Центрифуга для разделения полидисперстных жидких систем Советский патент 1980 года по МПК B04B1/00 B04B9/02 

(54) ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ . ЖИДКИХ СИСТЕМ

1

Изобретение относится к устройствам для разделения нолидиспорсных жидких систем в поле действия центробежных сил и может быть использовано в пишевой, химической, электротехнической и других отраслях промышленности.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является центрифуга для разделения полидисперсны жидких систем, содержащая корпус, смон тированный в нем статор электродвигателя и укрепленный на валу барабан, .являю шийся одновременно ротором электродв гателя и расположенный внутри статора с необходимым воздушным зазором Г|. Центрифуга снабжена дополнительной опорой в виде игольчатого подшипника, установленн.ого в зазоре, при этом наружной обмоткой подшипника служит статор, а внутренней - барабан.

Однако при вращении барабана его поворх)1ость катится (бежит) но иголкам дополнительной опорг-, заставляя при этом И1Х5ЛКИ врап1пт1 :я «oKjiyr собственной оси со скоростью, значительно пре- восходящей скорость вращения барабана, так как скорости вращения барабана и иголок обратно пропорциональны их диаметрам Следовательно иголки, имея огромные, (до нескольких десятков тысяч об/мин) скорости вращения, быстро изнашиваются, требуют частой замены, причем, наличие иголок осложняет конструкцию центрифуги, приводит к необходимости защищать центрифугируемый продукт от смазки иголок, а коэффициент мощности двигателя остается невысоким.

Целью Изобретения явля-.-тся обеспечениенадежности работы, увеличение коэффициента мощности электродвигателя и упрощение конструкции центрифуги.

Это достигается тем, что в продлагаомой центрифуге барабан размешен над верхней торцовой поверхностью статора электродвигателя с зазором.

На фиг. 1 изображена описыгмемая центрифуга, общий вид; на фиг. 2 - расчетная схема для выбора зазоров} на 3;7 фиг. 3 - относительное, отклонение барабана в зависимости от угла отклонения вертикального вала от оси вращения при колебаниях. Центриф Фа состоит из барабана 1, ТсоЖольго за1феплен юг6 , что его ось вращения совнадает с осью стато ра 2, а его нижняя торцовая новерхность ;и верхняя торцовая поверхность статора образуют рабочий воздушный зазор 3, предназначенный- для проведения магнит-. ногчэ потока двигателя центрифуги. Величина зазора такова, что при всех режимах работы центрифуги исключается касание барабана о статор. Статор 2 имеет тороидальную формуи набран из лир.тов электротехнической стали, поверхности которых образуют между собой ко1щентр ческие окружности с центром, лежащим на оси статора. Такое расположение листов статора, обеспечивает возможность проведения магнитного потока в статоре с минимальным магнитным сопротивле- ниемр Статор имеет радиальные пазы 4, в которых уложена обмотка 5/ питаемая от источника переменного напряжения, частота которого определяется скоростью вращения барабайа. Статор закреплён в станине 6, а барабан жестко связан с вертикальным валом 7, установленным в . двух подщипниках: верхнем упругом горло вом 8 и нижнем опорном 9. Центрифуга работает следующим обра- зрм. На обмотку 5 статора 2 подается грехфазнЬе переменное напршкё:йиё, кото- jpoe соэдаёт вращающ еся Жг поле статора. Благодаря описанному конструк- тйвному исполнению пакета статора 2 и радиальному распределению его рбмоткЕ 5 в пазах 4 это вращающееся поле njio ходит черезвоздушный йазор 3 и пронизывает барабан 1, нАводя в нем вихревые токи. Электромагнитное В1заимодейс1 вие токов барабана 1 с магнитным полем статора 2 обусловливает электрома) нитНый момент, привбдяший барабан 1 вместе с вертикальным валом 7 во вра- uiieHHe, „.,..,,.„„.„,..,„...., ч, При наборе, барабаном 1 требуемой скорости вращения в негс) подается сепарируемая жидкость. В процессе работы . ёарабан под дёйствием нёуравновешё1нных сил совершаетзна.чительные радиальные и малые осевые вибрации, откуда ясно, что из условия .некасания барабана о статср воздушный зазор принятой (осево формы может быть выбран меньше, чем 4 при обычном концентрическом расположении статора и барабана, как это вьпюл- нено в известной центрифуге, где зазор имеет радиальную форму. Целесообразность центрифуги такого (торцового) типа следует из фиг. 2, где схематически показано как изменяются зазоры двигателя центрифуги в осевом (вертикйльном) и радиальном (горизонталыюм) направлениях при колебании барабана. При этом изгибом вала пренебрегаем. На фиг. 1,2 обозначено: Dg -диаметр ротора-барабана 1; В -диаметр статора; - длина вертикального вала; Д - угол отклонения веретена от вертикальной оси.., Тогда дВ представляют собой. радиальные отклонения соответственно барабана и точек барабана, лежащих на уровне диаметра DC статора, а д t ид эти же отклонения в осевом (вертикальном) нагфавлении. . Взяв отношение Д, и и D , получим значение относительного коэффициента изменения воздушного зазора двви гателя центрифуги торцового типа при ус ловии, что н&ружлый диаметр статора равен диаметру барабана. г(1/О,-(1-соьХ,). 2U/D-bm -Cl-cobrf.) ЧМ Для промышленных центрифуг ртношение 2.а/0б равно 1,6-2,О. Взяв 2e/JV г1,8 и варьируя угол от О до , получим зависимость К Ц ((), изображенную на фиг. 3. Из фиг. 3 следует, что с точки прения меньшего диапазона колебания рабочего зазора двигателя центрифуги при угле отклонения (X, до 32 л К 1) предпочтительнее конструкция торцового типа (). Особенно эффективна эта конструкция при малых углах dL 0-4° В современных промышленных центрифугах оС, 1-2 .Тогда в двигателе центрифуги торцового типа рабочий зазор колеблется по амплитуде примерно в 5 раз меньше, чем в конструкции цилиндрического (обычного) исполнения. В целях уменьшения расхода стали для изготовления пакета статора и зашиты его обмотки от попадания жидкости целесооб- разно уменьшить наружный диаметр статора до расчетного оптималы,юго значения (до шачения DC по фиг, 1 и 2). Тогда осевые (вертикальные) колебания точек барабана, лежащих на уровне диаметра будут меньше и составят Д Q - , а колебания барабана в радиальном (горизонтальном) направлении останутся прежними, т. e./aDr ID Их отношение К будет меньше, s чем по формуле (1) и составит 2e/D (л-со5 х.) К (2) 2e/DgSinoC-Djj/Dj,(1-cos«:) Полученное значение К К означает, что при выборе наивыгоднейших гео метрических размеров статора осевой (вер тикальный) воэд-ушный зазор колеблется еще в меньшей степени. Это увеличивает надежность работы центрифуги и позволяет уменьшить расчетную величину воздушного зазора дик- гатепя, увеличивая тем самым коэффициент мощности двигателя. Конструкция центрифуги торцового типа проста, позволяет без труда производить монтаж и демонтаж барабана и машины в целом. Расчеты показывают, что в предложенной центрифуге с использованием бараба- 7211 10 4 на сепаратора типа А1-ОЦМ-5 зазор может быть уменьшен на 40-45% в сравнении с прототипом. Это приводит к увеличению коэффициента мощности на 25-ЗС)%, При этом обеспечивается простота ко№ струкцки и удобство обслуживания центрифуги. Формула изобретения Центрифуга для разделения полидисперсных жидких систем, содержащая корпус, смонтироваш1ый в нем статор электродвигателя и укрепленный на валу барабан, являющийся одновременно ротором электродвигателя, отличающаяся тем , что, G целью обеспечения надежности работы, увеличения коэффициента мощности эле1стродв1 гателя и упрощения конструкции, барабан размещен над верхней торцовой поверхностью статора электройвигателя с зазором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №525475, кл. В 04 В 9/02, 1974.

фиг.

-.-.-:- .

иг.г

Фиг.