PL185780B1 - Podpora toczna bębna obrotowego - Google Patents

Abstract

1. Podpora toczna bebna obrotowego, zwlaszcza pieca, suszami, chlodni, lub innego urzadzenia do dokonywania wymiany ciepla oraz ewentualnie przeróbki chemicznej, wypo- sazona w przynajmniej jedna wspólpracujaca z bebnem obrotowym rolke i w przynajmniej dwa lozyska umozliwiajace obrót rolki dokola jej osi, znam ienna tym, ze jest wyposazona w stanowiaca podpore lozysk (5, 5') rame (7), wahajaca sie dokola osi (11) prostopadlej do osi (4) obrotu rolki (3), w plaszczyznie prosto- padlej do powierzchni podstawy (6), na której wspiera sie podpora toczna, czyli w plaszczyz- nie zwanej plaszczyzna wahliwosci, oraz w zespól zlaczny (8), elastyczny w plaszczyznie elastycznosci (9, 9') i sztywny w plaszczyznie prostopadlej do tej plaszczyzny elastycznosci (9, 9'), ustalajacy polozenie lozysk (5, 5') wzgle- dem podstawy (6), a równoczesnie umozliwiaja- cy wahanie sie ramy (7) podczas dostosowy- wania sie polozenia powierzchni rolki (3) do zmiennego polozenia powierzchni bebna obro- towego (2). FIG. 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest podpora toczna bębna obrotowego, zwłaszcza pieca, suszami, chłodni, lub innego urządzenia do dokonywania wymiany ciepła oraz ewentualnie przeróbki chemicznej, wyposażona w przynajmniej jedną współpracującą z bębnem obrotowym rolkę i w przynajmniej dwa łożyska umożliwiające obrót rolki dokoła jej osi.

Podpora toczna według wynalazku jest przeznaczona dla wymienionych urządzeń, może być jednak zastosowana również w innych dziedzinach przemysłu, przykładowo w przemyśle cukrowniczym w urządzeniach do ługowania wstępnego.

Cylindryczne bębny obrotowe, stosowane w różnych dziedzinach przemysłu są zwykle długie. Opierają się one na umieszczonych parami rolkach, stanowiących podpory toczne, współpracujące z płaszczem bębna albo z pierścieniem lub innego rodzaju bieżnią dla rolek.

Osie rolek są równoległe do osi bębna, a bębny są wyposażone w przynajmniej dwa zespoły podpór tocznych, które w takim przypadku stanowią podparcie statycznie wyznaczalne. Zespołów podpór tocznych może być więcej, zwłaszcza dla bardzo długich bębnów, przykładowo trzy lub cztery, a nawet więcej i wówczas stanowią podparcie statycznie niewyznaczalne.

Piece prażalnicze stosowane w przemyśle wapienniczym lub w przeróbce rudy mają średnicę wynoszącą około 7 m i długość wynoszącą około 200 m. Bębny do ługowania wstępnego w przemyśle cukrowniczym mają długość wynoszącą około 9 m lub więcej i długość wynoszącą około 60 m lub więcej.

Napęd takiego bębna odbywa się zwykle za pomocą przymocowanego do płaszcza bębna pierścienia zębatego, napędzanego za pomocą koła zębatego, stanowiącego element zdawczy przekładni napędzanej silnikiem elektrycznym.

Innym rozwiązaniem, stosowanym zwykle w przemyśle cukrowniczym jest napęd cierny, w którym rolki obracane mechanicznie lub hydraulicznie napędzają ciernie pierścienie przymocowane do płaszcza bębna.

Bęben obrotowy jest wystawiony na działanie różnych obciążeń mechanicznych, spowodowanych jego ciężarem, obciążeniem przerabianym materiałem, oraz naprężeniami termicznymi. W wyniku tych obciążeń następują czasowe lub trwałe odkształcenia bębna, czego skutkiem jest, że oś bębna nie jest prostoliniowa.

Dla tak odkształconego bębna jego oś w rejonie styku bębna z rolkami nie jest równoległa do osi rolek, a styk bębna z rolką nie następuje na całej szerokości rolki. Jednostkowy nacisk miejscowy osiąga wówczas bardzo duże wartości, co powoduje szybkie zużycie elementów podpory tocznej bębna. Powierzchnia styku rolki z bębnem może w tym przypadku nie wystarczać do skutecznego przeniesienia napędu ciernego.

Dla uniknięcia tych niedostatków skonstruowano ruchomą podporę toczną bębna obrotowego, w której oś rolki jest zawsze równoległa do osi bębna, a konieczne przemieszczanie się rolek jest osiągnięte na zasadzie połączenia ślizgowego elementów podpory tocznej. Tego typu konstrukcja wymaga jednak stałego dozoru eksploatacyjnego dla zapewnienia ruchomego połączenia ślizgowego. Połączenie ślizgowe jest jednak obarczone zużyciem części, oraz dodatkowym momentem obrotowym przeciwstawiającym się ruchomości podpory tocznej i powstaniem zjawiska histerezy.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiej podpory tocznej bębna obrotowego, która wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas podpór, zwłaszcza podpory tocznej, której rolka dostosowuje się samoczynnie do położenia płaszcza bębna, z ograniczoną do minimum ilością elementów poddanych tarciu i zużyciu eksploatacyjnemu.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie podpory tocznej bębna obrotowego wyposażonej w stanowiącą podporę łożysk ramę, wahającą się dokoła osi prostopadłej do osi obrotu rolki i w płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni podstawy, na której wspiera się podpora toczna, czyli w płaszczyźnie zwanej płaszczyzną wahliwości. Podpora toczna jest również wyposażona w zespół złączny, elastyczny w płaszczyźnie elastyczności i sztywny w płaszczyźnie prostopadłej do tej płaszczyzny elastyczności, ustalający położenie łożysk względem podstawy, a równocześnie umożliwiający wahanie się ramy podczas dostosowywania się położenia powierzchni rolki do zmiennego położenia powierzchni bębna.

Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest, że zespół złączny składa się z przynajmniej dwóch płaskowników, umieszczonych symetrycznie z obu stron płaszczyzny przechodzącej

185 780 przez oś wahliwości ramy i prostopadłej do płaszczyzny wahliwości, czyli z obu stron płaszczyzny zwanej płaszczyzną środkową. Płaskowniki są przymocowane jednym końcem do ramy, a drugim końcem do podstawy.

Płaszczyzna elastyczności jest korzystnie w przybliżeniu prostopadła do płaszczyzny podstawy.

Płaskowniki mają korzystnie postać belek o płaskim przekroju prostokątnym, którego większy wymiar jest prostopadły do płaszczyzny elastyczności.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku płaszczyzna elastyczności jest w przybliżeniu styczna do okręgu o środku usytuowanym w punkcie przecięcia się płaszczyzny wahliwości z osią wahania się ramy i jest usytuowana w rejonie mocowania płaskowników do ramy.

Oś wahania się ramy jest korzystnie usytuowana w płaszczyźnie symetrii zamocowania łożysk.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku podpora toczna jest wyposażona w usytuowany w rejonie osi wahania się ramy zespół podporowy, składający się z dwóch współpracujących ze sobą części. Górna część zespołu podporowego jest przymocowana do ramy, natomiast dolna część zespołu podporowego jest przymocowana do podstawy. Powierzchnia styku części zespołu podporowego ma kształt sektora walca, którego oś jest równoległa do osi wahania się ramy.

Korzystnym rozwiązaniem wynalazku jest, że jest wyposażona w bloczki oraz ewentualnie w zderzaki, ograniczające przemieszczanie się ramy podpory tocznej.

W odmianie konstrukcji podpora toczna jest nachylona w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny wahliwości, pod kątem a do płaszczyzny poziomej w kierunku bębna. Kierunek siły wypadkowej z jaką bęben działa na podporę toczną przechodzi blisko przecięcia płaszczyzny wahliwości z osią wahliwości ramy.

W korzystnym rozwiązaniu wynalazku podpora toczna, jako przynajmniej jeden zespół podporowy, stanowi wyposażenie bębna obrotowego.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia podporę toczną według wynalazku, w przekroju prostopadłym do osi bębna, fig. 2 - podporę według fig. 1, w przekroju Π-II, fig. 3 - odmianę konstrukcji podpory według wynalazku, w przekrój u analogicznym do fig. 2, a fig. 4 - podporę według fig. 1, nachyloną do poziomu, w przekroju prostopadłym do osi bębna.

Wynalazek dotyczy podpory tocznej bębna obrotowego, przykładowo pieca, suszami, chłodziarki, lub innego urządzenia zwłaszcza do dokonywania wymiany cieplnej oraz ewentualnie przeróbki chemicznej.

Podpora toczna według wynalazku przeznaczona zwłaszcza dla wymienionych urządzeń, może być również zastosowana w innych dziedzinach przemysłu, przykładowo w przemyśle cukrowniczym w urządzeniach do ługowania wstępnego.

Jako bębny obrotowe rozumie się urządzenia rurowe o kształcie cylindrycznym, obracane dokoła ich osi podłużnej.

Podpora toczna 1 według wynalazku dla bębna obrotowego 2 (fig. 1) jest wyposażona w przynajmniej jedną rolkę 3 współpracującą z tym bębnem obrotowym 2.

Rolka 3 albo stanowi wyłącznie podparcie bębna obrotowego 2, który jest napędzany za pomocą oddzielnego zespołu napędowego, albo stanowi podparcie bębna obrotowego 2 i równocześnie element jego napędu. Oś 4 obrotu rolki 3 jest równoległa do osi bębna obrotowego 2.

Rolka 3 podpory tocznej 1 jest oparta na dwóch łożyskach 5, 5', umożliwiających jej obrót dokoła osi 4.

Dla lepszego wyjaśnienia działania podpory tocznej według wynalazku wprowadza się trójwymiarowy układ współrzędnych x, y, z, przy czym kierunek y jest zgodny z kierunkiem osi bębna obrotowego 2 oraz ewentualnie z kierunkiem osi 4 rolki 3, a kierunek z jest prostopadły do płaszczyzny podstawy 6, na której opiera się podpora toczna 1.

Konstrukcja podpory tocznej 1 według wynalazku umożliwia stałe przyleganie rolki 3 do bębna obrotowego 2. W tym celu podpora toczna 1 jest wyposażona w ramę 7, do której są

185 780 przymocowane łożyska 5, 5' (fig. 1 i 2). Rama 7 może się wahać w kierunkach 12 dokoła osi 11 usytuowanej w kierunku x, prostopadłym do płaszczyzny y, z przechodzącej przez oś 4 obrotu rolki 3 i prostopadłej do płaszczyzny podstawy 6.

Gdy podczas obrotu bębna obrotowego 2 jego oś zmienia swoje położenie, rolka 3 ustawia się tak, że jej oś 4 jest zawsze równoległa do osi bębna obrotowego 2, zapewniając stały kontakt powierzchni rolki 3 z powierzchnią bębna obrotowego 2.

Dla umożliwienia zamocowania łożysk 5, 5' do podstawy 6 i równocześnie umożliwienia wahania się ramy 7 podpora toczna 1 jest wyposażona w zespół złączny 8, który jest elastyczny w płaszczyźnie 9, 9', nazwanej płaszczyzną elastyczności i są sztywne w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny elastyczności 9, 9'.

Ruchy elementów podpory tocznej bębna odbywają się bez ślizgania, co eliminuje ich zużywanie się wskutek tarcia.

Długość ramy 7 jest nieco większa od odległości osi łożysk 5, 5'.

Zespół złączny 8 jest wyposażony w dwa równoległościenne płaskowniki 10, 10', umieszczone symetrycznie z obu stron nazwanej płaszczyzną środkową płaszczyzny x, z, przechodzącej przez oś 11 wahliwości ramy 7 i prostopadłej do płaszczyzny wahliwości y, z. Płaskowniki 10, 10 ' są przymocowane do ramy 7 i za pośrednictwem elementu pośredniczącego 13 do podstawy 6.

Płaszczyzna elastyczności 9, 9' jest usytuowana w kierunku zbliżonym do kierunku z, prostopadłego do płaszczyzny podstawy 6, albo pokrywa się z tym kierunkiem.

Płaskowniki 10, 10' mają postać belek o przekroju prostokątnym, a ich grubość jest mała w stosunku do szerokości i długości. Większy wymiar przekroju płaskowników 10, 10' jest prostopadły do płaszczyzny elastyczności 9, 9' tych płaskowników.

Podczas wahania się ramy 7, wywołanego ruchem bębna obrotowego 2, płaskowniki 10, 10' odkształcają się sprężyście, głównie zginają się, w stopniu zależnym od rodzaju ich materiału. W praktyce to odkształcenie jest bardzo małe. Amplituda odkształcenia bębna obrotowego 2 jest również bardzo mała. W normalnych warunkach eksploatacyjnych amplituda składowej pionowej przemieszczania się ramy 7 nie może przekraczać określonej wielkości, przykładowo 8· W³ długości bębna obrotowego 2.

W związku z powyższym podpora toczna 1 według wynalazku jest wyposażona w klocki 14, 14' oraz ewentualnie w zderzaki 15, 15', ograniczające przemieszczanie się ramy 7 podpory tocznej 1.

Klocki 14, 14' są przymocowane do podstawy 6 i ograniczają amplitudę składowej pionowej przemieszczania się ramy 7 do wartości mniejszej lub równej 3-10’⁵ do 8-10'⁵ długości bębna obrotowego 2. Zabezpieczają one podporę toczną 1 przed uszkodzeniem w przypadku pojawienia się obciążeń większych od przewidywanych, wynikających z nienormalnych warunków eksploatacyjnych.

Z podobnych powodów z każdego końca ramy 7 do podstawy 6 są przymocowane zderzaki 15,15'. Ograniczają one poziome przemieszczanie się ramy 7 w kierunku y.

Płaskowniki 10, 10' są przymocowane prostopadle do ramy 7, równolegle do kierunku y.

W odmianie konstrukcji podpory tocznej według wynalazku (fig. 3) płaszczyzna elastyczności 9, 9' płaskowników 10, 10' jest styczna do okręgu o środku w punkcie przecięcia się płaszczyzny y, z z osią 11 wahania się ramy 7. Dłuższy wymiar przekroju przymocowanych do ramy 7 płaskowników 10, 10' w tym szczególnym przypadku ma kierunek promieniowy.

Oś 11 wahania się ramy 7 jest usytuowana w płaszczyźnie symetrii x, z łożysk 5, 5', czyli w płaszczyźnie środkowej.

W rozwiązaniu podstawowym obrót ramy 7 następuje wokół osi 11.

W odmianie konstrukcji (fig. 3) obrót jest zastąpiony obtaczaniem. W tym celu podpora toczna 1 jest wyposażona w zespół podporowy 16, stykający się z podstawą 6 w rejonie osi 11 wahania się ramy 7.

Zespół podporowy 16 składa się z dwóch współpracujących ze sobą części 17, 17', przy czym górna część 17' jest przymocowana do ramy 7, natomiast dolna część 17 jest przymocowana do podstawy 6. Części 17, 17' mają powierzchnię styku w postaci sektora walca

185 780 o przekroju kołowym, którego oś jest równoległa do osi 11. Promień powierzchni walca górnej części 17'jest nieco mniejszy od promienia powierzchni walca dolnej części 17.

W innej odmianie konstrukcji jedna z części 17, 17' ma płaską powierzchnię styku.

W tych omówionych ostatnio rozwiązaniach konstrukcyjnych rama 7 obtacza się bez ślizgania po powierzchni części przymocowanej do podstawy 6, a chwilową oś wahania się ramy 7, stanowi linia styczności dolnej i gómej części 17, 17' zespołu podporowego 16.

Figura 4 uwidocznia, dla takiego rozwiązania konstrukcyjnego, kierunek 18 wypadkowej siły wywieranej na rolkę 3 przez bęben obrotowy 2 i siły tarcia.

Aby podpora toczna 1, znajdowała się w równowadze stałej kierunek 18 siły wypadkowej musi przecinać powierzchnię zespołu podporowego 16 między jego dwoma końcami. Celem spełnienia tego warunku może być konieczne powiększenie wymiarowe podpory tocznej 1 ponad wymagania związane z jej wytrzymałością.

Dla uniknięcia tego można ewentualnie zastosować nachylenie do poziomu podpory tocznej 1 o kąt a w kierunku bębna obrotowego 2 w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny y, z w taki sposób, że kierunek 18 siły wypadkowej działającej przez bęben obrotowy 2 na podporę toczną 1 przechodzi w bliskości przecinania się płaszczyzny y, z z osią 11 wahania się ramy 7. W tym przypadku podstawa 6 jest nachylona do poziomu pod tym samym kątem a.

Wynalazek dotyczy również bębna obrotowego 2 wyposażonego w przynajmniej jeden zespół podpór tocznych 1, według wynalazku. W tym przypadku bęben obrotowy 2 jest korzystnie wyposażony w przynajmniej jeden zespół składający się z dwóch podpór tocznych 1 według wynalazku.

Rolka 3 styka się bezpośrednio z powierzchnią bębna obrotowego 2, albo styka się z pierścieniem podporowym, otaczającym powierzchnię bębna obrotowego 2 w rejonie usytuowania zespołu podpór tocznych 1.

Wynalazek dotyczy również bardzo długich bębnów obrotowych, napędzanych za pomocą przekładni zębatej z wieńcem zębatym bębna, jak również napędzanych ciernie powierzchniami rolki i bębna. W tym drugim przypadku rolki napędowe są korzystnie częścią podpory tocznej 1 według wynalazku.

Mogą być dokonywane również inne odmiany konstrukcyjne nie wykraczające poza zakres wynalazku.

185 780

185 780

FIG.3

185 780

FIG.4

185 780

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Podpora toczna bębna obrotowego, zwłaszcza pieca, suszami, chłodni, lub innego urządzenia do dokonywania wymiany ciepła oraz ewentualnie przeróbki chemicznej, wyposażona w przynajmniej jedną współpracującą z bębnem obrotowym rolkę i w przynajmniej dwa łożyska umożliwiające obrót rolki dokoła jej osi, znamienna tym, że jest wyposażona w stanowiącą podporę łożysk (5, 5') ramę (7), wahającą się dokoła osi (11) prostopadłej do osi (4) obrotu rolki (3), w płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni podstawy (6), na której wspiera się podpora toczna, czyli w płaszczyźnie zwanej płaszczyzną wahliwości, oraz w zespół złączny (8), elastyczny w płaszczyźnie elastyczności (9, 9’) i sztywny w płaszczyźnie prostopadłej do tej płaszczyzny elastyczności (9, 9'), ustalający położenie łożysk (5, 5') względem podstawy (6), a równocześnie umożliwiający wahanie się ramy (7) podczas dostosowywania się położenia powierzchni rolki (3) do zmiennego położenia powierzchni bębna obrotowego (2).
2. 2. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że zespół złączny (8) składa się z przynajmniej dwóch płaskowników (10, 10'), umieszczonych symetrycznie z obu stron płaszczyzny przechodzącej przez oś (11) wahliwości ramy (7) i prostopadłej do płaszczyzny wahliwości, czyli z obu stron tej płaszczyzny zwanej płaszczyzną środkową, przy czym płaskowniki (10, 10') są przymocowane jednym końcem do ramy (7), a drugim końcem do podstawy (6).
3. 3. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że płaszczyzna elastyczności (9, 9') jest w przybliżeniu prostopadła do płaszczyzny podstawy (6).
4. 4. Podpora według zastrz. 2, znamienna tym, że płaskowniki (10, 10’) mają postać belek o płaskim przekroju prostokątnym, którego większy wymiar jest prostopadły do płaszczyzny elastyczności (9, 9').
5. 5. Podpora według zastrz. 2, znamienna tym, że płaszczyzna elastyczności (9, 9’) jest w przybliżeniu styczna do okręgu o środku usytuowanym w punkcie przecięcia się płaszczyzny wahliwości z osią (11) wahania się ramy (7) i jest usytuowana w rejonie mocowania płaskowników (10,10') do ramy (7).
6. 6. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że oś (11) wahania się ramy (7) jest usytuowana w płaszczyźnie symetrii zamocowania łożysk (5, 5').
7. 7. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że jest wyposażona w usytuowany w rejonie osi (11) wahania się ramy (7) zespół podporowy (16), składający się z dwóch współpracujących ze sobą części (17,17'), przy czym górna część (17’) zespołu podporowego (16) jest przymocowana do ramy (7), natomiast dolna część (17) zespołu podporowego (16) jest przymocowana do podstawy (6), a równocześnie powierzchnia styku części (17, 17’) zespołu podporowego (16) ma kształt sektora walca, którego oś jest równoległa do osi (11) wahania się ramy (7).
8. 8. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że jest wyposażona w bloczki (14, 14') oraz ewentualnie w zderzaki (15, 15'), ograniczające przemieszczanie się ramy (7) podpory tocznej (1).
9. 9. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że jest nachylona w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny wahliwości, pod kątem (a) do płaszczyzny poziomej, w kierunku bębna (2), przy czym kierunek (18) siły wypadkowej z jaką bęben (2) działa na podporę toczną (1) przechodzi blisko przecięcia płaszczyzny wahliwości z osią (11) wahliwości ramy (7).
10. 10. Podpora według zastrz. 1, znamienna tym, że jako przynajmniej jeden zespół podporowy stanowi wyposażenie bębna obrotowego (2).

    * * *

    185 780