CZ298637B6 - Nosné zarízení pro rotacní buben - Google Patents

Abstract

Nosné zarízení (1) pro rotacní buben (2), zejménapro pece, sušicky, chladicí zarízení nebo podobnázarízení urcená zejména k tepelnému a/nebo chemickému zpracování materiálu, zahrnuje alespon jeden válec (3) spolupracující s rotacním bubnem (2) a alespon dve ložiska (5, 5') pro jeho otácení okolo osy (4). Dále zahrnuje rám (7), k nemuž jsou ložiska (5, 5') upevnena a usazena k naklánení okolo osy (11) roviny naklánení, která je v podstate kolmák rovine procházející osou (4) otácení válce (3) a k telesu (6), na nemž je nosné zarízení (1) umísteno. Nosné zarízení (1) je opatreno spojovacími prostredky (8), které jsou ohýbatelné ve smeru (9, 9') ohnutí a tuhé ve smeru kolmém ke smeru (9, 9')ohnutí pro zachování polohy válce (3) na rotacnímbubnu (2) pri naklánení válce (3) a pro udržení ložisek (5, 5') na telese (6) pri kloubovém pohybu naklánení rámu (7).

Description

Tento vynález popisuje nosné zařízení rotačního bubnu, jaké jsou používány například v pecích, sušičkách, chladicích zařízeních a dalších zařízeních určených obzvláště k tepelnému a chemickému zpracování hmot. Vynález se také vztahuje k rotačnímu bubnu vybavenému tímto nosným zařízením.

Ačkoli tento vynález nachází nejširší uplatnění v již uvedených oborech, je možné ho použít i v mnohých jiných oblastech činnosti, například v průmyslovém zpracování zemědělských výrobků, konkrétně jako součást zařízení odstředivek v cukrovamictví.

Dosavadní stav techniky

Rotační bubny běžně používané v těchto jednotlivých oborech mají obvykle v podstatě protáhlý válcovitý tvar. Bývají uloženy na válcích obvykle uspořádaných do dvojic, které se přímo dotý20 kají buď vnějšího krytu bubnu, anebo prstenců, kruhových lišt anebo žlábků ve vnějším plášti bubnu.

Osy válců jsou souběžné s hlavní osou bubnu. Válce bývají nejméně dva - v takovém případě je buben podpírán rovnoměrně. Válců může být i více podle rozměrů zařízení a obzvláště podle poměru délky bubnu a jeho poloměru. Podobné pružné podpěry mohou být tři, čtyři, může jich být však i více.

Například drticí mlýny či rotační pece používané při výrobě cementu anebo při zpracovávání železných rud mají poloměry přesahující 7 m a délku nad 200 m, odstředivky používané při výrobě cukru mohou mít poloměr až 9 m anebo větší a délku až nad 60 m.

Otáčení bubnu bývá nejčastěji zprostředkováno mechanicky soukolím napojeným na motor.

Jiným způsobem, který je používán obzvláště v cukrovamictví, je přímé pohánění celého zařízení 35 třením mezi válcem a prstencovou objímkou bubnu, přičemž jeden anebo více válců je poháněno mechanicky anebo pomocí hydraulického systému.

Rotační buben je vystaven účinkům četných mechanických tlaků jak v důsledku svého pohybu, tak vlivem váhy zpracovávaného materiálu, anebo vlivem teplotních změn ve vnitřním prostředí.

Buben je takto náchylný k dočasným anebo trvalým deformacím, které mají za následek vychylování původně přímé hlavní osy.

Jedním takovým důsledkem je to, že osa dotyku mezi válci a prstencovou objímkou bubnu přestává být souběžná s osou válců.

V takovém případě není kontakt mezi válci a prstencovou objímkou bubnu rovnoměrný po celé délce dotykové plochy. Tlaky vyvíjené na válce i prstencovou objímku mohou v určitých místech překročit únosnou mez a způsobit další nežádoucí opotřebování materiálu.

Při pohánění bubnu otáčením válce anebo válců se může navíc stát dotyková plocha nezpůsobilou k přenosu točivého momentu.

Tento nedostatek je řešen nosníky válců, které zajišťují polohu válců tak, aby jejich osa byla neustále souběžná s osou prstencové objímky bubnu. Pohybová vůle nosníků válců je však u dneš55 nich technických zařízení zaj išťována dotykem na principu skluzu.

-1 CZ 298637 B6

Mají-li však tato zařízení fungovat žádoucím způsobem, vyžadují neustálou údržbu. Dotyk na principu skluzu navíc způsobuje opotřebování příslušných mechanických dílů a zatěžuje některé jejich části tak, že dochází k jevu hysteréze.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stávajícího stavu techniky jsou odstraněny nosným zařízením pro rotační buben, například pro pece, sušičky, chladicí zařízení nebo podobná zařízení určená zejména k tepelnému a/nebo chemickému zpracování materiálu, zahrnujícím alespoň jeden válec spolupracující s rotačním bubnem a alespoň dvě ložiska pro jeho otáčení okolo osy a rám, k němuž jsou ložiska upevněna a usazena k naklánění okolo osy vtzv. rovině naklánění, která je v podstatě kolmí k rovině procházející osou otáčení válce a k tělesu, na němž je nosné zařízení umístěno, jehož podstatou je to, že nosné zařízení je opatřeno spojovacími prostředky, které jsou ohybatelné ve směru ohnutí a tuhé ve směru kolmém ke směru ohnutí pro zachování polohy válce na rotačním bubnu při naklánění válce a pro udržení ložisek na tělese při kloubovém pohybu naklánění rámu.

Podstatou zařízení je i to, že spojovací prostředky sestávají alespoň ze dvou obdélníkových dílů, které jsou uspořádané v podstatě symetricky na každé straně roviny procházející osou naklánění a rovinou kolmou k uvedené rovině naklonění, tzv. středovou rovinou, kde obdélníkové díly jsou přikloubeny jednak k rámu a jednak k tělesu.

Dále je podstatou i to, že směr ohnutí spojovacích prostředků je ve směru od roviny procházející kolmicí k tělesu.

Podstatou je rovněž skutečnost, že obdélníkové díly sestávají z nosníků s plochým průřezem, jejichž délka je orientována v podstatě kolmo ve směru ohnutí spojovacích prostředků.

Rovněž je podstatou to, že směr ohnutí spojovacích prostředků je zabezpečen podél tangenty kruhu majícího střed v průsečíku roviny naklánění nosného zařízení a osy naklánění probíhajícím pod rámem v místě spojení obdélníkových dílů.

Dále je také podstatou skutečnost, že osa naklánění se nachází v rovině souměrnosti ložisek.

Podstatou je také to, že k rámu v ose naklánění nosného zařízení je připevněna vrchní část a k tělesu spodní část podpěrného prvku, přičemž zmíněné vrchní části jsou tvořeny částmi válce s kruhovým průřezem, jehož osa je souběžná s osou naklánění a že na tělesu pod rámem jsou upevněny klíny a/nebo vymezovací patky pro zamezení posunu nosného zařízení.

V neposlední řadě je podstatou i to, že při zatížení vyvíjeném rotačním bubnem na nosné zařízení, výslednice zatížení prochází u roviny naklánění a osou naklánění při naklánění v daném úhlu a vzhledem k horizontále rotačního bubnu v rovině kolmé k rovině naklonění.

Cílem tohoto vynálezu je vyvinout takové nosné zařízení rotačního bubnu s nejméně jedním válcem fungujícím v součinnosti s tímto bubnem, které vyřeší uvedené nedostatky, přičemž válec bude mít zajištěnou takovou polohu, že jeho osa bude neustále souběžná s osou bubnu.

Dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout nosné zařízení rotačního bubnu s minimálním počtem částí vystavených tření.

Jednou z výhod tohoto vynálezu je to, že je zpomaleno opotřebovávání použitých mechanických součástí.

-2CZ 298637 B6

Další cíle a výhody tohoto vynálezu se stanou zřejmými během následujícího popisu, který má ovšem vynález pouze přiblížit, aniž by jakkoli omezoval jeho rámec.

Stručný přehled zobrazení na výkresech

Příkladné provedení nosného zařízení pro rotační buben je znázorněno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 průřez prvním provedením nosného zařízení, kde je řez veden kolmo k ose otáčení rotačního bubnu, jehož součástí je uvedené nosné zařízení, obr. 2 průřez nosného zařízení ío z obr. 1 v rovině II-II, obr. 3 řez jiného přednostního provedení nosného zařízení, kde je řez proveden stejným postupem jako na obr. 2 a obr. 4 nosné zařízení z obr. 1 v odlišném sestavení jeho částí.

Příklady provedení vynálezu

Rotační bubny mají podobu v podstatě válcovitého útvaru s kruhovitým průřezem, který je poháněn otáčením kolem podélné osy.

Na obr. 1 je znázorněno nosné zařízení I rotačního bubnu 2, jehož součástí je podle tohoto vynálezu přinejmenším jeden válec 3, fungující v součinnosti s bubnem 2.

Válec 3 umožňuje pouze buď otáčení bubnu 2, přičemž pohon bubnu 2 je zprostředkován odjinud, anebo umožňuje otáčení a zároveň i pohon. Má podobu válce s kruhovitým průřezem a osou

4 otáčení v podstatě souběžnou s osou otáčení rotačního bubnu 2.

Součástí nosného zařízení 1 jsou podle tohoto vynálezu přinejmenším dvě ložiska 5, 5', která umožňují otáčení válce 3 kolem osy 4.

Abychom usnadnili pochopení funkce nosného zařízení I podle tohoto vynálezu, budeme ve zbylém textu používat systém ortogonálních souřadnic x, y, z, přičemž směr přímky y odpovídá ose bubnu 2 a/nebo válce 3, směr z odpovídá přímce ležící v pravém úhlu k tělesu 6, na němž je nosné zařízení I uloženo.

Podle tohoto vynálezu umožňuje nosné zařízení i, aby byl válec 3 připojen k bubnu 2 za účelem jeho otáčení.

Z tohoto důvodu je součástí nosného zařízení i také rám 7 - viz obr. 1 a 2, k němuž jsou připevněna ložiska 5, 5'. Směr naklánění 12 představuje, že rám 7 je zkonstruován tak, aby se mohl vyklánět kolem osy 11 naklánění, která je orientovaná ve směru x a je kolmá k rovině y, z tzv. rovinou naklánění, a k tělesu 6.

Dochází-li v průběhu činnosti k vychylování osy bubnu 2, dochází i k paralelnímu vychylování osy 4 otáčení válce 3 a udržení stálého kontaktu mezi povrchem válce 3 a rotačním bubnem 2.

Aby bylo možné vyklonit rám 7 a současně udržet ložiska 5, 5' ve správné poloze na tělese 6, jsou součástí nosného zařízení i spojovací prostředky 8, které lze do určitého směru ohnout, tyto směry jsou označeny značkami 9, 9' a nazýváme je směry ohnutí, zatímco ve směrech kolmých k těmto směrům 9, 9' ohnutí zůstávají spojovací prostředky 8 tuhé.

Tyto pohyby lze takto provádět bez smýkání a tím i bez následného opotřebování materiálu.

Šířka rámu 7 je například o něco větší než vzdálenost středů os ložisek 5, 5'.

-3 CZ 298637 B6

Spojovací prostředky 8 jsou tvořeny například přinejmenším dvěma obdélníkovými díly 10, které jsou symetricky uloženy po obou stranách roviny x, z nazývané střední rovinou, jež je kolmá křovině vyklonění y, za prochází jí osa 11 naklánění. Obdélníkové díly 10 jsou připevněny k rámu 7 a prostřednictvím nosného článku 13 k tělesu 6.

Směry 9, 9' ohnutí se blíží přímce z, která prochází v pravém úhlu tělesem 6, anebo s touto přímkou z splývají.

Obdélníkové díly 10 jsou tvořeny plochými a v porovnání s jejich délkou a šířkou poměrně ten10 kými v podstatě pravoúhlými nosníky.

Je také třeba poznamenat, že při vyklonění rámu 7 v důsledku činnosti bubnu 2 dochází k deformování obdélníkových dílů 10, především kjejich ohýbání například v důsledku povahy zvoleného materiálu, z něhož jsou vyrobeny.

Ve skutečnosti je tato deformace velice malá a velice malý je i rozkmit rotačního bubnu 2. Za běžných podmínek nesmí vertikální rozkmit rámu 7 překročit stanovenou hodnotu, která může představovat například 8-10 ⁵ násobku výšky rotačního bubnu 2.

V této souvislosti mohou být součástí zařízení i podle tohoto vynálezu klíny 14, 14' a vymezovací patky 15, J_5' schopné zabránit jakýmkoli pohybům nosného zařízení I.

Klíny 14, 14' jsou například upevněny k tělesu 6 a mechanicky brání tomu, aby vertikální rozkmit rámu 7 překročil horní stanovenou hranici, která představuje hodnotu mezi 3-10“⁵ a 8-10”⁵ násobku výšky rotačního bubnu 2. Tímto způsobem je nosné zařízení i chráněno před poškozením v důsledku výjimečných situací.

Z týchž důvodů jsou po obou stranách rámu 7 umístěny vymezovací patky 15, 15', které brání horizontálním pohybům nosného zařízení I ve směru y.

Obdélníkové díly 10 jsou například uloženy v pravém úhlu k rámu 7, to znamená, že jsou orientovány v podstatě souběžně s přímkou y.

Podle jedné přednostní úpravy, znázorněné na obr. 3, mají směry 9, 9' ohnutí orientaci blížící se tangentám kruhu se středem v průsečíku roviny y, z s osou 11 naklánění a jsou vedeny místem spoje obdélníkových dílů 10 a rámu 7. V tomto konkrétním případě jsou obdélníkové díly 10 orientovány paprskovitě.

Osa 11 naklánění prochází rovinou souměrnosti x, z ložisek 5, 5', to znamená oblasti střední roviny.

Podle prvého možného provedení probíhá vyklonění kolem osy 11 naklánění.

Podle jedné přednostní úpravy - viz obr. 3, je však možné otáčení provádět sklápěním. Z tohoto důvodu je nosné zařízení I vybaveno dále v místě osy 11 naklánění například podpěrným prvkem 16.

Tento podpěrný prvek J_6 je tvořen dvěma částmi 17, 17', které se vzájemně doplňují. Horní část 17 je součástí rámu 7 a dolní část 17' patří k tělesu 6. Povrchy obou částí 17, 17' jsou mírně zaoblené a jejich průřezy mají podobu částí kruhu s osami souběžnými s osou 11 naklánění. Poloměr horní části 17 je poněkud menší než poloměr dolní části 17'.

Podle jiného provedení může mít jedna z obou Částí 17, 17' rovný povrch dotyku.

-4CZ 298637 B6

V tomto případě je rám 7 sklopen bez smýkání k tělesu 6, přičemž osa vyklonění je dána přímkou dotyku obou částí 17, 17'.

Na obr. 4 je znázorněna výslednice 18 zatížení sil působících na válec 3 najedná straně vahou rotačního bubnu 2 a na straně druhé silami tření.

Aby se nosné zařízení i jako celek vyznačovalo dobrou stabilitou, musí výslednice 18 zatížení protínat podpěrný prvek 16 mezi oběma jeho konci. Ke splnění této podmínky se může ukázat jako nevyhnutelné zvětšit rozměry celého nosného zařízení i nad hranici nezbytně nutnou k zaj ištění mechanické pevnosti.

Aby bylo možné se vyhnout zvětšování rozměrů nosného zařízení i, je také možné použít nosné zařízení I nakloněné o úhel alfa, který svírá horizontála vedená ve směru rotačního bubnu 2 s rovinou kolmou k rovině vyklonění y, z, a to tak, že výslednice J_8 zatížení vyvíjených bubnem

2 na nosné zařízení 1 je vedena v blízkosti průsečíku roviny vyklonění y, za osy 11 naklonění.

V takovém případě může mít také těleso 6 sklon odpovídajícího úhlu alfa.

Tento vynález se vztahuje také k rotačnímu bubnu 2, který je vybaven přinejmenším jedním nos20 ným zařízením i, tak jak bylo výše popsáno.

Rotační buben 2 může být v případě potřeby vybaven dvěma anebo více pružnými podpěrami tvořenými dvojicí výše popsaných nosných zařízení T

Navíc by mělo být poznamenáno, že v místě každé pružné podpěry se válec 3 buď přímo dotýká vnějšího povrchu rotačního bubnu 2, anebo se dotýká vnějšího prstence kolem rotačního bubnu 2.

Dále je třeba zdůraznit, že tento vynález lze použít i v případě rotačních bubnů značných rozměrů bez ohledu na to, je-li pohon zprostředkováván ozubeným soukolím anebo třením mezi válcem a bubnem. Ve druhém případě budou pohonné válce tvořit součást popsaného nosného zařízení /

Odborník může samozřejmě zvažovat další případná provedení tohoto vynálezu, aniž by se tím odchýlil od rámce vynálezu.

Claims (9)

1. Nosné zařízení (1) pro rotační buben (2), zejména pro pece, sušičky, chladicí zařízení nebo podobná zařízení určená zejména k tepelnému a/nebo chemickému zpracování materiálu, zahrnující alespoň jeden válec (3) spolupracující s rotačním bubnem (2) a alespoň dvě ložiska (5, 5') pro jeho otáčení okolo osy (4) a rám (7), k němuž jsou ložiska (5, 5') upevněna a usazena

45 k naklánění okolo osy (11) roviny naklánění, která je v podstatě kolmá k rovině procházející osou (4) otáčení válce (3) a k tělesu (6), na němž je nosné zařízení (1) umístěno, vyznačující se t í m , že nosné zařízení (1) je opatřeno spojovacími prostředky (8), které jsou ohybatelné ve směru (9, 9') ohnutí a tuhé ve směru kolmém ke směru (9, 9') ohnutí pro zachování polohy válce (3) na rotačním bubnu (2) při naklánění válce (3) a pro udržení ložisek (5, 5') na tělese (6) při

50 kloubovém pohybu naklánění rámu (7).

2. Zařízení podle nároku / vyznačující se tím, že spojovací prostředky (8) sestávají alespoň ze dvou obdélníkových dílů (10, 10'), které jsou uspořádané v podstatě symetricky na každé straně roviny procházející osou (11) naklánění a rovinou kolmou k uvedené rovině naklo-5CZ 298637 B6 nění, která je středovou rovinou, kde díly (10, 10') jsou přikloubeny jednak k rámu (7) ajednak k tělesu (6).

3. Zařízení podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že směr (9, 9') ohnutí spojovacích 5 prostředků (8) směřuje od roviny procházející kolmicí k tělesu (6).

4. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že obdélníkové díly (10, 10') sestávají z nosníku s plochým průřezem, jejichž délka je orientována v podstatě kolmo ve směru (9, 9') ohnutí spojovacích prostředků (8).

5. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že směr (9, 9') ohnutí spojovacích prostředků (8) je zabezpečen podél tangenty kruhu majícího střed v průsečíku roviny naklánění nosného zařízení (1) a osy (11) naklánění probíhající pod rámem (7) v místě spojení obdélníkových dílů (10, 10').

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že osa (11) naklánění se nachází v rovině souměrnosti ložisek (5, 5').

7. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že k rámu (7) v ose (11) naklánění 20 nosného zařízení (1) je připevněna vrchní část (17') a k tělesu (6) spodní část (17) podpěrného prvku (16), přičemž zmíněné části (17, 17') jsou tvořeny částí válce s kruhovým průřezem, jehož osa je souběžná s osou (11) naklánění.

8. Zařízení podle nároku 1, vyznačuj ící se t í m , že na tělesu (6) pod rámem (7) jsou 25 upevněny klíny (14, 14') a/nebo vymezovací patky (15, 15') pro zamezení posunu nosného zařízení (1).

9. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výslednice (18) zatížení vyvíjeného rotačním bubnem (2) na nosné zařízení (1), prochází u roviny naklánění a osou (11) naklá30 nění při naklánění v daném úhlu α vzhledem k horizontále ve směru rotačního bubnu (2) v rovině kolmé k rovině naklonění.