ЦЕНТРОБЕЖНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК B02C13/14 B04B9/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к центробежным установкам с вертикальным валом рабочего органа (ударно-центробежные дробилки и мельницы, центрифуги и сепараторы различного назначения, испытательные стенды и т.п.), и может найти применение для осуществления преимущественно высокоинтенсивных технологических процессов в поле центробежных сил, вызывающих значительную динамическую неуравновешенность рабочего органа.

Известно центробежное устройство (роторная мельница), содержащая корпус, ротор с вертикальным валом и привод, при этом вал ротора выполнен жестким, а его нижняя и верхняя части установлены в подшипниковых узлах, жестко соединенных с корпусом (1).

Однако из-за жесткого соединения подшипниковых узлов с корпусом и выполнения вала жестким ротор не обладает способностью к радиальным, угловым и осевым перемещениям, что обуславливает высокие вибрационные нагрузки на подшипниковые узлы, корпус и опорные конструкции и их быстрый выход из строя при возникновении значительной динамической неуравновешенности ротора.

Известно центробежное устройство (центрифуга), содержащая корпус, ротор (барабан) с жестким вертикальным валом и привод, при этом верхняя часть вала установлена в подшипниковом узле, соединенном с корпусом посредством упругих элементов (пружин), работающих в радиальных направлениях, нижняя часть вала соединена со шкивом посредством упругих элементов, а шкив привода закреплен на корпусе посредством подшипникового узла (2).

Однако из-за выполнения вала жестким и расположения пружин, соединяющих верхний подшипниковый узел с корпусом в радиальных направлениях, ротор известного центробежного устройства обладает незначительной способностью к радиальным угловым и осевым перемещениям. Данные недостатки обуславливают достаточно высокие вибрационные нагрузки на подшипниковые узлы, корпус и опорные конструкции и их достаточно быстрый выход из строя при возникновении значительной динамической неуравновешенности ротора.

Известно также центробежное устройство (сепаратор), содержащее корпус, ротор (барабан) с вертикальным валом, верхняя и нижняя части которого установлены в подшипниковые узлы, упругие опорные узлы, соединяющие подшипниковые узлы с корпусом, и привод, при этом упругий опорный узел верхней части вала ротора выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу и содержит выполненные в виде плоских колец два неподвижных основания, жестко соединенные с корпусом и расположенные в верхней и нижней части опорного узла, подвижное опорное основание, жестко соединенное с подшипниковым узлом и расположенное между неподвижными опорными основаниями, и два упругих опорных элемента, расположенные по одному между основаниями, с зазорами с боковыми поверхностями подшипникового узла и корпуса и выполненные в виде резиновых амортизаторов, а вал ротора выполнен жестким (3).

Однако в известном устройстве упругий опорный узел и жесткий вал ротора не позволяют ротору совершать угловые перемещения, что обуславливает высокие динамические нагрузки на подшипниковый узел на резонансной частоте вращения ротора и при динамической неуравновешенности ротора упругий опорный узел обладает низкой надежностью из-за того, что подвижное основание при большой динамической неуравновешенности ротора из-за зазора между упругими опорными элементами и боковой поверхностью подшипникового узла может проскальзывать между упругими опорными элементами, а сами упругие опорные элементы из-за зазора между ними и боковой поверхностью корпуса могут смещаться в радиальном направлении, при этом упругий опорный узел обладает достаточно сложной конструкцией.

Задача изобретения состоит в снижении динамических нагрузок на подшипниковый узел, возникающих на резонансной частоте вращения ротора и при динамической неуравновешенности ротора за счет обеспечения ротору возможности совершать угловые перемещения, в повышении надежности упругого опорного узла за счет исключения проскальзывания подвижного опорного основания вдоль упругого элемента и исключения смещения упругого опорного элемента в радиальном направлении, а также в упрощении конструкции упругого опорного узла за счет сокращения количества деталей.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи в центробежном устройстве, содержащем ротор с вертикальным валом, верхняя часть которого установлена в подшипниковом узле, упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел с корпусом, и привод, причем упругий опорный узел верхней части вала ротора выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу и содержит выполненные в виде плоских колец неподвижное опорное основание, жестко соединенное с корпусом, подвижное опорное основание, жестко соединенное с подшипниковым узлом, и упругий опорный элемент, расположенный между основаниями и выполненный в виде резинового амортизатора, отличием является то, что подвижное опорное основание расположено в верхней части опорного узла, упругий опорный элемент установлен беззазорно с боковыми поверхностями подшипникового узла и корпуса, а вал ротора выполнен гибким. Причем подвижное и неподвижное опорные основания выполнены с диаметрами, отвечающими соотношению
D/d>1, где
D - наружный диаметр верхнего подвижного опорного основания;
d - внутренний диаметр нижнего неподвижного опорного основания.

Изобретение поясняется чертежом.

Центробежное устройство содержит корпус 1, ротор 2 с гибким вертикальным валом 3, верхняя часть которого установлена в подшипниковом узле 4, упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел 4 с корпусом 1, и привод (на чертеже не показан).

Упругий опорный узел выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу 4 и содержит выполненные в виде плоских колец подвижное опорное основание 5, жестко соединенное с подшипниковым узлом 4 и расположенное в верхней части опорного узла, неподвижное опорное основание 6, жестко соединенное с корпусом 1 и расположенное в нижней части опорного узла, и упругий опорный элемент 7, расположенный между основаниями 5 и 6 беззазорно с боковыми поверхностями подшипникового узла 4 и корпуса 1 и выполненный в виде резинового амортизатора.

Подвижное и неподвижное опорные основания 5 и 6 выполнены с диаметрами, отвечающими соотношению:
D/d>1, где
D - наружный диаметр верхнего подвижного опорного основания;
d - внутренний диаметр нижнего неподвижного опорного основания.

Центробежное устройство работает следующим образом.

С помощью электропривода (на чертеже не показан) и гибкого вала 3 ротору 2 (рабочему органу) придают вращение с требуемой скоростью. При вращении в роторе 2 возникает поле центробежных сил, с помощью которого осуществляют различные центробежные технологические процессы: ускорение дробимого сырья в ударно-центробежных дробилках и мельницах, разделение, смешивание, сушка, извлечение, очистка и т.п. в центрифугах и сепараторах различного назначения, испытание деталей в испытательных центробежных стендах, центробежное литье в центробежных литейных машинах и др.

При разгоне или снижении скорости вращения на резонансных частотах вращения, а также при динамической неуравновешенности ротор 2 начинает колебаться в радиальном и угловом направлениях и оказывать динамические воздействия на подшипниковый узел 4 и упругий опорный узел и корпус 1.

Благодаря тому что вал 3 выполнен гибким, ротор 2 обладает возможностью совершать угловые и радиальные перемещения.

Через подшипниковый узел 4 динамическое воздействие воспринимается верхним подвижным опорным основанием 5, которое оказывает динамическое воздействие на упругий опорный элемент 7, расположенный на нижнем неподвижном основании 6, жестко соединенном с корпусом 1.

Благодаря тому что упругий опорный элемент 7 выполнен в виде резинового амортизатора и установлен беззазорно с боковыми поверхностями корпуса 1 и подшипникового узла 4, упругий опорный узел работает на сжатие в радиальном и угловом направлениях. Это способствует затуханию колебаний ротора 2 и значительному снижению динамического воздействия на подшипниковый узел 4 и корпус 1.

Установление упругого опорного элемента 7 беззазорно с боковыми поверхностями корпуса 1 и подшипникового узла 4 исключает проскальзывание подвижного опорного оснований и смещение самого упругого опорного элемента 7. Это обеспечивает повышение надежности упругого опорного узла по сравнению с прототипом.

В изобретении упругий опорный узел содержит 3 детали, а в прототипе 5. Этим обеспечивается упрощение конструкции за счет сокращения количества деталей.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1414451, В 02 С 13/14, публ. 1988 г.

2. Авт. св. СССР 1009513, В 04 В 9/12, публ. 1983 г.

3. Авт. св. СССР 1388094, В 04 В 9/02, публ. 1988 г.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным установкам с вертикальным валом рабочего органа. Центробежное устройство содержит корпус, ротор с вертикальным валом, верхняя часть которого установлена в подшипниковом узле, упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел с корпусом, и привод. Упругий опорный узел верхней части вала ротора выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу и содержит выполненное в виде плоских колец неподвижное опорное основание. Неподвижное опорное основание жестко соединено с корпусом, а подвижное опорное основание жестко соединено с подшипниковым узлом. Упругий опорный элемент расположен между опорными основаниями и выполнен в виде резинового амортизатора. При этом подвижное опорное основание расположено в верхней части опорного узла, упругий опорный элемент установлен беззазорно с боковыми поверхностями подшипникового узла и корпуса, а вал ротора выполнен гибким. Технический результат - обеспечение углового перемещения ротора, исключение проскальзования подвижного опорного основания в радиальном направлении, сокращение количества деталей упругого опорного узла. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Центробежное устройство, содержащее корпус, ротор с вертикальным валом, верхняя часть которого установлена в подшипниковом узле, упругий опорный узел, соединяющий подшипниковый узел с корпусом, и привод, причем упругий опорный узел верхней части вала ротора выполнен кольцеобразным, установлен коаксиально подшипниковому узлу и содержит выполненное в виде плоских колец неподвижное опорное основание, жестко соединенное с корпусом, подвижное опорное основание, жестко соединенное с подшипниковым узлом, и упругий опорный элемент, расположенный между опорными основаниями и выполненный в виде резинового амортизатора, отличающееся тем, что подвижное опорное основание расположено в верхней части опорного узла, упругий опорный элемент установлен беззазорно с боковыми поверхностями подшипникового узла и корпуса, а вал ротора выполнен гибким. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что подвижное и неподвижное опорные основания выполнены с диаметрами, отвечающими соотношению:
D/d>1,
где D - наружный диаметр верхнего подвижного опорного основания;
d - внутренний диаметр нижнего неподвижного основания.