IT201900002243A1 - MOTORIZATION AND TRANSMISSION SYSTEM FOR MILL AND MILL GRINDING GROUPS WITH ASYNCHRONOUS MOTORS - Google Patents
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Description
TITOLO TITLE
SISTEMA DI MOTORIZZAZIONE E TRASMISSIONE PER GRUPPI DI MACINAZIONE DI LAMINATOI E LAMINATOIO CON MOTORI MOTORIZATION AND TRANSMISSION SYSTEM FOR MILL AND MILL GRINDING GROUPS WITH MOTORS
ASINCRONI ASYNCHRONOUS
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente brevetto è attinente al settore dei laminatoi per cereali ed in particolare concerne un nuovo sistema di motorizzazione e trasmissione per gruppi di macinazione di laminatoi e nuovo laminatoio con motori asincroni, per la macinazione e lavorazione di cereali, miscele di cereali, granulati e similari. This patent relates to the sector of cereal rolling mills and in particular it concerns a new motorization and transmission system for grinding units of rolling mills and a new rolling mill with asynchronous motors, for the grinding and processing of cereals, cereal mixtures, granulates and the like. .
Sono noti laminatoi per cereali, formati da una o più coppie di rulli che eseguono alla macinazione di cereali, misceli di cereali e granulati in genere. Rolling mills for cereals are known, formed by one or more pairs of rollers which grind cereals, cereal mixtures and granulates in general.
I rulli di ciascuna coppia, che costituiscono un gruppo di macinazione, sono disposti paralleli tra loro e a distanza determinata, eventualmente regolabile in funzione del materiale da macinare, del prodotto da ottenere e detta tipologia/caratteristiche delle fasi intermedie di macinazione. The rollers of each pair, which constitute a grinding group, are arranged parallel to each other and at a determined distance, possibly adjustable according to the material to be ground, the product to be obtained and said type / characteristics of the intermediate grinding stages.
Nei laminatoi attualmente noti, ciascuna coppia di rulli è messa in rotazione da un motore elettrico asincrono dedicato, collegato a detti rulli mediante organi si trasmissione a cinghie, pulegge o altro. Detto motore p normalmente direttamente collegato ad un primo rullo, essendo ad esempio montato in asse a detto primo rullo, mentre un sistema di trasmissione a cinghie trasmette il moto in maniera sincrona al secondo rullo affiancato, che generalmente ha una velocità inferiore al primo. In currently known rolling mills, each pair of rollers is rotated by a dedicated asynchronous electric motor, connected to said rollers by means of belt, pulley or other transmission members. Said motor is normally directly connected to a first roller, being for example mounted in axis with said first roller, while a belt transmission system transmits motion synchronously to the second roller next to it, which generally has a lower speed than the first.
Detto motore di ciascuna coppia di rulli è generalmente montato su un lato del gruppo di macinazione, mentre sul lato opposto è installato il sistema di trasmissione con cinghie e pulegge, che consente di mantenere il sincronismo di velocità tra i due rulli. Said motor of each pair of rollers is generally mounted on one side of the grinding unit, while on the opposite side the transmission system with belts and pulleys is installed, which allows to maintain the synchronism of speed between the two rollers.
Tale sistema di trasmissione ha anche il compito di ridurre la velocità di rotazione del secondo rullo, che viene frenato in particolari fasi della macinazione, per esempio quando i rulli sono a contatto tra loro. This transmission system also has the task of reducing the rotation speed of the second roller, which is braked in particular stages of the grinding, for example when the rollers are in contact with each other.
Il sistema di trasmissione ha invece il compito di trainare, mantenendolo in rotazione, detto secondo rullo quando i due rulli non sono a contatto tra loro, ad esempio quando il laminatoio è in pausa, pronto per il ciclo di macinazione successivo. The transmission system, on the other hand, has the task of pulling said second roller, keeping it in rotation, when the two rollers are not in contact with each other, for example when the rolling mill is in pause, ready for the next grinding cycle.
L'utilizzo di tali sistemi di trasmissione dei rulli presentano alcuni inconvenienti. The use of such roller transmission systems has some drawbacks.
Innanzitutto la trasmissione con cinghie e pulegge è normalmente molto rumorosa; le varie parti del sistema sono soggette ad usura e a rotture e richiedono regolari interventi di manutenzione e inoltre il loro funzionamento causa notevoli dissipazioni di energia. First of all, the transmission with belts and pulleys is normally very noisy; the various parts of the system are subject to wear and tear and require regular maintenance and furthermore their operation causes considerable energy dissipation.
Oltre a ciò, spesso si verifica la situazione per cui, quando il secondo rullo viene trainato, può succedere che, a causa di un eccessivo sforzo sulla cinghia, le ruote slittino compromettendo la corretta trasmissione del moto. Inoltre, il verificarsi di attriti tra o rulli comporta variazioni di temperatura sulla superficie dei rulli stessi, difficilmente prevedibili e quantificabili, che influenzano negativamente la qualità del prodotto finale ottenuto. In addition to this, the situation often occurs whereby, when the second roller is towed, it can happen that, due to excessive strain on the belt, the wheels slip, compromising the correct transmission of the motion. Furthermore, the occurrence of friction between or rollers involves temperature variations on the surface of the rollers themselves, which are difficult to predict and quantify, which negatively affect the quality of the final product obtained.
Nel caso di laminatoi in cui i rulli di un gruppo di macinazione abbiano velocità di rotazione differenti, consentendo di ottenere un trattamento di macinazione migliore, esiste però l'inconveniente di dover collegare i rulli con pulegge e ruote dentate aventi differenti diametri primitivi, per ottenere un rapporto di trasmissione diverso dall'unità. In the case of rolling mills in which the rollers of a grinding group have different rotation speeds, allowing to obtain a better grinding treatment, there is however the drawback of having to connect the rollers with pulleys and toothed wheels having different pitch diameters, to obtain a transmission ratio other than the unit.
Tale rapporto di velocità però è fisso e predeterminato mediante calcoli matematici che definiscono tipo e lunghezza delle cinghie e il diametro delle pulegge. However, this speed ratio is fixed and predetermined by mathematical calculations which define the type and length of the belts and the diameter of the pulleys.
Volendo invece variare la differenza di velocità di rotazione tra i rulli sarà necessario interrompere il funzionamento della macchina, e quindi la produttività, per montare una coppia di pulegge differenti. If, on the other hand, the difference in rotation speed between the rollers is to be varied, it will be necessary to interrupt the operation of the machine, and therefore the productivity, to mount a pair of different pulleys.
Sono noti laminatoi che utilizzano uno o due motori a magneti permanenti, montati assialmente ai rulli e che consentono di controllare la velocità di ciascun rullo in modo indipendente. Rolling mills are known which use one or two permanent magnet motors, mounted axially to the rollers and which allow the speed of each roll to be controlled independently.
I motori a trascinamento magnetico hanno però il grave inconveniente di essere molto costosi, di richiedere manutenzione specializzata sia ordinaria, poiché l'ambiente di lavoro è molto polveroso, sia straordinaria, innalzando complessivamente i costi di installazione e gestione dell'impianto in modo sensibile e spesso non sostenibile. Magnetic drive motors, however, have the serious drawback of being very expensive, requiring both ordinary specialized maintenance, since the working environment is very dusty, and extraordinary, raising the overall costs of installation and management of the system significantly and often not sustainable.
Per ovviare a tutti i suddetti inconvenienti si è studiato e realizzato un nuovo tipo di sistema di motorizzazione e trasmissione per gruppi di macinazione di laminatoi e nuovo laminatoio con motori asincroni, per la macinazione e lavorazione di cereali, miscele di cereali, granulati e similari. To overcome all the aforementioned drawbacks, a new type of motorization and transmission system has been studied and implemented for grinding units in rolling mills and a new rolling mill with asynchronous motors, for the grinding and processing of cereals, cereal mixtures, granulates and the like.
Compito principale del presente trovato è quello di ottimizzare le prestazioni produttive, qualitative ed energetiche. The main aim of the present invention is to optimize the productive, qualitative and energetic performances.
Il nuovo sistema di motorizzazione e trasmissione può essere installato anche su laminatoi esistenti con minimi interventi meccanici. The new motorization and transmission system can also be installed on existing rolling mills with minimal mechanical interventions.
Un altro scopo del nuovo laminatoio è quello di eliminare o ridurre i cinematismi e gli organi si trasmissione tra i rulli, riducendo così il numero di tutte le parti usurabili e conseguentemente anche i tempi e i costi di manutenzione e controllo. Another purpose of the new rolling mill is to eliminate or reduce the kinematic mechanisms and the transmission members between the rollers, thus reducing the number of all parts that wear out and consequently also the maintenance and control times and costs.
Altro scopo è quello di poter variare la velocità di ogni singolo rullo e anche la velocità relativa tra i rulli senza richiedere alcun intervento meccanico sul laminatoio. Il sistema di trasmissione è infatti pilotabile elettronicamente. Altro scopo del nuovo laminatoio è quello di poter recuperare parte dell'energia elettrica generata dalla frenatura di un rullo, che può così essere riutilizzata per il funzionamento del laminatoio. Another object is to be able to vary the speed of each individual roller and also the relative speed between the rollers without requiring any mechanical intervention on the rolling mill. The transmission system is in fact electronically piloted. Another purpose of the new rolling mill is to be able to recover part of the electrical energy generated by the braking of a roller, which can thus be reused for the operation of the rolling mill.
Questi ed altri scopi, diretti e complementari, sono raggiunti dal nuovo sistema di motorizzazione e trasmissione per gruppi di macinazione di laminatoi e nuovo laminatoio con motori asincroni, per la macinazione e lavorazione di cereali, miscele di cereali, granulati e similari. These and other direct and complementary purposes are achieved by the new motorization and transmission system for grinding units of rolling mills and new rolling mill with asynchronous motors, for the grinding and processing of cereals, cereal mixtures, granulates and the like.
Il nuovo sistema di motorizzazione e trasmissione per gruppi di macinazione di laminatoi, detti gruppi di laminazione essendo generalmente costituiti di un primo e un secondo rullo ruotabili assialmente, e disposti tra loro paralleli, comprende: The new motorization and transmission system for grinding groups of rolling mills, said rolling groups being generally constituted by a first and a second roller rotatable axially, and arranged parallel to each other, comprises:
- un primo motore asincrono trifase, atto ad essere direttamente o indirettamente collegato ad un primo rullo di un gruppo di macinazione; di preferenza detto primo motore è collegato direttamente a detto primo rullo e preferibilmente in asse allo stesso; - un secondo motore asincrono trifase, atto ad essere direttamente o indirettamente collegato ad un secondo rullo di un gruppo di macinazione; di preferenza detto secondo motore è collegato direttamente a detto secondo rullo e preferibilmente in asse allo stesso; - a first three-phase asynchronous motor, adapted to be directly or indirectly connected to a first roller of a grinding unit; preferably said first motor is connected directly to said first roller and preferably in axis thereto; - a second three-phase asynchronous motor, adapted to be directly or indirectly connected to a second roller of a grinding unit; preferably said second motor is connected directly to said second roller and preferably in axis thereto;
- almeno un primo inverter collegato a detto primo motore. - at least one first inverter connected to said first motor.
In detta prima forma realizzativa, il laminatoio che installa detto sistema è detto "parzialmente controllato": detto primo motore con inverter collegato ad un primo rullo del laminatoio permette la regolazione elettronica e controllata della velocità di rotazione di detto rullo, che sarà il rullo lento, ossia quello destinato a ruotare normalmente a velocità minore rispetto al secondo rullo, o rullo veloce. In said first embodiment, the rolling mill that installs said system is called "partially controlled": said first motor with inverter connected to a first roller of the rolling mill allows the electronic and controlled adjustment of the rotation speed of said roller, which will be the slow roller , ie the one intended to rotate normally at a lower speed than the second roller, or fast roller.
Detto secondo rullo o rullo veloce, essendo collegato a detto secondo motore privo di inverter ruota invece a velocità fissa. Since said second roller or fast roller, being connected to said second motor without an inverter, it rotates at fixed speed.
In una seconda forma realizzativa, il sistema comprende anche almeno un secondo inverter, e dove ognuno di detti primo e secondo motore è collegato ad uno di detti inverter. In a second embodiment, the system also comprises at least a second inverter, and where each of said first and second motors is connected to one of said inverters.
In detta seconda forma realizzativa, il laminatoio che installa detto sistema è detto "totalmente controllato", dove la velocità di rotazione di entrambi detti primo e secondo rullo può essere regolata elettronicamente e in modo indipendente tra un rullo e l'altro. In said second embodiment, the rolling mill which installs said system is called "totally controlled", where the rotation speed of both said first and second rollers can be electronically and independently adjusted between one roll and another.
In entrambi i casi il rullo più lento, quando ruota in contatto con il rullo più veloce a causa dell’interposto materiale in macinazione, non subirà più l'effetto di trascinamento dovuto al contatto con detto rullo veloce ma, per mantenere la velocità impostata con modalità software, l'inverter dovrà provocare la frenatura del rullo lento. In both cases the slower roller, when it rotates in contact with the faster roller due to the interposed material being grinded, will no longer undergo the dragging effect due to the contact with said fast roller but, in order to maintain the speed set with software mode, the inverter will have to cause slow roller braking.
In questo modo viene recuperata parte dell'energia elettrica che verrà indirizzata verso il BUS DC dell'inverter del rullo veloce nel caso di laminatoio completamente controllato, mentre viene indirizzata verso la rete elettrica nel caso del laminatoio parzialmente controllato. In this way, part of the electrical energy is recovered which will be directed towards the DC BUS of the high speed roller inverter in the case of a fully controlled rolling mill, while it is directed towards the electrical network in the case of the partially controlled rolling mill.
Nel caso di laminatoio "totalmente controllato" detti inverter possono essere di tipo convenzionale, con BUD DC disponibile ai morsetti di collegamento. Nel caso di laminatoio "parzialmente controllato" detto primo inverter è di tipo rigenerativo e/o è collegato ad un modulo di rigenerazione esterno. Detto sistema di motorizzazione e trasmissione è utilmente installabile su laminatoi di nuova costruzione e anche, molto efficacemente, su laminatoi preesistenti del tipo noto, con singolo motore e sistema di trasmissione a cinghie/pulegge, come verrà di seguito descritto e rivendicato. In the case of a "totally controlled" rolling mill, said inverters can be of the conventional type, with BUD DC available at the connection terminals. In the case of a "partially controlled" rolling mill, said first inverter is of the regenerative type and / or is connected to an external regeneration module. Said motorization and transmission system can be usefully installed on newly built rolling mills and also, very effectively, on pre-existing rolling mills of the known type, with a single motor and belt / pulley transmission system, as will be described and claimed below.
Le caratteristiche del nuovo sistema di motorizzazione e trasmissione saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione con riferimento alla tavola di disegno, allegata a titolo di esempio non limitativo. The characteristics of the new engine and transmission system will be better clarified by the following description with reference to the drawing table, attached as a non-limiting example.
In figura 1 è mostrato lo schema del sistema (1) nella forma realizzativa per ottenere un laminatoio "totalmente controllato"; in figura 2 è mostrato lo schema del sistema (1) di figura 1 in una configurazione alternativa; in figura 3 è mostrato lo schema del sistema (1') nella forma realizzativa per ottenere un laminatoio "parzialmente controllato". Figure 1 shows the scheme of the system (1) in the embodiment for obtaining a "totally controlled" rolling mill; Figure 2 shows the scheme of the system (1) of Figure 1 in an alternative configuration; Figure 3 shows the scheme of the system (1 ') in the embodiment for obtaining a "partially controlled" rolling mill.
Con riferimento allo schema di figura 1, il sistema di motorizzazione e trasmissione (1) comprende un primo motore asincrono trifase (M1), atto ad essere direttamente o indirettamente collegato ad un primo rullo di un gruppo di macinazione, o rullo lento, e un secondo motore asincrono trifase (M2), atto ad essere direttamente o indirettamente collegato ad un secondo rullo di un gruppo di macinazione, o rullo veloce, ossia destinato ad avere una velocità maggiore di detto primo rullo o rullo lento. With reference to the diagram of figure 1, the motorization and transmission system (1) comprises a first three-phase asynchronous motor (M1), able to be directly or indirectly connected to a first roller of a grinding unit, or slow roller, and a second three-phase asynchronous motor (M2), adapted to be directly or indirectly connected to a second roller of a grinding unit, or fast roller, ie intended to have a higher speed than said first roller or slow roller.
Ognuno di detti motori (M1, M2) è collegato ad un relativo inverter (V1, V2), che permette di regolare elettronicamente la velocità di rotazione del corrispondente rullo. Each of said motors (M1, M2) is connected to a relative inverter (V1, V2), which allows to electronically adjust the rotation speed of the corresponding roller.
Detti inverter (V1, V2) sono tra loro collegati da BUS DC in parallelo. Said inverters (V1, V2) are connected to each other by BUS DC in parallel.
In questo modo, l'energia elettrica recuperata dal rullo lento che deve mantenere la propria velocità impostata può essere recuperata essendo indirizzata verso l'inverter (V2) del rullo veloce. In this way, the electrical energy recovered by the slow roller which must maintain its set speed can be recovered by being directed towards the inverter (V2) of the fast roller.
Tutta l'energia viene così riutilizzata. All energy is thus reused.
Come mostrato in figura 2 in una forma realizzativa alternativa, è anche possibile prevedere che detto inverter (V1) del rullo lento sia alimentato direttamente da detto BUD DC di detto inverter (V2) del rullo veloce, che a sua volta è invece alimentato dalla rete elettrica (R). In questo modo non è necessario alimentare direttamente il primo motore (M1) del rullo lento. Tale soluzione è particolarmente efficace nel caso in cui il nuovo sistema di motorizzazione e trasmissione debba essere installato su laminatoi esistenti del tipo noto, ossia dotato di un unico motore, collegato alla rete elettrica di alimentazione, e tradizionale sistema di trasmissione a cinghie/pulegge. Per l'installazione del nuovo sistema oggetto del presente brevetto è infatti sufficiente rimuovere il sistema di trasmissione a cinghie/pulegge, e installare i due motori (M1, M2) con relativi inverter (V1, V2) ai rispettivi rulli, tra loro collegati con BUS DC, e dove solo un motore, in questo caso detto secondo motore (M2) è alimentato direttamente dalla rete elettrica (R). Con riferimento allo schema di figura 3, il sistema di motorizzazione e trasmissione (1') comprende un primo motore asincrono trifase (M1), atto ad essere direttamente o indirettamente collegato ad un primo rullo di un gruppo di macinazione, o rullo lento, e un secondo motore asincrono trifase (M2), atto ad essere direttamente o indirettamente collegato ad un secondo rullo di un gruppo di macinazione, o rullo veloce, ossia destinato ad avere una velocità maggiore di detto primo rullo o rullo lento. As shown in figure 2 in an alternative embodiment, it is also possible to provide that said inverter (V1) of the slow roller is powered directly by said BUD DC of said inverter (V2) of the fast roller, which in turn is instead powered by the mains electric (R). In this way it is not necessary to directly feed the first motor (M1) of the slow roller. This solution is particularly effective in the case in which the new motorization and transmission system is to be installed on existing rolling mills of the known type, ie equipped with a single motor, connected to the electrical supply network, and a traditional belt / pulley transmission system. For the installation of the new system object of this patent it is in fact sufficient to remove the belt / pulley transmission system, and to install the two motors (M1, M2) with relative inverters (V1, V2) to the respective rollers, connected to each other with BUS DC, and where only one motor, in this case said second motor (M2) is powered directly by the mains (R). With reference to the diagram of figure 3, the motorization and transmission system (1 ') comprises a first three-phase asynchronous motor (M1), adapted to be directly or indirectly connected to a first roller of a grinding unit, or slow roller, and a second three-phase asynchronous motor (M2), adapted to be directly or indirectly connected to a second roller of a grinding unit, or fast roller, ie intended to have a higher speed than said first roller or slow roller.
Detto primo motore (M1) è collegato ad un relativo inverter (V1), che permette di regolare elettronicamente la velocità di rotazione del corrispondente rullo lento. Detto rullo veloce, essendo motorizzato da detto secondo motore (M2) senza inverter, ha velocità fissa preimpostata. Said first motor (M1) is connected to a relative inverter (V1), which allows to electronically adjust the rotation speed of the corresponding slow roller. Said fast roller, being motorized by said second motor (M2) without inverter, has a preset fixed speed.
In questo modo, l'energia elettrica recuperata dal rullo lento che deve mantenere la propria velocità impostata può essere recuperata essendo indirizzata verso detta rete (R). In this way, the electrical energy recovered by the slow roller which must maintain its own set speed can be recovered by being directed towards said network (R).
In questo caso, detto primo inverter (V1) è del tipo rigenerativo, comprendendo un modulo di rigenerazione (V11), interno e integrato o esterno, che indirizza l'energia generata in rete (R). In this case, said first inverter (V1) is of the regenerative type, comprising a regeneration module (V11), internal and integrated or external, which directs the energy generated into the grid (R).
Tutta l'energia viene così riutilizzata. All energy is thus reused.
Il presente brevetto riguarda anche il laminatoio comprendente almeno un gruppo di macinazione, a sua volta comprendente un primo rullo, o rullo lento, e un secondo rullo, o rullo veloce, e detto sistema di motorizzazione e trasmissione (1, 1') collegato a detti rulli, dove detto primo motore (M1) con inverte (V1) è collegato a detto primo rullo o rullo lento, e detto secondo motore (M2) con o senza inverter (V2) è collegato a detto secondo rullo o rullo veloce. The present patent also relates to the rolling mill comprising at least one grinding unit, in turn comprising a first roller, or slow roller, and a second roller, or fast roller, and said motorization and transmission system (1, 1 ') connected to said rollers, where said first motor (M1) with inverter (V1) is connected to said first roller or slow roller, and said second motor (M2) with or without inverter (V2) is connected to said second roller or fast roller.
Queste sono le modalità schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo. These are the schematic modalities sufficient for the skilled person to realize the invention, consequently, in concrete application there may be variations without prejudice to the substance of the innovative concept.
Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alla tavola acclusa si esprimono le seguenti rivendicazioni. Therefore, with reference to the preceding description and to the attached table, the following claims are expressed.
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