УСТРОЙСТВО ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МАТЕРИАЛЫ Российский патент 2016 года по МПК B65G33/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к приводам машин с вращающимся рабочим органом при транспортировке в винтовых конвейерах, разрушении в сверлильных машинах, перемещении, мойке и т.п. с интенсификацией технологического процесса. Оно может быть использовано в строительном производстве, горной промышленности, сельском хозяйстве, машиностроении, при переработке вторичных отходов и т.п.

Проблема транспортировки, перемешивания, разрушения, мойки материалов и т.п. является энергоемкой и технологически сложной операцией в труднообрабатываемых материалах. Для решения этой задачи созданы различные устройства «статического» воздействия с динамическим и кинематическим возбуждением крутильных колебаний, отличающиеся схемами и принципами работы одноподвижного рабочего органа.

Уровень техники

Известен винтовой конвейер (А.С. СССР №1390152, опубл. 23.04.1988), содержащий корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, вал с основной винтовой насадкой из сплошных лопастей и с дополнительной винтовой насадкой, закрепленной на валу, пружину и бурт, установленные на валу винтового шнека, поддерживающую и приводную опоры.

Недостатком известного конвейера является относительно малая эффективность подачи и производительность, обусловленная низким заполнением и высоким коэффициентом трения при равномерном вращении шнека.

Известны конвейеры для сыпучих и пылевидных материалов (А.С. СССР №339474, класс МПК B65G 33/38, опубл. 24.05.1972, бюл. №17); импульсный вращатель шнекового смесителя (А.С. СССР №1593694, класс МПК B01F 7/08, опубл. 23.09.1990, бюл. №35); импульсный вращатель рабочего органа машины

(патент на изобретение №2413829, класс МПК E21B 3/02, 2006.01, B21B 6/06, 2006.1 опубл. 10.03.2011, бюл. №7).

Недостатком известных конструкций являются повышенные энергетические затраты на создание импульса, обусловленные динамическим воздействием на весь рабочий орган, что часто не соответствует потребностям импульсного воздействия, отсутствие технологической регулировки направления импульса, относительно высокие энергозатраты на единицу продукции, несоответствие конструктивного исполнения рабочего органа «статического» и динамического воздействия.

Прототипом является способ создания крутильных колебаний на валу исполнительного рабочего органа интегрированием равномерного вращения первой части вала и колебательного движения второй части вала с рабочим органом за счет возбудителя крутильных колебаний, установленного между ними (патент РФ №2018618, класс E21B 3/02, опубл. 30.08.94, бюл. №16).

Недостатком этого изобретения является использование импульса на весь рабочий орган, что часто не является технологической потребностью; недостаточная эффективность использования единичного импульса и дополнительная подвижность всего рабочего органа по оси вращения для создания рационального взаимодействия обрабатываемого материала и рабочего инструмента, отсутствие возможности использовать индивидуальные режимы вращения и колебания.

Раскрытие изобретения

В основу заявленного изобретения положена задача создания условий максимального использования импульса энергоемкости динамического воздействия при улучшении экономичности, долговечности работы и эксплуатационной надежности.

Техническим результатом является снижение энергозатрат на единицу продукции, повышение производительности работ, повышение качества технологического процесса, эксплуатационной надежности и долговечности за счет снижения усилий в кинематических парах, индивидуального режима технологических процессов в «статическом» и динамическом потоках мощности.

Указанный технический результат достигается тем, что рабочий орган разделен на два потока передачи вращения: первая часть рабочего органа вращается условно равномерно («статически»); вторая часть кинематически связана с первой и совершает крутильные колебания, причем рабочие поверхности этих частей могут иметь собственную конструкцию и ориентацию к поверхности обрабатываемого материала для выполнения свойственных им технологических возможностей. Например, при наложении крутильных колебаний в шнековом конвейере направление импульса и рабочей поверхности отличаются на величину угла наклона винтовой поверхности шнека и энергия импульса теряется за счет проскальзывания материала по поверхности шнека: при сверлении материала рабочим органом сверления углы атаки, расположение режущих кромок «статического» и динамического взаимодействия и характер движения различны и при их общем исполнении не соответствуют оптимальным условиям работы.

Сокращение поверхности динамического воздействия при собственной закономерности конструктивного исполнения и характера движения позволяют предусмотреть максимальное использование динамики привода и снижение шума.

Таким образом, предлагаемое изобретение оптимизации динамического воздействия предусматривает «статическое» движение части рабочего органа в необходимом режиме и динамическое воздействие второй части рабочего органа, кинематически связанного с первой частью в согласованном характере движения. Переносное движение динамической части рабочего органа совпадает со «статическим», а амплитудно-частотная характеристика и направление поверхности передачи импульса отвечают технологическим потребностям обрабатываемого материала. При этом эффективность использования единичного импульса достигает наибольшего значения при сокращении энергозатрат.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена схема динамического воздействия на материалы для рабочих органов с радиальной поверхностью обработки и торцевой.

Осуществление изобретения

Осуществление изобретения поясняется чертежом для двух вариантов устройств рабочего органа: конвейера для транспортировки материалов и инструмента режущего типа для бурения минералов и сверления пластмасс, бетонов, металлов и т.п. и содержит ведущий вал «статического» вращения 1, элемент рабочего органа 2 этого вала, концентрично расположенный ведущий вал 3 динамического привода в подшипниках 4, ведущий элемент рабочего органа 5 динамического воздействия, окно 6 выхода элемента динамического рабочего органа.

При вращении вала 1 рабочему органу 2 передается условно равномерное («статическое») вращение, вал 3 динамического привода в переменном движении вращается синхронно с валом 1, в подшипниках 4 и на него дополнительно накладываются крутильные колебания. Вращение с наложенными крутильными колебаниями передается элементу рабочего органа 5 динамического воздействия. Для осуществления колебаний в пустотелом валу предусмотрено окно 6, допускающее относительное движение рабочего органа с заданной амплитудно-частотной характеристикой колебания.

Во время совместного вращения «статического» и динамического валов потребление энергии динамического воздействия зависит от величины В - ширины статической зоны, расстояния между лопастями по оси вала. Расстояние между этими поверхностями исключает излишнее взаимодействие инструмента с материалом и расход энергии и должно не превышать зону объемного разрушения шириной

,

где: B - ширина статической зоны, расстояние между лопастями по оси вала;

- расстояние между поверхностями элементов динамического рабочего органа;

µ - коэффициент влияния динамики.

Положение и форма рабочей поверхности «статического» и динамического воздействия могут различаться и способствовать максимальному использованию подведенной энергии для выполнения заданного технологического процесса.

Так, например, в случае использования крутильных колебаний в винтовых конвейерах импульс динамического воздействия направлен перпендикулярно оси вращения вала конвейера и рабочий элемент шнека расположен под углом. В этом случае энергия импульса воспринимается при скольжении материала по поверхности, и значительная его часть теряется.

Предложенное изобретение позволяет определить оптимальную конструкцию положения рабочих элементов при вращении и импульсном воздействии, этим достигается интенсивное использование подведенной энергии, эксплуатационная надежность, долговечность работы рабочего органа, максимальная производительность, минимальная себестоимость.

Сопоставительный анализ заявленного изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения не известна из уровня техники и значит соответствует условию патентной способности «Новизна».

В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижения заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует уровню патентной способности «Изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения устройства динамического воздействия на материалы в двухпоточных рабочих органах при транспортировке в винтовых конвейерах, разрушении в сверлильных машинах, перемешивании, мойке и т.п. и поэтому соответствуют условию патентной способности «Промышленная применимость».

Устройство динамического воздействия на материалы содержит концентрично выполненные валы равномерного и колебательного движений. Один вал и его элемент рабочего органа вращаются равномерно. Другой вал и его элемент рабочего органа совершают равномерное вращение с наложением крутильных колебаний путем собственного привода и расположены на расстоянии , где: В - ширина статической зоны, расстояние между лопастями по оси вала, - расстояние между поверхностями элементов динамического рабочего органа, µ - коэффициент влияния динамики. Обеспечиваются снижение энергозатрат, повышение производительности, надежности и долговечности устройства. 1 ил.

Устройство динамического воздействия на материалы, содержащее валы равномерного и колебательного движений, отличающееся тем, что валы выполнены концентрично, при этом один вал и его элемент рабочего органа вращаются равномерно, а другой вал и его элемент рабочего органа совершают равномерное вращение с наложением крутильных колебаний путем собственного привода и расположены на расстоянии , где: В - ширина статической зоны, расстояние между лопастями по оси вала, - расстояние между поверхностями элементов динамического рабочего органа, µ - коэффициент влияния динамики.