нижеследующим описанием с приложенными чертежами, которые составляют неотъемлемую его часть и на которых: фиг.1 изображает вид в разрезе, иллюстрирующий первый вариант выполнения опорного устройства согласно изобретению, причем разрез выполнен в плоскости, перпендикулярной оси вращения барабана; фиг.2 - разрез по линии II-II на фиг.1; фиг. 3 - то же, что и на фиг.2, иллюстрирующий другой вариант выполнения опорного устройства согласно изобретению; фиг.4 - опорное устройство, показанное на фиг.1, в другой рабочей конфигурации.

Настоящее изобретение относится к опорному устройству для вращающегося барабана, такого как, например, печь, сушилка, охладитель или другое устройство, предназначенное, в частности, для тепловой и/или химической обработки материалов.

Однако, хотя устройство более конкретно предназначено для таких вариантов применения, оно может также использоваться во многих других отраслях промышленности, таких как, например, сельскохозяйственное производство, для оснащения, в частности, устройств для первичного извлечения сахара, или других устройств.

В целом, указанные вращающиеся барабаны представлены, например, по существу, цилиндрическими средствами, имеющими трубчатую конструкцию, которая преимущественно имеет круглое сечение, и способными вращаться вокруг их продольной оси.

Как показано на фиг.1, опорное устройство 1 для вращающегося барабана 2, согласно изобретению, включает, по меньшей мере, один ролик 3, способный взаимодействовать с указанным барабаном 2.

Указанный ролик 3 допускает, в частности, как только поддержку указанного барабана 2 с качением, при этом последний приводится во вращение другими средствами, так и поддержку с качением, и привод указанного барабана. Он имеет, например, цилиндрическую форму с круглым поперечным сечением, причем его ось 4 вращения, по существу, параллельна оси вращения указанного барабана 2.

Для обеспечения вращения указанного ролика 3 вокруг указанной оси 4 вращения опорное устройство 1, согласно изобретению, также включает по меньшей мере две опоры 5, 5'.

В остальной части текста для облегчения понимания, каким образом работает устройство, соответствующее изобретению, мы будем использовать систему прямоугольных координат x, y, z, в которой направление y соответствует направлению оси барабана 2 и/или ролика 4, и направление z соответствует направлению линии, перпендикулярной блоку 6, на котором расположено указанное устройство 1.

Согласно изобретению, указанное опорное устройство 1 позволяет выравнивать указанный ролик 3 на барабане 2 в случае поворота последнего.

Для этого, как можно видеть на фиг.1 и 2, оно также включает раму 7, к которой прикреплены опоры 5, 5'. Как показано двойной стрелкой 12, указанная рама 7 установлена так, чтобы она могла поворачиваться вокруг оси поворота, ориентированной в направлении х, и опоры 11, по существу, перпендикулярной плоскости y, z, в которой расположена ось 4 вращения ролика 3, и перпендикулярной блоку 6, названной "плоскость поворота".

Таким образом, когда положение оси барабана 2 изменяется в ходе работы, ролик 3 способен ориентировать свою ось 4 параллельно оси указанного барабана 2 и обеспечивать равномерный контакт с периферийной поверхностью указанного барабана 2.

Кроме того, для удержания указанных опор 5, 5' на указанном блоке 6 с одновременным обеспечением свободного поворотного движения указанной рамы 7 указанное опорное устройство 1 включает соединительные средства 8, способные к изгибу в заданном направлении, обозначенном 9, 9', названном "направление изгиба", и жесткие в направлениях, перпендикулярных к указанному направлению изгиба 9,9'.

Движения, таким образом, производятся без скольжения, что делает возможным уменьшение износа.

Длина рамы 7 немного больше, чем расстояние от центра до центра по оси, расположенной между указанными опорами 5,5'.

Указанные соединительные средства 8 представлены, в частности, по меньшей мере двумя удлиненными элементами 10, 10', имеющими в данном примере форму параллелепипедов, расположенных, по существу, симметрично по обе стороны от плоскости х, z, названной "срединной плоскостью", проходящей через ось 11 поворота и перпендикулярной плоскости y, z поворота. Указанные элементы 10, 10' прикреплены с одной стороны к раме 7 и с другой стороны к указанному блоку 6, в частности, при помощи опорного элемента 13.

Указанное направление изгиба 9, 9' должно, например, иметь ориентацию, приближающуюся к линии z, перпендикулярной блоку 6, или сливаться с указанной линией, перпендикулярной блоку 6.

Указанные удлиненные элементы 10,10' могут быть представлены, в частности, брусом со сплющенным сечением, например, по существу, прямоугольным, и толщина которого мала по отношению к ширине и длине указанных брусьев, причем длина указанного сплющенного сечения ориентированна по существу перпендикулярно направлению 9, 9' изгиба.

Следует также отметить, что, когда рама 7 поворачивается под воздействием барабана 2, указанные удлиненные элементы 10,10' подвергаются деформации, в частности на изгиб, будучи, например, упругодеформируемыми в соответствии с природой подобранного материала.

На практике, эта деформация очень невелика. Амплитуда деформации барабана 2 фактически очень мала. Кроме того, в нормальных рабочих условиях амплитуда вертикальных движений указанной рамы 7 не должна превышать заданного значения, которое может "быть зафиксировано в пределах, например 8х10^-5 длины барабана 2.

В этой связи устройство 1, согласно изобретению, может также включать регулировочные блоки 14, 14' и/или стопоры 15, 15', способные ограничивать какое бы то ни было смещение указанного устройства 1.

Указанные регулировочные блоки 14, 14', например, прикреплены к блоку 6 и механически ограничивают амплитуду вертикального движения рамы 7 до значения, которое меньше или равно верхнему пределу, лежащему в пределах от 3х10^-5 до 8х10^-5 длины барабана 2. Они, таким образом, предотвращают повреждение опорного устройства 1 вследствие возникновения ненормальных условий.

Для этих же целей стопоры 15, 15', например, прикреплены к блоку 6 с каждой стороны продольных концов указанной рамы 7. Они, таким образом, предотвращают горизонтальное движение последней в направлении y.

Как показано на фиг.3, согласно преимущественному варианту воплощения изобретения, указанное направление 9, 9' изгиба имеет ориентацию, приближающуюся к касательной к окружности, имеющей центр в точке пересечения плоскости поворота y, z и оси 11 поворота и проходящей в районе точки, в которой указанные удлиненные элементы 10, 10' прикреплены к раме 7. В этом конкретном случае указанные брусья 10, 10' по существу ориентированы радиально.

Указанная ось 11 поворота расположена, в частности, в районе плоскости х, z симметрии опор 5, 5', то есть в районе срединной плоскости.

Согласно первому альтернативному варианту воплощения изобретения, поворот выполняется путем вращения вокруг указанной оси 11 поворота.

Однако, согласно одному предпочтительному альтернативному варианту воплощения изобретения, соответствующему показанному на фиг.3, поворот может осуществляться качением. Для этого устройство 1 дополнительно включает, например, опорный элемент 16, который включает указанную ось 11 поворота.

Опорный элемент 16 представлен, в частности, двумя частями 17, 17', взаимодействующими друг с другом, причем верхняя часть 17' прикреплена к раме 7, а другая, нижняя часть 17, прикреплена к блоку 6. Части 17, 17' образованы секторами цилиндра с круговым сечением, причем ось цилиндра параллельна оси 11 поворота, и радиус верхней части 17', например, немного меньше радиуса нижней части 17.

Согласно другому варианту воплощения изобретения, одна из частей 17, 17' может иметь плоскую контактную поверхность.

В этих различных случаях рама 7 прокатывается без скольжения по блоку 6, и ось 11 поворота образуется линией контакта между указанными нижней и верхней частями 17, 17'.

Возможен случай, показанный на фиг. 4, с направлением 18, являющимся результирующей сил, приложенных к ролику 3 весом барабана 2, с одной стороны, и силами трения, с другой стороны.

Для того чтобы опорное устройство 1 в целом находилось в устойчивом механическом равновесии, указанное направление 18 результирующей должно пересекать опорный элемент 16 между двумя его крайними точками. Может быть необходимо, для выполнения этих условий, увеличить размеры устройства 1 за пределы, необходимые для получения требуемой механической прочности.

Во избежании этого также можно, если это применимо, выполнить устройство 1, отклоненное на заданный угол α относительно горизонтали в направлении барабана 2 в плоскости, перпендикулярной плоскости y, z таким образом, чтобы указанное направление 18 результирующей сил, приложенных барабаном 2 к указанному устройству 1, проходило вблизи пересечения плоскости y, z поворота и оси 11 поворота.

В этом случае, сам указанный блок 6 может быть также отклонен на такой же угол α.

Изобретение также относится к вращающемуся барабану 2, оснащенному по меньшей мере одним опорным устройством 1, представленным выше.

Преимущественно указанный вращающийся барабан 2 будет оснащен одним или более роликовых столов, состоящих из двух указанных опорных устройств 1, как описано выше.

В данном случае следует отметить, что ролик 3 находится либо в непосредственном контакте с наружной поверхностью указанного барабана 2, либо в контакте с кольцом, расположенным вокруг указанного барабана 2 в районе каждого роликового стола, как показано.

Кроме того, как уже упоминалось, изобретение может применяться с вращающимися барабанами больших размеров независимо от способа, которым они приводятся в движение, то есть либо при помощи зубчатого венца и зубчатых колес, либо за счет трения между роликом и барабаном. В последнем случае, ведущие ролики будут преимущественно встроены в опорное устройство 1 также, как описанные выше.

Другие варианты воплощения изобретения очевидны для среднего специалиста в данной области техники, конечно, могут, таким образом, рассматриваться как не выходящие за рамки настоящей заявки.

Формула изобретения

1. Опорное устройство для вращающегося барабана, предназначенного для тепловой и/или химической обработки материалов, содержащее, по крайней мере, один ролик, взаимодействующий с барабаном, и не менее двух опор, обеспечивающих возможность вращения ролика вокруг его оси, расположенных на основании, отличающееся тем, что оно снабжено рамой с закрепленными к ней опорами, установленной с возможностью поворота вокруг оси поворота, перпендикулярной плоскости, проходящей через ось вращения ролика и перпендикулярной основанию, названной плоскостью поворота, соединительными средствами, гибкими в заданном направлении изгиба и жесткими в направлениях, перпендикулярных направлению изгиба, для удержания опор на основании и обеспечения возможности свободного поворота рамы для выравнивания ролика на барабане при повороте последнего.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительные средства выполнены в виде, по крайней мере, двух удлиненных элементов, расположенных, по существу, симметрично по обе стороны средней плоскости, проходящей через ось поворота и перпендикулярной плоскости поворота, причем элементы прикреплены с одной стороны к раме и с другой стороны - к основанию.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направление изгиба имеет ориентацию, приближающуюся к линии, перпендикулярной основанию.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что удлиненные элементы имеют форму бруса со сплющенным сечением, причем длина сплющенного сечения ориентирована в направлении, по существу, перпендикулярном направлению изгиба.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что направление изгиба имеет ориентацию, приближающуюся к касательной к окружности с центром в точке пересечения плоскости поворота и оси поворота, и проходящую в районе точки прикрепления удлиненных элементов к раме.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось поворота расположена в районе плоскости симметрии опор.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено опорным элементом, содержащим вышеупомянутую ось поворота, выполненным в виде частей, взаимодействующих друг с другом, причем верхняя часть прикреплена к раме, а нижняя часть прикреплена к основанию, указанные части образованы секторами цилиндра с круглым сечением, ось которого параллельна оси поворота.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено регулировочными блоками и/или стопорами для ограничения его любых смещений.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно наклонено на заданный угол относительно горизонтали в направлении барабана в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота, таким образом, что результирующая сил, прилагаемых барабаном к указанному устройству, проходит вблизи пересечения плоскости поворота и оси поворота.

10. Вращающийся барабан, имеющий опорное средство, отличающийся тем, что он оснащен, по крайней мере, одним опорным средством по п.1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4