ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B06B1/16 G05D19/02 

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к центробежным (дебалансным) вибровозбудителям и устройствам для их включения и выключения, и может быть использовано в различных вибрационных машинах, например для виброуплотнения строительных материалов (бетона, грунта, асфальта), для извлечения моделей при формировании и др.

Известен вибровозбудитель, содержащий пустотелый дебаланс, разделенный на две диаметрально противоположные, не сообщающиеся между собой полости, которые могут раздельно наполняться жидкостью через каналы в цапфах приводного вала; для выпуска жидкости из полостей в дебалансе выполнены сливные каналы с клапанами [1]
Известный вибровозбудитель обладает широкими возможностями регулирования возмущающей силы, однако наличие раздельных систем управления подачей жидкости в полости дебаланса и выпуском жидкости обуславливают трудоемкость его обслуживания.

Наиболее близким к изобретению является вибровозбудитель, содержащий привод и связанный с ним пустотелый дебаланс, частично заполненный жидкостью и разделенный перегородками на полости, сообщающиеся между собой через отверстия в перегородках [2] В этом вибровозбудителе осуществляется перетекание жидкости из одной полости дебаланса в другую через отверстия в перегородках, перекрытые вначале обратными клапанами, открывающимися при достижении определенной скорости вращения дебаланса, которой соответствует требуемая величина возмущающей силы.

В известном вибровозбудителе время, за которое происходит перетекание части жидкости из одной полости в другую, не регулируется. Это время определяется площадью сечения отверстий в перегородках.

Известно устройство для включения и выключения вибровозбудителя, содержащее последовательно соединенные нормально разомкнутый контакт кнопки пуска, нормально замкнутый контакт кнопки остановки и обмотку контакта, первый из нормально разомкнутых контактов которого подключен к нормально разомкнутому контакту кнопки пуска, а другие в силовую цепь включения электропривода вибровозбудителя [3]
Эксплуатация вибровозбудителя с известным устройством для его включения и выключения в составе оборудования для уплотнения смесей и для других процессов вибрационной обработки требует высокой квалификации рабочего. Рабочий должен правильно оценить состояние обрабатываемой среды и своевременно выключить вибровозбудитель с тем, чтобы и уплотнение было оптимальным, и не было перерасхода энергии.

Первое изобретение решает задачу создания вибровозбудителя, обеспечивающего возможность регулирования времени, за которое амплитуда возмущающей силы снижается от максимальной величины до минимальной (вплоть до нуля). Благодаря решению этой задачи возможно устанавливать продолжительность рабочего цикла в зависимости от конкретных условий использования вибровозбудителя.

Согласно первому изобретению, это достигается за счет того, что вибровозбудитель, содержащий привод и связанный с ним пустотелый дебаланс, частично заполненный жидкостью и разделенный перегородками на полости, сообщающиеся между собой через проходные отверстия в перегородках, снабжен элементами регулировки сечений проходных отверстий.

Второе изобретение решает задачу создания устройства для включения и выключения вибровозбудителя, обеспечивающего автоматическое отключение привода вибровозбудителя при снижении вибрации до заданного "малого" уровня или прекращения ее действия.

Согласно второму изобретению, это достигается за счет того, что в устройство для включения и выключения вибровозбудителя, содержащее последовательно соединенные нормально разомкнутый контакт кнопки пуска, нормально замкнутый контакт кнопки остановки и обмотку контактора, первый из нормально разомкнутых контактов которого подключен к нормально разомкнутому контакту кнопки пуска, а другие в силовую цепь включения электропривода вибровозбудителя, введен установленный на конструкции вибровозбудителя датчик вибрации с пороговой характеристикой и с нормально разомкнутым при вибрации, параметры которой ниже, чем порог срабатывания датчика, контактом, который включен последовательно с первым из нормально разомкнутых контактов контактора.

На фиг.1 схематично изображен предлагаемый вибровозбудитель, на фиг.2 - дебаланс в поперечном разрезе, на фиг.3 схема устройств для включения и выключения вибровозбудителя.

Вибровозбудитель содержит привод 1, соединенный с вращающимся пустотелым дебалансом 2 гибкой связью 3 (например, резино-металлической). Пустотелый дебаланс 2 выполнен в виде цилиндра, разделенного перегородками 4 на отдельные полости 5 в виде секторов, сообщенные между собой как вблизи центра вращения (центральными отверстиями или общей полостью 6), так и на периферии пустотелого дебаланса (периферийными проходными отверстиями 7), причем отверстия 6 возле центра имеют достаточно большие сечения или могут сливаться в единое пространство, в то время как на периферии (возле корпуса пустотелого дебаланса) отверстия 7 (или щели) значительно меньшие. Полость дебаланса 2 частично заполнена жидкостью 8. Вибровозбудитель снабжен элементами регулировки сечения отверстий 7, выполненными в виде шторок 9, перекрывающих частично или полностью отверстия 7 и связанных с регулируемыми сильфонами 10 (или сальниками).

Перегородки 4 могут проходить по радиусам или быть отклоненными от них. При необходимости перегородки могут быть изогнуты с таким расчетом, чтобы в момент разгона вибровозбудителя жидкость 8 из нижних полостей не выплескивалась, а перетекала только через периферийные отверстия 7. Расположение отверстий, их форма также не играют роли. Вместо отверстий могут быть, как показано на чертеже, щели. Важно, чтобы при остановленном дебалансе жидкость через отверстия 6 и 7 достаточно быстро сливалась в нижние полости, а при вращении за счет центробежных сил медленно распределялась через периферийные отверстия 7 по всем полостям (как по трубкам между сообщающимися сосудами).

Жидкость 8 должна заполнять примерно половину объема дебаланса. В этом случае начальная возбуждающая сила будет иметь максимальное значение. В случае если масса жидкости будет составлять значительную часть от массы дебаланса в целом, начальная возбуждающая сила может быть столь велика, что дебаланс вместе с конструкцией при пуске может даже подпрыгивать, при этом вибратор некоторое время сможет работать как трамбовка. Масса жидкости для каждой конструкции вибровозбудителя должна быть обоснованно рассчитана с учетом массы пустотелого дебаланса, защитных конструкций, платформы и т.д.

Устройство для включения и выключения вибровозбудителя содержит соединенные последовательно нормально разомкнутый контакт 11 кнопки пуска, нормально замкнутый контакт 12 кнопки остановки и обмотку 13 контактора. Первый нормально разомкнутый контакт 14 контактора подключен параллельно к нормально разомкнутому контакту 11 кнопки пуска, а другие нормально разомкнутые контакты 15 контактора включены в цепь источника 16 питания электропривода 1. Устройство содержит также датчик вибрации, имеющий пороговую характеристику. Датчик выполнен с нормально разомкнутым при вибрации, параметры которой ниже, чем порог срабатывания датчика, контактом 17, последовательно включенным с контактом 14 контактора.

В приводе вибровозбудителя целесообразно применить электродвигатель с "мягкой" характеристикой или обеспечить с помощью специального регулятора медленный рост скорости вращения дебаланса.

Работает вибровозбудитель совместно с устройством для его включения и выключения следующим образом.

В невращающемся дебалансе жидкость собирается внизу пустотелого в нижних по чертежу полостях дебаланса (фиг. 1, 2). При нажатии кнопки пуска замыкается контакт 11 и напряжение питания поступает на обмотку 13 контактора. Контактор срабатывает и замыкает свои контакты 14 и 15. При этом включается электропривод через контакты 15 и начинается вращение дебаланса 2. Поскольку в это время эксцентриситет масс дебаланса максимальный, сразу возникает вибрация, контакт 17 датчика вибрации срабатывает и создает дополнительную цепь с контактом 14 для удержания контактора 13 во включенном состоянии. Теперь кнопку пуска можно отпустить, т.к. контактор встал на самоблокировку.

Сразу после пуска, когда жидкость распределена неравномерно (еще находится в нижних полостях дебаланса), центр тяжести дебаланса находится на максимальном расстоянии от центра его вращения и возмущающая сила и амплитуда вибрации, развиваемые при вращении дебаланса в это время, максимальны. Вибровозбудитель в это время обычно работает на еще рыхлых смесях и составах, и его эффективность высока. При этом вибрация возникает как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, что способствует как уплотнению, так и выглаживанию уплотняемой смеси.

При этом, хотя скорость вращения может быть еще невелика, за счет большего разбаланса амплитуда (размах) вибрации будет значительной, что будет способствовать эффективному уплотнению этих рыхлых еще смесей или грунтов. Более того, конструкция вибратора и режим его работы в это время могут быть рассчитаны так, чтобы дебаланс вместе с конструкцией, на которой он установлен, слегка подпрыгивал и действовал как трамбовка.

По мере вращения за счет центробежных сил через периферийные отверстия 7 происходит постепенное перетекание излишней жидкости из нижних полостей в остальные, т.е. постепенно происходит автоматическая балансировка дебаланса. При этом возрастает скорость вращения, происходит постепенное уменьшение возмущающей силы, окончательное уплотнение и выглаживание смеси. Продолжительность этого процесса зависит от вязкости жидкости, угловой скорости вращения, проходного сечения отверстий 7 и косвенно от состояния уплотняемой смеси и может простейшим образом регулироваться за счет предварительной установки сечения отверстий 7 с помощью элементов управления - подвижных шторок 9, положение которых зависит от положения регулирующих винтов сильфонов 10 (или сальников).

После того как через некоторое время произойдет балансировка дебаланса (или уменьшение вибрации до заданного минимума), размыкается контакт 17 датчика вибрации, контактор 13 включается и вибровозбудитель останавливается. После остановки жидкость быстро сливается в нижние полости и дебаланс вновь готов к работе.

Регулируя с помощью шторок (через регулируемые сильфоны, сжимая или раздвигая их, например, с помощью винтов) проходное сечение отверстий 7 между полостями дебаланса, можно заранее и очень просто устанавливать продолжительность работы вибровозбудителя. Перекрыв полностью шторками отверстия 7, можно обеспечить непрерывный режим работы при максимальном возбуждении. При этом, чтобы вибровозбудитель выключить, достаточно нажать кнопку 12 остановки: цепь обмотки контактора разомкнется, контактор выключится и вибровозбудитель остановится. Во время остановки могут возникнуть вибрации за счет переливания жидкостей между полостями при малых скоростях вращения. Однако они будут незначительными и непродолжительными, т.к. этот процесс может происходить только на малых скоростях вращения, когда центробежные силы станут меньше сил тяжести. При этом энергия вращающегося дебаланса уже мала, а переливание жидкости приведет к ускорению процесса торможения.

Жидкость для дебаланса может использоваться любая. Ее свойства должны определяться условиями эксплуатации. Предпочтение следует отдать маслам, т. к. они не замерзают и не портятся. Объем жидкости для каждого вибровозбудителя должен устанавливаться при проектировании с учетом изложенного.

Использование: в вибрационных машинах для уплотнения строительных материалов, для извлечения моделей при формировании и др. Сущность изобретения: дебалансный вибровозбудитель с частично заполненным жидкостью пустотелым дебалансом, разделенным перегородками на полости, сообщающиеся между собой через отверстия в перегородках, снабжен элементами регулировки сечений отверстий. В устройство для включения и выключения вибровозбудителя, содержащее последовательно соединенные нормально разомкнутый контакт кнопки остановки и обмотку контактора, введен датчик вибрации с пороговой характеристикой. Датчик вибрации имеет контакт, нормально разомкнутый при вибрации, параметры которой ниже порога срабатывания датчика. Контакт датчика последовательно включен с первым из нормально разомкнутых контактов контактора, подключенным также к нормально разомкнутому контакту кнопки пуска. Другие нормально разомкнутые контакты контактора включены в силовую цепь включения электропривода вибровозбудителя. Устройство обеспечивает автоматическое отключение привода при снижении вибрации до заданного "малого" уровня или прекращения ее действия. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вибровозбудитель, содержащий привод и связанный с ним пустотелый дебаланс, частично заполненный жидкостью и разделенный перегородками на полости, сообщающиеся между собой через проходные отверстия в перегородках, отличающийся тем, что он снабжен элементами регулировки сечений проходных отверстий. 2. Устройство для включения и выключения вибровозбудителя, содержащее последовательно соединенные нормально разомкнутый контакт кнопки пуска, нормально замкнутый контакт кнопки остановки и обмотку контактора, первый из нормально разомкнутых контактов которого подключен к нормально разомкнутому контакту кнопки пуска, а другие в силовую цепь включения электропривода вибровозбудителя, отличающееся тем, что в него введен установленный на конструкции вибровозбудителя датчик вибрации с пороговой характеристикой и с нормально разомкнутым при вибрации, параметры которой ниже, чем порог срабатывания датчика, контактом, который включен последовательно с первым из нормально разомкнутых контактов контактора.