Фильтрующая центрифуга Советский патент 1990 года по МПК B04B3/06 

где ), Q - углы прецессии и мутации

соответственно; ICP ( IJ/2;

-ср

(2- 1л)/1ср; .

UJ - угловая скорость вращения

ротора 2; S - угловая жесткость системы

упругих элементов 11;

0 s/iop;

V - коэффициент поглощения

энергии, равный 8-10 с. Учитывая, что в схеме центрифуги отсутствуют силы, соддерживающие прецессию ротора 2, можно сделать вывод, что-во все время движения величина угла (fj остается постоянной, т.е. V const. Тогда, разделив второе из уравнений (4) на (1+2рсоз 2tut), разложив в ряд Фурье и ограничившись рассмотрением основной гармоники в параметрическом возбуждении, получим

в+ 2 e-f-w2 (l+2pcos2a;t)0 О, (5) где 2 %1Н/1 р.

Вид уравнения (5), описывающего движение ротора 2, совпадает с уравнением (2).

В машинах резонансного действия, какой является и предлагаемая фильтрующая центрифуга, необходимо предусматривать запас устойчивости рабочих режимов к изменению параметров: массы нагрузки, жесткости упругих элементов и т.д. Эта задача может быть сведена к вопросу об устойчивости к изменению частоты возбуждения. Опыт эксплуатации промышленных центрифуг показывает, что указанные параметры изменяются

20

5

0

обычно в пределах 3-5. В, этом случае для сохранения режима пархаметрического резонанса ширина зоны неустойчивости должна быть не менее 5% рабочей скорости вращения ротора .2. Тогда, выбирая в качестве рабочей частоты значение О), соответствующее середине зоны неустойчивости, т.е. полагая w ч-си и

2s ц;2 , использованием

выражений (3/, после преобразований получаем соотношение (1)..

Действительно, из уравнения (2) следует, что ширина зоны.параметрического резонанса Аш, отнесенная к собственной частоте w, равна

-J - (-) -i - (.

Решая это соотношение относительно р , получим

0

(1)

5

н i - |(i)

После этого, учитывая, что и (I-- - 1х)/(2( ip), to 2S/(I.+ + I), для определения моментов инерции, ротора 2 получаем систему двух уравнений .

-v|1 -t-IO -Ф

ч

I 2S

к Ш2

50 откуда после подстановки

ДШ/а 0,05, 2 г лучаем выражения

VS/I

Cf

55

ШГ ( 1 + 0,1 Vl - (0,0160)) j,

(6)

Ь,:2- 1 - 0,1 /1 -ь (0,016ы) Ь (7)

ij

ч

Iv

0,1, 1 + 0,512 +

Ix

10

15

20

совпадающие с условием (1).

фильтрующая центрифуга работает следующим образом.

Пусть угловая, жесткость системы упругих элементов S 0,43-10 нм, рабочая скорость вращения ротора w 37 . Тогда из соотношений (6) и (7) определяем значения главных центральных моментов инерции ротора 2: 1 317 кгм2, 1 250 кгм2. По значениям 1х и Т-- известным образом может быть определена масса дополнительных грузов 3. При включении центрифуги вращающий.момент от двигателя 10 через приводной вал 8 со шкивом 9 соединительную муфту 7 и вал передается ротору 2. Последний начинает. вращаться в подшипниках 5 вокруг своей вертикальной оси с возрастающей угловой скоростью, при этом стойка 6 остается практически неподвиж - 25 ной. Как только угловая скорость вращения двигателя 10 достигает рабочей величины Ы, вертикальное вращение ротора 2 становится неустойчивым и он совместно со стойкой b начинает совершать угловые колебания (вследствие погрешностей в изготовлении центрифуги начальные отклонения ротора 2 от вертикальной оси всегда присутствуют). Амплитуды этих колебаний постепенно увеличиваются, начи нают превышать величину зазора, в результате чего включаются в работу и деформируются буферные элементы 12. После этого крайние значения отклонений постепенно стабилизируются, и ротор 2 начинает совр.ршать стационарные угловые колебаний, амплитуды которых при выбранной жесткос- . ти буферных элементов 12 определяют- ся величиной зазора их установки, Необходимая величина зазора устанавливается последовательным отворачиванием гаек 14 на винтах 13.

Исходный материал через загрузочный патрубок 15 поступает в ротор 2 и распределяется по его основанию. Жидкая фаза под действием нормальной составляющей центробежной силы отделяется через щели боковой поверхности ротора 2 в сборник 1б, а твердая

15972198

фаза под действием тангенциальной

составляющей центробежной силы и колебательного движения ротора 2 перемещается к его верхнему основанию и выгружается в сборник 17. Через с оот- ветствующие отверстия в основании корпуса 1 жидкая фаза и осадок выводятся из сборников 1б и 17.

Конструкция предлагаемой фильтрующей центрифуги достаточно проста и удобна в обслуживании. Отсутствие специального возбудителя радиального перемещения ротора 2 с электродвигателем его привода устраняет дополнительные источники потерь электроэнер30

,35

40

55

энергоемкость фильтрующей центрифуги. Жесткое соединение ротора 2 с валом 4, соединение стойки 6 с корпусом 1 посредством упругих элементов 11 позволяют формировать колебательные движения ротора 2 с требуемой величиной угла нутации. Наличие регулируемых буферных элементов 12 обеспечивает и существенно упрощает механизм управления амплитудой угловых колебаний ротора 2, что позволяет снизить затраты времени, необходимые для. настройки центрифуги на оптимальные режимы, и тем самым повысить производительность.

Формула изобретения

Фильтрующая центрифуга, содержащая виброизолированный корпус, ротор, вал, стойку, соединенную с корпусом, упруги е элементы и привод, о т л и - чающаяся тем, что, с це.пью упрощения конструкции, снижения энергоемкости и повышения производительности, она снабжена размещенными на стойке регулируемыми буферными элементами, ротор укреплен на валу, а стойка соединена с корпусом посредством упругих элементов, при этом главные центральные моменты инерции ротора удовлетворяют соотношению

50

lil-Ii 1 f V где I

0,1 + 0,512 -10-3

S

+

2

Ix- ь

моменты инер.ции ротора; угловая жесткость упру- .гих элементов.

20

25-

30

35

40

энергоемкость фильтрующей центрифуги. Жесткое соединение ротора 2 с валом 4, соединение стойки 6 с корпусом 1 посредством упругих элементов 11 позволяют формировать колебательные движения ротора 2 с требуемой величиной угла нутации. Наличие регулируемых буферных элементов 12 обеспечивает и существенно упрощает механизм управления амплитудой угловых колебаний ротора 2, что позволяет снизить затраты времени, необходимые для. настройки центрифуги на оптимальные режимы, и тем самым повысить производительность.

Формула изобретения

Фильтрующая центрифуга, содержащая виброизолированный корпус, ротор, вал, стойку, соединенную с корпусом, упруги е элементы и привод, о т л и - чающаяся тем, что, с це.пью упрощения конструкции, снижения энергоемкости и повышения производительности, она снабжена размещенными на стойке регулируемыми буферными элементами, ротор укреплен на валу, а стойка соединена с корпусом посредством упругих элементов, при этом главные центральные моменты инерции ротора удовлетворяют соотношению

lil-Ii 1 f V где I

0,1 + 0,512 -10-3

S

+

2

Ix- ь

моменты инер.ции ротора; угловая жесткость упру- .гих элементов.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к центрифугостроению, и может быть использовано в химической, угольной нструкции, снижение энергоемкости и повышение производительности. Фильтрующая центрифуга содержит виброизолированный корпус 1, ротор 2, вал 4, соединенную с корпусом 1 посредством упругих элементов 11 стойку 6 и привод. На стойке 6 с помощью винтов 13 и гаек 14 закреплены буферные элементы 12. Главные центральные моменты инерции ротора 2 удовлетворяют соотношению (J_Z-J_X):(J_Z+J_X)=0,1√1+0,512^.10^-3 [S:(J_Z+J_X], где J_Z, J_X - моменты инерции ротора

S - угловая жесткость упругих элементов. 2 ил.