Виброцентробежный сепаратор
VIBRATION-CENTRIFUGAL SEPARATOR

Изобретениие относится к сепараторам, предназначенным для разделения, преимущественно зерновых материалов на фракции по размерам, и может быть использовано на селекционных станциях, элеваторах, в фермерских хозяйствах, заводах по производству семян и круп, а также в мукомольной, комбикормовой, химической и других отраслях промышленности.
Известен виброцентробежный зерновой сепаратор, состоящий из корпуса, вращающегося и вибрирующего рабочего органа, приводов для вибрационного и вращательного движений рабочего органа (Авторское свидетельство СССР №506439 по классу В07 В 1/44. Виброцентробежный зерновой сепаратор / Гончаров Е.С., Прилуцкий А.Н., Полупанов Ф.П., Волошин Н.И., Быдриевский Ю.В., Старков А.А, Кодин Н.А., Шишкин Н.В., Антонов Б.Н., Цукарева С.Ф., Малкин Б.Л.; заявитель и патентообладатель Украинский головной научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, Горьковский машиностроительный завод им. М. Воробьева, 15.03.1976 г. Бюллетень №10).
Недостатком технического решения является низкая надежность вибрационного привода рабочего органа виброцентробежного сепаратора из-за передачи значительных динамических усилий на подшипниковые узлы, наличие большого числа трущихся и изнашивающихся деталей, а также низкий КПД привода вращательного движения.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является установка, состоящая из корпуса, рабочего органа, вращательного и вибрационного привода рабочего органа, причем индукторы вибрационного привода жестко закреплены на основании, а ротором является кольцо с симметричными сквозными отверстиями, подвижное и подпружиненное в вертикальной плоскости, выполненное из металла с высокой электропроводностью (патент 2678008, Российская Федерация. Вибрационная центрифуга / Линенко А.В., Аипов Р.С, Халилов Б.Р., Камалов Т.И., Гильванов В.Ф.; заявитель и патентообладатель Башкирский гос-й аграрный ун-т, 07.03.2018 г.). Недостатками технического решения являются низкие показатели надежности и КПД электропривода вращательного движения, вследствие наличия большого количества элементов, таких как двигатель вращательного движения, клиноременная передача, шлицевое соединение, шкивы.
Технической задачей изобретения является упрощение конструкции привода вращательного движения, что позволит повысить КПД установки и показатели ее надежности.
Техническая задача достигается тем, что в виброцентробежном сепараторе, состоящем из корпуса, рабочего органа, вращательного и вибрационного привода рабочего органа, причем индукторы вибрационного привода жестко закреплены на основании, а ротором является кольцо с симметричными сквозными отверстиями, подвижное и подпружиненное в вертикальной плоскости, выполненное из металла с высокой электропроводностью, для привода вращательного и вибрационного движения рабочего органа используется один асинхронный двигатель, состоящий из нескольких индукторов дугообразной формы, в которых часть пазов для укладки обмотки выполнена перпендикулярно образующей оси ротора, а другая часть параллельно образующей оси ротора, причем обмотка уложенная в параллельные пазы является продолжением обмотки уложенной в перпендикулярные пазы, при этом обмотки индукторов соединены последовательно, а часть ротора, которая находится напротив части индукторов с параллельными пазами, не имеет сквозных симметричных отверстий.
Такое конструктивное выполнение пазов для укладки обмотки делит индуктор на две части - с магнитным полем, направленным вдоль оси вторичного элемента и магнитным полем направленным перпендикулярно оси ротора (кольца), что позволяет создать осевое и вращающее усилие. Под действием этих усилий ротор совершает вращательно-поступательное движение.
Предлагаемое техническое решение позволяет получить поступательное и вращательное движения рабочего органа с повышенными энергетическими характеристиками, в частности КПД виброцентробежного сепаратора. За счет индукторов, в которых пазы с обмоткой выполнены перпендикулярно оси ротора, обеспечивается линейное перемещение ротора, а соответственно, и рабочего органа в вертикальной плоскости, а за счет пазов с обмоткой выполненных параллельно образующей оси ротора, обеспечивается вращательное движение рабочего органа, причем, обмотка, уложенная в параллельные пазы, является продолжением обмотки уложенной в перпендикулярные пазы. Обмотки индукторов соединены между собой последовательно.
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого вибрационного сепаратора. На фиг. 2 показано положение кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца без отверстий. На фиг. 3 положения кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца с отверстиями. На фиг. 4 - разрез А-А по фиг.1. На фиг. 5 - общий вид индуктора без обмотки.
Виброцентробежный сепаратор имеет корпус 1, внутри которого находится рабочий орган 2 (фиг. 1), входной патрубок 11, веялка 9, разбрасыватель 10, вибрационно-вращательный привод рабочего органа 2 в вертикальной плоскости, состоящий из нескольких индукторов 3 дугообразной формы (фиг. 5), в которых часть пазов для укладки обмотки выполнена перпендикулярно образующей оси ротора, что обеспечивает линейное перемещение рабочего органа 2 в вертикальной плоскости, а затем другая часть пазов выполнена параллельно образующей оси ротора, что обеспечивает вращательное движение рабочего органа. Причем, обмотка, уложенная в параллельные пазы, является продолжением обмотки уложенной в перпендикулярные пазы. Индукторы 3 жестко закреплены на основании 8, а ротором является кольцо 4. Часть кольца 4, которая находится напротив части индукторов 3 с перпендикулярными пазами, относительно оси ротора, имеет сквозные симметричные отверстия 5, напротив части индукторов 3 с параллельными пазами кольцо 4 отверстий не имеет.
Кольцо 4 подвижно и подпружинено в вертикальной плоскости с помощью роликов 6 и упругих элементов 7. Кольцо 4 выполнено из металла с высокой электропроводностью (например, из алюминия или меди) и может быть изготовлено из алюминиевого или медного трубного проката цилиндрической формы или алюминиевой или медной пластины, из которой формируется трубный цилиндр (фиг. 4) (Насар С.А., Болдеа И. Линейные тяговые электрические машины: Пер. с англ. / Под ред. д-ра техн. наук А.С. Курбасова. М.: Транспорт, 1981. 176 с.).
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на индукторы 3, рабочий орган 2 и кольцо 4 будут совершать вращательное движение вокруг своей оси, осуществляемое за счет бегущего магнитного поля, наводимого в пазах с обмоткой, выполненной параллельно образующей оси ротора, и совершать поступательное движение, осуществляемое за счет бегущего магнитного поля, наводимого в пазах с обмоткой, выполненной перпендикулярно образующей оси ротора, при этом индукторы 3 постоянно подключены к сети.
Так как напротив части индукторов 3 с параллельными пазами кольцо 4 имеет сплошную цилиндрическую форму, то он будет постоянно совершать вращательное движение. Напротив части индукторов 3 с перпендикулярными пазами, в кольце 4 имеются сквозные отверстия 5, поэтому одновременно с вращательным движением кольцо 4 будет совершать колебательное движение следующим образом: в момент вращения, когда часть кольца 4 без отверстий находится напротив части индукторов 3 с перпендикулярными пазами, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо 4 приходит в поступательное движение, например вниз. При движении кольца 4 упругие элементы 7 сжимаются (фиг. 2). По мере вращения кольца 4, наступает момент, при котором отверстия 5 в кольце 4 располагаются симметрично относительно индукторов 3, при этом электромагнитная сила исчезает и под действием потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах 7, кольцо 4 возвращается в исходное состояние (фиг. 3), продолжая совершать вращательное движение. Затем часть кольца 4 без отверстий снова располагается напротив индукторов 3 и далее описанный процесс повторяется. При этом рабочий орган 2 совершает вибрационно-вращательное движение. Размер одного отверстия 5 на кольце 4 должен быть не меньше размера рабочей поверхности той части индуктора 3, в которой пазы для укладки обмотки выполнены перпендикулярно образующей оси ротора, что обеспечит возврат рабочего органа 2 в исходное положение в момент, когда симметричные отверстия 5 расположены напротив индукторов 3, за счет упругих элементов 7. При вибрации часть кольца 4 без отверстий не пересекает плоскость индукторов 3 с перпендикулярными пазами.
Через входной патрубок 11 исходный сыпучий материал поступает в верхнюю часть блока - веялку 9, где созданный вентилятором (не показан) воздушный поток проходит сквозь разбрасываемый сыпучий материал и удаляет легкие примеси и пыль. Поступающий с разбрасывателя 10 сыпучий материал под воздействием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности рабочего органа 2 и перемещается вниз. Вследствие возвратно-поступательного движения рабочего органа 2 происходит отделение сорных примесей.
Изобретение обеспечивает возможность поступательного и вращательного движения рабочего органа с повышенными энергетическими характеристиками, в частности КПД виброцентробежного сепаратора