BE1025111B9 - Draaiende trommel aangedreven door asynchrone elektrische motoren - Google Patents

Abstract

Een grote draaiende trommel die in de voedingsindustrie wordt gebruikt, vooral als een cooker, droger, koeler en omvat tenminste twee rollende ringen en rust op tenminste vier ondersteunende rollen, op een constante en stabiele wijze aangedreven wordt via de gemotoriseerde ondersteuningsrollen door asynchrone elektrische motoren bij voorkeur door ten minste vier asynchrone elektrische motoren, waarbij elk van de drager-rollen waarop de draaiende trommel rust, aandrijven.

Description

BELGISCH UITVINDINGSOCTROOI

FOD Economie, K.M.O., Middenstand & Energie

Publicatienummer: 1025111

Nummer van indiening: BE2017/0122

Dienst voor de Intellectuele Eigendom

Internationale classificatie: F26B 11/02 F26B 11/04 F26B 25/02 Datum van verlening: 26/10/2018

De Minister van Economie,

Gelet op het Verdrag van Parijs van 20 maart 1883 tot Bescherming van de industriële Eigendom;

Gelet op de wet van 28 maart 1984 op de uitvindingsoctrooien, artikel 22, voor de voor 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op Titel 1 Uitvindingsoctrooien van Boek XI van het Wetboek van economisch recht, artikel XI.24, voor de vanaf 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op het koninklijk besluit van 2 december 1986 betreffende het aanvragen, verlenen en in stand houden van uitvindingsoctrooien, artikel 28;

Gelet op de aanvraag voor een uitvindingsoctrooi ontvangen door de Dienst voor de Intellectuele Eigendom op datum van 07/09/2017.

Overwegende dat voor de octrooiaanvragen die binnen het toepassingsgebied van Titel 1, Boek XI, van het Wetboek van economisch recht (hierna WER) vallen, overeenkomstig artikel XI.19, § 4, tweede lid, van het WER, het verleende octrooi beperkt zal zijn tot de octrooiconclusies waarvoor het verslag van nieuwheidsonderzoek werd opgesteld, wanneer de octrooiaanvraag het voorwerp uitmaakt van een verslag van nieuwheidsonderzoek dat een gebrek aan eenheid van uitvinding als bedoeld in paragraaf 1, vermeldt, en wanneer de aanvrager zijn aanvraag niet beperkt en geen afgesplitste aanvraag indient overeenkomstig het verslag van nieuwheidsonderzoek.

Besluit:

Artikel 1. - Er wordt aan

N.V. DESMET BALLESTRA ENGINEERING S.A. Naamloze Vennootschap, Belgicastraat 3, 1930 ZAVENTEM België;

vertegenwoordigd door een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: Draaiende trommel aangedreven door asynchrone elektrische motoren.

UITVINDER(S):

LE CLEF Etienne, Opberg 23/13, 1970, WEZEMBEEK-OPPEM;

VOORRANG :

AFSPLITSING :

Afgesplitst van basisaanvraag :

Indieningsdatum van de basisaanvraag :

Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).

Brussel, 26/10/2018,

Bij bijzondere machtiging:

BE2017/0122

De uitvinding heeft betrekking op een draaiende trommel van relatief grote afmetingen en is in het bijzonder geschikt voor gebruik als een draaiende-cooker, droger of koeler die bijvoorbeeld in de voedingsindustrie en vooral in de plantaardige oliesector nuttig is.

Achtergrond van de nitvindmg

Draaiende trommel worden gebruikt voor allerlei toepassingen, zoals cookers, als koelers, als drogers, of als mixers, niet alleen in de voedingsindustrie maar ook voor de verwerking en fabricage van minerale materialen zoals cement. Draaiende trommel die vooral in de voedingsindustrie worden gebruikt, kunnen een groot inwendig volume hebben, vaak groter dan 100 m³. Deze uitvinding is bijzonder gunstig voor grote draaiende trommels die in de voedingsindustrie worden gebruikt.

De grote draaiende trommels die momenteel in de voedingsindustrie worden gebruikt, rusten meestal op vier vrij-draaiende draagrollen en worden aangedreven door middel van een gemotoriseerd tandwiel dat een groot- integraal tandwiel aandrijft. Dit transmissiemechanisme is duur om te vervaardigen, omdat de kroon een precisiestuk van grote grootte is en aan belangrijke mechanische spanningen moet weerstaan. Als gevolg hiervan kan deze kroon tot 15% van de prijs van de draaiende trommel vertegenwoordigen. Daarnaast vereist de tandwieloverbrenging een langdurige methodische smering. Het grootste nadeel van dit soort van overbrenging is echter de noodzaak om ze precies in lijn te brengen. Ondanks systematische smering en uitlijning is het onmogelijk om natuurlijke en regelmatige slijtage van de rol-ring en de rollen te vermijden. Slijtage van ongeveer een paar mm in tien jaar is te verwachten, waardoor de spanning tussen het rondsel en het grootste wiel kan leiden tot materiaalbreuk.

BE2017/0122

Een ander nadeel van het tandwiel-overbrengingssysteem is de eis om dc werking van de draaiende trommel volledig te stoppen in geval van falen van één van de transmissie-elementen. Bijvoorbeeld, als de aandrijflijn of de elektrische motor of de reductiekast faalt, moet de draaiende trommel gestopt worden, wat resulteert in aanzienlijk productiviteitsverlies en mogelijk verlies van het aanwezige product in de draaiende trommel. Bovendien moeten de machines stroomopwaarts en -afwaarts van de draaiende trommel in de meeste gevallen ook stoppen. In feite moet in de meeste situaties de gehele productielijn stoppen wanneer een enkel element in het transmissiesysteem van een conventioneel draaiende trommel mislukt. Dit is bijzonder schadelijk voor industriële processen waarbij de natuurlijke grondstoffen relatief kwetsbaar zijn en gevoelig voor langdurige blootstelling aan warmte.

Het meest voorkomende type draaiende trommel is voorzien van twee loopvlakken of ringen die zich uitstrekken over de gehele omtrek van de draaiende trommel, aan de buitenwanden bevestigd zijn en axiaal en symmetrisch zijn verdeeld ten opzichte van het zwaartepunt van de trommelrotatie. Elke rollende band rust op twee vrij-draaiende rollen die symmetrisch aan beide kanten van de centrale langs-as van de trommelrotatie zijn aangebracht.

Er zijn ook draaiende trommels die voorzien zijn van meer dan twee loopvlakken of rollende ringen. De onderhavige uitvinding zal elk type draaiende trommel ten goede komen met ten minste twee loopvlakken of rollende ringen.

Samengevat wordt de draaiende aandrijving van deze grote draaiende trommels gerealiseerd door een gemotoriseerd tandwiel dat ingrijpt in het grootste tandwiel, dat op zijn beurt is bevestigd aan de buitenwanden van de draaiende trommel. Het tandwiel wordt aangedreven door middel van een elektrische motor aangesloten op een reductiekast. Dit aandrijfapparaat vereist niet alleen technisch veeleisende cn dure componenten, maar leidt ook tot aanzienlijke smerings- en onderhoudskosten. Het falen van een enkel element van het transmissiesysteem kan resulteren in de volledige stopzetting van de productielijn.

Om deze nadelen ten minste gedeeltelijk op te lossen, beschrijft Europees octrooi EP 0 570 696 B2 een draaiende trommel die niet voorzien is van een aandrijtkroon maar van ten minste één gemotoriseerde ondersteuningsrol.

BE2017/0122

Niettemin hebben onze experimenten aangetoond dat deze oplossing minder goed werkt wanneer de gemotoriseerde steunrollen worden aangedreven door een synchrone elektrische motor. Nochtans is deze laatste in feite de meest logische motor, omdat hij het meest economisch is en ontworpen om te werken met een constante draaisnelheid, een absolute noodzaak voor een draaiende trommel. Niettemin, wanneer synchrone elektrische motoren worden gebruikt om de ondersteuningsrollen aan te drijven, wordt onregelmatige werking waargenomen, vooral bij een vroegtijdige slijtage van een of meer gemotoriseerde rollen, wat leidt tot een niet-constante tromrotatiesnelheid en snelle en ongecontroleerde slijtage van de rollende ringen en gemotoriseerde draagrollen. Deze waarneming wordt gemaakt zelfs wanneer de vier ondersteunende rollen afzonderlijk worden aangedreven door een synchrone elektrische motor.

Ondanks de voordelen van bovenstaande techniek, is de aandrijving van de draaiende trommels in grote mate nog altijd onbevredigend. Bijgevolg is het doei van de uitvinding om een grote draaiende trommel te beschrijven (met een volume groter dan 100 m³), dat wordt onderscheiden door een continue economische en betrouwbare werking zonder het slippen van de gemotoriseerde dragerrollen.

Korte beschrijving van de uitvinding

Verrassend is de waarneming dat een grote draaiende trommel bevredigend kan worden gedraaid, d.w.z. constant en stabiel, door middel van de gemotoriseerde dragers, indien de aandrijfrollen worden aangedreven door asynchrone elektrische motoren, bij voorkeur door ten minste vier asynchrone elektrische motoren, die elk een van de ten minste vier ondersteunende rollen aandrijven waarop de trommel rust. Derhalve is de tandwieloverbrenging overbodig en is de constructie, het gebruik en het onderhoud van de draaiende trommel zoals beschreven door deze uitvinding economischer. Bovendien is de draaiende trommel, zoals beschreven door deze uitvinding, ook robuuster en betrouwbaarder en blijft bruikbaar, zelfs bij storing van één van de vier asynchrone elektrische motoren. Een enkele firequentieregelaar bestuurt

BE2017/0122 de asynchrone elektrische motoren. Bij voorkeur wordt elke asynchrone elektrische motor gekoppeld aan een reductiekast.

Om samen te vatten kan de uitvinding worden beschreven als een grote draaiende trommel die wordt gebruikt in de voedingsindustrie, vooral als een cooker, droger of koeler en omvat tenminste twee rollende ringen en rast op ten minste vier steunrollen, op een constante en stabiele wijze aangedreven wordt.

Verder kan de uitvinding worden beschreven als een grote draaiende trommel zoals eerder beschreven, mogelijks voorzien van een enkele frequenticregelaar die de asynchrone elektrische motoren regelt.

Bovendien kan de uitvinding worden beschreven als een grote draaiende trommel zoals hierboven beschreven, waarbij elke asynchrone elektrische motor is voorzien van een reductor in directe aansluiting met de ondersteunende rol die hij aandrijft.

Verder kan de uitvinding worden omschreven als een grote draaiende trommel zoals hierboven beschreven, waarbij elke rollende ring en elke ondersteuningsrol zijn vervaardigd uit gehard staal.

Bovendien kan de uitvinding worden beschreven als een grote draaiende trommel zoals hierboven beschreven, waarbij geen smering vereist is tussen de rolringen en de gemotoriseerde draagrollen.

Verder kan de uitvinding worden beschreven als een grote draaiende trommel zoals hierboven beschreven, waarbij de koppeling van ten minste twee ondersteunende rollen in contact met dezelfde rolring, ten minste een ketting of riem of een versnelling of een ander bekend koppelmiddel bevat.

Figuren

Figuur 1 is een schematisch perspectief van de draaiende trommel volgens de uitvinding die op 4 draagrollen wordt ondersteund, die elk worden aangedreven door een asynchrone elektrische motor gekoppeld aan een reductiekast.

BE2017/0122

Figuur 2 is een schematische dwarsdoorsnede van de draaiende trommel volgens de uitvinding, die wordt ondersteund op 4 draagrollen, die elk worden gedraaid door een asynchrone elektrische motor gekoppeld aan een rcductiekast.

Definities

Draaiende trommel: een draaiende trommel bestaat uit een in hoofdzaak cilindrische metalen omhulsel en heeft tenminste twee cilindrische rolringen.

Grote draaiende trommel: Een grote draaiende trommel komt specifiek overeen met een trommel met een inwendig volume van meer dan 100 m³.

Rolringen: Metalen elementen integraal met de schaal van de draaiende trommel, van in hoofdzaak cilindrische vorm en bij voorkeur gemaakt van gehard staal. Dit element wordt ook aangeduid als loopvlak”.

De uitvinding zal nu in detail worden beschreven aan de hand van figuren 1 en 2.

Volgens de onderhavige uitvinding omvat, zoals getoond in figuur 1, de draaiende trommel een in hoofdzaak cilindrische schaal (1), voorzien van tenminste twee rollende banden (2) en (3) op de omtrek van de draaiende trommelhuls. Bij voorkeur worden de twee rollende ringen (2) en (3) evenwijdig geplaatst ten opzichte van een midden-vlak (4) dat loodrecht op de centrale as (5) van de draaiende trommel wordt staat. Het draaiende trommelsamenstel wordt ondersteund en gedraaid door gemotoriseerde draagrollen (6, 7, 8, 9) in contact met de twee lager-ringen (2, 3). Elke ondersteuningsrol wordt aangedreven door een asynchrone elektrische motor gekoppeld aan een reductor zonder koppeling. Deze motoren en reductiekasten zijn niet

BE2017/0122 getoond in figuren 1 en 2. De ondersteunende rollen en de rollende ringen zijn bij voorkeur gemaakt van gehard staal. Niettemin is de uitvinding niet specifiek beperkt tot deze materialen. De rotatiesnelheid van een draaiende trommel is gering, meestal minder dan 5 omwentelingen per minuut. Daarom wordt geen verwarming of snelle slijtage door wrijving waargenomen. Bijgevolg heeft het directe metaal-metaalcontact tassen de gemotoriseerde dragerrollen en de rolringen de voorkeur. Enige smering is overbodig en ongewenst. Desalniettemin zijn de oppervlakken van de rollende ringen en van de ondersteunende rollen bedoeld om in contact te komen met elkaar. Een glad oppervlak is bij voorkeur gewenst.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede langs het vlak 4 van figuur 1 van de grote draaiende trommel beschreven door deze uitvinding. De schaal (1) van de draaiende trommel die omringd wordt door een van de ten minste twee rolringen (2), ondersteund door twee van de ten minste vier steunrollen (6, 7), is daarin terug te vinden. Deze zijn bij voorkeur symmetrisch geplaatst ten opzichte van het zwaartepunt van de draaiende trommel.

Er is waargenomen dat het gebruik van asynchrone elektrische motoren voor het aandrijven van de dragerrollen waarop de draaiende trommel rust, bijzonder effectief is voor het overdragen van het transmissiekoppel op een variabele wijze en aangepast aan de structurele onvolkomenheden van de draaiende trommel. Inderdaad, een grote draaiende trommel met een inwendig volume van bijvoorbeeld 200 m’ heeft een externe lengte van ongeveer 24 meter en een buitendiameter van ongeveer 4 meter. Het is gemakkelijk te begrijpen dat de constructie van een draaiende trommel van zo'n dimensie niet perfect is en bijvoorbeeld niet perfect cilindrisch is. Wanneer een grote draaiende trommel op vier draagrollen draaid, is net dus mogelijk dat het niet langdurig rust, of met minder kracht op een van de draagrollen rust. Als deze ondersteunende rol wordt aangedreven door een synchrone elektrische motor met constant koppel, zal deze steunrol glijden, wat een belangrijke en schadelijke storing van het transmissiesysteem vertegenwoordigt. Het gevaar van slippen is inderdaad tegelijkertijd schade aan de motor, de redactiekast, de steunrol, de rol-ring en tenslotte de draaiende trommel. Deze

BE2017/0122 situatie is ook nadelig voor een constante draaiing van de draaiende trommel en daarom voor de functionaliteit ervan.

Integendeel, het is gebleken dat een grote draaiende trommel nooit een constante 5 draaisnelheid heeft gehad wanneer het in beweging werd gebracht door middel van vier draagrollen die zelf door een elektromotor synchroon werden gemotoriseerd. Deze waarneming is bijzonder verrassend omdat het theoretisch de meest gunstige configuratie is. Inderdaad, een synchrone elektrische motor is ontworpen om te lopen met constante snelheid en dient daarom geschikt te zijn voor deze toepassing. Deze 10 waarneming wordt niet door de stand van de techniek genoemd, in het bijzonder door

Europees octrooi EP 0 570 696 B2. Deze bijzonder beschadigde situatie is volledig opgelost door gebruik te maken van een asynchrone elektrische motor voor het aandrijven van de steunrollen waarop de draaiende trommel rust. Inderdaad, verrassend wordt het aandrijikoppel automatisch aangepast aan de situatie en is er geen speling 15 van de steunrollen waargenomen. Het gebruik van een asynchrone motor is ook te verkiezen tijdens onderhoudswerkzaamheden of in geval van falen van een van de vier transmissies, of het nu een defect is van een van de asynchrone motoren of een van de reductie-kasten. Inderdaad er werd vastgesteld dat de draaiende trommel continu kan blijven draaien ondanks hij effectief aangedreven wordt door slechts drie van de vier 20 asynchrone motoren. Bijgevolg kan een herstelling van één van de overbrengingen worden overwogen terwijl de rotatie en daarmee het gebruik van de draaiende trommel wordt gehandhaafd. Bijkomend kan de draaiende trommel normaal blijven werken gedurende een aanzienlijke periode of bij preventief onderhoud. Deze robuustheid en veelzijdigheid wordt niet waargenomen wanneer de elektromotoren synchroon zijn bij 25 constant koppel, omdat meer slip worden waargenomen wanneer één van de vier transmissies niet meer in gebruik is.

De draaiende trommel zoals beschreven door deze uitvinding is ook voordelig voor het beheer van reserveonderdelen. Omdat de transmissie wordt geleverd door vier kleine asynchrone motoren en vier identieke kleine reductiekasten , volstaat het om één 30 enkele motor en één enkele reductiekast in reserve te nemen hebben om de constante werking van de draaiende trommel te waarborgen. Aangezien dit de nodige reserveonderdelen reduceert is de investering beperkt.

BE2017/0122

Een ander aspect is dat de conventionele aandrijving met tandwielen merkelijk meer onderhoudskosten vergt.

Ook kan men slechts twee motoren met reductiekast bedenken, die elk de twee 5 rollen van eik loopvlak aandrijven door middel van een ketting of riem.

Claims (6)

1. 5 Cteucfarie;:

   1. Een grote draaiende trommel die in de voedingsindustrie wordt gébruikt, vooral als eert cooker, droger of koel er en met ten minste twee rollende ringen en rost

   10 op tenminste vier ondersteunende rollen, op een constante en stabiele wijze draait via t >\k < meme steten < a J t t <i ' di cm <. >. Un ra>.n > ut μ’! *'

   U'ïuoa nxet s J ' s P eu ô>>> tus 'u \v uu )gnd».v’t tklanelK ' rotoieu die elk van de dragers-rollœ waarop de draaiende trommel rust, asmdrijft.
2. 2, De grote draaiende trommel zoals beschreven door d< <. * conclusie voorzien van een enkele frequentie-omvorm®' die de asynchrone < edrisehe motoren aasxbsjll.

   m De grote draaiende trommel volgens de voorgaande conclusies, waarbij elke asynchrone elektrische motor is voorzien 'van een redactiekast in directe aansluiting mei de ondersteunende rol die het aandrijft,
3. 4. Dc grote draaiende trommel zoals hesteirevcn door de voorgaande conclusies, waarvan dc rotatie constant en stabiel blijft zelfe ia het -geval van telen, van óen van ten minste vier asynchrone elektrische motoren.
4. 5. De grote draaiende trommel zoals beschreven door de voorgaande conclusies, waarbij elke roi-ring-eh élke ondersteuningsrol is vervaardigd uit gehard staal.

   BE2017/0Ü2 ï

   (>, De grote draaiende trommel zoals beschreven door de voorgaande eonchisies, waarbij geen smering vereist is tussen de rolringen en de gemotoriseerde dragers.
5. 7, De grote draaiende trommel volgens de voorgaande conclusies, warirbij een koppeling van tenminste twee dragerrolten in contact is mot dezelfde rol-ring.
6. 8. De grote draaiende trommel volgens conclusie 7_S waarbij de koppeling ten minste één ketting-of riem of een tandwiel of enige .andere bekend kogpebniddei bevat.