JP5376744B2 - 可変傾斜角を有する回転シュートを備えたバルク材料の分配のための装置 - Google Patents
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Description
本発明は、可変傾斜角を有する回転シュートを備えたバルク材料を分配するための装置に関する。
図1、2、4、5に示すバルク材料を分配するための装置10は特に、例えば溶鉱炉といった竪型炉の装入装置の一部であることを意図している。この装置は、垂直供給チャネル16を画定する固定された供給スリーブ14を備えた外枠12を含んでいる。懸架回転子18は、大径の玉軸受け20によって外枠12内に懸架されている。この懸架回転子18は、その下端に外枠12の内側と炉の内側との間のスクリーンとして働く水平フランジ24を備えた円筒形ボディーを含んでいる。傾斜制御回転子28と呼ばれる第2の回転子28は、懸架回転子18を取り巻いており、懸架回転子18の回転軸と実質的に同軸の回転軸を持つように大径玉軸受け26によって外枠12内に懸架されている。
まず第一に、シュート32はその自重の影響下で準垂直位置に(すなわち、垂直に関して測定されたその傾斜角が最小になる位置に)傾くことができるように平衡を保っていること、及び、傾斜機構はシュート32がその自重の影響下で最小傾斜位置に戻るときに傾斜制御回転子を矢印120の方向に、また懸架回転子を矢印120’の方向にそれぞれ加速することができるように寸法決めされること(これは特に、傾斜制御回転子を所定の傾斜角で平衡状態に維持するためには傾斜制御回転子28にあるモーメントを適用しなくてはならないことを意味する)を仮定しよう。またシュート32は矢印120の方向に速度Nで回転すべきものと仮定する。垂直に関して測定されたシュート32の傾斜角を増加させるために、可変速度駆動装置106は、傾斜制御回転子28に制動モーメントを加える発電機として電動機80を働かせるが、電動機60は懸架回転子18を矢印120の方向に速度Nで駆動する。更にもし傾斜制御回転子によって加えられる制動モーメントがシュートを平衡位置に維持するために必要とされるモーメントよりも大きくなれば、傾斜制御回転子28は懸架回転子に関して減速し、垂直に関して測定されたシュート32の傾斜角は増加する。傾斜制御回転子28によって加えられる制動モーメントがシュート32の平衡モーメントを大きく超えれば超えるほど、懸架回転子18に対する傾斜制御回転子28の減速は大きくなりシュート32の傾斜速度は速くなる。懸架回転子18を駆動するのは無論、電動機60であるが、これは傾斜制御回転子28を減速するために傾斜制御回転子28に加えられる制動モーメントに打ち勝つために必要とされるパワーを与えなくてはならない。このパワーは部分的には、電動機80が傾斜制御回転子28の制動モーメントを発生させるための発電機として働くときに可変速度駆動装置106が電力供給網に注入する電力によって補償される。もしシュート32を一定の傾斜角で矢印120の方向に速度Nで回転させ続けたいのであれば、電動機80の制動モーメントは、傾斜制御回転子28の回転速度が懸架回転子18の回転速度Nと実質的に同じになるように可変速度駆動装置106によって設定されなくてはならない。両回転子18、28の回転速度がほぼ等しくなると、クラッチ90が係合する。この瞬間から両回転子18、28は回転上、相互依存関係になり、同じ速度で回転する。シュート32の傾斜角は係合時のその値で固定される。電動機80は、もはや制動トルクを発生させる必要がなくなり、したがってアイドリング回転が可能になる。その結果、電動機60はもはや、傾斜制御回転子28の制動モーメントに打ち勝つ必要がなくなり、このことはその吸収されるパワーがかなり減少することを意味する。シュート32の傾斜を垂直に関して減らすためには、クラッチ90は単に解放されれば良い。傾斜制御回転子28は、シュート32の特定のバランスによって矢印120の方向の加速度を受けており、これは懸架回転子18に対する傾斜制御回転子28の遅れを減少させる。その結果、垂直に対するシュート32の傾斜角は減少する。シュート32の傾斜速度をその最小傾斜角の位置に向けて制御するためには、中央制御装置102は、可変速度駆動装置106を介して電動機80を発電機として、傾斜制御回転子28に制動モーメントを加える。この制動モーメントは、シュート32をその平衡位置に保持するために必要とされるモーメントより小さくしておくべきであるのは無論である。今度はシュート32を反対方向に、すなわち矢印120’の方向に速度Nで回転させることとする。垂直に関して測定されたシュート32の傾斜角を増加させるために、可変速度駆動装置106は、電動機80が傾斜制御回転子28を矢印120’の方向に速度N’>Nで駆動するように電動機80を動作させ、また可変速度駆動装置104は、制動モーメントを懸架回転子18に加える発電機として電動機60を動作させる。可変速度駆動装置106を用いて制御装置102は、シュート32の傾斜速度を所望の値に調整するために傾斜制御回転子28の駆動速度N’を制御する。可変速度駆動装置104を用いて制御装置102は、懸架回転子18の回転速度が所望の値Nに実質的に等しいままに留まるように電動機60を制御する。さて、懸架回転子18を回転速度Nに保持するために懸架回転子18に加えられる制動モーメントに打ち勝つために必要とされるパワーを供給しなくてはならないのは電動機80である。このパワーは部分的には、電動機60が懸架回転子18の制動モーメントを発生させるための発電機として動作するときに可変速度駆動装置104が電力供給網に注入する電力によって補償される。もしシュート32を一定の傾斜角で矢印120’の方向に速度Nで回転させ続けたいのであれば、傾斜回転子28の制動モーメントは、傾斜速度がゼロになるまで可変速度駆動装置106によって調整されるべきである。この瞬間に傾斜制御回転子28の回転速度は懸架回転子18の回転速度Nと同じになり、そしてクラッチ90が係合される。両回転子18、28はこのとき回転上、相互依存関係になり、同じ速度で回転する。電動機60は、もはや制動トルクを発生させる必要がなくなり、アイドリング回転が可能になる。その結果、電動機80はもはや、懸架回転子18の制動モーメントに打ち勝つ必要がなくなり、このことは、その吸収されるパワーがかなり減少することを意味する。もしクラッチ90が係合すれば電動機60は、シュートを速度Nで矢印120’の方向に回転駆動するために使用できることにも留意すべきである。シュート32の傾斜を垂直に関して再び減らすためには、まずクラッチ90が解放される。懸架回転子18は、シユート32の特定のバランスによって矢印120’の方向の駆動モーメントを受けており、これは懸架回転子18をこの回転方向に加速する傾向がある。可変速度駆動装置104を用いて中央制御装置102は、シュート32の回転速度を所望の値Nに調整するように懸架回転子18の制動モーメントを調整する。可変速度駆動装置106を用いて中央制御装置102は、シュート32の傾斜速度を所望の値に調整するように傾斜制御回転子28の制動モーメントを設定する。もし傾斜制御回転子28の回転速度N’が懸架回転子18の回転速度Nより小さければ、垂直に関するシュート32の傾斜角は減少する。
Claims (24)
- 支持枠(12)と、
バルク材料用の分配シュート(32)と、
実質的に垂直な回転軸の周りに回転できるように前記支持枠(12)に搭載された懸架回転子(18)であって、前記シュート(32)が実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜可能であるように懸架されている懸架回転子(18)と、
その回転軸を中心として第1の方向に前記懸架回転子(18)を回転させることができる第1の電動機(60)と、
実質的に垂直な回転軸の周りに回転可能であるように前記支持枠(12)に搭載された傾斜制御回転子(28)と、
前記シュート(32)と前記傾斜制御回転子(28)との間に連結された傾斜機構(36、36’)とを含み、
前記シュートは、一定の範囲内で、その傾斜方向の一方へ回動するように付勢されていること、
前記傾斜機構(36、36’)は、一方では、前記懸架回転子(18)と前記傾斜制御回転子(28)との回転数の差を前記シュート(32)の傾斜角の一方向の変化に変換するものであり、他方では、傾斜方向の一方へ回動するように付勢されているシュートの傾斜動を前記傾斜制御回転子(28)の回転に変化する機構であり、
第1の制動装置(80’)が前記傾斜制御回転子(28)に制動モーメントを作用させることができるように前記傾斜制御回転子(28)に連結されていることと、
第1の制御装置(102、106)が前記傾斜制御回転子(28)の制御された制動によって前記シュート(32)の傾斜角の変化を制御するように前記第1の制動装置(80’)に連結されていることと、を特徴とする前記バルク材料を分配するための装置。
- 前記懸架回転子(18)と前記傾斜制御回転子(28)との間には、クラッチ(90)を有する伝動機構(52、56、72、76)が連結され、前記伝動機構(52、56、72、76)は前記クラッチ(90)の係合位置において、両回転子(18、28)を等しい回転速度とする相互依存状態にするものであることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向にその回転軸を中心に前記傾斜制御回転子(28)を駆動できるように前記傾斜制御回転子(28)に連結された第2の電動機(80)と、
前記懸架回転子(18)に制動モーメントを作用させることができるように前記懸架回転子(18)に連結された第2の制動装置(60’)と、を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- 前記懸架回転子(18)の制動モーメントを変化させることによって前記第2の方向に回転している前記シュート(32)の傾斜角の変化を制御するように前記第2の制動装置(60’)に連結された第2の制御装置(102、104)を含むことを特徴とする、請求項3に記載の装置。
- 前記第2の電動機(80)に連結された可変速度駆動装置(106)と、
前記傾斜制御回転子(28)の回転速度を変化させることによって前記懸架回転子(18)の回転速度を制御するように前記可変速度駆動装置(106)に連結された制御装置と、を含むことを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記第2の電動機(80)に連結された可変速度駆動装置(106)と、
一定に保持された前記懸架回転子(18)の回転速度を用いて前記傾斜制御回転子(28)の回転速度を変化させることによって前記シュートの傾斜速度を制御するように前記可変速度駆動装置(106)に連結された制御装置と、を含むことを特徴とする、請求項3に記載の装置。
- 前記第1の電動機(60)と前記第2の制動装置(60’)および前記第2の電動機(80’)と前記第1の制動装置(80’)はそれぞれ、電動機モードでは、駆動トルクを発生させ、また発電機モードでは、少なくとも一方向に制動トルクを発生させることができる電気回路によって供給される電気式回転機械を含む装置を形成することを特徴とする、請求項3から6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電気式回転機械は減速器(58、78)を備えた電動機(60、80)であることと、
前記電気回路は静的周波数変換器(104、106)であること、を特徴とする、請求項7に記載の装置。
- 前記第1の制御装置(102、106)と前記第2の制御装置(102,104)はそれぞれ、
前記懸架回転子(18)の角度位置を感知する第1の角度センサー(108)と、
前記傾斜制御回転子(28)の角度位置を感知する第2の角度センサー(110)と、
両回転子(18、28)の相対的角度位置を計算するための計算手段(102)と、を含むことを特徴とする、請求項4、5、7、8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の制御装置(102、106)と前記第2の制御装置(102,104)はそれぞれ、
両回転子(18、28)の角度位置を感知する差動角度センサー(126)
- 前記第1の制御装置(102、106)と前記第2の制御装置(102,104)はそれぞれ、
第1の入力シャフト(132)と第2の入力シャフト(134)と出力シャフト(136)とを有する差動測定機構(130)と、前記出力シャフト(136)の角度位置を感知する角度センサー(148)と、を含んでおり、前記第1の入力シャフト(132)は前記懸架回転子(18)によって回転させられ、前記第2の入力シャフト(134)は前記傾斜制御回転子(28)によって回転させられ、また前記差動測定機構(130)は両回転子(18、28)が同じ回転速度を有するときに前記出力シャフト(136)が回転しないように寸法決めされていることを特徴とする、請求項4、5、7、8のいずれか一項に記載の装置。
- 支持枠(12)と、
バルク材料用の分配シュート(32)と、
実質的に垂直な回転軸の周りに回転できるように前記支持枠(12)に搭載された懸架回転子(18)であって、前記シュート(32)が実質的に水平な傾斜軸の周りに傾斜可能であるように懸架されている懸架回転子(18)と、
軸を中心として第1の方向に前記懸架回転子(18)を回転させることができる第1の電動機(60)と、
実質的に垂直な回転軸の周りに回転可能であるように前記支持枠(12)に搭載された傾斜制御回転子(28)と、
前記シュート(32)と前記傾斜制御回転子(28)との間に連結された傾斜機構(36、36’)と、
を含むバルク材料を分配するための装置であって、
前記傾斜機構(36、36’)は、前記懸架回転子(18)と前記傾斜制御回転子(28)との差動回転を前記シュート(32)の傾斜角の変化に変換するよう機構であること、
第1の制動装置(80’)が前記傾斜制御回転子(28)に制動モーメントを作用させることができるように前記傾斜制御回転子(28)に連結されていることと、
第2の電動機(80)が前記シュート(32)の所望の回転速度より高い回転速度で前記第1の方向に前記傾斜制御回転子(28)を第2の電動機の軸の周りに回転させることができるように前記傾斜制御回転子(28)に連結されていることと、
第2の制動装置(60’)が前記懸架回転子(18)に制動モーメントを作用させることができるように前記懸架回転子(18)に連結されていることと、
制御装置(102、104、106)は、前記シュート(32)の傾斜を第1の方向に前記懸架回転子(18)を駆動することと前記第1の制動装置(80’)を用いて前記傾斜制御回転子(28)の制御された制動とによって一方の方向に制御することができ、また前記シュート(32)の傾斜を、前記シュート(32)の所望の回転速度より高い回転速度で前記第1の方向に前記傾斜制御回転子(28)を駆動することと、前記の第2の制動装置(60)による前記懸架回転子(18)の制御された制動とによって第2の方向に制御することができることと、を特徴とする前記バルク材料を分配するための装置。
- 前記傾斜機構(36、36’)は自動阻止機構であることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
- 前記懸架回転子(18)と前記傾斜制御回転子(28)との間には、クラッチ(90)を有する伝動機構(52、56、72、76)が連結され、前記伝動機構(52、56、72、76)は前記クラッチ(90)の係合位置において、両回転子(18、28)を等しい回転速度とする相互依存状態にするものであることを特徴とする、請求項12に記載の装置。
- 前記第1の電動機(60)は前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に前記シュート(32)の所望回転速度で前記懸架回転子(18)を駆動することができることと、
前記第2の電動機(80)は第2の回転方向に前記シュート(32)の所望の回転速度より高い回転速度で前記傾斜制御回転子(28)を駆動することができることと、を特徴とする、請求項12から14のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2の方向への前記シュート(32)の回転時に、前記第1の制動装置(80’)と前記第2の制動装置(60’)と前記第2の電動機(80)とに連結された前記制御装置は、前記シュート(32)の傾斜を:
前記第2の電動機(80)を用いて前記シュート(32)の所望の回転速度より高い回転速度で前記第2の方向に前記傾斜制御回転子(28)を駆動することと前記懸架回転子(18)の制御された制動とによって一方の方向に制御し、
前記第1の制動装置(80’)を用いて第2の方向に前記懸架回転子(18)を駆動することと前記傾斜制御回転子(28)の制御された制動とによって他方の方向に制御することができることを特徴とする、請求項13に記載の装置。
- 前記第2の電動機(80)には可変速度駆動装置(106)が連結されていることと、
前記制御装置は前記傾斜制御回転子(28)の回転速度を変化させることによって前記懸架回転子(18)の回転速度を制御するように前記可変速度駆動装置(106)を制御できることと、を特徴とする、請求項12から16のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2の電動機(80)には可変速度駆動装置(106)が連結されていることと、
前記制御装置は前記傾斜制御回転子(28)の回転速度を変化させることによって前記シュート(32)の傾斜速度を制御するように前記可変速度駆動装置(106)を制御できること、を特徴とする、請求項12から16のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1の電動機(60)と前記第2の制動装置(60’)および前記第2の電動機(80)と前記第1の制動装置(80’)はそれぞれ、電動機モードでは、駆動トルクを発生させ、又、発電機モードでは、少なくとも一つの回転方向に制動トルクを発生させることのできる電気回路によって供給される電気式回転機械を含む装置を形成することを特徴とする、請求項12から18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電気式回転機械は減速器(58、78)を備えた電動機(60、80)であること、
前記電気回路は回転速度/発生トルク線図の四つの象限での前記電気式回転機械の動作を可能にする静的周波数変換器(104、106)であること、を特徴とする、請求項19に記載の装置。
- 前記制御装置は、
前記懸架回転子(18)の角度位置を感知する第1の角度センサー(108)と、
前記傾斜制御回転子(28)の角度位置を感知する第2の角度センサー(110)と、
両回転子(18、28)の相対的角度位置を計算するための計算手段(102)と、を含むことを特徴とする、請求項12から20のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御装置は、
両回転子(18、28)の相対的角度位置を感知する差動角度センサー(126)を含むことを特徴とする、請求項12から21のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御装置は、
第1の入力シャフト(132)と第2の入力シャフト(134)と出力シャフト(136)とを有する差動測定機構(130)と、
前記出力シャフト(136)の角度位置を感知する角度センサー(148)と、を含んでおり、
前記第1の入力シャフト(132)は前記懸架回転子(18)によって回転させられ、前記第2の入力シャフト(134)は前記傾斜制御回転子(28)によって回転させられ、また前記差動測定機構(130)は両回転子(18、28)が同じ回転速度を有するときに前記出力シャフト(136)が回転しないように寸法決めされることを特徴とする、請求項12から21のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御装置は、
前記シュート(32)と共に回転する前記シュート(32)の傾斜センサーと、前記傾斜センサーに接続された送信器と、前記支持枠(12)に固定された少なくとも一つの受信器とを含むことを特徴とする、請求項12から21のいずれか一項に記載の装置。
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