MX2012010106A

MX2012010106A - Transmision para un tambor giratorio.

Info

Publication number: MX2012010106A
Application number: MX2012010106A
Authority: MX
Inventors: Gerhard Kaestingschaefer; Dem Venne Johannes Auf
Original assignee: Thyssenkrupp Polysius Ag
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-11-23
Also published as: US20120312113A1; EP2542849B1; CN102770732B; WO2011107383A1; BR112012021804A2; DK2542849T3; RU2561546C2; EP2542849A1; BR112012021804B1; BR112012021804A8; JP2013521447A; JP5726918B2; CN102770732A; ES2540975T3; RU2012141657A

Abstract

La transmisión para un tambor giratorio de acuerdo con la invención consiste sustancialmente en: a. una rueda dentada, que se puede fijar en el lado circunferencial exterior del tambor giratorio para girar con el mismo, b. un piñón que se acopla por engranado con la rueda dentada y que se dispone en una flecha de transmisión para girar con la misma y para un movimiento de inclinación, el piñón se asegura con su flecha de transmisión de tal manera que pueda realizar un movimiento pivotal con relación a la rueda dentada, y c. un motor impulsor para impulsar la flecha de transmisión; además, aparte del acoplamiento por engranado, el piñón también está en contacto de rodamiento con interbloqueo con la rueda dentada.

Description

TRANSMISIÓN PARA UN TAMBOR GIRATORIO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a una transmisión para un tambor giratorio que tiene dimensiones relativamente grandes, en particular para un horno rotatorio, un tambor de enfriamiento, un molino de tambor o similares.

En los tambores giratorios de este tipo, en particular los hornos rotatorios de cemento, el torque de la transmisión del motor impulsor es transmitido al tambor giratorio por medio de un engranaje intermedio (engranaje de piñón y corona). En este caso, los alojamientos del soporte del piñón se sujetan a la base del horno y el engranaje de corona se monta en la circunferencia externa del tambor giratorio para girar con el mismo usando un medio de sujeción adecuado para el engranaje de corona.

La carga del engranaje intermedio depende del toque requerido por el horno y de la calidad del engranado entre el piñón y el engranaje de corona. La corrida verdadera del engranaje de corona y la orientación del piñón con relación al engranaje de corona afectan el engranado. Para un engranado óptimo, las flechas del piñón y el engranaje de corona son paralelas y la distancia se ajusta de tal manera que los dientes puedan rodar uno sobre el otro.

Bajo condiciones de operación muy variables, en particular si el tambor giratorio está expuesto al calor, las flechas del horno se deforman y se altera la distancia que hay entre el piñón y el engranaje de corona. Las vueltas y la excentricidad radial que resultan de lo misma y la separación axial alterada del engranaje de corona, cargan el engranado de tal manera que ocurre una sobrecarga en los dientes, y esto puede causar daño. Por lo tanto ya se han propuesto varias soluciones técnicas para hacer que el engranado entre el piñón y el engranaje de corona sea independiente, o por lo menos sustancialmente independiente, de las condiciones de operación del tambor giratorio.

En el documento DE 90 13 226 U1 , se propone el uso de un piñón inclinable, dando como resultado que se puedan compensar sustancialmente las desviaciones angulares entre las flechas del piñón y el engranaje de corona, que son causadas por las condiciones de operación. El movimiento axial del engranaje de corona (cambio en la longitud del tambor giratorio), causado por las condiciones de operación, se acomoda por un movimiento de deslizamiento en los dientes del piñón y el engranaje de corona. Sin embargo, una excentricidad radial del engranaje de corona no puede ser compensada únicamente por un piñón inclinable.

Para mantener el engranado óptimo entre el engranaje de corona y el piñón, el documento DE 90 13 266 U1 propone un dispositivo de monitoreo en la región del anillo de corona/piñón, que mide la distancia que hay entre el piñón y una superficie de referencia en el engranaje de corona. El piñón también está sujetado por la flecha impulsora del mismo, de manera que pueda pivotar con relación al engranaje de corona. El piñón se ajusta por medio de un dispositivo de control, como una función de la medición de la distancia, de tal manera que siempre se asegure un engranado constante entre el engranaje de corona y el piñón.

También se conoce otra solución a partir de la experiencia práctica, en donde el piñón se monta rígidamente en lo que se conoce como un carro de piñón. El carro de piñón es guiado radial y axialmente en el engranaje de corona por medio de rodillos. Gracias a la guía del carro de piñón en el engranaje de corona, el carro de piñón y por lo tanto el piñón siguen todos los movimientos del engranaje de corona. La conexión entre el carro de piñón y el engranaje de corona es por interbloqueo.

El carro de piñón también está soportado en la base del horno. El freno de soporte mantiene al carro de piñón en una posición tangencial al engranaje de piñón y comprende dos articulaciones, que le permiten al carro de piñón seguir las vueltas y la excentricidad radial y el desplazamiento axial del engranaje de corona sin restricciones. Sin embargo, la conexión rotacional entre el piñón y el engranaje principal, que se fija a la base del horno, resulta inconveniente en esta modalidad. Para compensar los movimientos relativos entre el carro de piñón y el engranaje principal, el torque es transmitido desde el engranaje principal al carro de piñón usando un árbol de toma de fuerza (eje cardánico). Este árbol de toma de fuerza puede reajustar un ángulo de desviación y cambiar la longitud entre el engranaje principal y el carro de piñón. Sin embargo está dispuesto en el lado de alto torque del engranaje principal, de tal manera que las articulaciones quedan expuestas a tensiones correspondientemente altas. Las fuerzas considerables que resultan de la extensión lineal hacen que el piñón ya no pueda seguir los movimientos del engranaje de corona sin el uso de fuerza. Para reducir este problema, se ha propuesto el uso de los dientes del engranaje en el carro de piñón para reajustar la longitud. Como resultado el problema se reduce de manera importante, pero no queda resuelto. La conexión rotacional (eje cardánico) en el lado de alto torque del engranaje principal sigue siendo problemática. Además esta solución técnica es compleja y hasta 40 % más costosa que una transmisión convencional que tiene un piñón montado rígidamente.

Los documentos US 42 34 237 A, US 29 08 179 A, CH 231 753 A y DE 697 258 también describen otro concepto de transmisión, en el que el cuerpo del piñón sirve para impulsar y también para soportar el tambor que será accionado. Pero este concepto de transmisión es incapaz de compensar las excentricidades radiales por las vueltas del tambor, causadas por la producción y la operación.

Por lo tanto el objetivo de la invención es encontrar una nueva solución, en la que que puedan ser absorbidos fácilmente tanto la excentricidad de las vueltas como la excentricidad radial del engranaje de corona.

De acuerdo con la invención, el objetivo se logra por las características de la reivindicación 1.

La transmisión de un tambor giratorio de acuerdo con la invención consiste sustancialmente en: a. un engranaje de corona, que se puede sujetar a la superficie de la circunferencia exterior del tambor giratorio para girar con el mismo, b. un piñón que se engrana con el engranaje de corona y que está dispuesto en una flecha de transmisión para girar con la misma y para un movimiento de inclinación, el piñón con su flecha de transmisión es sostenido pivotalmente con relación al engranaje de corona, y c. un motor impulsor para impulsar la flecha de transmisión.

Además del engranado, el piñón también está en contacto de rodamiento con interbioqueo con el engranaje de corona.

El piñón inclinable permite compensar la excentricidad por las vueltas del engranaje de corona. El movimiento axial del engranaje de corona puede ser acomodado por un movimiento de deslizamiento en los dientes del piñón y el engranaje de corona, o por un movimiento de deslizamiento del piñón en los soportes de la flecha de transmisión. En este caso, el piñón es guiado a través del engranaje de corona en una dirección axial.

Gracias al contacto adicional de rodamiento por interbioqueo del piñón con el engranaje de corona, también puede compensarse cualquier excentricidad radial del engranaje de corona.

Las reivindicaciones dependientes se refieren a otras configuraciones de la invención.

De acuerdo con una configuración preferida de la invención, para producir el contacto por rodamiento de interbioqueo, se forman trayectorias de rodamiento cilindrico en ambos lados del engranaje de corona, concéntricas al engranaje de corona, y el piñón comprende dos superficies de contacto cilindricas, formadas en forma concéntrica a la flecha de transmisión, cada superficie de contacto del piñón está en contacto de rodamiento con una trayectoria de rodamiento del engranaje de corona.

El contacto de rodamiento de interbloqueo asegura un engranado constante entre el piñón y el engranaje de corona en todo momento, ya que el piñón sigue cualquier excentricidad radial del engranaje de corona por medio del contacto por rodamiento de interbloqueo.

De preferencia las superficies de contacto del piñón tienen un diámetro que corresponde al diámetro del círculo primitivo. Con este fin, las trayectorias de rodamiento del engranaje de corona tienen un diámetro que corresponde al círculo primitivo del engranaje de corona. De esta manera se logra que las trayectorias de rodamiento rueden una en la otra sin resbalamiento.

Por ejemplo, las superficies de contacto se pueden formar en el piñón por medio de espaldones simétricos giratorios. De igual manera, las trayectorias de rodamiento también se pueden formar en el engranaje de corona por espaldones simétricos giratorios. Los espaldones en el piñón y en el engranaje de corona se pueden producir por una formación correspondiente del piñón/engranaje de corona, o por componentes adicionales, en particular anillos concéntricos, que son sujetados al piñón/engranaje de corona.

El piñón inclinable de preferencia comprende un cuerpo de piñón interno y un cuerpo de piñón externo, que se acoplan uno en el otro para transmitir el movimiento giratorio de la flecha de transmisión a través de dientes curvos, el cuerpo de piñón externo comprende dientes que se acoplan al engranaje de corona.

De acuerdo con otra configuración de la invención, se provee un anillo concéntrico y montado giratoriamente entre el piñón y el engranaje de corona, para producir el contacto por rodamiento de interbloqueo.

El piñón se puede desplazar en una dirección axial en los soportes de la flecha de transmisión y/o es guiado a través del engranaje de corona en una dirección axial.

La flecha de transmisión se acopla oportunamente en forma directa al engranaje principal. También es posible que el motor impulsor se conecte al engranaje principal a través de un árbol de toma de fuerza, un freno de torque provisto en el engranaje principal y el árbol de toma de fuerza siendo capaces de acomodar un movimiento axial de la flecha de transmisión.

El árbol de toma de fuerza conectado al engranaje principal se puede disponer en la dirección de la flecha de transmisión o a un ángulo de la misma.

Gracias al engranado óptimo, de acuerdo con otra configuración de la invención es posible usar un engranaje de corona y un piñón que tiene perfiles de diente endurecidos, dando como resultado que el engranaje intermedio pueda ser más delgado y por lo tanto menos costoso en construcción.

Otras ventajas y configuraciones de la invención se describirán con mayor detalle en la descripción de algunas modalidades, y los dibujos, en los cuales: la figura 1 es una vista en sección parcial de la transmisión de acuerdo con una primera modalidad, la figura 2 es una vista lateral de la transmisión de acuerdo con la figura 1 , la figura 3 es una vista en sección parcial de la transmisión de acuerdo con una segunda modalidad, la figura 4 es una vista en sección parcial de la transmisión de acuerdo con una tercera modalidad.

Las figuras 1 y 2 muestran una transmisión para un tambor giratorio, en particular para un horno rotatorio para la producción de cemento. Éste consiste sustancialmente en un engranaje de corona 1 , que se puede sujetar a la superficie circunferencial exterior del tambor giratorio (no se muestra al detalle) para girar con el mismo, y un piñón 2 que se engrana con el engranaje de corona 1 y que está dispuesto en una flecha de transmisión 3 para girar con la misma y para un movimiento de inclinación. La flecha de transmisión 3 se monta en ambos lados del piñón 2 en los soportes 4, 5, que a su vez están montados en un bastidor de base 6.

De preferencia el piñón se puede desplazar en una dirección axial en los soportes 4, 5 de la flecha de transmisión 3. El piñón 2 también puede ser guiado a través del engranaje de corona 1 en una dirección axial.

El piñón inclinable 2 comprende un cuerpo de piñón interno 2a y un cuerpo de piñón externo 2b, que se acoplan uno en el otro por medio de dientes curvos 2c para transmitir la rotación de la flecha de transmisión 3. El cuerpo de piñón externo 2b también comprende dientes 2d que se engranan con el engranaje de corona. El cuerpo de piñón interno 2a tiene una superficie en forma de segmento de una esfera, sobre la cual se monta esféricamente el cuerpo de piñón externo 2b. La transmisión del torque desde el cuerpo de piñón interno 2a, que está conectado con la flecha de transmisión 3 para girar con la misma, al cuerpo de piñón externo 2b se lleva a cabo por medio de los dientes curvos 2c.

Gracias al montaje esférico y a los dientes curvos, el cuerpo de piñón externo 2b tiene dos grados de libertad de rotación alrededor del centro 2e del montaje esférico. Entre los dientes 2d del piñón 2 y los dientes 1 a del engranaje de corona, que cooperan con los mismos, hay un engranado no positivo. El cuerpo de piñón externo 2b sigue cualquier excentricidad de las vueltas del engranaje de corona 1 si la distribución desigual de la carga a través del ancho de los dientes supera las fuerzas de fricción en el montaje esférico y los dientes curvos 2c.

Cualquier excentricidad radial del engranaje de corona 1 es compensada por un contacto de rodamiento de interbloqueo del piñón 2 con el engranaje de corona 1. Con este propósito los dos espaldones giratoriamente simétricos 1 b, 1 c se fijan en el engranaje de corona 1 , dichos espaldones comprenden cada uno una trayectoria de rodamiento cilindrica 1 d, 1e.

Correspondientes espaldones giratoriamente simétricos 2f, 2g, que tienen superficies de contacto cilindricas 2h, 2i, se unen al piñón 2, en particular al cuerpo de piñón externo 2b, en una manera correspondiente, cada superficie de contacto 2h y 2¡ estando en contacto de rodamiento con una trayectoria de rodamiento 1 d y 1 e, respectivamente. Las superficies de contacto 2h, 2Í del piñón 2 tienen un diámetro que corresponde al diámetro del círculo primitivo de los dientes 2d del piñón 2. En una forma correspondiente, las trayectorias de rodamiento 1 d, 1e del engranaje de corona 1 tienen un diámetro que corresponde al diámetro del círculo primitivo de los dientes 1a del engranaje de corona 1.

Para lograr el contacto de rodamiento entre el engranaje de corona 1 y el piñón, el bastidor de base 6 se sostiene pivotalmente en los soportes 7, 8. En este caso, elementos de resorte 9, 10 aseguran que incluso cuando la transmisión sea estacionaria, se mantenga el contacto entre las superficies de contacto del piñón 2 y las trayectorias de rodamiento del engranaje de corona 1. Las superficies de contacto 2h, 2i son presionadas por la fuerza circunferencial (fuerza de impulso) de los dientes y por los elementos de resorte adicionales 9, 10 sobre las trayectorias de rodamiento asociadas del engranaje de corona 1 . Al usar esta construcción relativamente fácil, el piñón 2 puede seguir directamente cualquier excentricidad radial del engranaje de corona, de manera que se asegure todo el tiempo un acoplamiento óptimo entre el engranaje de corona y el piñón. De esta forma se evita de manera segura el traslape de los dientes y cualquier daño en los mismos.

La flecha de transmisión 3 se conecta a través de una interfaz 1 1 al engranaje principal 12, de manera que el engranaje principal 12 y la flecha de transmisión 3 sigan cualquier movimiento pivotal del bastidor de base 6. El freno de torque 13 (indicado esquemáticamente) está provisto entre el engranaje principal 12 y el bastidor de base 6.

La interfaz está debidamente diseñada de tal madera que se puedan usar los engranajes intermedios y los engranajes principales de diferentes fabricantes o proveedores. Un motor impulsor 14, dispuesto en forma fija, se conecta a través de un árbol de toma de fuerza 15 con el engranaje principal 12, el árbol de toma de fuerza 15 conectado al engranaje principal 12 puede disponerse en la dirección de la flecha de transmisión (como se muestra) o a un ángulo de la misma. Gracias a esta construcción, el engranaje principal 12 en el lado de alto torque se acopla directamente a través de la interfaz, es decir, sin ningún árbol de toma de fuerza adicional, a la flecha de transmisión 3. El freno de torque 13 provisto en el engranaje principal 12 y el árbol de toma de fuerza 15, puede acomodarse convenientemente a un movimiento axial de la flecha de transmisión 3.

En la modalidad de acuerdo con la figura 1 , los espaldones giratoriamente simétricos 1 b, 1 c están formados por anillos concéntricos, que están fijos al engranaje de corona 1. La figura 3 muestra una transmisión de acuerdo con una segunda modalidad, que difiere de la primera modalidad sustancialmente sólo en que los espaldones 1 'b y 1 'c se forman integralmente con el engranaje de corona 1.

Una posibilidad adicional consiste en proporcionar un anillo 16 y 17, que se forma concéntricamente alrededor de la flecha de transmisión 3 y se monta giratoriamente, entre la trayectoria de rodamiento 1e y la superficie de contacto 2i, y la trayectoria de rodamiento 1d y la superficie de contacto 2h (ver figura 4). En este caso los dos anillos se aseguran axialmente por estar dispuestos entre el cuerpo de piñón externo 2b y los espaldones 2g y 2f. Los anillos 16, 17 pueden ejecutar un movimiento relativo con relación a las superficies de contacto 2h, 2i de los soportes 2f y 2g a través de un ajuste de holgura.

En la transmisión que se describió antes, se pueden usar elementos de construcción simples, probados y efectivos en costos. El contacto de rodamiento entre el piñón y el engranaje de corona también da como resultado un engranado óptimo, independientemente del estado de operación. Gracias al acoplamiento directo del engranaje principal 12 con la flecha de transmisión 3, también se pueden evitar los árboles de toma de fuerza interpuestos en el lado de alto torque, que son susceptibles al daño.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Una transmisión para un tambor giratorio que comprende: a. un engranaje de corona (1 ), que se puede fijar en la superficie circunferencial exterior del tambor giratorio para girar con el mismo, b. un piñón (2) que se engrana con el engranaje de corona (1 ) y que se dispone en una flecha de transmisión (3) para girar con la misma y para un movimiento de inclinación, el piñón (2) se sostiene con su flecha de transmisión (3) de tal manera que pueda pivotar con relación al engranaje de corona (1 ), y c. un motor impulsor (14) para impulsar la flecha de transmisión (3), en donde, además del engranado, el piñón (2) también está en contacto de rodamiento con interbloqueo con el engranaje de corona (1 ).

2. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque para producir el contacto por rodamiento de interbloqueo, se forman trayectorias de rodamiento cilindrico (1d, 1e) en ambos lados del engranaje de corona (1 ), concéntricas al engranaje de corona, y el piñón (2) comprende dos superficies de contacto cilindricas (2h, 2¡), formadas en forma concéntrica a la flecha de transmisión (3), cada superficie de contacto del piñón (2) está en contacto de rodamiento con una trayectoria de rodamiento del engranaje de corona (1 ).

3. La transmisión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las superficies de contacto (2h, 2i) del piñón (2) tienen un diámetro que corresponde al diámetro del círculo primitivo del piñón (2).

4. La transmisión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada además porque las trayectorias de rodamiento (1d, 1 e) del engranaje de corona (1) tienen un diámetro que corresponde al diámetro del círculo primitivo del engranaje de corona (1 ).

5. La transmisión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las superficies de contacto (2h, 2i) se forman en el piñón (2) por medio de espaldones giratoriamente simétricos (2f, 2g).

6. La transmisión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las trayectorias de rodamiento (1d, 1e) se forman en el engranaje de corona (1 ) por medio de espaldones giratoriamente simétricos (1 b, 1c).

7. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el piñón inclinable comprende un cuerpo de piñón interno (2a) y un cuerpo de piñón externo (2b), que se acoplan uno en el otro por medio de dientes curvos (2c) para transmitir la rotación de la flecha de transmisión (3) y el cuerpo de piñón externo (2b) comprende dientes (2d) que se acoplan con el engranaje de corona (1).

8. La transmisión de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque el cuerpo de piñón externo (2b) está montado esféricamente en el cuerpo de piñón interno (2a).

9. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el piñón (2) y el engranaje de corona (1) se pueden desplazar uno con relación al otro en una dirección axial.

10. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque se provee por lo menos un anillo concéntrico y montado giratoriamente (16, 17) entre el piñón (2) y el engranaje de corona (1 ) para producir el contacto de rodamiento de interbloqueo.

1 1 . La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la flecha de transmisión (3) se acopla directamente a un engranaje principal (12).

12. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el piñón (2) se puede desplazar en una dirección axial en los soportes (4, 5) de la flecha de transmisión (3).

13. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el piñón (2) es guiado a través del engranaje de corona (1 ) en una dirección axial.

14. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el motor impulsor (14) se conecta a través de un árbol de toma de fuerza (15) al engranaje principal (12), en donde se proporciona un freno de torque (13) en el engranaje principal (12) y el árbol de toma de fuerza (15) acomoda un movimiento axial de la flecha de transmisión (3).

15. La transmisión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el engranaje de corona (1 ) y el piñón (2) tienen perfiles de diente endurecidos.