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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle bzw. Walzenschüsselmühle.
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Eine Antriebsanordnung der eingangsgenannten Art ist beispielsweise aus
DE 20 2008 017 994 U1 bekannt. Bei der in diesem Dokument beschriebenen Antriebsanordnung weisen die elektromotorischen Antriebsmittel einen einzigen Elektromotor auf, dessen Rotor über ein einstufiges übersetzungsfestes Stirnradgetriebe in Antriebsverbindung mit einer mit einer Druckplatte antriebsverbundenen Getriebeeinrichtung steht.
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Diese Ausgestaltung der elektromotorischen Antriebsmittel bedingt, da der einzige Elektromotor 100 Prozent einer Nennantriebsleistung bzw. Gesamtantriebsleistung der Vertikal-Rollenmühle bereitstellen muss, einen Elektromotor großer Antriebsleistung, so dass dieser ggf. in Sonderbauweise (z.B. als öl- oder wassergekühlter permanent erregter Elektromotor mit mittlerer Drehzahl) ausgeführt werden muss, was den Konstruktions- und Herstellungsaufwand erhöht. Außerdem fällt bei Ausfall des einzigen Elektromotors die gesamte Vertikal-Rollenmühle aus, was deren Betriebsfähigkeit beeinträchtigen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle bereitzustellen, wobei die Antriebsanordnung bei verbesserter Betriebsfähigkeit einen geringeren Konstruktions- und Herstellungsaufwand erfordert.
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Dies wird mit einer Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle weist auf: ein Gehäuse, eine Druckplatte (bzw. Druckring), die um eine vertikale Druckplattendrehachse drehbar an dem Gehäuse abgestützt ist und die einen Abtrieb der Antriebsanordnung zur Vertikal-Rollenmühle hin bildet, eine Getriebeeinrichtung, die unterhalb der Druckplatte in dem Gehäuse angeordnet und an diesem abgestützt bzw. gelagert ist und die in Drehantriebsverbindung mit der Druckplatte steht, und elektromotorische Antriebsmittel, die unterhalb der Getriebeeinrichtung in das Gehäuse integriert sind und die wenigstens einen Rotor mit einer Rotordrehachse aufweisen, die parallel und radial nach außen versetzt zur Druckplattendrehachse verläuft, wobei der wenigstens eine Rotor über ein Stirnradgetriebe in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinrichtung steht. Die Antriebsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die elektromotorischen Antriebsmittel eine Anzahl von mindestens zwei Elektromotoren mit jeweiligen Rotoren aufweisen, deren Rotordrehachse jeweils parallel und radial nach außen versetzt zur Druckplattendrehachse verläuft und die jeweils über das Stirnradgetriebe in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinrichtung stehen.
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Dadurch, dass die elektromotorischen Antriebsmittel eine Anzahl von mindestens zwei Elektromotoren aufweisen, erfordert die Antriebsanordnung bei verbesserter Betriebsfähigkeit einen geringeren Konstruktions- und Herstellungsaufwand.
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Genauer gesagt kann jeder Elektromotor bevorzugt so konfiguriert bzw. dimensioniert sein, dass er nur eine Teilantriebsleistung (kleiner 100 Prozent, wie z.B. 50 Prozent) einer Nennantriebsleistung bzw. Gesamtantriebsleistung der Vertikal-Rollenmühle bereitstellt. Damit ist es möglich, Elektromotoren in Standardbauweise zu verwenden, die eine hohe Drehzahl und damit Leistungsdichte haben. Diese Elektromotoren erfordern einen geringeren Konstruktions- und Herstellungsaufwand und bauen außerdem sehr kompakt.
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Das Stirnradgetriebe weist zwei selektiv schaltbare Übersetzungen auf, so dass an dem Abtrieb der Antriebsanordnung zwei selektiv auswählbare unterschiedliche Drehzahlen bereitstellbar sind. Mit anderen Worten weist das Stirnradgetriebe bevorzugt anstelle einer einfachen Stirnradstufe zwei alternativ schaltbare Übersetzungsstufen auf, was die Vermahlung unterschiedlicher Materialien erlaubt und kostengünstiger als eine Frequenzregelung ausgeführt werden kann.
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Der z.B. in
DE 20 2008 017 994 U1 beschriebene herkömmliche einzige Elektromotor ist zur Begrenzung des Einschaltstromes ggf. eine teure Spezialausführung. Wird der Einschaltstrom durch mehrere Elektromotoren ersetzt, so ist das direkte Einschalten eines einzelnen (leistungsschwächeren) Elektromotors eine wirksame Einschaltstrombegrenzung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel demnach jeweils als Normmotor ausgebildet. Dies betrifft insbesondere die drehzahlmäßige und die dimensionelle Konfiguration der Elektromotoren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel jeweils als vierpoliger oder sechspoliger Drehstrommotor ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich bei den Elektromotoren um wassergekühlte Elektromotoren.
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Weil mindestens zwei Elektromotoren vorgesehen sind, kann die Vertikal-Rollenmühle bei Ausfall eines Elektromotors mit reduzierter Leistung weiter betrieben werden, wodurch deren Betriebsfähigkeit verbessert ist.
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Durch die kompakte Bauweise der Elektromotoren ist es möglich, diese über das Stirnradgetriebe mit der Getriebeeinrichtung, welche bevorzugt ein oder mehrere Planetengetriebe aufweist, zu verbinden.
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Durch die Integration der Elektromotoren in das Getriebe kann eine Kupplung (wie bei einem extern des Getriebes vorgesehenen Elektromotor) zwischen den Elektromotoren und der Getriebeeinrichtung entfallen, was die Anlagenmontage vereinfacht.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt die Anzahl von Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel zwei bis acht. Dies ermöglicht eine noch kompaktere Ausführung der Elektromotoren bei noch weiter verbesserter Betriebsfähigkeit der Vertikal-Rollenmühle.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung sind die Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel jeweils als Asynchron-Drehstrommotor ausgebildet. Diese Elektromotoren sind im Aufbau und der Herstellung besonders einfach, werden in vielen Baugrößen angeboten und sind außerdem sehr robust. Dadurch wird bei noch weiter verbesserter Betriebsfähigkeit der Konstruktions- und Herstellungsaufwand noch mehr reduziert.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel jeweils eine weiche Kennlinie auf, so dass beim Betrieb der Elektromotoren eine Gesamtantriebslast gleichmäßig auf alle Elektromotoren verteilt wird, ohne dass es einer besonderen Regelung bedarf.
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Eine weiche Kennlinie (auch Reihenschlusskennlinie genannt) erzielen Elektromotoren mit stark belastungsabhängiger Drehzahl. Die Drehzahl dieser Elektromotoren fällt somit mit wachsender Belastung rasch ab und steigt bei Entlastung entsprechend an. Damit können sich die einzelnen Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel schnell und einfach aneinander angleichen, womit die Gesamtantriebslast gleichmäßig auf alle Elektromotoren verteilt wird.
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Alternativ können die Elektromotoren der elektromotorischen Antriebsmittel mit jeweils einem Frequenzumrichter gesteuert sein, so dass beim Betrieb der Elektromotoren die Gesamtantriebslast gleichmäßig auf alle Elektromotoren verteilt wird und eine drehzahlgeregelte Mahleinrichtung entsteht, sofern das für den Mahlbetrieb erforderlich ist.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weist das Stirnradgetriebe ein Zentralrad, das auf einer koaxial zur Druckplattendrehachse verlaufenden Zentralwelle angeordnet ist, und an einer Abtriebswelle jedes Elektromotors ein mit dem Zentralrad in Zahneingriff befindliches Ritzel auf, wobei die Elektromotoren mit ihren Ritzeln gleichmäßig oder ungleichmäßig um einen Umfang des Zentralrades verteilt angeordnet sind. Diese Ritzel können jeweils im Getriebe gelagert werden oder direkt auf die Motorwellen aufgesetzt werden. Ebenfalls eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Ritzel in Hauben aufgenommen unabhängig voneinander mit dem Gehäuse verbunden werden. Hierdurch ist es möglich, einzelne Motoren durch Entfernen ihrer zugehörigen Ritzel mechanisch außer Betrieb zu nehmen, ohne erhöhten Montageaufwand.
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Im Gegensatz zu einem bei üblichen Antriebsanordnungen (wie z.B. in
DE 199 17 607 C2 beschrieben) auch verwendeten Kegelradgetriebe, welches eine vergleichsweise kostspielige Art der Momentenübertragung geringer Leistungsdichte und anspruchsvoll in der Montage ist, sowie eine aufwendige Lagerung und ein komplexes Gehäuse benötigt, ist ein Stirnradgetriebe in dieser Hinsicht einfacher und preiswerter und weist eine höhere Leistungsdichte auf.
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Ein Sonnenrad bzw. Sonnenritzel eines ersten Planetengetriebes der Getriebeeinrichtung kann als Wellenritzel ausgeführt werden. Bei bisherigen, mit Kegelradgetrieben ausgerüsteten Getrieben, ist die Anbindung des Sonnenrades des ersten Planetengetriebes an die Kegelradwelle aufwändig und empfindlich.
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Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse in einem zwischen den Elektromotoren gebildeten Raum eine kreuzförmige Versteifung auf, deren Kreuzungspunkt auf der Druckplattendrehachse liegt. Mit anderen Worten stützt das Gehäuse bevorzugt die Mühle im Bereich der Elektromotoren durch ein Stützkreuz ab, das zwischen den Elektromotoren Platz findet. Bei Verwendung von mehr als vier Motoren kann ein Stützzylinder verwendet werden.
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Im Fazit wird ein Antrieb eines Getriebes für vertikale Rollenmühlen (Schüsselmühlen) bereitgestellt, der gekennzeichnet ist durch den Anbau von mehr als einem vertikalen Antriebsmotor an das Getriebe, die mit jeweils einem Ritzel ein gemeinsames Rad antreiben.
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Schließlich wird gemäß der Erfindung auch eine Vertikal-Rollenmühle mit einer Antriebsanordnung gemäß einer, mehreren oder allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder denkbaren Kombination bereitgestellt. Bei bestimmten Vertikalmühlen wird ein sogenannter Hilfsantrieb oder Wartungsantrieb benötigt. Diese Anforderung kann über einen der Ritzelantriebe realisiert werden.
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Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.
- 1 zeigt eine Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt eine Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine Antriebsanordnung
1' einer Vertikal-Rollenmühle (nicht vollständig gezeigt) gemäß dem Stand der Technik. Eine solche Antriebsanordnung ist z.B. in
DE 199 17 607 C2 beschrieben.
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Wie aus 1 ersichtlich, weist die Antriebsanordnung 1' ein Gehäuse 10', eine z.B. ringförmige Druckplatte 20', die drehbar an dem Gehäuse 10' abgestützt ist und die einen Abtrieb 21' der Antriebsanordnung 1' zu einer Mahlschüssel (nicht gezeigt) der Vertikal-Rollenmühle hin bildet, eine Getriebeeinrichtung 30', die unterhalb der Druckplatte 20' in dem Gehäuse 10' angeordnet und an diesem abgestützt ist und die in Drehantriebsverbindung mit der Druckplatte 20' steht, elektromotorische Antriebsmittel 50' zum Antrieb der Vertikal-Rollenmühle und ein Kegelradgetriebe 60' zur Drehantriebsverbindung der elektromotorischen Antriebsmittel 50' mit der Getriebeeinrichtung 30' auf.
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Die Getriebeeinrichtung 30' weist ein erstes Planetengetriebe 31' und ein zweites Planetengetriebe 41' auf, die miteinander in Drehantriebsverbindung stehen.
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Die elektromotorischen Antriebsmittel 50' sind von einem einzigen extern des Gehäuses 10' angeordneten Elektromotor in Schleifringausführung (zur Reduzierung des Anfahrstromes) gebildet, wobei der Elektromotor über eine Kupplung 51' in Drehantriebsverbindung mit einer Eingangswelle 61' des Kegelradgetriebes 60' steht. Auf einer Ausgangswelle 62' des Kegelradgetriebes 60' ist drehfest ein Sonnenrad 32' des ersten Planetengetriebe 31' montiert, wobei das Sonnenrad 32' einen Eintrieb in die Getriebeeinrichtung 30' realisiert. Ein Abtrieb der Getriebeeinrichtung 30' zur Druckplatte 20' hin ist durch einen Planetenträger 43' des zweiten Planetengetriebes 41' realisiert.
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Hinsichtlich weiterer Details zur Verschaltung der ersten und zweiten Planetengetriebe
31',
41' und deren Lagerung bzw. Abstützung im Gehäuse
10' wird z.B. auf
DE 199 17 607 C2 verwiesen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 2 eine Antriebsanordnung 1 einer Vertikal-Rollenmühle (nicht vollständig gezeigt) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Wie aus 2 ersichtlich, weist die Antriebsanordnung 1 ein Gehäuse 10, eine z.B. ringförmige Druckplatte 20, die um eine vertikale Druckplattendrehachse R1 drehbar an dem Gehäuse 10 abgestützt bzw. gelagert ist und die einen Abtrieb 21 der Antriebsanordnung 1 zu einer Mahlschüssel (nicht gezeigt) der Vertikal-Rollenmühle hin bildet, eine Getriebeeinrichtung 30, die unterhalb der Druckplatte 20 in dem Gehäuse 10 angeordnet und an diesem abgestützt bzw. gelagert ist und die in Drehantriebsverbindung mit der Druckplatte 20 steht, elektromotorische Antriebsmittel 50 zum Antrieb der Vertikal-Rollenmühle und ein Stirnradgetriebe 70 zur Drehantriebsverbindung der elektromotorischen Antriebsmittel 50 mit der Getriebeeinrichtung 30 auf.
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Die Getriebeeinrichtung 30 weist ein erstes Planetengetriebe 31 und optional ein zweites Planetengetriebe 41 auf, die miteinander in Drehantriebsverbindung stehen.
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Die elektromotorischen Antriebsmittel 50 weisen eine Anzahl von mindestens zwei bevorzugt wassergekühlten Elektromotoren 52, 54 mit jeweiligen Rotoren 53, 55 auf, deren Rotordrehachse R2, R3 jeweils parallel und radial versetzt zur Druckplattendrehachse R1 verläuft und die jeweils über das Stirnradgetriebe 70 in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinrichtung 30 stehen.
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Im Rahmen der Erfindung beträgt die Anzahl von Elektromotoren 52, 54 der elektromotorischen Antriebsmittel 50 bevorzugt zwei bis acht. Eine größere Anzahl als sechs Elektromotoren 52, 54 soll jedoch ausdrücklich nicht von der Erfindung ausgeschlossen sein und kann, wo angemessen oder gewünscht, appliziert werden.
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Im Detail weist das Stirnradgetriebe 70 ein Zentralrad 71 auf, das auf einer koaxial zur Druckplattendrehachse R1 verlaufenden drehbar am Gehäuse 10 gelagerten Zentralwelle 72 angeordnet ist. Das Stirnradgetriebe 70 weist außerdem eine der Anzahl von Elektromotoren 52, 54 entsprechende Anzahl von Ritzeln 73, 74 auf, wobei die jeweiligen Ritzel 73, 74 drehfest auf einer jeweiligen Abtriebswelle 53a, 55a der Elektromotoren 52, 54 angeordnet sind und alle mit dem gemeinsamen Zentralrad 71 in Zahneingriff stehen. Wie aus 2 ersichtlich, sind dabei die Elektromotoren 52, 54 mit ihren jeweiligen Ritzeln 73, 74 gleichmäßig um einen Umfang des Zentralrades 71 herum verteilt angeordnet.
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Obwohl in 2 nicht so dargestellt, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Stirnradgetriebe 70 zwei selektiv schaltbare Übersetzungen aufweisen, so dass an dem Abtrieb 21 der Antriebsanordnung 1 zwei selektiv auswählbare unterschiedliche Drehzahlen bereitstellbar sind.
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In einem zwischen den Elektromotoren 52, 54 gebildeten Raum S weist das Gehäuse 10 eine kreuzförmige Versteifung 11 (nicht vollständig gezeigt) auf, deren Kreuzungspunkt auf der Druckplattendrehachse R1 liegt.
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Wie aus 2 ersichtlich, sind alle Elektromotoren 52, 54 der elektromotorischen Antriebsmittel 50 so in das Gehäuse 10 integriert, dass sie an diesem abgestützt bzw. gelagert und bevorzugt in dessen Außenkontur aufgenommen sind. Eine Behälterölanlage kann auf Fundamenthöhe aufgestellt werden, eine Tieferlegung oder eine Lenzpumpe kann entfallen.
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Auf der Zentralwelle 72 ist ein Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 31 drehfest montiert, wobei das Sonnenrad 32 einen Eintrieb in die Getriebeeinrichtung 30 realisiert. Ein Abtrieb der Getriebeeinrichtung 30 zur Druckplatte 20 hin ist durch einen Planetenträger 43 des zweiten Planetengetriebes 41 realisiert.
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Im Detail ist das Sonnenrad 32 fliegend zwischen Planetenrädern 34 des ersten Planetengetriebes 31 zentriert. Die umlaufenden Planetenräder 34 des ersten Planetengetriebe 31 sind in einem Planetenträger 33 des ersten Planetengetriebes 31 drehbar gelagert. Der Planetenträger 33 des ersten Planetengetriebes 31 wird in radialer Richtung über die mit einem feststehenden (am Gehäuse 10 festgelegten) Hohlrad 35 kämmenden Planetenräder 34 des ersten Planetengetriebes 31 geführt. Der Planetenträger 33 des ersten Planetengetriebes 31 ist über einen zylindrischen Fortsatz 33a mit einem Sonnenrad 42 des zweiten Planetengetriebes 41 drehantriebsverbunden. Mit dem fliegend zentrierten Sonnenrad 42 des zweiten Planetengetriebes 41 kämmende Planetenräder 44 des zweiten Planetengetriebes 41 wälzen sich in einem feststehenden (am Gehäuse 10 festgelegten) Hohlrad 45 ab. Der Planetenträger 43, an dem die Planetenräder 44 des zweiten Planetengetriebes 41 drehbar gelagert sind, läuft um und mit ihm die starr daran befestigte und über Axialdrucklager 22, 23 am Gehäuse 10 abgestützte ringförmige Druckplatte 20.
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Die Elektromotoren 52, 54 der elektromotorischen Antriebsmittel 50 sind bevorzugt jeweils als Normmotor ausgebildet, was insbesondere deren drehzahlmäßige und dimensionelle Konfiguration betrifft. Die Elektromotoren 52, 54 der elektromotorischen Antriebsmittel 50 sind bevorzugt jeweils als vierpoliger oder sechspoliger Drehstrommotor, insbesondere als Asynchron-Drehstrommotor, ausgebildet.
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Im Falle der bevorzugten Asynchron-Drehstrommotoren können die Elektromotoren 52, 54 der elektromotorischen Antriebsmittel 50 jeweils eine weiche Kennlinie bzw. Reihenschlusskennlinie aufweisen, so dass beim Betrieb der Elektromotoren 52, 54 eine Gesamtantriebslast der Vertikal-Rollenmühle gleichmäßig auf alle Elektromotoren 52, 54 verteilt wird. Alternativ können die Elektromotoren 52, 54 der elektromotorischen Antriebsmittel 50 per Frequenzumrichter (nicht gezeigt) drehzahl- bzw. momentengesteuert sein, so dass beim Betrieb der Elektromotoren 52, 54 die Gesamtantriebslast gleichmäßig auf alle Elektromotoren 52, 54 verteilt wird und die Mahlanlage drehzahlgeregelt betrieben werden kann.
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Eine derzeit noch nicht beanspruchte Variante sieht vor, dass das Gehäuse einem Ring entspricht, der jeweils durch die Elektromotoren unterbrochen bzw. auf die Anordnung dieser Motoren angepasst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsanordnung
- 1'
- Antriebsanordnung
- 10; 10'
- Gehäuse
- 11
- Versteifung
- 20; 20'
- Druckplatte
- 21; 21'
- Abtrieb
- 22, 23
- Axialdrucklager
- 30; 30'
- Getriebeeinrichtung
- 31; 31'
- erstes Planetengetriebe
- 32; 32'
- Sonnenrad
- 33
- Planetenträger
- 33a
- zylindrischer Fortsatz
- 34
- Planetenrad
- 35
- Hohlrad
- 41; 41'
- zweites Planetengetriebe
- 42
- Sonnenrad
- 43; 43'
- Planetenträger
- 44
- Planetenrad
- 45
- Hohlrad
- 50; 50'
- elektromotorische Antriebsmittel
- 51'
- Kupplung
- 52,54
- Elektromotor
- 53,55
- Rotor
- 53a, 55a
- Abtriebswelle
- 60'
- Kegelradgetriebe
- 61'
- Eingangswelle
- 62'
- Ausgangswelle
- 70
- Stirnradgetriebe
- 71
- Zentralrad
- 72
- Zentralwelle
- 73,74
- Ritzel
- R1
- Druckplattendrehachse
- R2, R3
- Rotordrehachse
- S
- Raum
