Регулируемое устройство для распределения сыпучего материала с вращающимся лотком с переменным углом наклона - RU2251576C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к устройству для распределения сыпучих материалов с вращающимся лотком с переменным углом наклона. Изобретение относится, в частности, к устройству, имеющему несущую раму, лоток, предназначенный для выгрузки и распределения сыпучих материалов, поддерживающий ротор и ротор регулирования наклона лотка, а также механизм наклона. Лоток подвешен к поддерживающему ротору и может поворачиваться вокруг по существу горизонтальной оси наклона. Механизм наклона соединяет лоток с ротором регулирования наклона лотка и в зависимости от разности угловых скоростей поддерживающего ротора и ротора регулирования наклона лотка изменяет угол его наклона на соответствующую величину между двумя крайними положениями.

Устройство подобного типа известно, например, из патента US 3693812. В описанном в этом патенте устройстве оба ротора приводятся во вращение редуктором с планетарной зубчатой передачей. Такой планетарный редуктор имеет 1) главный входной вал, 2) вторичный входной вал, 3) первый выходной вал, называемый в дальнейшем валом вращения, и 4) второй выходной вал, называемый в дальнейшем валом регулирования наклона лотка. Главный входной вал редуктора соединен с приводным двигателем. Главный входной вал планетарного редуктора соединен с валом вращения через дополнительный редуктор. На конце вала вращения, расположенном внутри несущей рамы, находится шестерня, которая зацепляется с зубчатым колесом поддерживающего ротора. На конце вала регулирования наклона, расположенном внутри несущей рамы, также находится шестерня, которая зацепляется с зубчатым колесом ротора регулирования наклона. Планетарный редуктор имеет также горизонтальное кольцевое зубчатое колесо (эпицикл), с которым входит в зацепление шестерня вала вращения, центральное зубчатое колесо, которое приводится во вращение вторичным входным валом, по меньшей мере два сателлита, которые зацепляются с другим кольцевым зубчатым колесом (эпициклом) и центральным зубчатым колесом, и водило, соединенное с зубчатым колесом вала регулирования наклона лотка. Размеры элементов зубчатой передачи планетарного редуктора выбираются таким образом, чтобы при неподвижном вторичном входном вале редуктора оба его выходных вала вращались с одинаковой скоростью. Вторичный входной вал планетарного редуктора соединен с обратимым регулируемым двигателем, ротор которого может вращаться в разных направлениях. При вращении ротора двигателя в первом направлении лоток поворачивается и наклоняется в первом направлении, а при вращении ротора двигателя в противоположном направлении лоток наклоняется в другом, противоположном первому направлении. Скорость вращения двигателя определяет скорость наклона лотка, которая не зависит от скорости его вращения. Постоянный угол наклона вращающегося лотка обеспечивается путем остановки вторичного входного вала планетарного редуктора с помощью соответствующего устройства торможения.

Необходимо отметить, что такой планетарный редуктор является основным элементом всего описанного в упомянутом выше патенте устройства для распределения сыпучих материалов. Стоимость такого редуктора по существу определяет стоимость всего устройства. Кроме того, во избежание длительных простоев необходимо иметь в резерве еще один полностью собранный планетарный редуктор, который можно было бы использовать в период технического обслуживания или капитального ремонта основного редуктора привода лотка.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать устройство для распределения сыпучих материалов указанного в начале описания типа с более простым механизмом привода лотка, позволяющим существенно уменьшить проблемы, возникающие при техническом обслуживании или капитальном ремонте.

Поставленная в изобретении задача решается с помощью предлагаемого в нем устройства для распределения сыпучих материалов, имеющего известные как таковые несущую раму, лоток для распределения сыпучих материалов, поддерживающий ротор, ротор регулирования наклона лотка и механизм наклона. Оба ротора установлены на несущей раме и могут вращаться вокруг по существу вертикальной оси вращения. Лоток подвешен к поддерживающему ротору и может поворачиваться вокруг по существу горизонтальной оси наклона. Поддерживающий ротор (а тем самым и лоток) приводится во вращение первым двигателем в первом направлении вокруг оси вращения. Механизм наклона, которым лоток соединен с ротором регулирования наклона лотка, в зависимости от разности угловых скоростей поддерживающего ротора и ротора регулирования наклона лотка изменяет угол наклона лотка на соответствующую величину между двумя крайними положениями. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения в предлагаемом в нем устройстве используется неуравновешенность лотка или лоток с расположенным не на оси наклона центром тяжести, который под действием возникающего из-за этого момента возвращается в первое крайнее положение и через механизм наклона ускоряет ротор регулирования наклона лотка в направлении вращения поддерживающего ротора. В этом варианте ротор регулирования наклона лотка связан с первым устройством торможения, которое создает тормозной момент, приложенный к ротору регулирования наклона лотка. Первое устройство торможения связано с первым устройством управления, которое предназначено для регулирования угла наклона ротора путем изменения тормозного момента, приложенного к ротору регулирования наклона лотка, при вращении поддерживающего ротора в первом направлении. При приложении к ротору регулирования наклона лотка тормозного момента, равного моменту, необходимому для удержания лотка в положении равновесия, лоток остается неподвижным в определенном по углу наклона положении. При приложении к ротору регулирования наклона лотка тормозного момента, превышающего момент, необходимый для удержания лотка в положении равновесия, лоток приходит в движение в направлении второго крайнего положения. При приложении к ротору регулирования наклона лотка тормозного момента, который меньше момента, необходимого для удержания лотка в положении равновесия, лоток приходит в движение в направлении, близком к первому крайнему положению, и ротор регулирования наклона лотка под действием неуравновешенности или момента, возникающего из-за смещения центра тяжести лотка относительно оси наклона, ускоряется относительно поддерживающего ротора. Во всех трех случаях первый двигатель должен обеспечивать вращение поддерживающего ротора по существу с постоянной скоростью, а создаваемый им крутящий момент должен быть больше тормозного момента, приложенного к ротору регулирования наклона лотка. Следует отметить, что для создания момента, под действием которого лоток возвращается в первое крайнее положение, можно использовать не только неуравновешенность лотка или момент, возникающий из-за смещения относительно оси наклона веса одного лотка или веса лотка с дополнительными грузами, но и момент, создаваемый пружинами или другим устройствами, которые могут сохранять потенциальную энергию наклоненного в одном из направлений лотка и могут высвобождать ее при наклоне лотка в противоположном направлении. Следует также отметить, что соединение ротора регулирования наклона лотка с простым устройством торможения, создающим разный тормозной момент, позволяет регулировать и угол наклона, и скорость наклона лотка, вращающегося в первом направлении.

С той целью, чтобы во время вращения лотка в первом направлении угол наклона лотка оставался постоянным без непрерывного торможения ротора регулирования наклона лотка, поддерживающий ротор и ротор регулирования наклона лотка можно соединить между собой передаточным механизмом с зубчатой передачей и муфтой сцепления. При включении муфты сцепления оба ротора механически соединяются между собой и вращаются с одной и той же скоростью, а выключение муфты сцепления обеспечивает возможность вращения одного ротора относительно другого с положительным или отрицательным ускорением. Иными словами, после изменения (при выключенной муфте сцепления) тормозного момента, приложенного к ротору регулирования наклона лотка, и поворота (наклона) лотка на определенный угол муфта сцепления включается и механически блокирует роторы в определенном относительном угловом положении, поддерживая постоянным угол наклона лотка без каких-либо затрат энергии.

В другом варианте осуществления изобретения, не ограниченном вращением лотка только в одном направлении и допускающем возможность регулирования угла наклона невращающегося лотка, используется второй двигатель, который связан с ротором регулирования наклона лотка и предназначен для его вращения во втором направлении, и второе тормозное устройство, которое связано с поддерживающим ротором и создает приложенный к нему тормозной момент. В этом случае связанное со вторым устройством торможения устройство управления регулирует угол наклона лотка, вращающегося во втором направлении, путем изменения тормозного момента, приложенного к поддерживающему ротору. С той целью, чтобы во время вращения угол наклона лотка оставался постоянным, можно использовать описанный выше передаточный механизм с зубчатой передачей и муфтой сцепления, позволяющий решить эту задачу без всяких затрат энергии. Следует отметить, что в этом варианте осуществления изобретения угол наклона лотка можно изменять и при невращающемся лотке. Для этого с помощью второго устройства торможения необходимо остановить поддерживающий ротор и регулировать угол наклона лотка в первом направлении с помощью второго двигателя, вращающего ротор регулирования наклона лотка, а во втором направлении - с помощью первого устройства торможения, связанного с ротором регулирования наклона ротора, используя неуравновешенность лотка для его возврата в первое крайнее положение.

Для поддержания постоянной скорости вращения лотка во втором направлении при изменении угла наклона лотка торможением поддерживающего ротора предлагается использовать систему регулирования скорости второго двигателя. Связанное с такой системой регулирования скорости устройство управления обеспечивает возможность вращения поддерживающего ротора с заданной скоростью, а второе устройство управления, регулирующее приложенный к поддерживающему ротору тормозной момент, позволяет поддерживать необходимую скорость наклона лотка. В другом варианте для регулирования скорости вращения лотка можно использовать второе устройство торможения, а для непосредственного регулирования скорости наклона лотка использовать устройство управления, связанное с системой регулирования скорости второго двигателя. В обоих случаях второй двигатель со своей системой регулирования должен обеспечивать возможность вращения ротора регулирования наклона лотка со скоростью, большей и меньшей заданной скорости вращения лотка.

В рассмотренных выше вариантах предполагалось, что лоток возвращается в первое крайнее положение под действием неуравновешенности и через механизм наклона ускоряет ротор регулирования наклона лотка в направлении вращения поддерживающего ротора. В тех случаях, когда для возврата лотка в первое крайнее положение нельзя использовать его неуравновешенность, предлагаемое в изобретении устройство должно иметь другую конструкцию. В этом варианте осуществления изобретения предусмотрено первое устройство торможения, которое связано с ротором регулирования наклона лотка и создает приложенный к этому ротору тормозной момент. Ротор регулирования наклона лотка связан со вторым двигателем, который приводит его во вращение вокруг оси вращения в первом направлении со скоростью, большей заданной скорости вращения лотка. Поддерживающий ротор связан со вторым устройством торможения, которое нагружает его тормозным моментом. Угол наклона лотка регулируется устройством управления в первом направлении при вращении поддерживающего ротора в первом направлении регулированием приложенного к ротору регулирования наклона лотка тормозного момента первого устройства торможения, а во втором направлении - при вращении ротора регулирования наклона лотка в первом направлении со скоростью, большей заданной скорости вращения лотка, регулированием приложенного к поддерживающему ротору тормозного момента, создаваемого вторым тормозным устройством. При использовании в описанном в предыдущем абзаце устройстве механизма наклона с самоблокировкой, который может удерживать наклоненный лоток в заданном по углу наклона положении и исключает необходимость в создании постоянно приложенного к ротору регулирования наклона лотка момента, удерживающего наклоненный лоток в заданном положении, для вращения лотка с постоянным углом наклона достаточно привести во вращение поддерживающий ротор, отказавшись от применения тормозного устройства для торможения ротора регулирования наклона лотка. Если же механизм наклона не заблокировать достаточно надежно или если существует опасность его разблокировки из-за износа и истирания, то устройство следует оборудовать механической трансмиссией с описанной выше муфтой.

В предлагаемом в изобретении устройстве, в котором лоток может вращаться в двух направлениях, необходимо обеспечить возможность вращения первым двигателем поддерживающего ротора во втором направлении при заданной скорости вращения лотка и возможность вращения вторым двигателем ротора регулирования наклона лотка во втором направлении со скоростью, большей заданной скорости вращения лотка. При этом устройство управления, связанное с первым тормозным устройством, вторым тормозным устройством и вторым ротором, должно обеспечивать возможность регулирования наклона лотка а) в первом направлении вращением ротора регулирования наклона лотка вторым двигателем во втором направлении со скоростью, большей заданной скорости вращения лотка, и регулированием приложенного к поддерживающему ротору тормозного момента, создаваемого вторым тормозным устройством, и б) во втором направлении вращением поддерживающего ротора во втором направлении и регулированием приложенного к ротору регулирования наклона лотка тормозного момента, создаваемого первым тормозным устройством. Следует отметить, что и в этом варианте осуществления изобретения угол наклона лотка можно изменять и при невращающемся лотке. Для этого с помощью второго тормозного устройства необходимо остановить поддерживающий ротор и регулировать угол наклона лотка в первом направлении вращением с помощью второго двигателя ротора регулирования наклона лотка в первом направлении, а во втором направлении - вращением с помощью второго двигателя ротора регулирования наклона ротора во втором направлении.

В описанном выше устройстве для поддержания постоянства скорости вращения лотка при изменении угла его наклона торможением поддерживающего ротора предлагается использовать систему регулирования скорости второго двигателя. Связанное с такой системой регулирования скорости устройство управления обеспечивает возможность вращения поддерживающего ротора с заданной скоростью, а второе устройство управления, регулирующее приложенный к поддерживающему ротору тормозной момент, позволяет поддерживать необходимую скорость наклона лотка. В другом варианте для регулирования скорости вращения лотка можно использовать второе тормозное устройство, а для прямого регулирования скорости наклона лотка использовать устройство управления, связанное с системой регулирования скорости второго двигателя. Следует заметить, что и в том, и в другом случае второй двигатель со своей системой регулирования должен обеспечивать возможность вращения ротора регулирования наклона лотка со скоростью, большей заданной скорости вращения лотка.

Необходимо отметить, что в любом из рассмотренных выше вариантов в качестве тормозного устройства, предназначенного для торможения ротора регулирования наклона лотка или поддерживающего ротора, можно использовать механический, гидравлический, магнитный или электромагнитный тормоз. В предпочтительном варианте осуществления изобретения первый двигатель и второе тормозное устройство, а также второй двигатель и первое тормозное устройство предлагается выполнить в виде работающей от внешней электрической сети вращающейся электрической машины, которая может работать в режиме двигателя или генератора и создавать, по меньшей мере при вращении в одном направлении, движущий или тормозной момент соответственно. Иными словами, в этом варианте первый и второй приводные двигатели выполняют также функции электрического тормоза. Такое решение не только упрощает конструкцию всего устройства (исключает необходимость в использовании отдельных тормозов), но и представляет определенный интерес с точки зрения баланса и снижения затрат потребляемой устройством энергии.

Фактически вращающаяся электрическая машина, работающая в режиме генератора, преобразует подводимую к ней при торможении энергию в электрическую энергию, которую можно возвращать во внешнюю электрическую сеть. Этой электрической энергией можно затем по меньшей мере частично компенсировать затраты энергии, потребляемой электрической машиной при ее работе в режиме двигателя для преодоления тормозного момента, необходимого для регулирования угла наклона лотка.

В предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении устройства в качестве такой вращающейся электрической машины используется электрический двигатель с редуктором и электрической схемой, выполненной по принципу статического преобразователя частоты. Такие электрические двигатели стандартизованы и имеют низкую стоимость и их замена при возможном выходе из строя не представляет собой какой-либо проблемы.

В заключение следует отметить, что в упомянутых выше системах регулирования наклона лотка можно использовать различные средства измерения наклона лотка. В первом варианте используется первый датчик угла поворота, который измеряет угловое положение поддерживающего ротора, второй датчик угла поворота, который измеряет угловое положение ротора регулирования наклона лотка, и вычислительное устройство, которое вычисляет относительное угловое положение роторов и по нему определяет наклон лотка. Точность регулирования угла наклона лотка можно повысить за счет использования дифференциального (разностного) датчика угла поворота, который непосредственно измеряет относительное угловое положение роторов. Для более точного регулирования угла наклона лотка в изобретении предлагается использовать измерительное механическое устройство дифференциального типа, соединяющее поддерживающий ротор с ротором регулирования наклона лотка. Такое устройство имеет первый входной вал, второй входной вал и выходной вал. Первый входной вал приводится во вращение поддерживающим ротором, а второй входной вал приводится во вращение ротором регулирования наклона лотка. Предлагаемое в этом варианте осуществления изобретения измерительное устройство проектируется таким образом, чтобы при равных скоростях вращения роторов его выходной вал оставался неподвижным и мог повернуться на определенный угол, соответствующий углу наклона лотка в неподвижной системе координат. Система регулирования наклона лотка с таким механическим измерительным устройством дифференциального типа имеет всего один датчик угла поворота, фиксирующий угол поворота выходного вала измерительного устройства и измеряющий угол наклона лотка в неподвижной системе координат. В системе регулирования наклона лотка можно использовать также датчик наклона лотка, который вращается вместе с лотком. Такой вращающийся вместе с лотком датчик выдает сигнал на приемник, установленный на неподвижной несущей раме устройства. Использование такого метода измерений позволяет определять угол наклона лотка во вращающейся системе координат.

Другие отличительные особенности и преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере некоторых предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вид сверху предлагаемого в изобретении устройства для распределения сыпучих материалов с вращающимся лотком с переменным углом наклона,

на фиг.2 - ступенчатый продольный разрез (в верхней части - по плоскости А-А, а в нижней части - по плоскости В-В) устройства, показанного на фиг.1 в плане,

на фиг.3 - один из узлов предлагаемого в изобретении устройства, показанный на фиг.2 стрелкой 3,

на фиг.4 - продольный разрез, аналогичный показанному на фиг.2 разрезу, другого варианта выполнения предлагаемого в изобретении устройства для распределения сыпучих материалов с вращающимся лотком с. переменным углом наклона,

на фиг.5 - продольный разрез, аналогичный показанному на фиг.2 разрезу, еще одного варианта выполнения предлагаемого в изобретении устройства для распределения сыпучих материалов с вращающимся лотком с переменным углом наклона и

на фиг.6 - продольный разрез устройства плоскостью 6-6 по фиг.5.

На всех чертежах одинаковые или сходные элементы предлагаемого в изобретении устройства обозначены одинаковыми позициями.

Показанное на фиг.1, 2, 4 и 5 устройство 10 для распределения сыпучих материалов предназначено, в частности, для использования в качестве одного из элементов загрузочного устройства шахтной печи, например доменной печи. В таком устройстве имеется несущая рама 12 с неподвижной загрузочной трубой 14 с вертикальным загрузочным каналом 16. В несущей раме 12 расположен шарикоподшипник 20 большого диаметра, служащий опорой подвешенного к раме поддерживающего ротора 18. Поддерживающий ротор 18 имеет цилиндрический корпус с нижним горизонтальным фланцем 24, образующим перегородку между внутренней полостью рамы 12 и внутренним пространством печи. Поддерживающий ротор 18 расположен внутри второго подвешенного к раме 12 ротора 28, называемого ротором регулирования наклона лотка, который опирается на шарикоподшипник 26 большого диаметра и может вращаться вокруг оси вращения поддерживающего ротора 18.

Позицией 32 на чертежах обозначен распределительный лоток для сыпучих материалов, которые загружаются в печь через загрузочный канал 16. Лоток 32 имеет два расположенных сбоку рычага 34 и 34' подвески, на которых он подвешен к поддерживающему ротору 18. Приводимый в действие ротором 28 регулирования наклона лотка механизм наклона предназначен для поворота и наклона лотка 32 вокруг по существу горизонтальной оси наклона. В показанном на чертежах устройстве механизм наклона состоит из двух рычагов 34, 34' подвески лотка 32 и двух механизмов 36, 36' подвески, закрепленных на поддерживающем роторе 18. Каждый из двух механизмов 36, 36' подвески имеет вертикальный входной вал 38, 38', расположенную в корпусе зубчатую передачу (на чертежах не показана) и горизонтальную ось 40, 40' подвески. Оба рычага 34, 34' подвески, расположенные сбоку на лотке 32, соединены с осями 40, 40' подвески, которые образуют по существу горизонтальную ось наклона лотка 32. На каждом вертикальном входном валу 38, 38' механизма 36, 36' подвески закреплена шестерня, которая входит в зацепление с закрепленным на роторе 28 регулирования наклона лотка зубчатым колесом (венцом) 43. Зубчатая передача, расположенная в корпусе механизма наклона, преобразует вращение вертикального входного вала 38, 38' в поворот соответствующей оси 40, 40' подвески. Следует подчеркнуть, что оба механизма 36, 36' подвески должны быть симметричными относительно средней плоскости лотка 32 и при вращении входных валов 38, 38' в одном и том же направлении обе оси 40, 40' подвески должны поворачиваться в разных направлениях.

Необходимо отметить, что известны и другие конструкции механизмов наклона, соединенных с лотком и приводимых в движение ротором регулирования наклона лотка. К таким механизмам относится, в частности, описанный в патенте US 4941792 механизм наклона, в котором используется вильчатый рычаг, соединяющий оси подвески с ротором регулирования наклона лотка, или сектор зубчатого колеса, который входит в зацепление с зубчатым сектором, связанным с одной из двух осей подвески лотка. Еще один механизм наклона описан в патенте US 5002806, в котором для соединения ротора регулирования наклона лотка с рычагом, соединенным с одной из осей подвески лотка, предлагается использовать рычажный стержень с универсальными сферическими шарнирами. В качестве примера других известных механизмов наклона можно назвать механизмы наклона, описанные в WO 95/21072, US 4368813, US 3814403 и US 3766868.

Позицией 50 на чертежах обозначен первый корпус, установленный на несущей раме 12. Внутри корпуса 50 проходит вертикальный вал 54, в дальнейшем называемый валом вращения, который соединен зубчатой конической передачей 52 с выходным горизонтальным валом 56. Верхний конец вала 54 вращения соединен через механический редуктор 58 с электродвигателем 60. На нижнем конце вала 54 вращения, который через соответствующее уплотнение выходит наружу из корпуса 50, закреплена шестерня 62, которая входит в зацепление с зубчатым венцом 64 поддерживающего ротора 18. В несущей раме 12 имеется окно 66 для прохода шестерни 62, которое герметично закрыто плоским основанием корпуса 50. Позицией 70 на чертежах обозначен второй установленный на несущей раме 12 корпус. Внутри корпуса 70 проходит вертикальный вал 74, называемый в дальнейшем валом регулирования наклона лотка, который соединен зубчатой конической передачей 72 с горизонтальным входным валом 76. Верхний конец этого вала 74 соединен через механический редуктор 78 с электродвигателем 80. На нижнем конце вала 74 регулирования наклона лотка, который через соответствующее уплотнение выходит наружу из корпуса 70, закреплена шестерня 82, которая входит в зацепление с зубчатым венцом 84 ротора 28 регулирования наклона лотка. Следует отметить, что в несущей раме 12 предусмотрено окно 86 для прохода шестерни 82, которое герметично закрыто плоским основанием корпуса 70. Обозначенные на указанных чертежах позициями 60, 58, 54, 62 и 64 узлы и детали образуют второе устройство торможения, которое связано с поддерживающим ротором 18 и которое позволяет нагружать его тормозным моментом. Первое устройство торможения, образованное узлами и деталями, обозначенными позициями 80, 78, 74, 82 и 84, связано с ротором 28 регулирования наклона лотка 32 и может нагружать его тормозным моментом. Горизонтальный выходной вал 56 корпуса 50 и горизонтальный входной вал 76 корпуса 70 соединены муфтой 90 сцепления. При включении муфты 90 сцепления оба ротора 18, 28 жестко соединяются между собой и могут вращаться только с одинаковой скоростью, т.е. ни один из роторов 18, 28 не может вращаться относительно другого с большей или меньшей скоростью. Равенство скоростей вращения роторов в этом случае обеспечивается соответствующими передаточными отношениями зубчатых передач. Для приведения одного из роторов 18, 28 во вращение с большей или меньшей скоростью относительно другого ротора муфту 90 сцепления необходимо выключить. Соединенная с вертикальным валом 54 и горизонтальным валом 56 коническая передача 52 в корпусе 50 и соединенная с вертикальным валом 74 и горизонтальным валом 76 коническая передача в корпусе 70 образуют передаточный механизм с муфтой сцепления 90, который соединяет поддерживающий ротор 18 с ротором 28 регулирования наклона лотка и при включении муфты 90 сцепления делает роторы 18, 28 взаимозависимыми и вращающимися с одинаковой скоростью.

Общей позицией 100 на чертежах обозначена вся система управления в целом, предназначенная для управления устройством 10 для распределения сыпучих материалов. В такой системе 100 управления имеется центральный блок 102 управления в виде вычислительного устройства, например, в виде программируемого контроллера, который через первую систему 104 регулирования скорости управляет работой электродвигателя 60 и через вторую систему 106 регулирования скорости управляет работой электродвигателя 80. В системе управления имеются два устройства управления, первое из которых содержит центральный блок 102 управления и систему 106 регулирования скорости для электродвигателя 80, а второе содержит центральный блок 102 управления и систему 104 регулирования скорости для электродвигателя 60. Следует отметить, что первый двигатель 60 и второе устройство торможения, второй двигатель 80 и первое устройство торможения соответственно образуют единый агрегат, представляющий собой вращающуюся электрическую машину, которая работает от электрической схемы и может работать в режиме двигателя, создавая движущий момент, и в режиме генератора, создавая тормозной момент при вращении по меньшей мере в одном направлении. При этом вращающаяся электрическая машина имеет электродвигатели 60 и 80 с понижающим редуктором 58 и 78 соответственно, а электрическая схема, от которой работает эта электрическая машина, представляет собой статический преобразователь частоты в виде систем 104 и 106, который обеспечивает возможность работы вращающейся электрической машины во всех четырех квадрантах ее внешней характеристики, представляющей собой зависимость крутящего момента от частоты вращения.

В качестве сигналов обратной связи в центральный блок 102 управления поступают сигналы от двух датчиков 108 и 110 угла поворота. Датчик 108 угла поворота через зубчатую передачу 112 измеряет угловое положение вала 54 вращения, которое соответствует угловому положению поддерживающего ротора 18. Датчик 110 угла поворота измеряет угловое положение вала 74, соответствующее угловому положению ротора 28 регулирования наклона лотка. По сигналу от датчика 108 угла поворота центральный блок 102 вычисляет мгновенную скорость вращения лотка 32 и его положение. По сигналу от обоих датчиков 108, 110 угла поворота центральный блок 102 вычисляет наклон и мгновенную скорость наклона лотка 32. Центральный блок 102 управления соединен с задающим устройством 116, которое позволяет ввести в центральный блок 102 управления заданные значения скорости вращения, наклона и скорости наклона лотка 32.

Ниже более подробно рассмотрена работа устройства 10 для распределения сыпучих материалов.

Прежде всего, если предположить, что лоток 32 уравновешен таким образом, что под действием собственного веса он поворачивается в квазивертикальное положение (т.е. в положение с минимальным углом наклона к вертикали) и что механизм при повороте лотка 32 под действием собственного веса в положение минимального наклона ускоряет ротор регулирования наклона лотка в направлении стрелки 120, а поддерживающий ротор - в направлении стрелки 120', то это означает, что для удержания лотка после его наклона на заданный угол в положении равновесия к ротору 28 регулирования наклона лотка необходимо приложить определенный момент. Если предположить также, что лоток 32 вращается со скоростью N в направлении стрелки 120, то с той целью, чтобы во время вращения электродвигателем 60 поддерживающего ротора 18 со скоростью N в направлении стрелки 120 увеличить угол наклона лотка 32 к вертикали, система 106 регулирования скорости должна перевести электродвигатель 80 в генераторный режим и нагрузить ротор 28 регулирования наклона лотка соответствующим тормозным моментом. В тот момент, когда тормозной момент, приложенный к ротору регулирования наклона лотка, станет больше момента, необходимого для удержания лотка в положении равновесия, ротор 28 регулирования наклона лотка начнет замедляться относительно поддерживающего ротора, и угол наклона лотка 32 к вертикали увеличится. Увеличение разности между тормозным моментом, приложенным к ротору 28 регулирования наклона лотка, и моментом равновесия лотка 32 сопровождается более интенсивным замедлением ротора 28 регулирования наклона лотка относительно поддерживающего ротора 18 и увеличением скорости наклона лотка 32. Очевидно, что для замедления ротора регулирования наклона лотка двигатель 60, который приводит во вращение поддерживающий ротор 18, должен работать с повышенной мощностью, достаточной для преодоления приложенного к ротору 28 наклона лотка тормозного момента. Частично компенсировать такой дополнительный расход мощности можно за счет электрической энергии, которую выдает во внешнюю сеть система 106 регулирования скорости двигателя 80, который при торможении ротора 28 регулирования наклона лотка работает в режиме генератора. Для вращения лотка 32 со скоростью N в направлении стрелки 120 с постоянным углом наклона система 106 регулирования скорости ротора 28 регулирования наклона лотка должна задать такой режим работы двигателя 80, чтобы нагруженный создаваемым этим двигателем ротор 28 регулирования наклона лотка вращался с той же скоростью N, что и поддерживающий ротор 18. После выравнивания скоростей вращающихся в разных направлениях роторов 18 и 28 включается муфта 90 сцепления. Начиная с этого момента оба ротора 18 и 28 оказываются механически связанными друг с другом и вращаются с одной и той же скоростью. После включения муфты сцепления угол наклона лотка 32 остается постоянным и равным углу наклона в момент включения муфты сцепления. После поворота лотка в заданное по углу наклона положение двигатель 80 не должен создавать тормозного момента и может вращаться вхолостую. При этом одновременно существенным образом снижается и мощность, расходуемая двигателем 60, который после поворота лотка не должен преодолевать тормозного момента, приложенного к ротору 28 регулирования наклона лотка. Для уменьшения угла наклона лотка 32 к вертикали достаточно просто выключить муфту 90 сцепления. При выключении муфты сцепления нагруженный неуравновешенностью наклоненного лотка ротор 28 регулирования наклона лотка начнет ускоряться в направлении стрелки 120, и его отставание от поддерживающего ротора 18 уменьшится. В результате угол наклона лотка 32 к вертикали уменьшится. Регулирование скорости наклона лотка в направлении минимального угла наклона осуществляется центральным блоком 102 управления, по команде которого связанный с блоком управления через систему 106 регулирования скорости двигатель 80 начинает работать в генераторном режиме и нагружает ротор 28 регулирования наклона лотка соответствующим тормозным моментом. Этот тормозной момент должен оставаться меньше момента, необходимого для удержания лотка 32 в состоянии равновесия. Если далее предположить, что лоток 32 должен вращаться со скоростью N в противоположном направлении, т.е. в направлении стрелки 120', то для увеличения угла наклона лотка 32 к вертикали система 106 регулирования скорости должна увеличить скорость электродвигателя 80 и разогнать ротор 28 регулирования наклона лотка в направлении стрелки 120' до скорости N', большей скорости N, а система 104 регулирования скорости электродвигателя 60 должна перевести его на работу в генераторном режиме и нагрузить соответствующим тормозным моментом поддерживающий ротор 18. Регулирование скорости наклона лотка 32 до заданной осуществляется по сигналу от центрального блока 102 управления через систему 106 регулирования скорости, которая регулирует скорость N' вращения ротора 28 регулирования наклона лотка. Вращение поддерживающего ротора 18 с постоянной скоростью N обеспечивается центральным блоком 102 управления через систему 104 регулирования скорости электродвигателя 60. Очевидно, что для того, чтобы поддерживающий ротор 18 продолжал вращаться с заданной скоростью N, двигатель 80, который приводит во вращение ротор регулирования наклона лотка, должен работать с повышенной мощностью, достаточной для преодоления приложенного к поддерживающему ротору 18 тормозного момента. Частично компенсировать такой дополнительный расход мощности можно за счет электрической энергии, которую выдает во внешнюю сеть система 104 регулирования скорости двигателя 60, который при торможении поддерживающего ротора 18 работает в режиме генератора. Для вращения лотка 32 со скоростью N в направлении стрелки 120' с постоянным углом наклона система 106 регулирования скорости двигателя ротора 28 регулирования наклона лотка должна задать такой тормозной момент, при котором скорость наклона лотка снизится до нуля. В этот момент происходит выравнивание скорости вращения ротора 28 регулирования наклона лотка и скорости N вращения поддерживающего ротора 18 и включение муфты 90 сцепления. Начиная с этого момента оба ротора 18 и 28 оказываются механически связанными друг с другом и вращаются с одной и той же скоростью. После включения муфты сцепления двигатель 60 не должен создавать тормозного момента и может вращаться вхолостую. При этом существенно снижается количество энергии, потребляемой двигателем 80, который после включения муфты не должен расходовать своей мощности на преодоление тормозного момента, приложенного к поддерживающему ротору 18. Следует отметить, что при включении муфты 90 сцепления для вращения лотка со скоростью N в направлении стрелки 120' можно также использовать двигатель 60. Для уменьшения угла наклона лотка 32 к вертикали необходимо прежде всего выключить муфту 90 сцепления. После выключения муфты сцепления поддерживающий ротор 18, нагруженный неуравновешенным лотком 32, создает движущий момент в направлении стрелки 120'. под действием которого происходит ускорение поддерживающего ротора в направлении вращения. Необходимая скорость N вращения лотка 32 задается блоком 102 управления, который с помощью системы 104 регулирования скорости задает тормозной момент, приложенный к поддерживающему ротору 18. Блок 102 управления используется также для задания необходимой скорости наклона лотка 32, которая регулируется путем изменения через систему 106 регулирования скорости движущего момента, приложенного к ротору 28 регулирования наклона лотка. Когда скорость N' вращения ротора 29 регулирования наклона лотка становится меньше скорости N вращения поддерживающего ротора, угол наклона лотка 32 к вертикали снижается.

Если лоток 32 не требуется вращать в направлении стрелки 120', то "двигатель 80" должен выполнять только функции тормоза, способного нагрузить тормозным моментом ротор 28 регулирования наклона лотка. При вращении лотка только в одном направлении двигатель 80 со своей системой 106 регулирования скорости можно заменить механическим, гидравлическим, магнитным или электромагнитным тормозом с соответствующим устройством управления, позволяющим регулировать угол наклона лотка 32 путем изменения тормозного момента, приложенного к ротору 28 регулирования наклона лотка. В этом варианте выполнения устройства можно вообще отказаться от применения системы регулирования скорости приводного двигателя, который может работать с постоянной частотой вращения, развивая при этом момент, больший переменного тормозного момента, приложенного к ротору регулирования наклона лотка.

В предлагаемом в изобретении устройстве можно использовать не только лоток, который под действием собственного веса всегда возвращается в положение минимального наклона к вертикали, но и лоток с противовесом, который находится в положении максимального наклона к вертикали. В предлагаемом в изобретении устройстве можно также использовать лоток, который возвращается в исходное положение с минимальным или максимальным углом наклона к вертикали не под действием силы тяжести, а под действием пружин или с помощью гидроцилиндров, способных сохранять потенциальную энергию при наклоне лотка в одном направлении и высвобождать ее при наклоне лотка в противоположном направлении.

Далее можно предположить, что в предлагаемом в изобретении устройстве используется механизм наклона с самоблокировкой, исключающий необходимость для сохранения постоянного угла наклона лотка, создания постоянно приложенного к ротору регулирования наклона лотка тормозного момента. Предполагается также, что лоток 32 должен вращаться со скоростью N в направлении стрелки 120. С целью увеличить во время вращения электродвигателем 60 поддерживающего ротора 18 со скоростью N в направлении стрелки 120 угол наклона лотка 32 к вертикали система 106 регулирования скорости должна перевести электродвигатель 80 на работу в режиме генератора и нагрузить ротор 28 регулирования наклона лотка соответствующим тормозным моментом. В тот момент, когда тормозной момент, приложенный к ротору регулирования наклона лотка, превысит определенную величину, ротор 28 регулирования наклона лотка начнет замедляться относительно поддерживающего ротора 18, и угол наклона лотка 32 к вертикали увеличится. С увеличением отставания ротора 28 регулирования наклона лотка от поддерживающего ротора 18 увеличится и скорость наклона лотка 32. Очевидно, что для замедления ротора 28 регулирования наклона лотка двигатель 60, который приводит во вращение поддерживающий ротор 18, должен работать с повышенной мощностью, достаточной для преодоления приложенного к ротору 28 наклона лотка тормозного момента. Частично компенсировать такой дополнительный расход мощности можно за счет электрической энергии, которую выдает во внешнюю сеть система 106 регулирования скорости двигателя 80, который при торможении ротора 28 регулирования наклона лотка работает в режиме генератора. Вращение лотка 32 со скоростью N в направлении стрелки 120 при постоянном угле наклона обеспечивается работающим без нагрузки двигателем 80. Если, однако, механизм наклона нельзя заблокировать достаточно надежно для любых углов наклона лотка, то для сохранения постоянным угла наклона лотка 32 следует включить муфту 90. Для уменьшения наклона лотка 32 к вертикали система 106 регулирования скорости должна увеличить скорость электродвигателя 80 и разогнать ротор 28 регулирования наклона лотка в направлении стрелки 120 до скорости N', большей скорости N, а система 104 регулирования скорости электродвигателя 60 должна перевести его на работу в генераторном режиме и нагрузить соответствующим тормозным моментом поддерживающий ротор 18. Вращение лотка 32 с заданной скоростью N обеспечивается центральным блоком 102 управления через систему 104 регулирования скорости электродвигателя 60, которая регулирует тормозной момент, приложенный к поддерживающему ротору 18. Регулирование скорости наклона лотка 32 до заданной осуществляется по сигналу от центрального блока 102 управления через систему 106 регулирования скорости, которая регулирует скорость N' вращения ротора 28 регулирования наклона лотка. Можно предположить далее, что в предлагаемом в изобретении устройстве используется механизм наклона с самоблокировкой и что лоток 32 необходимо вращать со скоростью N' в направлении стрелки 120'. Для увеличения угла наклона лотка 32 к вертикали система 106 регулирования скорости должна увеличить скорость электродвигателя 80 и разогнать ротор 28 регулирования наклона лотка в направлении стрелки 120' до скорости N', большей скорости N, а система 104 регулирования скорости электродвигателя 60 должна перевести его на работу в генераторном режиме и нагрузить соответствующим тормозным моментом поддерживающий ротор 18. Вращение лотка 32 с заданной скоростью N обеспечивается центральным блоком 102 управления через систему 104 регулирования скорости электродвигателя 60, которая регулирует тормозной момент, приложенный к поддерживающему ротору 18. Регулирование скорости наклона лотка 32 также осуществляется по сигналу от центрального блока 102 управления через систему 106 регулирования скорости вращения ротора регулирования наклона лотка. Для уменьшения наклона лотка 32 к вертикали система 104 регулирования скорости должна привести соединенный с электродвигателем 60 поддерживающий ротор 18 во вращение в направлении стрелки 120' со скоростью N, а система 106 регулирования скорости электродвигателя 80 должна перевести его на работу в генераторном режиме и нагрузить соответствующим тормозным моментом ротор 28 регулирования наклона лотка. Регулирование скорости наклона лотка 32 до заданной осуществляется по сигналу от центрального блока 102 управления через систему 106 регулирования скорости, которая регулирует тормозной момент, приложенный к ротору 28 регулирования наклона лотка. Вращение поддерживающего ротора 18 с заданной скоростью N также обеспечивается центральным блоком 102 управления через систему 104 регулирования скорости двигателя, который приводит во вращение поддерживающий ротор.

При сборке устройства или во время его текущего ремонта необходимо соответствующим образом отрегулировать датчик 110 угла поворота, т.е. выставить его начальную точку отсчета в соответствии с точно известным углом наклона лотка 32. Для этой цели можно использовать показанный на фиг.3 в механизме 36' подвески ограничитель 120 угла и соединенный с осью 40' подвески рычаг 122. С целью отрегулировать нулевое положение датчика 110 угла поворота необходимо включить двигатель 80 и повернуть ротор 28 регулирования наклона лотка до упора рычага 122 в ограничитель 120.

В показанном на фиг.4 варианте используется дифференциальный датчик 126 угла поворота, который непосредственно измеряет относительное угловое положение роторов 18 и 28. Такой дифференциальный датчик 126 угла поворота устанавливают параллельно муфте 90 сцепления. При отсутствии в устройстве муфты 90 сцепления и использовании в нем механизма наклона с самоблокировкой дифференциальный датчик 120 угла поворота можно установить на месте муфты 90 сцепления, соединив им валы 56 и 76. В этом варианте осуществления изобретения дифференциальный датчик 126 угла поворота имеет вращающийся корпус и поэтому требует использования беспроводных средств связи для передачи сигнала к установленному неподвижно приемнику 128.

В варианте, показанном на фиг.5, используется дифференциальный измерительный механизм 130, который параллельно муфте 90 сцепления соединяет между собой оба вращающихся ротора устройства. В этом механизме имеется первый входной вал 132, второй входной вал 134 и выходной вал 136. Первый входной вал приводится во вращение выходным валом 56, выходящим из корпуса 50. Этот вал предназначен для измерения углового положения поддерживающего ротора 18. Второй входной вал приводится во вращение входным валом 76 корпуса 70. Этот вал предназначен для измерения углового положения ротора 28 регулирования наклона лотка. Дифференциальный измерительный механизм 130 имеет также зубчатую планетарную передачу, выполненную таким образом, что при равенстве скоростей вращения роторов 18 и 28 выходной вал 136 механизма не вращается и используется для определения угла наклона лотка 32 в неподвижной системе координат.

Зубчатая планетарная передача такого измерительного механизма показана в виде сверху на фиг.6. Эта передача состоит из горизонтального зубчатого колеса 138, с наружным зубчатым венцом которого входит в зацепление закрепленная на конце первого входного вала 132 шестерня 140, центрального зубчатого колеса 142, которое закреплено на конце второго входного вала 134, двух сателлитов 144, которые входят в зацепление с внутренним зубчатым венцом зубчатого колеса 138 и центральным зубчатым колесом 142, и водила 146, которое соединено с выходным валом 136. В измерительном механизме имеется один датчик 148 угла поворота, который измеряет угловое положение выходного вала 136 и позволяет определить угол наклона лотка в неподвижной системе координат.

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к загрузочным устройствам шахтных печей. Устройство для распределения сыпучего материала содержит лоток с переменным углом наклона, подвешенный к поддерживающему ротору, который приводится во вращение двигателем, ротор регулирования наклона лотка и механизм наклона, который преобразует разность угловых скоростей двух роторов в поворот лотка и изменяет угол его наклона. С ротором регулирования наклона лотка связано устройство торможения, которым управляет устройство управления, регулирующее угол наклона лотка путем изменения тормозного момента, приложенного к ротору регулирования наклона лотка. Использование изобретения обеспечивает упрощение механизма привода лотка, что позволяет облегчить техническое обслуживание при текущем ремонте. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула