СЕПАРАТОР С ПРЯМЫМ ПРИВОДОМ Российский патент 2013 года по МПК B04B9/04 

Данное изобретение относится к сепаратору в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения.

Сами по себе сепараторы такого типа, пригодные для непрерывной эксплуатации, в частности, в промышленности, известны из уровня техники. Среди известных систем имеются конструкции, в которых барабан, приводной шпиндель и приводной электродвигатель жестко соединены в один конструктивный узел, как единое целое упруго опирающийся на станину. Примеры такого уровня техники раскрыты в документах FR 1.287.551, DAS 1057979 и DE 4314440 C1.

Помимо этого, уровень техники включает документы DE 19813436 А1, GB 344224 А, раскрывающие приводной шпиндель барабана центрифуги, установленный с возможностью вращения при помощи подшипникового узла в корпусе, упруго опирающемся на станину, как раскрыто в документах WO 00/78465 А1 и US 6428460 А1.

Кроме того, из документа WO 2007/125066 А1 также известен сепаратор с прямым приводом, приводное устройство которого содержит приводной электродвигатель со статором и ротором, соосным с приводным шпинделем, причем статор жестко соединен со станиной, а ротор, приводной шпиндель, барабан центрифуги и корпус образуют единый конструктивный узел, упруго опирающийся на станину и совершающий во время эксплуатации колебательные движения.

С учетом вышесказанного, задача данного изобретения состоит в том, чтобы усовершенствовать конструкцию сепараторов с прямым приводом.

Изобретение решает эту задачу с помощью устройства, являющегося предметом пункта 1 формулы изобретения.

Двигатель надлежащим образом закреплен, в частности, в радиальном направлении, но с возможностью, в частности, во время эксплуатации совершать те же осевые движения, что и приводной шпиндель.

Для того чтобы особенно предпочтительным путем обеспечить совместное движение в осевом направлении, предпочтительно, чтобы жесткость установленного соединительного элемента (элементов) в осевом (вертикальном) направлении, была более чем вдвое меньше жесткости в радиальном направлении

Это несложно реализовать, если, например, выполнить соединительный элемент/ элементы в виде деталей из листового металла.

Так, например, реализуем соединительный элемент в виде кольцевого диска из листового металла или множества кольцевых секций или пластин из листового металла, распределенных по окружности. Такие элементы из листового металла недороги, а кроме того, их несложно установить в конструкцию.

Ниже изобретение раскрывается более подробно на основе одного из примеров своей реализации со ссылкой на чертеж, на котором:

фиг.1. показывает схематичный вид в разрезе узла привода предлагаемого сепаратора; при этом для наглядности справа и слева от оси вращения показаны различные варианты резервуаров для смазки.

На фиг.1 показан сепаратор 1, содержащий барабан 2 центрифуги (показан лишь схематично) с вертикальной осью D вращения. Барабан 2 центрифуги надет на приводной шпиндель 3. Приводной шпиндель 3 установлен с возможностью вращения в корпусе 6 при помощи подшипникового узла, содержащего в данном случае радиальный подшипник 4 (верхний подшипник) и упорный подшипник 5 (нижний подшипник). Для примера радиальный подшипник 4 в данном случае имеет два роликовых подшипника. Осуществимы и другие (здесь не показанные) конструкции радиального подшипника 4, например только с одним роликовым подшипником. Кроме того, осуществимы и конструкции с двумя упорными подшипниками 5.

При помощи одного или нескольких упругих элементов 7, 8, предпочтительно резиновых элементов или резиновых колец, корпус 6 опирается на кольцевую секцию 9 станины, сконструированную либо как отдельная, либо как составная часть основной станины 32, в которую введен приводной шпиндель 3.

Для приведения в движение барабана 2 центрифуги предназначен привод сепаратора с (электрическим) двигателем 10, содержащим корпус 13 двигателя со статором 11 или обмоткой статора, и ротором 12.

Приводной шпиндель 3 соединен с ротором 12 напрямую, то есть, предпочтительно, без радиальных элементов, например муфты. Корпус 13 двигателя вместе со статором 11 установлен на корпусе 6, что в данном случае реализовано путем закрепления нижней части корпуса 13 двигателя прямо на корпус 6 при помощи болтов 14 или шпилек или аналогичных крепежных элементов. Корпус двигателя снабжен нижней крышкой 15.

Подшипниковый узел расположен в осевом направлении между двигателем 10 и барабаном 2 центрифуги.

Упругие элементы содержат множество распределенных по окружности устройств, каждое из которых предпочтительно состоит из двух взаимно-перпендикулярных упругих, предпочтительно резиновых, элементов 7, 8, в результате чего задается совершенно определенная установка точки вращения или центра вращения. Выбранное устройство обладает преимуществом в виде возможности за счет изменения расположения и конструкции упругих элементов быстро и просто управлять амортизирующими свойствами.

Набор из предпочтительно пар упругих элементов 7, 8 выполнен таким образом, что первые элементы 7 имеют центральные продольные оси, ориентированные параллельно оси вращения, а вторые упругие элементы 8 имеют продольные оси, ориентированные перпендикулярно (радиально) оси вращения.

Секция 9 станины имеет ступенчатую форму с участками 16, 17 стенки, на которые опираются упругие элементы 7, 8.

Также осуществимо выполнение упругих элементов 7, 8 в виде опоясывающих резиновых колец.

Корпус 6 имеет верхнюю фланцевую часть 18, на внутреннюю поверхность 19 и на внешний периметр 20 которой опираются упругие элементы 7, 8 сторонами, не прилегающими к секции 9 станины.

Изнутри с фланцевой частью 18 сопряжена продолжающаяся вниз в осевом направлении цилиндрическая горловина 21, окружающая приводной шпиндель 3. Радиальный и упорный подшипники 4, 5 расположены на некотором расстоянии друг от друга между внутренней поверхностью горловины 21 и внешней поверхностью приводного шпинделя 3.

Дальше от оси в радиальном направлении на корпусе 6 выполнен расширяющийся воротник 22, сопряженный внизу с фланцевой частью.

В пространстве, ограниченном сверху и радиально снаружи корпусом воротника 22, снизу - ротором двигателя 10, изнутри - горловиной 21, а еще ниже - приводным шпинделем 3, установлен выполненный в виде кольца или тора маслосборник 23, ограничивающие стенки 24, 25 которого конусообразно наклонены кверху или/и книзу с образованием одинарного или двойного конуса. Таким образом, весь контур смазки вместе с маслосборником 23 в осевом направлении расположен над ротором приводного электродвигателя 10.

Нижняя часть маслосборника 23 на участке 26, таким образом, соединена без возможности относительного вращения с приводным шпинделем 3, чтобы во время эксплуатации масло собиралось снаружи по его диаметру. Верхняя его часть по существу прилегает к корпусу, но при этом сохраняется возможность вращения относительно корпуса 6.

В этом месте маслосборник 23 превосходно интегрируем в конструкцию в качестве совместно вращающегося элемента, при этом сохраняется полезная возможность использовать маслосборник большого объема.

В качестве примера справа от оси D вращения изображен маслосборник 23, выполненный с несколько большей высотой и, смотря по обстоятельствам, с несколько меньшим диаметром, чем маслосборник 23 слева от оси D. Предпочтительно, чтобы указанный маслосборник 23 обладал осевой симметрией.

В приводимом предпочтительном варианте в нижнюю часть маслосборника в качестве средства подачи масла введена трубчатая или шланговая насадка 28, скомпонованная и установленная таким образом, что во время эксплуатации она погружается в собирающуюся снаружи на маслосборнике смазку, например масло. Насадка 28 заходит в радиальное отверстие 29 в корпусе 6, совмещенное со смазочным каналом 30, идущим в осевом направлении до области, расположенной над радиальным подшипником. Такая компоновка по типу разделительного диска предназначена для подачи смазки из маслосборника 23 в область над радиальным подшипником 4 между внутренней поверхностью корпуса 6 и внешней поверхностью приводного шпинделя 3.

Для обеспечения лучшей проходимости возможно исполнение трубки 24 с изгибом в сторону, противоположную направлению вращения.

При вращении приводного шпинделя 3 масло направляется наружу, а при уровне масла "OIL" качается наверх через смазочный канал 30.

Затем смазка, выходящая из смазочного канала 30, стекает вниз через радиальный и упорный подшипники 4, 5, а оттуда - вниз, назад в маслосборник 23.

Таким образом, в весьма ограниченном пространстве реализован конструируемый определенным образом и надежно работающий замкнутый контур смазки, служащий для смазывания подшипникового узла приводного шпинделя 3. Область приводного двигателя 10 отделена простым образом от системы смазки или контура смазки. Протяженность по вертикали области приводного двигателя под подшипниковым узлом 4, 5 является минимальной.

Вращающаяся конструкция маслосборника 23 также дает преимущество в том, что обеспечивается хороший отвод тепла наружу указанного маслосборника. Для увеличения поверхности возможно, например, выполнение внутри или снаружи маслосборника охлаждающих ребер или выпускных ребер.

Поскольку во время эксплуатации все приводное устройство вместе с корпусом 13 двигателя совершает те же движения, что и приводной шпиндель 3, выступая при этом в качестве совместно движущегося и совместно колеблющегося узла, предлагается посредством по меньшей мере одного упругого соединительного элемента 31 соединить приводное устройство под подшипниковым узлом, в частности на его нижнем осевом торце, со станиной 32, на которой установлена или выполнена секция 9 станины.

В качестве по меньшей мере одного или большего количества соединительных элементов 31 здесь установлены радиально ориентированные и распределенные по окружности пластины 33 из листового металла. В продольном направлении эти плоские элементы из листового металла ориентированы перпендикулярно оси вращения. Пластины 33 из листового металла перекрывают зазор 34 между двигателем, в частности корпусом 13 привода, и станиной 32 и надлежащим образом фиксируют нижний торец двигателя в радиальном направлении. Крепление указанных пластин из листового металла на корпусе 13 привода и станине 32 выполнимо при помощи шпилек или болтов 35.

Кроме того, в целях охлаждения реализуема конструкция нижней крышки, например, с одним или несколькими отверстиями, при этом в области корпуса 6 или станины над двигателем возможно выполнить еще одно отверстие таким образом, чтобы во время эксплуатации двигатель обдувался вентилирующим потоком воздуха. Для создания эффекта охлаждающей вентиляции диаметр отверстий в крышке должен быть меньше наружного диаметра маслосборника. Для усиления этого эффекта возможно оснащение маслосборника 23 системой ребер, например, снизу.

Также реализуема установка в корпус двигателя или в другое подходящее место контура охлаждения жидкости. Для создания эффекта охлаждающей вентиляции диаметр отверстий в крышке должен быть меньше наружного диаметра маслосборника.

Номера позиций

сепаратор 1 барабан центрифуги 2 приводной шпиндель 3 радиальный подшипник 4 упорный подшипник 5 корпус 6 упругие элементы 7, 8 секция станины 9 двигатель 10 корпус двигателя 13 статор 11 ротор 12 болты 14 крышка 15 участки стенки 16, 17 фланцевая часть 18 внутренняя поверхность 19 внешний периметр 20 горловина 21 воротник 22 маслосборник 23 ограничивающие стенки 24, 25 участок 26 насадка 28 сверленое отверстие 29 смазочный канал 30 соединительные элементы 31 станина 32 пластина из листового металла 33 зазор 34 болты 35 ось вращения D

Сепаратор содержит барабан центрифуги с вертикальной осью D вращения и линией подачи на обработку центрифугируемого материала, приводной шпиндель барабана центрифуги, при помощи подшипникового узла установленный с возможностью вращения в корпусе, упруго опирающемся на станину, и приводное устройство с приводным электродвигателем, имеющим статор и ротор, соосный с приводным шпинделем. Во время эксплуатации приводное устройство вместе с корпусом двигателя как единый колеблющийся узел движется совместно с приводным шпинделем. Приводное устройство соединено под подшипниковым узлом, в частности на его нижнем осевом торце, со станиной посредством, по меньшей мере, одного или более соединительных элементов. Соединительные элементы выполнены в виде плоской детали из листового металла, ориентированной в установленном состоянии перпендикулярно оси D вращения. Причем относительно указанной оси D вращения этот, по меньшей мере, один соединительный элемент или элементы в установленном состоянии обладает меньшей жесткостью в осевом вертикальном направлении, чем в радиальном направлении. Техническим результатом является уменьшение радиальных биений и вибрации, повышение долговечности и надежности работы сепаратора, а также снижение шума при работе сепаратора. 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сепаратор (1), содержащий барабан (2) центрифуги с вертикальной осью (D) вращения и линией подачи на обработку центрифугируемого материала, приводной шпиндель (3) барабана центрифуги, при помощи подшипникового узла установленный с возможностью вращения в корпусе (6), упруго опирающемся на станину (8), приводное устройство с приводным электродвигателем (10), имеющим статор (11) и ротор (12), соосный с приводным шпинделем (3), причем во время эксплуатации приводное устройство вместе с корпусом (13) двигателя как единый колеблющийся узел движется совместно с приводным шпинделем (3),
отличающийся тем, что
приводное устройство соединено под подшипниковым узлом, в частности на его нижнем осевом торце, со станиной (32) посредством, по меньшей мере, одного или более соединительных элементов (31), выполненных в виде плоской детали из листового металла, ориентированной в установленном состоянии перпендикулярно оси (D) вращения, причем относительно указанной оси (D) вращения этот, по меньшей мере, один соединительный элемент или элементы (31) в установленном состоянии обладают меньшей жесткостью в осевом вертикальном направлении, чем в радиальном направлении.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в установленном состоянии жесткость соединительного элемента или элементов (31) в осевом направлении более чем вдвое меньше жесткости в радиальном направлении.

3. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что детали из листового металла перекрывают зазор (34) между двигателем (10) и станиной (32).

4. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединительный элемент (31) выполнен как кольцевой диск из листового металла.

5. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединительные элементы (31) выполнены в виде кольцевых сегментов из листового металла.

6. Сепаратор но любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что соединительные элементы (31) выполнены в виде распределенных по окружности пластин (33) из листового металла.

7. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что имеется система смазки для смазывания подшипникового узла, выполненная в виде контура смазки и оснащенная маслосборником (23).

8. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что весь контур смазки вместе с маслосборником (23) в осевом направлении расположен над ротором приводного электродвигателя (10).

9. Сепаратор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что маслосборник (23) наподобие кольца или тора окружает приводной шпиндель (3).

10. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что маслосборник (23) выполнен в форме одинарного или двойного конуса.

11. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что маслосборник (23) выполнен в виде элемента, вращающегося при эксплуатации вместе с приводным шпинделем (3).

12. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что маслосборник (23) соединен с приводным шпинделем (3) без возможности относительного вращения.

13. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в качестве средства подачи смазки в маслосборник (23) погружен передающий смазку элемент.

14. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что передающий смазку элемент служит для подачи аналогичным разделительному диску образом смазки из маслосборника (23) в область над подшипниковым узлом между внутренней поверхностью корпуса (6) и внешней поверхностью приводного шпинделя (3), откуда эта смазка стекает вниз через подшипниковый узел, а затем вниз, назад в маслосборник (23).

15. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что корпус (6) опирается на станину при помощи упругих, предпочтительно резиновых, элементов (7, 8).

16. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что упругие элементы (7, 8) выполнены в виде множества распределенных по окружности парных наборов, каждый из которых состоит из двух взаимно перпендикулярных упругих элементов (7, 8).

17. Сепаратор (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что упругие элементы (7, 8) представляют собой два взаимно перпендикулярных резиновых кольца.