ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1995 года по МПК H02K16/00 B04B9/02 

Изобретение относится к устройствам для разделения полидисперсных систем, а более точно к центрифугам.

Известна центрифуга для разделения полидисперсных жидких систем, содержащая корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя и укрепленный на валу барабан, который является одновременно ротором электродвигателя, размещенным под верхней торцевой поверхностью статора электродвигателя с зазором [1] Данная центрифуга сложна по конструкции.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой является центрифуга для разделения полидисперсных систем, содержащая корпус с размещенным в нем статором электродвигателя и установленный на валу в подшипниковой опоре барабан, являющийся ротором электродвигателя, внутренняя поверхность статора и участок барабана, расположенный внутри статора, выполнены коническими с увеличением воздушного зазора [2] Эта центрифуга выбрана в качестве прототипа.

Недостатком данной центрифуги является сложная конструкция, наличие подшипниковой опоры, ограниченные технические возможности.

Цель изобретения повышение надежности, упрощение конструкции и расширение технологических возможностей центрифуги.

Указанная цель достигается тем, что центрифуга, содержащая корпус в виде тела вращения, на котором размещен статор асинхронного электродвигателя и размещенный концентрично ему, с зазором относительно статора барабан, являющийся одновременно ротором из электропроводящего немагнитного материала, имеет на корпусе по меньшей мере два дополнительных статора, установленных с одинаковыми промежутками под основным статором, причем каждый предыдущий статор повернут по отношению к последующему (по высоте) вокруг своей вертикальной оси на угол, занимаемый по меньшей мере одним зубцовым делением обмотки статора. Основной и дополнительные статоры соединены общим ферромагнитным ярмом. Все сердечники статора имеют одну общую обмотку, при этом секции обмотки в пределах между сердечниками изогнуты, причем стороны секции, расположенные по вертикалям друг против друга, образуют прямой порядок следования фаз.

На фиг. 1 изображено продольное сечение центрифуги в рабочем состоянии; на фиг.2 продольное сечение центрифуги в рабочем состоянии; на фиг.3 вариант выполнения обмотки статоров.

Центрифуга (фиг. 1) содержит корпус 1 в виде тела вращения, на котором размещены основной статор 2 асинхронного двигателя и два дополнительных статора 3 и 4, установленных с одинаковыми промежутками под основным статором, причем каждый предыдущий статор повернут по отношению к последующему (по высоте) вокруг своей вертикальной оси на угол, занимаемый по меньшей мере одним зубцовым делением обмотки статора и размещенный концентрично ему с зазором относительно статора 5, являющийся одновременно барабаном центрифуги, из электропроводящего, немагнитного материала.

На фиг. 2 изображено продольное сечение центрифуги в рабочем состоянии, общее ферромагнитное ярмо 6, соединяющее основной и дополнительные статоры.

На фиг.3 изображена общая обмотка 7 сердечников статоров, при этом секции обмотки в пределах между сердечниками изогнуты, причем стороны секции, расположенные в пазах сердечников, размещенных по вертикали друг против друга, образуют прямой порядок следования фаз А, В и С.

Центрифуга работает следующим образом.

При подключении обмоток статоров 2, 3 и 4 к источнику трехфазного напряжения возбуждаются вращающиеся по окружностям статоров магнитные поля, пересекающие электропроводящий ротор 5 (фиг.1 и 2) и наводящие в нем электродвижущие силы, под действием которых в роторе потекут (в пределах каждого статора) трехфазные вихревые токи. Токи ротора взаимодействуют с вращающимися магнитными полями. В результате этого взаимодействия создаются усилия магнитного отталкивания между ротором и статором и вращающие моменты. Под действием сил магнитного отталкивания ротор "подвешивается" в магнитном поле и начинает вращаться в сторону вращения магнитных полей статоров. По мере возрастания частоты вращения ротора частота его пересечения вращающимися магнитными полями уменьшается, что приводит к уменьшению величины вихревых токов ротора. При этом усилие магнитного подвешивания становится недостаточным для подвески ротора в магнитном поле. В предлагаемой конструкции каждый пре- дыдущий (по высоте) статор повернут по отношению к последующему, по меньшей мере, на угол, занимаемый одним зубцовым делением обмотки (обмотки всех статоров одинаковы). При этом в вертикальном направлении в каждом поперечном сечении центрифуги мы имеем прямые порядки следования фаз А, В, С, например, напротив катушечной группы фазы А обмотки статора 4 размещена катушечная группа фазы В обмотки статора 3 и катушечная группа фазы С обмотки статора 2.

Таким образом, при подключении обмоток статоров 2, 3 и 4 к источнику трехфазного напряжения система токов всех статоров будет возбуждать дополнительно бегущие вдоль образующей ротора 5 магнитные поля, т.е. дополнительно действуют линейные асинхронные двигатели. Бегущие магнитные поля, пересекая электропроводящий ротор 5, наводят в нем электродвижущие силы, под действием которых в роторе потекут трехфазные вихревые токи, взаимодействующие с бегущими магнитными полями. В результате этого взаимодействия создаются механические усилия, направленные вдоль образующих ротора, и усилия магнитного подвешивания. Поворот одного статора (по высоте) над другим подбирается из расчета компенсации массы ротора и нагрузки центрифуги. По мере увеличения ротора (уменьшения скольжения) величина этих механических усилий не изменяется в отличие от вращающегося момента и обеспечивает устойчивую магнитную подвеску вращающегося ротора центрифуги.

Эти механические усилия могут быть увеличены, если все статоры объединены общим ферромагнитным ярмом 6 (фиг.2), так как в этом случае уменьшается магнитное сопротивление бегущим магнитным полям.

Если на всех статорах выполнена общая обмотка (фиг.3), то центрифуга работает так же, как и описанная выше, но в этом случае достигается экономия обмоточного материала.

По сравнению с прототипом упрощена конструкция (не нужны подшипники), повышена надежность и расширены технологические возможности центрифуги (за счет снятия ограничений по частоте вращения).

Использование: в сепараторах, пылеуловителях и других устройствах с высокоскоростными электроприводами. Сущность изобретения: центрифуга, содержащая корпус 1 в виде тела вращения, на котором размещен статор 2 асинхронного двигателя и размещенный концентрично ему с зазором относительно статора барабан, являющийся одновременно и ротором 5 из электропроводящего, немагнитного материала имеет на корпусе по меньшей мере два дополнительных статора 3 и 4, установленных с одинаковыми промежутками под основным статором, причем каждый предыдущий статор повернут по отношению к последующему /по высоте/ вокруг своей вертикальной оси на угол, занимаемым по меньшей мере одним зубцовым делением обмотки статора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ЦЕНТРИФУГА, содержащая корпус в виде тела вращения, на котором размещен статор асинхронного электродвигателя и размещенный концентрично ему и с зазором относительно статора барабан, являющийся одновременно ротором из электропроводящего, немагнитного материала, отличающаяся тем, что на корпусе размещены по меньшей мере еще два дополнительных статора, установленных с одинаковыми промежутками под основным статором, причем каждый предыдущий статор повернут по отношению к последующему (по высоте) вокруг своей вертикальной оси на угол, занимаемый по меньшей мере одним зубцовым делением обмотки статора. 2. Центрифуга по п.1, отличающаяся тем, что основной и дополнительные статоры соединены общим ферромагнитным ярмом. 3. Центрифуга по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что все сердечники статоров имеют одну общую обмотку, при этом секции обмотки в пределах между сердечниками изогнуты, причем стороны секции, расположенные в пазах сердечников, размещенных по вертикали друг против друга, образуют прямой порядок следования фаз.