СПОСОБ НАСТРОЙКИ НА РЕЗОНАНСНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2003 года по МПК B01F11/00 

Изобретение относится к области технологического оборудования, предназначенного преимущественно для осуществления физико-химических взаимодействий в условиях применения вибрации.

Известен электровибрационный аппарат непрерывного действия, состоящий из корпуса, внутри которого размещено перемешивающее устройство, или рабочий орган, выполненное в виде сплошных дисков, укрепленных на полых штоках, связанных с нижним электровиброрезонансным двигателем (далее двигатель) и чередующихся с ними кольцевых дисков, укрепленных на полых штоках и связанных с верхним двигателем [1]. В состав аппарата входят упругие системы, через которые обе пары перемешивающих устройств совместно с соответствующими двигателями опираются на корпус, образуя колебательные модули. Рабочая частота колебаний двигателей, или частота вынуждающей силы является постоянной величиной и может быть равна частоте электросети, т.е. 50 Гц.

Для работы в резонансном режиме, т.е. с минимальными энергозатратами необходимо, чтобы собственная частота колебательного модуля была равна частоте вынужденных колебаний, создаваемых двигателем. Незначительное рассогласование обеих частот ведет к прекращению резонансного режима работы аппарата. Недостатком прототипа является то, что настройка аппарата на резонансный режим работы осложняется необходимостью учета, при расчете собственной частоты колебательного модуля, присоединенной массы реагентов, проходящих через перемешивающие устройства и взаимодействующих с ними, что практически сделать невозможно. Сделать режим резонансным возможно только у аппаратов с жестко фиксированной массой колебательного модуля и при наличии соответствующего оборудования, обеспечивающего поддержание этого режима за счет обратной связи по частоте между колебательным модулем и двигателем, а это приводит к значительному усложнению установки.

Целью изобретения является повышение стабильности работы установки при упрощеной технологии настройки на резонансном режиме.

Цель, согласно изобретению, достигается за счет того, что для настройки на резонансный режим работы технологической установки, которая содержит колебательный модуль, включающий жестко связанные между собой рабочий орган и вибрационный привод с упругим элементом, настроенный на фиксированную рабочую частоту колебаний, частоту собственных колебаний модуля устанавливают на 1-2% больше рабочей частоты привода. Затем включают установку на холостой ход и по достижении стабилизации колебательного процесса ее полностью загружают, после чего выводят на резонансный режим работы, компенсируя оставшуюся разницу между реальной частотой модуля и рабочей частотой привода, воздействуя на упругий элемент, изменяя его жесткость, и/или на рабочий орган, изменяя его массу.

Предлагаемый способ позволяет вывести технологическую установку либо на полностью резонансный режим работы, либо на режим весьма близкий к резонансному, повысив тем самым стабильность работы не только собственно установки, но и стабильность минимального энергопотребления на двигателе. Действительно, при собственной частоте колебательного модуля на 1-2% больше рабочей частоты привода технологическая нагрузка уменьшает эту частоту и приближает ее к резонансной, уменьшая между ними разницу. Последняя компенсируется воздействием на упругий элемент, изменением его жесткости в сторону ее уменьшения, или на рабочий орган, изменением его массы в сторону увеличения. Первый вариант воздействия в силу простоты более предпочтителен.

На прилагаемых к описанию чертежах изображены:
на фиг.1 - схема технологической установки для перемешивания;
на фиг.2 - амплитудно-частотная характеристика, поясняющая предлагаемый способ настройки.

Пример осуществления способа
В качестве технологической установки для демонстрации способа используется установка, аналогичная прототипу, с рядом упрощений. В частности, в корпусе 1 установлен рабочий орган в виде ряда сплошных дисков 2, закрепленных на штоке 3, связанным с электромагнитным двигателем 4. Рабочий орган совместно с двигателем образуют колебательный модуль, в состав которого входит и упругий элемент 5, выполненный из пакета тарельчатых пружин, через который колебательный модуль опирается на корпус 1. Пакет пружин заневолен с помощью резьбового стержня 6, закрепленного на корпусе 1, и гайки 7. Для интенсификации процесса перемешивания в корпусе 1 установлен ряд неподвижных кольцевых дисков 8, чередующихся с дисками 2 и установленных с зазором относительно последних. Таким образом, создан лабиринтный канал от загрузочного отверстия 9 до разгрузочного отверстия 10. На свободном конце штока 3 предусмотрена платформа 11 для регулировочных грузов 12.

Запуск технологической установки в работу осуществляют в следующей последовательности:
1. Выбирают частоту вынужденных колебаний рабочего органа, равной рабочей частоте двигателя, например, сетевую частоту в 50 Гц, которая в данном случае является резонансной (см. точку С на фиг.2).

2. Предварительно расчитывают по формуле собственную частоту колебательного модуля и путем настройки добиваются увеличения ее до величины в пределах 1-2% от рабочей частоты двигателя, например, 51 Гц (см. точку А на фиг.2).

3. Запускают двигатель 4 и дают возможность работать на холостом ходу до стабилизации этого режима в течение 5-10 секунд.

4. При работающем колебательном модуле полностью загружают установку реагентами, подавая их в загрузочное отверстие 9, при этом измеряя меняющуюся частоту колебательного модуля, которая под действием нагрузки начнет падать. При полностью загруженной установке частота модуля будет соответствовать точке В на графике фиг.2. В численном выражении это может быть частота, равная, например, 50,3 Гц.

5. Воздействуя на упругий элемент 5, а точнее на гайку 7, уменьшают жесткость пакета пружин, доводя частоту до 50 Гц, отслеживая процесс настройки по частотомеру и наблюдая за величиной амплитуды колебательного процесса. Возможна операция настройки и путем изменения массы колебательного модуля, в частности, добавлением груза 12 на платформу 11. Метод воздействия на жесткость проще и технологичнее.

Предлагаемый способ настройки на резонансный режим работы технологической установки был опробован в процессе получения гидротоплива на аппарате, принципиальная схема которого приведена на фиг.1. Удалось получить 95% работу установки в резонансном режиме.

Источники информации
1. Описание к авторскому свидетельству СССР 229462, кл. В 01 F 7/16, выдан 23.10.1968 г. - прототип.

Изобретение относится к области оборудования, использующего вибрацию для интенсификации различных технологических процессов. Для настройки технологической установки, содержащей колебательный модуль с упругим элементом, на резонансный режим работы необходимо частоту собственных колебаний модуля установить на 1-2% больше рабочей частоты привода, после чего запустить установку на холостой ход и, по достижении стабилизации колебательного процесса, ее полностью загрузить. Для вывода на резонансный режим компенсируют оставшуюся разницу между реальной частотой модуля и рабочей частотой привода, воздействуя на упругий элемент и/или массу модуля. Технический результат состоит в повышении стабильности работы установки при упрощении настройки на резонансный режим. 2 ил.

Способ настройки на резонансный режим работы технологической установки, содержащей колебательный модуль, включающий жестко связанные между собой рабочий орган и вибрационный привод с упругим элементом, настроенный на фиксированную рабочую частоту колебаний, отличающийся тем, что частоту собственных колебаний модуля устанавливают на 1-2% больше рабочей частоты привода, затем включают установку на холостой ход и по достижении стабилизации колебательного процесса ее полностью загружают, после чего выводят на резонансный режим работы, компенсируя оставшуюся разницу между реальной частотой модуля и рабочей частотой привода воздействием на упругий элемент, изменяя его жесткость, и/или на рабочий орган, изменяя его массу.