УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
SOLID MATERIAL GRINDER

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, в частности к устройствам, предназначенным для помола и измельчения материалов.
Известно устройство для измельчения твердых материалов, содержащее корпус с загрузочным окном, разгрузочными окнами, крышки, вертикальный неподвижный жернов, снабженный загрузочным сообщающимся вертикальным каналом, канавками, и вращающийся жернов с канавками, установленные на валах [1].
Недостатком указанного устройства является то, что данное техническое решение не позволяет производить одновременно помол мягких сильных и твердых сортов пшеницы, вести помол разных культур, использовать все поверхности в крупорушном режиме, помол без вымола зародыша и плавное регулирование скорости помола.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измельчения твердых материалов, содержащее корпус с загрузочным и разгрузочным окнами и размещенными внутри него вертикальными жерновами, которые имеют поверхности с различной зернистостью и установлены на общей оси, причем средний жернов связан с приводом вращения, а боковые жернова выполнены с сообщающимися каналами, имеющими затворы, и установлены на участках оси, выполненных с противоположным направлением навивки резьбы, и зафиксированы при помощи гибких элементов, соединенных с фиксирующими устройствами, имеющими упругий элемент [2].
Недостатком технического решения является то, что оно не позволяет плавно регулировать скорость помола, что ограничивает возможность его применения.
Цель изобретения - обеспечение плавного регулирования скорости помола.
Поставленная цель достигается тем, что привод вращения выполнен в виде снабженного блоком управления плоского двухстороннего линейного асинхронного двигателя с числом пар полюсов, равным или меньшим двух, статоры которого установлены с возможностью перемещения по радиусу относительно ротора, последний выполнен в виде диска из электропроводного материала, жестко закрепленного на среднем жернове.
Авторам известно применение в приводе для получения вращательного движения плоских двухсторонних линейных асинхронных двигателей, но авторам не известно применение таких двигателей с числом пар полюсов, равным или меньшим двух, и подвижно установленного относительно оси вращения рабочего органа, что дает возможность достижения цели изобретения: обеспечения плавного регулируемого вращения рабочего органа с его одновременной вибрацией, что отвечает критерию «существенное отличие».
На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А-А, выполненный на фиг. 1.
Устройство для измельчения твердых материалов содержит корпус 1 с загрузочными и разгрузочными окнами (на фиг. 1 и 2 не показан). Внутри корпуса 1 на оси 2 на подшипниковой опоре 3 установлен средний вращающийся жернов 4, на плоских поверхностях которого имеются канавки 5 различной конфигурации. Жернов 4 связан с приводом вращения. Привод вращения выполнен в виде плоского двухстороннего линейного асинхронного двигателя (ЛАД), имеющего статоры 6 и 7. Статоры 6 и 7 установлены с двух сторон ротора 8. Ротор 8 ЛАД выполнен в виде диска из электропроводного материала, например меди, и жестко закреплен на среднем жернове 4. Статоры 6 и 7 установлены неподвижно на раме 9, которая закреплена жестко на винте 10, а сам винт 10 вставлен в отверстие на корпусе 1 и закреплен гайками 11 и 12. Для исключения проворачивания относительно корпуса 1 рама 9 имеет выступы, подвижно вставленные в корпус 1. Такое решение (как вариант) обеспечивает возможность перемещения статоров 6 и 7 ЛАД относительно ротора по его радиусу. При необходимости перемещения статоров 6 и 7 гайки 11 и 12 откручиваются в ту или иную сторону в зависимости от направления необходимого перемещения статоров. На резьбовых участках оси 2 расположены два боковых неподвижных жернова 13, 14, причем таким образом, что неподвижный жернов 13 установлен на участке с правой резьбой, а неподвижный жернов 14 на участке с левой резьбой. Боковые неподвижные жернова 13, 14, имеющие канавки 15 различной конфигурации на плоских поверхностях, зафиксированы гибкими элементами 16, 17, в которых заложен упругий элемент 18. Гибкие элементы 16, 17 охватывают неподвижные жернова 16, 17, барабаны 19, 20 и соединяют их с фиксирующими устройствами 21, 22, например с червячными редукторами. Каналы 23, 24 для подачи материала в рабочую зону выполнены в боковых неподвижных жерновах 13, 14 в виде сообщающихся каналов 25, 26 и 27, 28, направленными в противоположные стороны, и снабжены затворами 29 и 30.
Устройство для измельчения твердых материалов работает следующим образом. При подаче блоком управления (на фиг. не показан) трехфазной системы напряжений на обмотки статоров 6 и 7 ЛАД статоры создают бегущие магнитные поля. Направление этих полей должно быть одинаковым. Под действием бегущих магнитных полей в роторе 8 появляются электродвижущие силы и как следствие токи. При взаимодействии токов ротора 8 с бегущими магнитными полями создается электромагнитная сила, приложенная к ротору и направленная в сторону бегущего поля. Под действием этой силы ротор 8 начинает вращаться относительно статоров 6 и 7, передавая вращение среднему жернову 4. Материал, подлежащий измельчению, подается через загрузочные окна и каналы 23, 24 и 26, 28 в рабочую зону, образованную соприкасающимися поверхностями II, III и/или IV, V среднего вращающегося жернова 4 и боковых неподвижных жерновов 13, 14. При вращении жернова 4 твердый материал (зерно), попав в рабочую зону, превращается в муку, которая сходит с периферии плоских поверхностей жерновов 4, 13, 14 и поступает к разгрузочным окнам (на фиг.1, 2 не показаны). В период помола зерна при превышении расчетного крутящего момента от вращающегося среднего жернова 4, т.е. при попадании в рабочую зону любого твердого постороннего предмета, автоматически отворачиваются боковые неподвижные жернова 13, 14 по резьбе, увеличивая тем самым зазор между мелющими поверхностями. Это достигается тем, что момент вращения среднего жернова 4 направлен навстречу направлению захода резьбы для правого и левого боковых жерновов 13, 14. В результате чего создаются между ними противоположно отталкивающие силы, которые обеспечивают автоматическое отворачивание боковых неподвижных жерновов 13, 14 посредством гибких элементов 16, 17. При изменении противоположно отталкивающих сил в сторону уменьшения критического значения происходит автоматическое закручивание боковых жерновов 13, 14 к жернову 4 за счет гибких элементов 16, 17, в которых находится упругий элемент 18, выполняющий роль демпфера. Это возможно благодаря тому, что гибкие элементы 16, 17 связаны с фиксирующими устройствами 21, 22, например червячными редукторами, которые предназначены для фиксации первоначального натяжения гибких элементов 16, 17, т.е. рассчитаны на определенное усилие (в зависимости от мелющегося материала). Фиксирующие устройства позволяют отслеживать усилия по нагрузке за счет гибких элементов 15, 16 с упругим элементом 18 и резьбового исполнения оси 2. Кроме того, за счет установки неподвижных жерновов 13, 14 на резьбовых участках оси 2 можно быстро изменить расположение поверхностей с различной зернистостью и регулировать помол зерна, так как тонкость помола зависит от толщины зазора между поверхностями жерновов 4, 13, 14 (II и III, I и III, IV и V, VI и IV). При установке неподвижных жерновов 13, 14 для работы меняют положение затворов 29, 30, тем самым регулируя направление потока к той или другой плоской поверхности.
Для перестановки неподвижных жерновов 13, 14 или одного из них необходимо ослабить гибкие элементы 16, 17 при помощи фиксирующих устройств 21, 22, затем снять их. После этого отвернуть по резьбе боковой неподвижный жернов 13 или 14 или оба и затем снять их. Сборка производится в обратной последовательности. Плоские поверхности жерновов 4, 13, 14 изготовлены с различной зернистостью, например поверхности II, III - крупнозернистые, IV, V - мелкозернистые, I - средней зернистости и т.д. Это позволяет молоть любое зерно (пшеницу, рожь, ячмень, овес, гречиху и т.п.) различного сорта.
ст
max
В предлагаемом техническом решении длина статора (L) определяется по радиусу ротора (R), исходя из максимально необходимой скорости вращения среднего жернова (n), требуемой для помола того или иного материала, и находится из выражения:
где р - число пар полюсов статора;
ƒ - частота источника питания трехфазной системы напряжений.
Плавное регулирование скорости вращения в предлагаемом устройстве возможно посредством изменения расположения статоров 6 и 7 ЛАД относительно оси среднего жернова 4. Приближая статоры 6 и 7 к оси жернова 4, скорость его вращения увеличивается, и наоборот, отдаляя статоры 6 и 7 от оси жернова 4, скорость его вращения уменьшается.
Блок управления должен иметь возможность включения обмоток статоров 6 и 7 к источнику питания параллельно или последовательно друг с другом, включения обмоток только одного или другого статора. При включении только одного из статоров ЛАД к источнику питания второй обеспечивает замыкание магнитных силовых линий работающего статора. Развиваемый момент ЛАД и скорость вращения его ротора (следовательно, среднего жернова) определяются техническими параметрами статора (длина, число пар полюсов). При параллельном соединении обмоток статоров 6 и 7 происходит увеличение момента, развиваемого ЛАД, в два раза. При последовательном соединении обмоток статоров 6 и 7 происходит увеличение числа пар полюсов ЛАД в два раза, следовательно, уменьшение скорости вращения ротора в два раза. Тем самым появляется возможность дополнительного регулирования момента и скорости вращения развиваемого ЛАД.
При работе ЛАД имеют место краевые эффекты, которые выражаются в виде наложения высокочастотных колебаний электромагнитной силы на основную. Краевые эффекты значительны при р≤4.
В связи с тем, что число пар полюсов статоров равно 2 (при последовательном соединении 4), вращающийся средний жернов будет совершать вращение с одновременной вибрацией, что повышает эффект помола и способствует удалению муки из рабочей зоны без затруднений (мука не зависает).
Предложенное устройство многофункционально, универсально, надежно в работе, быстро переналаживается и простое в эксплуатации.
Плоский ЛАД может быть выполнен по [3]. Блок управления может быть выполнен на базе электромагнитных пускателей [4].
Источники информации
1. АС СССР 1734827, МКИ В02С 7/08. Устройство для измельчения твердых материалов, 1991.
2. Патент РФ №2098183, В02С 7/06. Устройство для измельчения твердых материалов. Павликов В.А. Опубликован 10.12.97. БИ №34.
3. Веселовский О.Н. и др. Линейные асинхронные двигатели / О.Н.Веселовский, А.Ю.Коняев, Ф.Н.Сарапулов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 256 с.
4. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок / Л.С.Герасимович и др. - М.: Колос, 1980. - 391 с., ил.