CN105854994A - 用于垂直碾磨机的传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于垂直碾磨机的传动装置。该传动装置包括可围绕垂直的旋转轴线旋转的中心轴，其具有抗扭地布置在其上的正齿轮，其中中心轴与传动装置的传动法兰旋转地耦合。传动装置包括一个或多个具有相应的传动齿轮对的传动器单元，传动齿轮对在从动侧分别具有用于啮合到中心轴的正齿轮中的小齿轮。一个或多个传动器单元的传动齿轮对相应地垂直地布置在传动法兰下。一个或多个传输机构单元相应地如下布置在滑动装置上，即从动侧的小齿轮通过借助于滑动装置滑动相应的传动器单元能够与中心轴的正齿轮啮合和脱离啮合。

Description

用于垂直碾磨机的传动装置
技术领域
本发明涉及一种用于垂直碾磨机的传动装置。
背景技术
垂直碾磨机在建材工业和煤处理中用于碾碎石灰石、煤渣、炉渣、石灰、石膏和煤。
EP 2511010 A1(西门子公司)17.10.2012中描述了一种传统的锥齿轮行星传动系。该传动系包括壳体，在该壳体处支承有能与马达连接的驱动轴。具有水平的旋转轴线并且经由滚动轴承支承在壳体中的驱动轴从壳体中伸出，并且能够借助于耦合器经由棱键连接与马达轴连接。在驱动轴的另一个自由的端部处构造小锥齿轮，其与保持在垂直延伸的中间轴处的锥齿轮啮合。中间轴又驱动行星传动系，其从动器旋转地与磨盘耦合。
WO 2008049545 A1(Gebr.Pfeiffer股份公司)02.05.2008描述了一种用于滚轧碾磨机的主动的冗余的驱动系统。通过布置多于两个驱动器保证至少两个驱动器的持续可用性，其中至少两个驱动器产生滚轧碾磨机需要的磨机功率。驱动器具有各一个小齿轮，其与布置在磨盘下的齿圈啮合。每个驱动模块包括电动机、耦合器和锥正齿轮传动器，并布置在底座上作为传输单元。在驱动器故障时，该驱动器能够在滑架上从齿啮合中取出，无需中断研磨过程。
为了尽可能补偿由运行决定的在小齿轮的轴和齿圈的轴之间的角偏差，小齿轮必须可倾斜移动地支承。此外，由小齿轮和齿圈形成的齿啮合的油润滑仅成本耗费地相对于外部环境密封。
EP 2025409 A1(Loesche有限公司)18.02.2009描述了一种用于滚轧碾磨机的碾磨传动机构，其具有用于力输入的锥齿轮级和至少一个用于碾磨盘侧的力输出的行星齿轮级。锥齿轮级具有代替唯一的大驱动器的多个单独的驱动器和相应的小锥齿轮，其为了共同啮合到锥齿轮中而布置。
如在EP 2025409 A1中描述的，具有多个单独的驱动器的锥齿轮级需要进行调整，以实现锥齿轮的齿面的充足的齿面和与其啮合的小锥齿轮的齿面接触区。这种调整通常通过轴向移动所涉及的轴来实现。对于所有啮合的小锥齿轮的锥齿轮轴的调整决定了一种妥协，其不是对于所有的小锥齿轮来说具有最佳的齿面接触区和由此在锥齿轮级的工作效率方面受到限制。因此部件为了补偿必须相应地过度地设计尺寸。在这一点上，在EP2025409A1中描述的解决方案尽管原则上可行，但也昂贵。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于垂直碾磨机的改进的传动装置。
根据本发明的传动装置适用于垂直碾磨机的驱动。在垂直碾磨机中，供应到磨盘中的磨料通常借助于磨辊处理并且由此磨碎。该传动装置具有中心轴，该中心轴可围绕垂直的旋转轴线旋转。中心轴与传动装置的传动法兰旋转地耦合。因此，垂直碾磨机的与传动法兰连接的磨盘能够置于旋转。传动法兰也能够称作传动装置的“传动装置法兰(Getriebeflansch)”。在中心轴上抗扭地布置有正齿轮，使得作用到正齿轮上的驱动装置能够使中心轴并且由此也能够使磨盘旋转。用于驱动垂直碾磨机的传动装置包括一个或多个传动器单元，其相应地具有传动齿轮对。一个或多个传动器单元的传动齿轮对包括从动侧的、即在朝向中心轴之一的传动侧处的、相应的用于啮合到中心轴的正齿轮中的小齿轮；两个互相啮合的传动齿轮形成一个传动齿轮对，其能够产生传动比。传动器单元分别具有至少一个传动对；在此，从动侧的小齿轮也属于传动器单元的传动对，该小齿轮与中心轴的正齿轮啮合。一个或多个传动器单元的所有的传动齿轮对分别垂直地布置在传动法兰下方。在此，传动齿轮对布置在优选圆柱体的圆周面的内部、即在朝向中心轴的一侧上，传动法兰的外圆周垂直向下围绕中心轴投影地描述了该圆周面。圆周面将其中在传动法兰上提供磨机转矩的区域与外界环境隔开，并且能够用术语“作用线”简要地描述。一个或多个传动器单元相应地如下布置在滑动装置上，即从动侧的小齿轮通过借助滑动装置滑动相应的传动器单元能够与中心轴的正齿轮啮合和脱离啮合。
根据本发明的解决方案基于如下构思，即实现一种垂直碾磨机的功率分支的驱动系统，其将良好的锥齿轮行星传动系的优点与其模块化的多重驱动结合。通过模块化的插入传动器单元，即所谓的“Plug-in(插件)”单元。实现了各个传动器单元的更换，而不必在磨机下面移出完整的传动装置。
传动器单元的传动齿轮对位于从动作用线的内部。由此实现具有小安装空间的紧凑的驱动单元。此外，对传动装置的油密封与具有油板罩的齿圈方案相比能更简单地转用，例如，通过轴密封环和/或在传动器单元的输入轴处的非接触的曲径式密封件。
根据本发明的解决方案的成本与具有传统的锥齿轮行星传动系的成本类似，同时根据本发明的解决方案具有更小的结构高度。在碾磨过程中存在的径向冲击如在传统的锥齿轮行星传动系中通过(主级的)行星架经由轴承捕获。这导致了不需要如在齿圈方案中的可倾斜移动的小齿轮。
本发明实现了在传统的锥齿轮行星传动系的良好的传动方案基础上的功率提高。传动装置的模块化通过“插件”解决方案形式的插入传动装置改进了服务能力，该解决方案剩余了定向工作或者至少很大地减少定向工作。此外，传动比是能够事后改变的。“插件”单元能够简单地集成到传动装置的油循环框架中，无需附加的接口和单独的油设备；在此能够将油箱集成到传动装置中。
与传统的锥齿轮行星传动系的解决方案相比，在垂直碾磨机领域中利用本发明得到减小的结构高度。尽管如此，本发明与传统的锥齿轮行星传动系的解决方案是兼容的；例如在垂直碾磨机区域中能够承担传统的锥齿轮行星传动系解决方案的中心轴的轴向轴承的良好的设计和轮廓，并且主级能够如传统地构造。
对于维修操作来说，根据本发明得到如下优点：存在一个或多个传动器单元对于相应的马达驱动器的明确限定的接口。
转速固定的驱动器或者转速能变化的驱动器能够作为驱动马达使用，例如集电环马达、异步马达或永磁同步马达的传统马达。马达和也许附加的变频器能够布置在振荡器上和/或借助于裙板与相应的传动器单元连接。
根据本发明优选的设计方案，中心轴借助于包括至少一个行星传动级的行星传动系为了磨盘侧的力输出而旋转地耦合。在此有利的是，对于垂直碾磨机必要的总减速一部分由可滑动的传动器单元引起，一部分由连接在下游的行星级引起。由此，传动器单元能够更小地设计。
根据本发明优选的设计方案，一个或多个传动器单元分别构造为锥齿轮正齿轮传动器单元(Kegel-Stirnradgetriebe-Einheit)，其驱动侧具有带有能够与马达连接的小锥齿轮轴的锥齿轮级，从动侧具有至少一个布置在锥齿轮级下游的正齿轮级。例如能够在锥齿轮级的下游布置一至三个正齿轮级，具有斜啮合和/或直啮合。在此，传动级的彼此啮合的齿轮形成传动齿轮对。
可行的是，“插件”单元构造为没有锥齿轮级的、即仅仅具有正齿轮级，其中，驱动马达的电机轴线垂直地延伸。在此有利的是，仅仅使用制造简单的正齿轮级。
根据本发明优选的设计方案，小锥齿轮轴的旋转轴线水平地延伸。在此有利的是，能够使用标准锥齿轮级，其在齿面接触区性能和齿面接触区设定方面优化并且具有较短的传输时间。
根据本发明优选的设计方案，传动装置具有至少两个单独的传动器单元。在此有利的是，通过功率分支实现的主动的冗余意味着安全性的提高。根据格罗特K.-H；菲尔德豪森J(主编)的Dubbel机械工程手册，柏林海德堡施普林格出版社，第23版，2011年，国际标准号978‐2‐642‐17305‐9，F17页，得出了如下结论：在主动冗余时，所有的系统元件主动地参与任务；在被动的冗余时，系统元件用于备用，且其激活需要切换过程。
根据本发明优选的设计方案，至少两个传动器单元围绕正齿轮对称分布地布置。在此有利的是，承载正齿轮的中心轴的轴承相对少地负载。
根据本发明优选的设计方案，至少两个传动器单元围绕正齿轮不对称分布地布置。在此有利的是，能够考虑到现有的磨机结构方面的构造情况。
根据本发明优选的设计方案，一个或多个传动器单元相应地布置在具有用于穿引输入轴的驱动侧的开口的传动器壳体中，其中，为了油密封在壳体和输入轴之间的环状间隙布置有密封件，例如轴密封环和/或迷宫式密封件。在此有利的是，油密封与具有油板罩的齿圈方案相比能更简单地通过轴密封环转用在输入轴处。传动器单元的输入轴优选是小锥齿轮轴。
根据本发明优选的设计方案，一个或多个传动器单元的旋转的部件支承在滚动轴承和/或滑动轴承中。根据应用领域、即快速或慢速运转的轴的轴承，滚动轴承或滑动轴承是有利的。
此外，根据本发明的目的通过用于垂直碾磨机的驱动装置实现，该驱动装置包括根据本发明的传动装置，其中一个或多个传动器单元分别与单独的驱动马达连接。
根据本发明优选的设计方案，驱动马达相应地直接与传动器单元的输入轴连接，无需在其之间接入耦合器。直接的连接，也就是驱动马达和传动器单元的没有耦合器的连接，在驱动系的调节和控制方面是有利的。
此外，该目的通过具有根据本发明的驱动装置的垂直碾磨机实现。
此外根据本发明，如上描述的传动装置或者如上描述的驱动装置在垂直碾磨机中使用。
附图说明
下面，参照附图根据多个实施例阐述本发明。其分别示意地且不是按比例地示出
图1示出传统的垂直碾磨机的示意侧视图；
图2示出传动装置的截面图；
图3示出传动器单元的俯视图；
图4示出传动装置的俯视图；并且
图5示出驱动装置的侧视图。
具体实施方式
图1示出了具有部分截面图的传统的垂直碾磨机20的侧面图。具有能旋转的磨盘23的研磨腔29位于磨机壳体22的内部，磨料从上面供给到磨盘上。在磨盘23上滚动的磨辊24碾碎置于磨盘23上的磨料。为了将磨料和气流输送到研磨腔29中，磨机壳体22在其上部具有通过盖28、30可关闭的开口。磨机壳体22通过支撑在磨机基底18上的支持结构26承载，该支持结构在研磨腔29下部实现用于驱动磨盘23的驱动装置10的空间。同样支撑在磨机基底18上的驱动装置10包括驱动马达12、传动装置11以及耦合器14，耦合器将驱动马达12的输出轴与传动装置11的输入轴连接。耦合器14能够是液动力的耦合器、高柔性的耦合器、或者类似物。
传动装置11是锥齿轮行星传动系，其具有输入侧的锥齿轮级和至少一个接在锥齿轮级下游的输出侧的行星齿轮传动级，锥齿轮级围绕旋转轴线旋转90度。西门子公司将这种锥齿轮行星传动器以名称KMP和KMPS销售。行星齿轮传动级的从动侧的旋转借助于传动装置11的传动法兰16传递到磨盘23上。在此，传动法兰16借助子结构17与磨盘23连接，该子结构具有向下变细的截椎体的形状。
图2示意性示出根据本发明的用于驱动垂直碾磨机的传动装置11的左侧半部的横截面。基于对称的原因省弃示出右侧半部。传动装置11在驱动侧包括能滑动的传动器单元11a，在从动侧包括行星齿轮传动器50。
行星齿轮传动系50具有垂直的轴位置。单级构造的行星齿轮传动系50包括内齿轮51(Hohlrad)、具有位于其中的行星齿轮52和太阳轮53的行星架，太阳轮与中心轴25连接，该中心轴垂直地穿过传动装置11延伸，以便能围绕垂直的旋转轴线21旋转。行星级的内齿轮51固定地与传动器壳体54连接。行星级的行星架与传动法兰16连接或者构造成与传动法兰16一件式的并且借助于轴向轴承32支承。
中心轴25借助于在润滑油槽中布置的径向轴承35以及轴向轴承36支承。行星级的太阳轮53和中心轴25经由耦合器55连接。行星齿轮传动系50也能够构造成二件式的；此时驱动侧的行星级的行星架和从动侧的行星级的太阳轮彼此抗扭地连接。这种二件式的行星齿轮传动系对于本领域技术人员由现有技术已知，例如EP 2 295 147 B1(西门子公司)10.09.2009中的图1。
连接在行星齿轮传动系50上游(vorgeschaltete)的传动器单元11a形成模块化的插入传动器单元，即所谓的“Plug-in(插件)”单元。通过模块化实现了各个传动器单元的更换，而不必在磨机下面移出完整的传动装置。
传动器单元11a包括一个传动器壳体47和多个在传动器壳体47中在轴承37中支承的传动齿轮对40至44，其构造在传动器单元11a中。传动器单元11a的传动齿轮对40至44垂直地布置在传动法兰16下方；在此，传动齿轮对40至44布置在圆周面27的内部、即在朝向中心轴25的一侧上，传动法兰16的外圆周垂直向下围绕中心轴投影地描述了该圆周面。圆周面27将其中在传动法兰16上提供磨机转矩的区域与外界环境隔开，并且能够用术语“作用线”简要地描述。
传动器单元11a包括水平布置的、在传动器单元11a的传动器壳体47中能旋转地支承在轴承37中的锥小齿轮轴45，在其磨机侧的端部处抗扭地布置有小锥齿轮40。小锥齿轮40与锥齿轮41啮合，锥齿轮抗扭地布置在第一垂直轴48处，第一垂直轴在传动器单元11a的传动器壳体47中可旋转地支承在轴承37中。正小齿轮42又与正齿轮43啮合，其中正小齿轮同样抗扭地布置在第一垂直轴48上，正齿轮抗扭地布置在第二垂直轴49处，第二垂直轴在传动器单元11a的传动器壳体47中可旋转地支承在轴承37中。从动侧的正小齿轮44与正齿轮31啮合，正小齿轮同样抗扭地布置在第二垂直轴49上，正齿轮抗扭地布置在中心轴25上。在图3中示出的传动器单元11a的俯视图中垂直地从上看能够良好地识别出传动齿轮40至44在传动器单元11a中的顺序。
因此传动器单元11a在从动侧具有小齿轮44，其设置用于啮合到中心轴25的正齿轮31中。在此，传动器单元11a如下地布置在滑动装置70上，即从动侧的小齿轮44通过借助于滑动装置70滑动传动器单元11a能够与中心正齿轮31啮合和脱离啮合。滑动装置70包括轨道，布置在传动器单元11a的传动器壳体47的下侧处的滑架能够在轨道上滑动。
垂直碾磨机的驱动经由一个或多个驱动马达实现，优选为电动机。在此，通过将驱动马达的输出轴与传动器单元11a的锥小齿轮轴45连接、例如借助棱键连接46，传动器单元11a分别由驱动马达驱动。
图4示意性示出了四个围绕垂直碾磨机的中心轴对称地布置的传动器单元11a至11d的俯视图，其同时与布置在中心轴处的正齿轮31啮合。为了检查或者维修的目的，各个传动器单元11a至11b能够连同耦合的马达一起从驱动器中取出，使得相应的从动侧的小齿轮44a脱离与中心轴的正齿轮31的啮合。包括轨道70的滑动装置用于将传动器单元11a从驱动系中去除。因为传动装置、马达、耦合器和油供应装置布置在滑架上，用于检查目的而更换传动器单元11a是没有问题的。
如果垂直碾磨机的驱动装置包括两个或多个传动器单元和分别与其连接的单独的驱动马达、即两个或多个驱动模块，利用以这种方式因而存在的冗余可行的是，磨机20也以减少的驱动器数量运行。即使在包括驱动单元11a和耦合的驱动马达的驱动模块故障的情况下，这种驱动模块也能够在滑架上从齿啮合中取出，而不中断研磨过程。
图5示出根据本发明的驱动装置的侧视图，包括传动器单元11a和电动机12。传动器单元11a和电动机12二者都安装在滑架71上，其借助于轨道70能在基底18上移动，使得传动器单元11a的从动侧的小齿轮44能够与垂直碾磨机的中心轴的正齿轮啮合和脱离啮合。传动器单元11a的小锥齿轮轴45和马达轴13借助于棱键连接抗扭地或者借助于耦合器扭转弹性地(drehelastisch)彼此连接。
驱动单元11在其传动器壳体47中具有用于穿过传动器单元11a的输入轴45的驱动侧的开口。为了油密封在壳体47和输入轴45之间的环形间隙，围绕输入轴布置密封件60、特别是轴密封环和/或迷宫式密封件。

Claims (14)

1.一种用于垂直碾磨机(20)的传动装置(11)，包括能围绕垂直的旋转轴线(21)旋转的中心轴(25)，所述中心轴具有抗扭地布置在所述中心轴上的正齿轮(31)，其中，所述中心轴(25)与所述传动装置(11)的传动法兰(16)旋转地耦合，
其特征在于，
所述传动装置(11)包括一个或多个具有相应的传动齿轮对(40至44)的传动器单元(11a，11b，11c，11d)，所述传动器单元在从动侧相应地具有用于啮合到所述中心轴(25)的所述正齿轮(31)中的小齿轮(44，44a，44b，44c，44d)，
一个或多个所述传动器单元的所述传动齿轮对(40至44)分别垂直地布置在所述传动法兰(16)的下方，并且
一个或多个所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)相应地布置在滑动装置(70，71)上，使得从动侧的所述小齿轮(44，44a，44b，44c，44d)通过借助于所述滑动装置(70，71)使相应的所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)滑动而能够与所述中心轴(25)的所述正齿轮(31)啮合和脱离啮合。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其中，所述中心轴(25)借助于至少一个行星齿轮传动级(50)与所述传动法兰(16)耦合。
3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其中，一个或多个所述传动器单元(11a)相应地构造为锥齿轮正齿轮传动器单元，所述锥齿轮正齿轮传动器单元在驱动侧具有带有能与马达连接的小锥齿轮轴(45)的锥齿轮级(40，41)和至少一个布置在所述锥齿轮极(40，41)下游的正齿轮级(42，43；44，31)。
4.根据权利要求3所述的传动装置，其中，所述小锥齿轮轴(45)的旋转轴线水平地延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中，所述传动装置(11)具有至少两个单独的所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)。
6.根据权利要求5所述的传动装置，其中，至少两个所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)围绕所述正齿轮(31)对称分布地布置。
7.根据权利要求5所述的传动装置，其中，至少两个所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)围绕所述正齿轮(31)不对称分布地布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中，一个或多个所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)相应地布置在传动器壳体(47)中，所述传动器壳体具有用于穿引输入轴(45)的驱动侧的开口，其中，为了使环形空隙油密封，在所述传动器壳体(47)和所述输入轴(45)之间布置有密封件(60)。
9.根据权利要求8所述的传动装置，其中，所述密封件是轴密封环和/或迷宫式密封件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其中，一个或多个所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)的旋转的部件安置在滚动轴承和/或滑动轴承(37)中。
11.一种用于垂直碾磨机(20)的驱动装置，包括：根据前述权利要求中任一项所述的传动装置(11)，其中，一个或多个所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)相应地与单独的驱动马达(12)连接。
12.根据权利要求11所述的驱动装置，其中，所述驱动马达(12)相应地直接地与所述传动器单元(11a，11b，11c，11d)的所述输入轴(45)连接，而无需在所述驱动马达和所述输入轴之间连接耦合器。
13.一种具有根据权利要求11或12所述的驱动装置的垂直碾磨机(20)。
14.一种根据权利要求1至10中任一项所述的传动装置或者根据权利要求11或12所述的驱动装置在垂直碾磨机中的应用。
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