ПРИВОД УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЛИ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЖИДКИХ ФРАКЦИЙ Российский патент 1999 года по МПК B01F15/00 B04B9/04 

Изобретение преимущественно относится к устройствам для разделения или диспергирования жидких фракций в поле центробежных сил и может быть использовано на предприятиях сельского хозяйства, в фармацевтической, медицинской, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение может быть использовано также в устройствах для увлажнения воздуха, распыления жидкостей, получения различных технологических растворов в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, теплицах, овощехранилищах и т. д.

Для нормального функционирования подобного устройства привод устройства должен обеспечивать частоту вращения рабочего органа - барабана в пределах 6000-12000 об/мин.

Известны приводы устройств для разделения жидких фракций в поле центробежных сил, в которых барабан приводится во вращение от электродвигателя через зубчатый редуктор или ременную передачу, повышающие частоту вращения вала барабана до требуемой величины, см., например, привод центробежного сепаратора (патент RU 2002514 C1).

Недостатками таких приводов устройств являются громоздкость, сложность в изготовлении, значительные габариты и масса.

Известны также устройства для разделения жидких фракций в поле центробежных сил, в которых барабан устанавливается непосредственно на вал высокочастотного электродвигателя, обеспечивающего требуемую частоту вращения барабана, см. , например, сепаратор (авторское свидетельство 971485), сепаратор для жидкости (SU авторское свидетельство 213691).

Сепаратор по a.с. 971485 содержит корпус, высокочастотный электродвигатель, установленный в вертикальном положении, переходник в виде обечайки, и барабан, установленный непосредственно на вал электродвигателя. Электродвигатель жестко закреплен на одном фланце обечайки, другим фланцем обечайка опирается на корпус сепаратора через кольцевые упругие элементы.

Недостатками указанного сепаратора являются:
- повышенные вибрация и шум при работе сепаратора, особенно на переходных режимах, обусловленные тем, что жесткость кольцевых упругих элементов значительно больше жесткости винтовых пружин, применяемых в сепараторах традиционных конструкций;
- пониженные надежность и долговечность работы сепаратора вследствие того, что на подшипники электродвигателя дополнительно передаются радиальная и осевая нагрузки от барабана сепаратора;
- увеличенные габариты и масса корпуса сепаратора в связи с тем, что фланец обечайки в месте крепления к корпусу сепаратора имеет большие размеры, определяемые наружными размерами электродвигателя.

Сепаратор для жидкости по а.с. 213691 содержит станину, высокочастотный электродвигатель, установленный в вертикальном положении, и барабан, установленный непосредственно на вал электродвигателя. Электродвигатель нижним концом своего вала установлен на шаровую опору, закрепленную на станине. Шаровая опора представляет собой шарик, установленный в сферических углублениях, выполненных в нижней крышке электродвигателя и в упоре станины. В верхней части корпуса электродвигателя смонтирована упругая опора в виде установленной на наружную поверхность корпуса электродвигателя обоймы, центрируемой в радиальном направлении пружинами через подвижные стаканы. Другие концы пружин опираются на корпус сепаратора.

Недостатками указанного сепаратора для жидкости являются:
- повышенная вибрация при работе сепаратора, связанная с тем, что в колебательном процессе системы вал - барабан участвует вся масса электродвигателя,
- повышенная нагрузка на подшипники электродвигателя из-за воздействия на них радиальной и осевой нагрузок от барабана и от самого электродвигателя;
- недостаточная надежность и долговечность работы сепаратора и повышенная вибрация при работе, обусловленные принятой конструкцией нижней шаровой опоры вала электродвигателя. Контакт наружной сферы и внутренней сферы элементов шаровой опоры происходит в точке, что приводит к значительным напряжениям в точке контакта и, как следствие, к снижению надежности работы. Кроме того, при работе сепаратора при угловых перемещениях вала электродвигателя происходит смещение точки контакта элементов опоры, приводящее к увеличению дисбаланса системы вал - барабан, повышению вибрации и шума при работе;
- увеличенные габариты и масса станины сепаратора вследствие больших размеров верхней упругой опоры. Размеры опоры определяются наружными размерами электродвигателя.

В качестве наиболее близкого к изобретению по совокупности существенных признаков технического решения - прототипа принят сепаратор для жидкости по а.с. 213691.

Целью изобретения является уменьшение вибраций и шума при работе, повышение надежности и долговечности работы, уменьшение металлоемкости и стоимости привода устройства для разделения или диспергирования жидких фракций.

Поставленная задача решается использованием совокупности следующих существенных признаков.

Привод устройства содержит станину и высокочастотный электродвигатель с корпусом и валом ротора. Электродвигатель жестко закреплен на станине в вертикальном положении. На верхний свободный конец вала ротора электродвигателя монтируется барабан привода устройства. Привод устройства содержит также нижнюю шарнирную упругую опору, подпружиненную в осевом направлении и установленную непосредственно на вал ротора электродвигателя, и верхнюю упругую опору, центрируемую в радиальном направлении через подпружиненные подвижные стаканы.

При включении электродвигателя приводится во вращение вал ротора электродвигателя и смонтированный на нем барабан привода устройства. В барабан подается исходный продукт, подлежащий соответствующей технологической обработке.

Отличительными признаками изобретения являются:
- установка верхней упругой опоры, центрируемой в радиальном направлении через подпружиненные подвижные стаканы, непосредственно на вал ротора электродвигателя и размещение ее в корпусе электродвигателя,
- выполнение опорной поверхности одного из взаимодействующих элементов шарнира нижней опоры вала ротора электродвигателя в виде внутреннего конуса, а опорной поверхности другого элемента шарнира в виде наружной сферы.

Выполнение привода устройства с указанными отличительными признаками позволяет:
- уменьшить вибрации при работе за счет уменьшения присоединенной массы в колебательной системе вал - барабан (исключение массы электродвигателя);
- уменьшить вибрации и повысить надежность работы устройства путем уменьшения нагрузок на подшипники электродвигателя за счет установки верхней упругой опоры, центрируемой в радиальном направлении через подпружиненные подвижные стаканы, непосредственно на вал ротора электродвигателя и размещения ее в корпусе электродвигателя;
- повысить надежность и долговечность работы устройства за счет выполнения опорной поверхности одного из взаимодействующих элементов шарнира нижней опоры вала ротора электродвигателя в виде внутреннего конуса, а опорной поверхности другого элемента шарнира в виде наружной сферы. При таком конструктивном выполнении шарнира резко снижается величина контактных напряжений в зоне взаимодействия элементов шарнира, поскольку контакт при этом происходит по линии, а не в точке, как у элементов шарнира наружная сфера - внутренняя сфера. Кроме того, положение линии контакта предложенных элементов шарнира в процессе работы устройства практически не меняется, а, следовательно, не нарушается балансировка системы вал - барабан;
- уменьшить габариты и массу привода устройства благодаря тому, что установленная непосредственно на вал ротора электродвигателя верхняя упругая опора, центрируемая в радиальном направлении через подпружиненные подвижные стаканы и размещенная в корпусе электродвигателя, имеет значительно меньшие габариты и массу, чем подобная опора, установленная на наружной поверхности корпуса электродвигателя
На фиг. 1 представлен общий вид привода устройства для разделения или диспергирования жидких фракций, на фиг. 2 - крепление барабана привода устройства на валу ротора электродвигателя, на фиг. 3, 4 - установка верхней упругой в радиальном направлении опоры непосредственно на валу ротора электродвигателя и размещение ее в корпусе электродвигателя, и конструктивное выполнение шарнира нижней упругой опоры вала ротора электродвигателя.

Привод устройства для разделения или диспергирования жидких фракций, см. фиг. 1, содержит станину 1 и высокочастотный электродвигатель 2, жестко закрепленный на станине в вертикальном положении.

Электродвигатель, см. фиг. 2, 3, 4, включает в себя корпус 11 и вал 4 ротора электродвигателя.

На коническую поверхность 5 верхнего свободного конца вала 4 ротора монтируется и жестко закрепляется гайкой 6 барабан 3 привода устройства.

Верхняя упругая в радиальном направлении опора установлена на верхней части вала ротора электродвигателя и содержит радиальный или радиально-сферический шарикоподшипник 7, закрепленный на валу 4 ротора. Наружное кольцо шарикоподшипника 7 установлено в обойме 10, которая центрируется в радиальном направлении через подвижные стаканы 8 пружинами 9. Стаканы 8 и пружины 9 размещены в корпусе 11 электродвигателя.

Нижняя шарнирная упругая в осевом направлении опора, установленная на нижней части вала ротора электродвигателя, содержит радиально - упорный или сдвоенный радиально - упорный шарикоподшипник 15, закрепленный на валу 4 ротора. Наружное кольцо шарикоподшипника 15 размещено в стакане 14, установленном с зазором во фланце 16 корпуса 11 электродвигателя и удерживаемом от поворота вокруг вертикальной оси штифтом 13. Подпятник 12 и опирающийся на него стакан 14 образуют шарнир нижней опоры. Стакан 14 имеет возможность перемещения в вертикальном направлении в корпусе 11 электродвигателя и кинематически связан через пружину 17 с корпусом 11.

Опорная поверхность одного из взаимодействующих элементов шарнира нижней опоры вала ротора электродвигателя выполнена в виде внутреннего конуса, а опорная поверхность другого элемента шарнира выполнена в виде наружной сферы.

Привод устройства для разделения или диспергирования жидких фракций работает следующим образом.

При включении электродвигателя 2 приводится во вращение вал 4 ротора электродвигателя и жестко закрепленный на валу барабан 3 привода устройства.

Система управления электродвигателем плавно повышает частоту вращения барабана до заданной номинальной величины, после чего производится подача в барабан исходного продукта, подлежащего соответствующей технологической обработке.

По окончании обработки исходного продукта прекращается подача продукта в барабан привода устройства, и система управления электродвигателем плавно снижает частоту вращения барабана до полной остановки.

При работе привода устройства неизбежны угловые перемещения вала ротора с барабаном вследствие прецессии и нутации, а также при возможном возникновении дисбаланса из-за неравномерного отложения осадка внутри барабана. При разгоне и торможении вал ротора переходит через критическую частоту вращения.

Радиальные нагрузки от барабана на вал ротора электродвигателя при работе привода устройства воспринимаются и демпфируются пружинами 9 верхней опоры вала ротора, осевые нагрузки - пружиной 17 нижней опоры вала ротора.

Выполнение опорных поверхностей подпятника 12 и стакана 14 нижней опоры вала ротора в виде внутреннего конуса и наружной сферы обеспечивает возможность углового перемещения вала ротора, соответствующего его отклонению от вертикальной оси при переходе через критическую частоту вращения, и позволяет резко снизить контактные напряжения в зоне взаимодействия элементов шарнира, поскольку контакт элементов шарнира происходит по линии, что повышает надежность работы и долговечность привода устройства.

Положение линии контакта взаимодействующих элементов шарнира внутренний конус - наружная сфера в процессе работы привода устройства практически не меняется, что снижает шум и вибрации при работе привода.

Таким образом, предлагаемая конструкция привода устройства позволяет свести вибрации и шумы при работе до минимума, повысить надежность работы и долговечность привода устройства.

Установка верхней упругой в радиальном направлении опоры непосредственно на вал ротора электродвигателя и размещение ее в корпусе электродвигателя позволяет уменьшить габариты, а следовательно, металлоемкость и стоимость всего привода устройства.

В соответствии с сущностью изобретения в настоящее время изготовлен опытный образец привода устройства для разделения или диспергирования жидких фракций и проведены предварительные испытания. Результаты испытаний удовлетворительные.

Изобретение преимущественно относится к устройствам для разделения или диспергирования жидких фракций в поле центробежных сил и может быть использовано на предприятиях сельского хозяйства, в фармацевтической, медицинской, пищевой, химической и других отраслях промышленности. Привод устройства содержит станину, закрепленный на ней в вертикальном положении высокочастотный электродвигатель с корпусом, на вал ротора которого монтируется барабан привода, нижнюю шарнирную упругую опору, установленную на вал ротора, верхнюю упругую опору. Привод устройства отличается тем, что верхняя упругая опора установлена непосредственно на вал ротора электродвигателя и размещена в корпусе электродвигателя; опорная поверхность одного из взаимодействующих элементов шарнира нижней опоры вала ротора электродвигателя выполнена в виде внутреннего конуса, а опорная поверхность другого элемента шарнира выполнена в виде наружной сферы. Такая конструкция привода устройства обеспечивает снижение шума и вибрации при работе, повышение надежности и долговечности работы, уменьшение металлоемкости и стоимости всего привода. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Привод устройства для разделения или диспергирования жидких фракций, содержащий станину, жестко закрепленный на станине в вертикальном положении высокочастотный электродвигатель с корпусом и валом ротора, верхний свободный конец которого предназначен для монтажа на нем барабана привода устройства, нижнюю шарнирную упругую опору, подпружиненную в осевом направлении и установленную непосредственно на вал ротора электродвигателя, верхнюю упругую опору, центрируемую в радиальном направлении через подпружиненные подвижные стаканы, отличающийся тем, что верхняя упругая опора, центрируемая в радиальном направлении через подпружиненные подвижные стаканы, установлена непосредственно на вал ротора электродвигателя и размещена в корпусе электродвигателя. 2. Привод устройства для разделения или диспергирования жидких фракций по п.1, отличающийся тем, что опорная поверхность одного из взаимодействующих элементов шарнира нижней опоры вала ротора электродвигателя выполнена в виде внутреннего конуса, а опорная поверхность другого элемента шарнира выполнена в виде наружной сферы.