EP2801406A1 - Anordnung für eine Walzenmühle - Google Patents

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EP2801406A1
EP2801406A1 EP13166892.3A EP13166892A EP2801406A1 EP 2801406 A1 EP2801406 A1 EP 2801406A1 EP 13166892 A EP13166892 A EP 13166892A EP 2801406 A1 EP2801406 A1 EP 2801406A1
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EP
European Patent Office
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roller
stator
rotor
axial direction
rollers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13166892.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Iossif Grinbaum
Ahamed Bilal Asaf Ali
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/28—Details
    • B02C4/42—Driving mechanisms; Roller speed control

Definitions

  • the present invention relates to the field of roll mills, in particular of high-bed roll mills. It relates to an arrangement with a roller and a drive for a roller mill.
  • Roll mills are used for grinding materials, in particular ores, cement or other hard and brittle materials. They are particularly energy efficient compared to other mill types.
  • a roller mill comprises two counter-rotating rollers 1, which are for example mounted horizontally rotatably in a frame.
  • One of the two rollers 1 is displaceable orthogonal to the axial direction of the roller 1.
  • the other of the two rollers 1 is not displaceable in this direction.
  • This displaceable roller 1 is pressed by a spring system on the non-displaceable roller 1. Material is filled from above between the rollers 1, guided by the rotation of the rollers 1 down and crushed by the resulting between the rollers 1 wedge.
  • the rotation of the rollers 1 is usually carried out by separate drive.
  • Fig. 2 shows a roll mill with two indirect drives.
  • Each drive has a motor 91, which is connected by means of a propeller shaft 92 and a planetary gear 93 with the roller.
  • DE 4110643 describes a roller mill in which a roller is driven by a gearless electric motor.
  • a rotor of the electric motor is arranged coaxially around a shaft of the roller and rotatably connected to this shaft.
  • a stator of the electric motor is externally coaxially arranged around the rotor so that a radial air gap between the rotor and the stator is formed.
  • the stator is attached to the corresponding bearings of the rollers. Due to the connection of the stator with the bearing of the roller, no relative movements occur between the rotor and the stator.
  • this has the disadvantage that the stator belongs to the dynamic system, which system is coupled to the spring system, and therefore the weight of the dynamic system is considerably increased. This results in additional dynamic loads, which require further reinforcements of the system.
  • Object of the present invention is to provide an arrangement for a roll mill which allows a reduction in the weight of the dynamic system.
  • the object of the invention is that the arrangement comprises a roller and a drive.
  • the drive comprises a rotor with poles and a stator with stator windings.
  • the rotor is rotatably connected to the roller.
  • the stator is arranged offset to the rotor in the axial direction so that an air gap in the axial direction of the roller results between the stator and the rotor.
  • the stator windings and the poles are arranged in a plane orthogonal to the axial direction of the roller on facing sides of the stator and the rotor.
  • This arrangement of the drive may alternatively be referred to as transversal flux machine. This has the effect that a movement orthogonal to the axial direction of the roller has no influence on the axial air gap between the rotor and stator.
  • a first preferred embodiment relates to an arrangement with a drive, which drive has two axial air gaps.
  • a drive which drive has two axial air gaps.
  • either the rotors or the stator can be laterally bordered by the respective other counterpart in the axial direction. This allows a more compact design and a higher portable box and moment.
  • the two drives can also be arranged on opposite ends of the roller mill.
  • a drive can be provided on both sides of a roller.
  • the poles of the rotor can be formed either by permanent magnets or by electrical excitation. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 roller 2 wave 3 camp 4 rotor 41 rotor frame 42 Pole 5 stator 51 stator 52 stator core 53 stator windings 90 engine 91 propeller shaft 92 planetary gear

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung für eine Walzenmühle. Die Walzenmühle umfasst zwei gegeneinandergepresste, gegenläufig rotierende und in einem Rahmen drehbar gelagerte Walzen (1). Mindestens einer der Walzen (1) ist orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar. Die Anordnung umfasst eine der Walzen (1) und einen Antrieb, welcher Antrieb einen drehfest mit der Walze (1) verbundenen Rotor (4) mit Polen (42) und einen Stator (5) mit Statorwicklungen (53) zur Erzeugung eines auf die Pole (42) wirkenden magnetischen Feldes umfasst. Der Stator (5) ist zum Rotor (4) in axialer Richtung der Walze (1) versetzt und die Statorwicklungen (53) und die Pole (42) sind in einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung der Walze (1) angeordnet so, dass sich ein Luftspalt in axialer Richtung der Walze (1) zwischen dem Stator (5) und dem Rotor (4) ergibt.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Walzenmühlen insbesondere von Gutbett-Walzenmühlen. Sie betrifft eine Anordnung mit einer Walze und einem Antrieb für eine Walzenmühle.
    • STAND DER TECHNIK
  • Walzenmühlen werden zum Mahlen von Materialien, insbesondere von Erzen, Zement oder anderen harten und spröden Materialien verwendet. Sie sind besonders energieeffizient im Vergleich zu anderen Mühlenarten.
  • Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, umfasst eine Walzenmühle zwei gegenläufig rotierende Walzen 1, welche beispielsweise horizontal in einem Rahmen drehbar gelagert sind. Eine der beiden Walzen 1 ist dabei orthogonal zur axialen Richtung der Walze 1 verschiebbar. Die andere der beiden Walzen 1 ist in dieser Richtung nicht verschiebbar. Dies verschiebbar Walze 1 wird durch ein Federsystem auf die nicht verschiebbare Walze 1 gedrückt. Material wird von oben zwischen die Walzen 1 gefüllt, durch die Rotation der Walzen 1 nach unten geführt und durch den zwischen den Walzen 1 entstehenden Keil zerkleinern. Die Rotation der Walzen 1 erfolgt üblicherweise über getrennte Antrieb.
  • Bei den bekannten Antrieben ist der Motor über mechanische Elemente mit der Walze indirekt verbunden. Fig. 2 zeigt eine Walzenmühle mit zwei indirekten Antrieben. Jeder Antrieb besitzt einen Motor 91, welcher mittels einer Kardanwelle 92 und einem Planetengetriebe 93 mit der Walze verbunden ist.
  • DE 4110643 beschreibt eine Walzenmühle bei der eine Walze durch einen getriebelosen Elektromotor angetrieben wird. Dabei ist ein Rotor des Elektromotors koaxial um eine Welle der Walze herum angeordnet und drehfest mit dieser Welle verbunden. Ein Stator des Elektromotors ist aussen koaxial um den Rotor herum angeordnet so, dass ein radialer Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator entsteht. Der Stator ist dabei an den entsprechenden Lagerungen der Walzen befestigt. Durch die Verbindung des Stators mit der Lagerung der Walze treten keine Relativbewegungen zwischen dem Rotor und dem Stator auf. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Stator so zum dem dynamischen System gehört, welches System mit dem Federsystem gekoppelt ist, und daher wird das Gewicht des dynamischen Systems erheblich erhöht. Daraus folgen zusätzliche dynamische Belastungen, welche weitere Verstärkungen des Systems nötig machen.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung für eine Walzenmühle anzugeben welche eine Verminderung des Gewichtes des dynamischen Systems ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Anordnung für eine Walzenmühle mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Gegenstand der Erfindung ist es, dass die Anordnung eine Walze und einen Antrieb umfasst. Der Antrieb umfasst einen Rotor mit Polen und einen Stator mit Statorwicklungen. Der Rotor ist drehfest mit der Walze verbunden. Der Stator ist zum Rotor in axialer Richtung versetzt angeordnet so, dass sich ein Luftspalt in axialer Richtung der Walze zwischen dem Stator und dem Rotor ergibt. Die Statorwicklungen und die Pole sind in einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung der Walze auf einander zugewandten Seiten des Stators und des Rotors angeordnet. Diese Anordnung des Antriebs kann alternativ auch als Transversalflussmaschine bezeichnet werden. Dies hat den Effekt, dass das eine Bewegung orthogonal zur axialen Richtung der Walze keinen Einfluss auf den axialen Luftspalt zwischen Rotor und Stator hat.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform betrifft eine Anordnung mit einem Antrieb, welcher Antrieb zwei axiale Luftspalte aufweist. Dabei kann wahlweise der Rotoren oder der Stator vom jeweils anderen Gegenstück in axialer Richtung seitlich eingefasst sein. Dadurch wird eine kompaktere Bauform und ein höheres übertragbares Dose und Moment ermöglicht.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines radialen Schnitt einer Walzenmühle aus dem Stand der Technik;
    Figur 2
    eine Walzenmühle mit zwei getriebebehafteten Antrieben aus dem Stand der Technik;
    Figur 3
    eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemässen Anordnung mit einer Walze und einem Antrieb;
    Figur 4
    eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines erfindungsgemässen Antriebs;
    Figur 5
    eine schematische Darstellung einer radiale Draufsicht einer erfindungsgemässen Stators;
    Figur 6
    eine schematische Darstellung einer radiale Draufsicht einer erfindungsgemässen Rotors;
    Figur 7
    eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines erfindungsgemässen Antriebs mit zwei Statoren;
    Figur 8
    eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines erfindungsgemässen Antriebs mit zwei Rotoren;
    Figur 9
    eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemässen Walzenmühle mit gegenüberliegenden Antrieben;
    Figur 10
    eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemässen Walzenmühle mit Antrieben auf der gleichen Seite bezogen auf die axialer Richtung der Walzen; und
    Figur 11
    einen schematische Darstellung eines axialen Schnitt einer erfindungsgemässen Walzenmühle mit einem Antrieb mit axialem Luftspalt und einem Antrieb mit radialen Luftspalt.
  • Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst. Grundsätzlich sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
    • WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
    • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eine erfindungsgemäßen Anordnung. Dabei ist eine Walze 1 drehfest mit einer Welle 2 verbunden und durch zwei Lager 3 an beiden Seiten der Walze drehbar gelagert. An einem Ende der Welle 2 ist ein scheibenförmiger Rotor 4 drehfest mit der Welle 2 verbunden. Ein scheibenförmiger Stator 5 ist in axialer Richtung versetzt angeordnet so, dass zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5 ein axialer Luftspalt vorhanden ist.
    • Fig. 4 zeigt eine detaillierte Ansicht des Antriebs. Ein scheibenförmiger Rotorrahmen 41 des Rotors 4 ist drehfest mit der Welle 2 verbunden. Auf der der Walze abgewandten Kreisfläche des Rotorrahmens 41 sind Pole 42 angeordnet und fest mit dem Rotorrahmen 41 verbunden. Ein Statorkern 52 des Stators 5 weist Statorwicklungen 53 auf und ist über einen Statorrahmen 51 fest im Raum positioniert. Die Statorwicklungen 53 sind in Nuten innerhalb des Statorkerns 52 angeordnet. Dabei ist der Statorkern 52 axial versetzt an der die Pole 42 aufweisenden Seite des Rotorrahmen 41 angeordnet so, dass zwischen den Polen 42 und dem Statorkern 52 ein axialer Luftspalt ausbildet ist. Auf diese Weise sind radialen Relativbewegungen zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5 möglich unabhängig von der Größe des Luftspalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5.
    • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer axialen Draufsicht des Statorkerns 52. Die Statorwicklungen 53 sind in einer axialen Ebene in radialen Richtung im Statorkern 52 angeordnet.
    • Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer axialen Draufsicht des Rotors 4. Die Pole 42 sind kreisförmig konzentrisch zur Welle 2 in tangentialer Richtung angeordnet.
    • Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebs. Der Rotorrahmen 41 weist in axialer Richtung auf beiden Seiten Pole 42 auf. In axialer Richtung befinden sich auf beiden Seiten des Rotors 4 je ein Stator 5, wobei die Statorkerne 52 jeweils auf der den Polen 42 zugewandten Seite der Statoren 5 angeordnet sind so, dass zwei axiale Luftspalte zu beiden Seiten des Rotors 4 ausbildet sind.
    • Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes eines weiteren erfindungsgemäßen Antriebs. In axialer Richtung versetzt sind zwei Rotoren 4 auf der Welle 2 angeordnet. Die Pole 42 sind jeweils auf einer dem jeweils anderen Rotor 4 zugewandten Seiten angeordnet. Zwischen den beiden Rotoren 4 ist ein Stator 5 angeordnet. In axialer Richtung sind auf beiden Seiten eines Statorrahmens 51 jeweils Statorkerne 52 mit Statorwicklungen 53 angeordnet so, dass zwei axiale Luftspalte zwischen den Polen 42 der Rotoren 4 und den Statorkernen 52 des Stators 5 ausbildet sind.
    • Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemäßen Walzenmühle. Zwei Walzen 1 sind mit jeweils einem Antrieb mit einem axialen Luftspalt verbunden. Dabei sind die Antriebe auf gegenüberliegenden Seiten der Walzenmühle angeordnet.
    • Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemäßen Walzenmühle. Zwei Walzen 1 sind mit jeweils einem Antrieb mit einem axialen Luftspalt verbunden. Dabei sind die Antriebe auf der gleichen Seite der Walzenmühle angeordnet.
    • Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines axialen Schnittes einer erfindungsgemäßen Walzenmühle. Eine Walze 1, welche orthogonal zur axialen Richtung der Walze verschiebbar ist, ist mit einem Antrieb mit einem axialen Luftspalt verbunden. Eine andere Walze 1, welche orthogonal zur axialen Richtung der Walze nicht verschiebbar ist, ist mit einem Antrieb mit einem radialen Luftspalt verbunden. Dabei sind die Antriebe auf der gleichen Seite der Walzenmühle angeordnet.
  • Alternative können die beiden Antriebe aber auch auf gegenüberliegenden Enden der Walzenmühle angeordnet sein. Generell ist es möglich das auf beiden Seiten einer Walze ein Antrieb vorgesehen sein kann. Die Pole des Rotors können entweder durch Permanentmagneten oder durch elektrische Erregung gebildet werden. BEZUGSZEICHENLISTE
    1 Walze
    2 Welle
    3 Lager
    4 Rotor
    41 Rotorrahmen
    42 Pole
    5 Stator
    51 Statorrahmen
    52 Statorkern
    53 Statorwicklungen
    90 Motor
    91 Kardanwelle
    92 Planetengetriebe

Claims (11)

  1. Anordnung für eine Walzenmühle, welche Walzenmühle zwei gegeneinandergepresste, gegenläufig rotierende und in einem Rahmen drehbar gelagerte Walzen (1) umfasst, wobei mindestens einer der Walzen (1) orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar ist, und wobei die Anordnung eine der Walzen (1) und einen Antrieb umfasst, welcher Antrieb einen drehfest mit der Walze (1) verbundenen Rotor (4) mit Polen (42) und einen Stator (5) mit Statorwicklungen (53) zur Erzeugung eines auf die Pole (42) wirkenden magnetischen Feldes umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (5) zum Rotor (4) in axialer Richtung der Walze (1) versetzt ist und die Statorwicklungen (53) und die Pole (42) in einer Ebene orthogonal zur axialen Richtung der Walze (1) angeordnet sind so, dass sich ein Luftspalt in axialer Richtung der Walze (1) zwischen dem Stator (5) und dem Rotor (4) ergibt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Walze (1) der Anordnung orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen weiteren Stator (5) mit einem weiteren Statorrahmen (51), einem weiteren Statorkern 52) und weiteren Statorwicklungen (53), wobei der Rotor (4) in axialer Richtung der Walze (1) auf beiden Seiten Pole (42) aufweist und die Statoren (5) in axialer Richtung der Walze auf beiden Seiten des Rotors angeordnet sind so, dass die Pole (42) den Statorkernen (52) zugewandt sind und sich zwei axiale Luftspalte in axialer Richtung der Walze (1) zwischen den Statoren (5) und dem Rotor (4) ergeben.
  4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen weiteren Rotor (4) mit Polen (42) und einen weiteren Statorkern (52) mit weiteren Statorwicklungen (53), wobei die Pole (42) der Rotoren (4) auf sich zugewandten Seiten der Rotoren (4) angeordnet sind und wobei der Stator (5) zwischen den beiden Rotoren (4) angeordnet ist und an beiden, den Polen (42) zugewandten Seiten des Stators (5) Statorkerne (52) mit Statorwicklungen (53) aufweist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Anordnung mehrere, auf der Walze (1) in axialer Richtung der Walze (1) versetzt angeordnete Antriebe umfasst.
  6. Walzenmühle umfassend zwei gegeneinandergepresste, gegenläufig rotierende und in einem Rahmen drehbar gelagerte Walzen (1), wobei mindestens einer der Walzen (1) orthogonal zur axialen Richtung der Walzen (1) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Walzen (1) in einer Anordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst ist.
  7. Walzenmühle nach Anspruch 6, wobei die Walze der Anordnung orthogonal zur axialen Richtung der Walze (1) n verschiebbar ist.
  8. Walzenmühle nach Anspruch 6, wobei beide Walzen (1) in einer Anordnung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst sind.
  9. Walzenmühle nach Anspruch 8, wobei die Antriebe an gegenüberliegenden Enden der Walzen (1) angeordnet sind.
  10. Walzenmühle nach Anspruch 8, wobei die Antriebe an benachbarten Enden der Walzen (1) angeordnet sind.
  11. Walzenmühle nach Anspruch 7, wobei die nicht verschiebbare Walze (1) einen drehfest mit der verschiebbaren Walze (1) verbundenen Rotor (4) mit Polen (42) und einen Stator (5) mit Statorwicklungen (52) zur Erzeugung eines auf die Pole (42) wirkenden magnetischen Feldes, welcher Stator (5) koaxial innen oder aussen um den Rotor (4) herum angeordnet ist so, dass sich ein Luftspalt in radialer Richtung der Walze (1) zwischen dem Stator (5) und dem Rotor (4) ergibt.
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Cited By (2)

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