CN107709838A - 用于立式搅拌磨机的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于立式搅拌磨机(11)的驱动装置(10)，所述驱动装置包括：主壳体(24)；电机(50)；以及能够被所述电机驱动而围绕第一竖直轴线(14)可旋转的旋转元件(28)；所述旋转元件固定于立式搅拌磨机的旋转研磨工具(13)上。旋转元件包括基本上水平的旋转板(34)；并且所述主壳体包括轴向引导所述旋转元件的轴向止挡件(36)；所述旋转板设置为支撑在所述轴向止挡件上，从而所述轴向止挡件能够承载所述立式搅拌磨机工作期间施加于所述研磨工具上的轴向力。

Description

用于立式搅拌磨机的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于立式搅拌磨机的驱动装置。
更具体的说，本发明涉及的驱动装置包括主壳体、电机以及围绕第一竖直轴线相对于所述主壳体可旋转的旋转元件，所述旋转元件能够由所述电机驱动旋转。所述旋转元件固定于或能够固定于立式搅拌磨机的旋转研磨工具上。
背景技术
立式搅拌磨机在采矿业中用于研磨原材料。研磨工具，例如螺旋叶片，可在碾磨桶内旋转。
此时，用于超大功率驱动的解决方案使用了具有竖直轴线的电机组件，该电机组件安装在行星齿轮减速器上，位于研磨工具上方。研磨工具轴向支撑在齿轮减速器的外部，齿轮减速器仅承载旋转力。
这种磨机的竖直体积非常大。因此，磨机必须安置在高的建筑物中，并且必须提供多种手段来安装它。非常大的竖直体积也使维护操作复杂化并增加成本。
发明内容
本发明旨在提出一种用于立式磨机的驱动装置，其允许具备用于大功率，特别是大于746kW(1000HP)的大功率，的最小竖直体积。而且，该装置在生产和维护方面必须具有良好的成本效益。
为此目的，本发明涉及一种前述类型的驱动装置，其中，所述旋转元件包括基本上垂直于所述第一轴线的旋转板，并且所述主壳体包括轴向止挡件，所述轴向止挡件能够轴向引导所述旋转元件并限制所述旋转元件轴向向下运动。所述旋转板设置为支撑在轴向止挡件上，从而，所述轴向止挡件能够承载所述立式搅拌磨机工作期间施加于所述旋转研磨工具上的轴向力。
根据本发明的其它方面，驱动装置包括以下特征中的一个或多个，单独考虑或根据任何技术上可能的组合考虑：
-所述主壳体的所述轴向止挡件选自轴向轴承，特别是液体静压轴承或液体动压轴承，和具有滚动元件的止挡件；
-所述主壳体包括径向轴承，所述径向轴承能够径向引导所述旋转元件且承载在所述垂直搅拌磨机工作期间施加于旋转研磨工具上的径向力；
-所述旋转元件还包括沿所述第一轴线设置的圆柱部分，所述圆柱部分的上端固定于所述旋转板，所述圆柱部分的下端固定于或能够固定于所述立式搅拌磨机的所述旋转研磨工具；
-所述旋转元件包括输出冠齿轮，并且所述驱动装置还包括：啮合或能够啮合所述输出冠齿轮的至少一个驱动小齿轮，所述驱动小齿轮或每个所述驱动小齿轮能够围绕第二轴线旋转；以及至少一个驱动单元，每个所述驱动单元适于驱动小齿轮旋转，所述驱动单元或每个所述驱动单元包括电机以及输出轴，所述输出轴能够围绕第三轴线旋转；
-对于每个驱动小齿轮，驱动装置包括紧固到主壳体的辅助壳体，使得第一轴线和第二轴线相对于彼此位置固定；
-所述驱动小齿轮或每个所述驱动小齿轮通过耦合装置连接到与所述驱动小齿轮相关联的所述驱动单元的所述输出轴，使得第二轴线和第三轴线基本对准，所述耦合装置具有至少一个自由度，从而允许在从所述输出轴到所述驱动小齿轮的旋转传动期间第二轴线与第三轴线之间存在对准误差：
-所述耦合装置包括分离系统，用于可逆地将所述驱动小齿轮和所述输出轴与所述驱动单元分离；
-所述驱动小齿轮或每个所述驱动小齿轮包括相对于所述相关联的驱动单元的所述输出轴固定安装的小齿轮轴；
-所述驱动装置，包括多个驱动小齿轮，每个所述驱动小齿轮与驱动单元相关联，所述驱动小齿轮与驱动单元围绕所述第一轴线呈角度分布。
本发明进一步涉及一种立式搅拌磨机，该立式搅拌磨机包括沿着竖直轴线相对于研磨筒旋转的研磨工具，所述旋转研磨工具设置于所述研磨筒中，所述磨机包括上述的驱动装置，所述驱动装置的所述旋转元件紧固到所述旋转研磨工具的上端并且驱动装置的主壳体紧固到所述研磨筒且位于所述研磨筒上方。优选地，所述研磨工具悬挂在所述旋转元件上，所述研磨工具的重量由所述旋转元件完全承担。
附图说明
通过阅读以下描述，将更好地理解本发明，以下描述仅作为非限制性示例提供并参照附图进行，其中：
-图1是包括根据本发明的第一实施例的驱动装置的搅拌磨机的剖视示意图；
-图2是包括根据本发明的第二实施例的驱动装置的搅拌磨机的剖视示意图；和
-图3是包括根据本发明的第三实施例的驱动装置的搅拌磨机的剖视示意图。
具体实施方式
图1所示的驱动装置10，图2所示的驱动装置110和图3所示的驱动装置210旨在成为图1中部分示出的立式搅拌磨机11的一部分。
磨机11包括研磨桶12，以及沿着第一竖直轴线14相对于研磨桶12可旋转的研磨工具13。
所述旋转研磨工具13位于研磨桶12的内部。例如，研磨工具包括螺旋刀片或沿着所述第一轴线14堆叠的一组研磨盘，或垂直于所述第一竖直轴线14的研磨指状件。
研磨桶12的上壁18包括与第一竖直轴线14同轴的孔20。研磨工具13穿过所述孔20，所述研磨工具13的上端22在上壁18上方形成突起。例如，上端22是紧固法兰的形式。
所述旋转研磨工具13的上端22连接到驱动装置10，110，210。在下面的描述中，驱动装置10，110和210共有的元件由相同的附图标记表示。
驱动装置10，110，210包括主壳体24，优选地，所述主壳体24具有相对于第一竖直轴线14的回转形状。
主壳体24包括上部25，优选地，所述上部为圆柱形。主壳体24还包括下支撑部26，其用于承载驱动装置10，110，210的运动力。例如，下支撑部26包括圆柱形壁或截头圆锥形壁以及基板或立柱。优选地，上部25和下支撑部26一体成型。
下支撑部26被放置在基座27上，例如，所述基座27由研磨桶12的上壁18构成或固定于研磨桶12的上壁18上。
驱动装置10，110，210还包括围绕第一竖直轴线14相对于主壳体24可旋转的旋转元件28。
在图1至图3的实施例中，旋转元件28包括圆柱部分29，所述圆柱部分29能够被固定安装到旋转研磨工具13的上端22上。所述圆柱部分29沿着第一竖直轴线14设置。例如，圆柱部分29的下端30为紧固法兰的形式，并且紧固到所述旋转研磨工具13的所述上端22，例如使用螺栓。
优选地，旋转研磨工具13组装到旋转元件28上从而使得所述旋转研磨工具13的重量由所述旋转元件28承载。
特别地，优选地，所述旋转研磨工具13的下端(未示出)位于距离所述研磨桶12的壁一段距离处，所述壁不支撑所述旋转研磨工具13的下端。因此，所述研磨工具13悬挂在驱动装置10，110，210上，所述研磨工具13的重量由所述驱动装置10，110，210完全承担。
所述圆柱部分29由径向轴承32引导旋转，所述径向轴承固定在所述主壳体24的下支撑部26上。例如，径向轴承32为径向滚动轴承。
旋转元件28还包括旋转板34，其基本上是布置在水平面上的环的形式。所述旋转板34从所述圆柱部分29的上端径向向外延伸。所述旋转板34设置于所述主壳体24的所述上部25之中。
所述驱动装置10，110，210还包括与旋转板34的下壁37相接触的轴向止挡件36。所述轴向止挡件36固定在所述主壳体24上。
所述轴向止挡件36能够沿第一轴线14轴向引导旋转元件28。此外，轴向止挡件36限制所述旋转元件28的轴向向下运动。
所述旋转板34支承在所述轴向止挡件36上。因此，旋转研磨工具13的重量通过旋转板34而完全由所述轴向止挡件36承载，并被传递到所述主壳体24。同样，研磨过程产生的所有轴向力都由所述轴向止挡件36承载。
此外，研磨过程产生的所有径向力都由径向轴承32承载，并被传递到主壳体24。
优选地，对于非常高功率的磨机，所述轴向止挡件36是具有液体静压垫片的轴承或具有液体动压垫片的轴承。这些轴承可承受非常大的力。
可选择地，轴向止挡件36是具有滚动元件的止挡件，例如滚子或珠子。
所述驱动装置10，110，210还包括固定在所述旋转板34的周边的输出冠齿轮38。输出冠齿轮38设置在主壳体24的上部25之中。优选地，如图1，图2和图3所示，所述冠齿轮38具有外齿。根据替代实施例，所述冠齿轮具有内齿。优选地，所述冠齿轮38具有螺旋齿；可选择地，所述冠齿轮38具有直齿。
所述驱动装置10，110，210还包括驱动小齿轮40。所述驱动小齿轮40紧固在小齿轮轴42上，优选地，所述驱动小齿轮40不具有自由度地被紧固在小齿轮轴42上。特别地，所述驱动小齿轮40不能自由倾斜地安装在所述小齿轮轴42上。
所述驱动小齿轮40或每个驱动小齿轮40能够啮合所述输出冠齿轮38。优选地，装置10，110，210包括多个驱动小齿轮40。例如，所述驱动装置10，110，210包括两个到十二个分布在所述第一轴线14周围的驱动小齿轮40。优选地，驱动小齿轮40规则地成角度地分布在所述输出冠齿轮38周围。
所述输出冠齿轮38和所述旋转板34相对于所述第一轴线14沿着径向相对于所述主壳体24固定安装。换句话说，特别是在操作期间，防止了输出冠齿轮38和旋转板34相对于轴线14发生径向移动。
同样地，所述输出冠齿轮38和所述旋转板34在垂直于第一轴线14的方向上被旋转固定。换句话说，特别是在操作期间，防止了输出冠齿轮38和旋转板34围绕位于第一轴线14上的旋转中心发生倾斜。因此，输出冠齿轮38和旋转板34的唯一的自由度是绕着第一轴线14的旋转。
所述驱动小齿轮40或每个驱动小齿轮40位于辅助壳体或箱44，144中。所述驱动小齿轮40或每个驱动小齿轮40可相对于第二轴线46在辅助壳体或箱44，144中旋转。
所述辅助壳体44，144固定于所述主壳体24上，尤其是上部25上。因此，所述驱动小齿轮40的所述第二旋转轴线46相对于所述冠齿轮38的所述第一旋转轴14位置固定。
根据一个优选实施例，驱动小齿轮40被固定封装在辅助壳体44，144之中，并且仅由滚动轴承引导，而不需要相对于它的旋转轴线46调整其径向位置。
根据一个优选实施例，所述驱动小齿轮40，或每个驱动小齿轮40，相对于所述第二轴线46沿径向相对于所述辅助壳体44，144固定安装。换句话说，特别是在操作期间，防止所述驱动小齿轮40，或每个驱动小齿轮40，相对于所述第二轴线46发生径向移动。
同样，根据一个优选实施例，所述驱动小齿轮40，或每个驱动小齿轮40，在垂直于所述第二轴线46的方向上被旋转固定。换句话说，特别是在操作期间，防止所述驱动小齿轮40或每个驱动小齿轮40围绕位于所述第二轴线46上的旋转中心发生倾斜。因此，所述驱动小齿轮40或每个驱动小齿轮40的唯一自由度为相对于所述辅助壳体44，144围绕第二轴线46的旋转。
在图1至图3的实施例中，所述辅助壳体44，144永久地紧固到主壳体24，或者辅助壳体44，144与主壳体24一体成型。或者可选地，所述辅助壳体可拆卸地固定到主壳体，以便能够拆卸。
所述驱动小齿轮40，或每个驱动小齿轮40，与能够驱动所述驱动小齿轮旋转的驱动单元48相关联。优选地，所述驱动单元48紧固到所述基座27。
所述驱动单元48包括具有电机轴52的旋转电机50。在图1和图2的实施例中，所述电机轴52的旋转轴线54是水平的，或者说与所述驱动小齿轮40的所述第二旋转轴线46垂直。在图3的实施例中，电机轴52的旋转轴线254是竖直的，或者说与驱动小齿轮40的第二旋转轴线46平行。
所述驱动单元48包括齿轮减速器56。所述齿轮减速器56包括输入轴58，258，输出轴60，160和齿轮减速器壳体62，162。
所述输入轴58，258和输出轴60，160可旋转地安装在齿轮减速器壳体62，162上。所述输入轴58，258和输出轴60，160，特别是在操作期间，相对于所述齿轮减速器壳体62，162没有自由度。
所述输入轴58，258通过第一联轴器64，264连接到电机轴52，其中没有中间减速级。在图1和图2的实施例中，所述齿轮减速器56的所述输入轴58水平设置。在图3的实施例中，所述齿轮减速器56的所述输入轴258竖直设置。
在图3的实施例中，所述输入轴258朝向上方且所述电机50位于所述齿轮减速器56的上方。或者，所述输入轴朝向下方且电机位于齿轮减速器的下方。
在图2的实施例中，所述齿轮减速器壳体162固定到所述主壳体24和所述辅助壳体144。例如，所述齿轮减速器壳体162被永久紧固到所述主壳体24和/或辅助壳体144。
特别地，在图2的实施例中，所述齿轮减速器壳体162和所述辅助壳体144的内部区域166，168彼此相通。
相反，在图1和图3的实施例中，所述齿轮减速器壳体62和所述辅助壳体44分别限定内部空间66，68，所述内部空间66，68为独立的且彼此分开。
所述齿轮减速器56的所述输出轴60，160沿第三竖直旋转轴70设置。优选地，如图1至3所示，所述输出轴60，160位于所述驱动小齿轮40下方。
所述输出轴60，160与所述小齿轮轴42相连，以便驱动所述驱动小齿轮40旋转。
在图2的实施例中，所述驱动小齿轮40的小齿轮轴42相对于所述输出轴160固定。例如，所述小齿轮轴42和所述输出轴160形成一体成型。因此，所述第二轴线46和所述第三轴线70相重合。
此外，所述输出轴160和所述小齿轮轴42之间的连接部172包含在由所述齿轮减速器壳体162和所述辅助壳体144限定的内部空间166，168中。
在图1和3的实施例中，所述驱动小齿轮40尤其是所述小齿轮轴42通过第二联轴器72连接到输出轴60。该第二联轴器72将所述输出轴60的旋转传递到所述小齿轮轴42并因此传递到所述驱动小齿轮40。所述输出轴60通过所述第二联轴器72连接到所述小齿轮轴42，其中没有中间减速级。
所述第二联轴器72的设置使得所述第二轴线46与所述第三轴线70基本上对齐。所述第二联轴器72具有至少一个自由度，从而在旋转期间允许所述第二轴线46和第三轴线70之间的径向偏差和/或角偏差。
根据一个优选的可选实施方式，在从所述输出轴60到所述驱动小齿轮40的旋转传动期间，第二联轴器72能够接受的所述第二轴线46与所述第三轴线70之间的最大径向偏差至少为0.1毫米，更优选地至少为0.5毫米，更加优选地至少为1毫米。
根据另一个优选的可选实施方式，在从所述输出轴60到所述驱动小齿轮40的旋转传动期间，第二联轴器72能够接受的所述第二轴线46与所述第三轴线70之间的最大角偏差至少为0.1°，更优选地至少为0.5°，更加优选地至少为1°。
可用作第二联轴器72并允许所述驱动装置10，210所需的对准误差的联轴器是现有技术已知的。例如，为万向节型联轴器、弹簧联轴器、具有齿轮的联轴器、或者包括弹簧或橡胶部分的弹性联轴器。
优选地，所述第二联轴器72位于所述内部空间66，68的外部，所述内部空间66，68一方面由齿轮减速器壳体62限定且另一方面由辅助壳体44限定。因此，所述第二联轴器72在组装或维护操作时容易够到。
优选地，第二联轴器72具有用于调节其扭转刚度的装置。例如，所述第二联轴器为设置有第一扭转轴的联轴器，特别地为具有齿的联轴器，所述第一扭转轴的扭转刚度小于所述小齿轮轴42及所述输出轴60的扭转刚度。因此，所述输出轴60与所述小齿轮轴42之间连接的动态行为受到所述扭转轴的影响。
此外，第一扭转轴可以更换为第二扭转轴，第二扭转轴的扭转刚度不同于第一扭力轴。因此可以选择和调整每个扭转轴的截面和长度以改变其刚度。
优选地，在输出轴60与小齿轮轴42或驱动小齿轮40之间施加的扭转力矩超过预定阈值的情况下，第二联轴器72能够断裂。根据一个替代方案，第二联轴器72设置有用于测量轴60和驱动小齿轮40之间的扭转力矩的装置。例如，这些用于测量扭转力矩的装置包括应变仪。
优选地，第二联轴器72配备有分离系统。因此，驱动小齿轮40可以从输出轴60可逆地被分离。
在图1至图3的示例中，每个驱动单元48与单个驱动小齿轮40相关联，并且每个齿轮减速器32包括单个输出轴60，160。根据未示出的一个替代方案，齿轮减速器32能够分割电机50的转矩；更具体地说，齿轮减速器32包括输入轴和至少两个输出轴，优选地，所述输出轴沿着竖直轴线可旋转。包括这样的齿轮减速器32的驱动单元48因此可以驱动至少两个驱动小齿轮40旋转。
驱动装置10，110，210的功率具体取决于驱动小齿轮40/驱动单元48的组件的数量。通过增加这个数量，可以通过使用中等大小的电机50获得高功率，特别是大于746kW(1000HP)的功率，而不显著增加驱动装置10，110，210的体积。
现在将描述图1的驱动装置10和立式搅拌磨机11的操作方法。启动电机50，电机50驱动所述驱动单元48或每个驱动单元48的输出轴60旋转。输出轴60或每个输出轴60使得驱动小齿轮40旋转。所述驱动小齿轮40啮合冠齿轮38，从而驱动旋转板34沿着第一轴线14旋转。
固定在旋转板34上的旋转研磨工具13因此被驱动而围绕轴线14旋转。研磨工具13在桶12中的旋转驱动允许搅拌研磨操作。
驱动装置10能够通过轴向止挡件36以及可选地通过径向轴承32承载作用在研磨工具13上的所有力。特别地，在磨机11以额定功率进行研磨的过程中，通过轴向止挡件36并且可选地通过径向轴承32承载所有研磨力。
上述驱动装置10和磨机11的结构能够在给定的尺寸情况下承载非常大的研磨力。
当装置10包括多个驱动小齿轮40/驱动单元48的组件时，各个电机50可以一个接一个地启动，以便在启动时逐渐增加提供给冠齿轮38的动力。
当第二联轴器72可分离时，当磨机11的操作需要较低功率时，可以停用某些驱动单元48。因此可以减少使用中的电机50的数量，以便使这些电机在能量效率最佳的功率范围内工作。
第二可分离联轴器72还便于在驱动小齿轮40和/或驱动单元48上的维护操作。
当第二联轴器72设置有用于调整其扭转刚度的装置时，可以调整其刚度以根据传动链、电机和磨机改变扭转模式。这些调整可以在生产的上游进行或在设备试运转之后进行。
当第二联轴器72在被施加超过预定阈值的扭转力矩的情况下能够断裂时，第二联轴器72通过防止更昂贵或更难以更换的另一部件断裂而用作“保险丝”。
上述装置110，210可以用来代替装置10以被集成到搅拌磨机11中使用。
特别地，图1和图3的装置10和210具有以下优点：第二联轴器72承载驱动小齿轮40和输出轴60之间的对准误差。齿轮减速器56的组装和制造因此可以具有较大灵活性地进行。此外，较多的驱动小齿轮40可以在确定的位置上被安装在主壳体24上，而不需要对与每个小齿轮相关联的驱动单元48的位置进行繁琐的调整。此外，该设备对地基或体积的要求不高。
特别地，图2的装置110具有以下优点：通过将小齿轮轴42和输出轴160固定而不经过联轴器72，从而允许比其他两个实施例更小的竖直体积。
通常，如上所述的驱动装置和包括这种装置的磨机能够在具有比现有技术中已知的高功率搅拌磨机小得多的竖直体积的情况下获得高驱动力，因此使其安装和维护更容易。

Claims (10)

1.一种用于立式搅拌磨机(11)的驱动装置(10，110，210)，所述驱动装置包括：
主壳体(24)，电机(50)；以及
围绕第一竖直轴线(14)相对于所述主壳体可旋转的旋转元件(28)，所述旋转元件能够被所述电机驱动旋转；
所述旋转元件固定于或能够固定于所述立式搅拌磨机的旋转研磨工具(13)上，
其特征在于：
所述旋转元件包括基本上垂直于所述第一轴线的旋转板(34)；以及
所述主壳体包括轴向引导所述旋转元件并且限制所述旋转元件轴向向下运动的轴向止挡件(36)；
所述旋转板设置为支撑在所述轴向止挡件上，并且所述轴向止挡件能够承载所述立式搅拌磨机工作期间施加于所述旋转研磨工具上的轴向力。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中所述主壳体的所述轴向止挡件(36)选自轴向轴承，特别是液体静压轴承或液体动压轴承，和具有滚动元件的止挡件。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中所述主壳体包括径向轴承(32)，所述径向轴承(32)能够径向引导所述旋转元件(28)且承载在所述垂直搅拌磨机工作期间施加于旋转研磨工具上的径向力。
4.根据上述任一项权利要求所述的驱动装置，其中所述旋转元件还包括沿所述第一轴线设置的圆柱部分(29)，所述圆柱部分的上端固定于所述旋转板(34)，所述圆柱部分的下端(30)固定于或能够固定于所述立式搅拌磨机的所述旋转研磨工具(13)。
5.根据上述任一项权利要求所述的驱动装置，其中所述旋转元件包括输出冠齿轮(38)，并且所述驱动装置还包括
啮合或能够啮合所述输出冠齿轮(38)的至少一个驱动小齿轮(40)，所述驱动小齿轮或每个所述驱动小齿轮能够围绕第二轴线(46)旋转；以及
至少一个驱动单元(48)，每个所述驱动单元适于驱动小齿轮(40)旋转。
所述驱动单元或每个所述驱动单元包括电机(50)以及输出轴(60，160)，所述输出轴能够围绕第三轴线(70)旋转。
6.根据权利要求5所述的驱动装置(10，210)，其中所述驱动小齿轮(40)或每个所述驱动小齿轮(40)通过耦合装置(72)连接到与所述驱动小齿轮相关联的所述驱动单元的所述输出轴，使得第二轴线(70)和第三轴线(46)基本对准，所述耦合装置(72)具有至少一个自由度，从而允许在从所述输出轴到所述驱动小齿轮的旋转传动期间第二轴线与第三轴线之间存在对准误差。
7.根据权利要求6所述的驱动装置，其中所述耦合装置(72)包括分离系统，用于可逆地将所述驱动小齿轮和所述输出轴与所述驱动单元分离。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的驱动装置(110)，其中所述驱动小齿轮或每个所述驱动小齿轮包括相对于所述相关联的驱动单元(48)的所述输出轴固定安装的小齿轮轴(42)。
9.根据前述任一项权利要求所述的驱动装置(10，110，210)，包括多个驱动小齿轮(40)，每个所述驱动小齿轮与驱动单元(48)相关联，所述驱动小齿轮与驱动单元围绕所述第一轴线呈角度分布。
10.一种立式搅拌磨机(11)，包括沿着竖直轴线(14)相对于研磨筒(12)旋转的研磨工具(13)，所述旋转研磨工具设置于所述研磨筒中，所述磨机包括根据前述任一项权利要求所述的驱动装置(10，110，120)，所述驱动装置的所述旋转元件(28)紧固到所述旋转研磨工具的上端并且驱动装置的主壳体(24)紧固到所述研磨筒且位于所述研磨筒上方。
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