УЗЕЛ МЕХАНИЧЕСКОГО ЦИРКУЛЯТОРА ВЫПАРНОГО ВАКУУМ-АППАРАТА

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к области механики. Более конкретно, она относится к технологическому оборудованию для концентрации сахарных сиропов и т.п. Более конкретно, она относится к механическим циркуляторам в выпарных вакуум-аппаратах. Данная заявка является заявкой, выделенной из заявки № 879/DEL/2006 под названием "Improved Vertical Continuous Vacuum Pan" («Усовершенствованный вертикальный выпарной вакуум-аппарат непрерывного действия») того же заявителя.
Предпосылки создания полезной модели и предшествующий уровень техники
В предложенной полезной модели используются следующие термины:
1. Утфель - это смесь кристаллов и маточного раствора, выпускаемая из выпарного вакуум-аппарата, и
2. Трубчатая нагревательная камера: оборудование, состоящее из близко расположенных металлических труб и предназначенное для теплообмена.
На сахарных заводах выпаривание и кристаллизацию сахарного сиропа проводят в специально разработанном оборудовании, называемом выпарными вакуум-аппаратами.
Выпарные вакуум аппараты бывают двух типов - выпарные вакуум-аппараты периодического действия и выпарные вакуум-аппараты непрерывного действия.
Выпарной вакуум-аппарат периодического действия (выпарной кристаллизатор периодического действия). Он состоит из вертикального цилиндрического кожуха и трубчатой нагревательной камеры в нижней части. Над кожухом установлен купол с ловушкой (ловушкой капель сока) для предотвращения органического загрязнения конденсационной воды. Конструкция выпарных вакуум-аппаратов периодического действия эволюционировала к практически однородной базовой геометрии и состоит из:
центрального вертикального канала;
прямых боковых стенок;
закрепленной трубчатой нагревательной камеры;
труб трубчатой нагревательной камеры диаметром 100 мм и длиной 800-1300 мм;
днища, наклоненного под углом 18-25 градусов, и
средств улучшения циркуляции.
В случае вакуум-аппаратов с трубчатыми нагревательными камерами, W-образное днище предпочтительнее конического днища, поскольку W-образное днище эффективно при распределении утфеля (Circulation in Vacuum Pans («Циркуляция в выпарных вакуум-аппаратах») - Rein, P.W., Echeverri, L.F. and Acharya, Sumanta - Journal American Society of Sugar Cane Technologists (Журнал Американского общества технологов по сахарному тростнику), том 24, 2004 г.).
Выпарной вакуум-аппарат непрерывного действия. Они бывают двух типов, а именно, вертикальными и горизонтальными.
Выпарной вакуум-аппарат непрерывного действия состоит из нескольких отсеков или камер кристаллизации перемешиванием, оснащенных трубчатыми нагревательными камерами (аналогичными выпарному кристаллизатору периодического действия), которые установлены друг над другом. Принципиальная компоновка каждого отсека напоминает выпарной кристаллизатор периодического действия.
Важность циркуляции при обработке сиропов с использованием выпарных вакуум-аппаратов
Важность циркуляции утфеля в выпарных вакуум-аппаратах считается непреложной истиной. Эта циркуляция влияет на энергию, выпуск утфеля и на качество сахара. В результате, по всему миру приложены серьезные усилия по разработке лучших, усовершенствованных или новых средств для улучшения циркуляции в выпарных вакуум-аппаратах. Механические циркуляторы являются одними из наиболее широко применяемых средств и должным образом описаны в известном уровне техники (см. патенты №№ US 387388, US 1133821, US 1476331, US 1785530, US 458882, US 2355397, GB 1061708, US 3622387, US 3636753, DE 2922265, ЕР 0065775, FR 2695837).
Механическая циркуляция связана с различными преимуществами на промышленном уровне, а именно:
1. повышение качества продукта: лучшее качество кристаллов сахара; это является следствием лучшей циркуляции, приводящей к условиям более гомогенной кристаллизации внутри вакуум-аппарата; рост кристаллов становится равномернее, и присутствуют лишь незначительные включения маточного раствора (Van der Poel 1980, Rieger et al. 1989: Zukerindustrie, 105, 237-240); окраска сахара становится менее насыщенной, и снижен риск потерь сахара из-за локального перегрева;
2. снижение водопотребления: при дополнительном перемешивании также на 50 % уменьшается водопотребление для промывки центрифугированием (Van der Poel 1980: Zukerindustrie, 105,237-240);
3. высота утфеля: высоту утфеля над трубчатой нагревательной камерой можно значительно увеличить, что резонно при естественной циркуляции; при этом достигается выигрыш в производительности и уменьшение объема заводки кристаллов;
4. повышение производительности: механическая циркуляция улучшает теплопередачу и поэтому сокращает продолжительность периодического кипячения, тем самым повышая производительность;
5. лучшая экономия тепла: при использовании мешалок возможны лишь малые разности температур (<12 К) между нагревающим водяным паром и утфелем; без мешалок (механической циркуляции) надежная работа невозможна, а это может привести к осаждению кристаллов (Austmeyer, K.E.; Schliephake, D.; Ekelhof, В.; Sittel, G. (1989): Zukeridustrie 114, 875-878); становится возможным использование паров под меньшим давлением (например, под влиянием использования 2-го или 3-его испарителя), что обеспечивает уменьшение потребности в заводском водяном паре;
6. меньшие отложения на трубах трубчатой нагревательной камеры: отложения на трубах становятся меньше благодаря влиянию абразивного истирания, обуславливаемому трением циркулирующих кристаллов.
Есть и технические решения, в которых заявляется рациональная циркуляция без использования мешалок (механических циркуляторов) с целью экономии затрат вследствие простоты конструкции и экономии тепла. (См. индийские патенты №№ IN 145885, IN 169913 а международные патенты №№ US 4120745, ЕР 0201629, DE 3839182, FR 2695837, а также патентную заявку №. IN/PCT/2002/02149/CHE).
Поэтому очевидно, что установка механических циркуляторов дает все преимущества, связанные с хорошей циркуляцией.
Узел механического циркулятора состоит в основном из следующих элементов:
циркулятора, несущего лопасти или иные средства сообщения движения,
вертикального вала и
системы привода, соединенной с валом.
Система привода обычно состоит из вала, муфты, подшипников, шестерен, шкивов и ремней. Мощность подводится электрическим двигателем.
Циркуляторы, обычно устанавливаемые в вакуум-аппаратах, могут быть устанавливаемыми сверху или устанавливаемыми снизу.
В случае механических циркуляторов, устанавливаемых сверху, вал циркулятора простирается по высоте вакуум-аппарата (между 5-ю и 8-ю метрами) и выступает на его верхнем конце сквозь крышку вакуум-аппарата (см. патенты №№ US 387388, US 1133821, US 247542, US 1785530, GB 458882, GB 1061708, EP 0065775). В других случаях, циркулятор выступает в вакуум-аппарат сквозь его нижнюю стенку (см. патенты №№ US 1476331, US 2355397, FR 2695837).
Циркуляторы, устанавливаемые снизу, дают отличительное преимущество, заключающееся в том, что - по сравнению с циркуляторами, устанавливаемыми снизу, - длина вала уменьшается до 1,7-2,5 метров по сравнению с 5-8 метрами.
Вместе с тем, несмотря на преимущество циркуляторов, устанавливаемых снизу, циркуляторы, устанавливаемые сверху, по-прежнему популярны ввиду следующих практических преимуществ, а именно:
1. не нужна тщательно продуманная несущая конструкция: циркуляторы, устанавливаемые сверху, можно легко установить на верхушку выпарного вакуум-аппарата; в отличие от этого, механические циркуляторы, устанавливаемые снизу, требуют тщательно продуманной несущей конструкции, включающей в себя фундамент для установки большого и тяжелого привода и/или редуктора, а также для установки подшипников, поскольку вакуум-аппарат имеет значительную высоту от пола установки;
2. наличие свободного пространства: в циркуляторах, устанавливаемых сверху, пространство для установки циркулятора ограничением не является; вместе с тем, в случае циркуляторов, устанавливаемых снизу, оно может создавать практические проблемы; в случае обычных кристаллизаторов, устанавливаемых на большой высоте, и установки другого технологического оборудования под ними, пространство накладывает ограничение.
Независимо от того, являются механические циркуляторы устанавливаемыми снизу или устанавливаемыми сверху, они все равно создают определенные недостатки, а именно:
высокие капиталовложения;
высокие затраты на техническое обслуживание;
утечки: утечки воздуха и/или сиропа;
повышенная энергетическая нагрузка, т.е. большее энергопотребление.
Основными причинами, вносящими вклад в эти недостатки, являются:
1. большая длина вала циркулятора: увеличенная длина вала связана с несколькими недостатками, а именно:
нагрузка: увеличенные осевые, а также радиальные нагрузки требуют дополнительных средств для противодействия этим нагрузкам;
колебания: большие изгибные колебания, которые в свою очередь оказывают негативное влияние на уплотнение, в частности, как доказано, причиняют хлопоты и требуют дополнительных и вспомогательных уплотнительных средств (см. патент № US 5078506).
подшипники: сокращается срок службы подшипников;
принадлежности: обнаружено, что вспомогательный подшипник, используемый на свободном конце удлиненного вала для снижения колебаний (см. патенты №№ US 1133821, GB 247542, US 1785530), создает проблемы выравнивания, смазки, коррозии и технического обслуживания;
опоры: необходима дополнительная опора для поддержания длинного вала выровненным, подобная фланцевой муфте или другим средствам (см. патенты №№ GB 458882, US 1133821).
диаметр вала: кроме того, с увеличением длины вала, приходится также увеличивать его диаметр, чтобы передать требуемый крутящий момент на циркулятор; это требует использования более мощных и крупных сопутствующих и/или несущих компонентов типа шестерен, подшипников, уплотнений, колец, и т.д., а также разработки для этого кожуха и/или фундамента;
2. обычные уплотнительные средства: средства, используемые в целях уплотнения в узлах циркуляторов выпарных аппаратов, устанавливаемых в выпарных вакуум-аппаратах, состоят из уплотнительных колец (сальниковых уплотнений), плотно набиваемых вокруг вала циркулятора и поджимаемых регулируемым компонентом, который называется толкателем сальника; он устанавливается в стенке выпарного аппарата.
Вышеизложенное обуславливает следующие недостатки:
периодические регулировки: чтобы компенсировать фрикционный износ, требуется проведение периодических регулировок; если оператор не может обнаружить такой износ, это вызывает утрату вакуума и утечку;
дополнительный износ: попытки регулирования, предпринимаемые обслуживающим персоналом для обеспечения удовлетворительного уплотнения в течение длительных периодов времени, также вызывают дополнительный износ;
периодическая замена: также необходима периодическая замена уплотнительных колец (сальников);
загрязнение: опасность загрязнения содержимого (сиропа) выпарного вакуум-аппарата сальником в случае механических циркуляторов, устанавливаемых снизу;
потеря мощности: эта потеря в уплотнительных кольцах (сальниках) изменяется от 0,5 л.с. для менее длинных валов циркуляторов до 5,0 л.с. для более длинных валов циркуляторов (Joshi, M.V.: Process Equipment Design («Проектирование технологического оборудования)», 2-е издание, перепечатка издания 1987 г., стр. 399);
с той же целью, т.е. для уплотнения, в выпарных вакуум-аппаратах также используются механические уплотнения; однако в отличие от настоящей полезной модели, согласно которой уплотнительные средства целиком располагаются внутри выпарного вакуум-аппарата в специальном кожухе, упомянутые механические уплотнения целиком располагаются снаружи выпарного вакуум-аппарата; они подвергаются воздействию больших радиальных и осевых моментов из-за большой длины вала циркулятора и, как доказано, причиняют хлопоты, требуя дополнительных и вспомогательных уплотнительных приспособлений, таких, как описанные в патенте № US 5078506;
3. подшипники: подшипники, используемые в узле циркулятора выпарного аппарата, располагаются целиком снаружи выпарного аппарата, создавая дополнительную опору для длинного вала циркулятора; эти подшипники являются крупногабаритными и занимают много места из-за большего диаметра вала и повышенных осевых и радиальных нагрузок;
4. редукторы: используемые в обычных узлах циркуляторов выпарных аппаратов редукторы состоят из конических шестерен, червячных колес или косозубых цилиндрических шестерен (см. патенты №№ US 387388, US 1133821, US 1476331, US 2355397, DE 2922265, ЕР 0065775); мощность подводится электрическим двигателем; недостатками этих редуктором являются следующие:
большое потребление мощности - большой коэффициент трения требует большей энергии привода;
большой вес - требует тщательно продуманной несущей конструкции;
большие габариты - требуют большего места для установки;
большой коэффициент уменьшения скорости достигается только за счет проигрыша в эффективности и габаритах;
радиальные нагрузки внутри редуктора добавляются к тем, которые обусловлены валом циркулятора;
сравнительно меньшая передаточная способность по крутящему моменту по сравнению с редуктором, используемым в настоящей полезной модели;
первоначальные затраты и время на сборку и установку очень велики;
требования к техническому обслуживанию высоки;
затраты времени и трудозатраты, привлекаемые для гарантии правильного выравнивания редуктора и ведомого элемента, велики;
редуктор не находится на одной линии с валом, что также является одной из причин необходимости дополнительной несущей конструкции;
дороговизна и сложность муфт;
низкая надежность;
повышенные уровни шума;
низкий кпд - механический кпд изменяется в диапазоне 40-90 %.
Настоящая полезная модель дает возможность преодолеть недостатки, связанные с известными механическими циркуляторами, устанавливаемыми в выпарных вакуум-аппаратах, простым, но новым способом. Новизна, присущая настоящей полезной модели, заключается в новых признаках конструкции, а сочетание и соединение с легкодоступными запчастями со складов делают узел устанавливаемого снизу циркулятора выпарного аппарата компактным, меньшим по габаритам и весу, экономически эффективным, простым в техническом обслуживании и энергетически эффективным.
Поиск по базам данных индийских патентов свидетельствует, что в известном уровне техники нет патента, порочащего настоящую полезную модель.
Задачи полезной модели
Основная задача полезной модели состоит в том, чтобы разработать узел устанавливаемого снизу механического циркулятора для выпарного вакуум-аппарата, имеющий компактную конструкцию, меньшие габариты и вес, а также энергетически эффективный.
Другая задача состоит в том, чтобы разработать узел механического циркулятора, в котором требования к техническому обслуживанию оказываются пренебрежимо низкими, а если они вообще предъявляются, то время на разборку и сборку при проведении ремонтных работ является малым, и это позволяет избежать потребности в повторном выравнивании ведущего вала.
Еще одна зада полезной модели состоит в том, что ее можно воплотить также с возможностью легкого объединения с существующими выпарными вакуум-аппаратами или установки на существующих выпарных вакуум-аппаратах, используемых для концентрирования сахарных сиропов и т.п., в сужающемся сверху конусе W-образного днища существующих выпарных вакуум-аппаратов, как периодического, так и непрерывного действия.
Другие задачи предусматривают воплощение новых комбинаций и компоновок частей и новых деталей конструкции, и все они будут полностью описаны в рамках нижеследующего описания.
Краткое изложение существа полезной модели
Полезная модель включает в себя некоторые новые признаки конструкции, комбинации, связи и расположения компонентов, типичный вариант осуществления которых, делающий узел механического циркулятора компактным и меньшим по габаритам, раскрыт в описании и на прилагаемых чертежах.
В настоящей полезной модели длина вала циркулятора значительно уменьшена, составляя лишь 0,50-0,56 м, по сравнению с обычной длиной вала, составляющей 5,0-8,0 м (в случае механического циркулятора устанавливаемого сверху) и 1,7-2,5 м (в случае механического циркулятора устанавливаемого снизу).
Это достигнуто за счет двух факторов:
1. расположения: расположения узла уплотнительных средств и подшипника в специальном кожухе уплотнения и подшипника, находящемся целиком внутри выпарного вакуум-аппарата; и
2. использования усовершенствованного редуктора: использования компактного и легкого редуктора линейного планетарного типа, имеющего полый шлицевый выходной вал и полый входной вал со шпоночным приспособлением для непосредственного линейного фланцевого монтажа привода.
Изложение существа полезной модели
Соответственно, в настоящей полезной модели предложен узел (1) выпарного вакуум-аппарата для выпаривания и кристаллизации сахарного раствора, оснащенный таким образом, что содержит
узел механического циркулятора,
вал циркулятора с лопастями или иными сообщающими движение элементами, прикрепленными к ступице, установленной на его внутреннем конце,
редуктор, приводимый в действие электрическим двигателем на другом его конце (наружном),
уплотнительные средства,
подшипник и
разрезное стопорное кольцо, находящееся под упомянутым подшипником,
причем упомянутый узел механического циркулятора установлен в сужающемся кверху конусе W-образного днища выпарного вакуум-аппарата вдоль его оси,
при этом узел механического циркулятора имеет компактную конструкцию со значительно уменьшенной длиной вала циркулятора.
Краткое описание чертежей
Лучше всего понять компоновки конструкции настоящей полезной модели можно будет, обратившись к прилагаемым чертежам.
На фиг. 1 представлена вертикальная проекция выпарного вакуум-аппарата, в котором установлен узел механического циркулятора согласно полезной модели.
На фиг. 2 представлен в увеличенном масштабе вид узла механического циркулятора согласно фиг. 1.
Подробное описание полезной модели со ссылками на чертежи
Поиск в известном уровне техники выявил, что весьма желательно устанавливать механический циркулятор, устанавливаемый снизу, в сужающемся кверху конусе W-образного днища выпарного вакуум-аппарата, используемого в качестве выпарного кристаллизатора для сахарных растворов, при этом существует ряд факторов, которые обсуждались выше и противодействуют простому использованию предлагаемого технического решения.
Соответственно, в настоящей полезной модели предложен узел выпарного вакуум-аппарата для выпаривания и кристаллизации сахарного раствора, содержащий
узел механического циркулятора,
вал циркулятора с лопастями или иными сообщающими движение элементами, прикрепленными к ступице, установленной на его внутреннем конце,
редуктор, приводимый в действие электрическим двигателем на другом его конце (наружном),
уплотнительные средства,
подшипник и
разрезное стопорное кольцо, находящееся под упомянутым подшипником,
причем узел механического циркулятора установлен в сужающемся кверху конусе, по существу, W-образного днища выпарного вакуум-аппарата вдоль его оси,
при этом узел механического циркулятора имеет компактную конструкцию со значительно уменьшенной длиной вала циркулятора.
В варианте осуществления настоящей полезной модели уплотнительные средства и подшипник узла механического циркулятора располагаются целиком внутри выпарного вакуум-аппарата в специальном кожухе.
В другом варианте осуществления настоящей полезной модели кожух уплотнения и подшипника снабжен перевернутым конусом.
В еще одном варианте осуществления настоящей полезной модели уплотнительные средства имеют механическое уплотнение, выполненное из карбида кремния.
В еще одном варианте осуществления настоящей полезной модели подшипник, установленный в кожухе уплотнения и подшипника, является шарикоподшипником с глубокой канавкой и защитной шайбой.
В дополнительном варианте осуществления настоящей полезной модели редуктор и шестеренчатый привод коаксиальны (линейны) и установлены непосредственно на днище выпарного вакуум-аппарата без какой-либо муфты и несущей конструкции.
В еще одном варианте осуществления настоящей полезной модели узел механического циркулятора имеет линейный редуктор планетарного типа, имеющим полый шлицевый выходной вал и полый входной вал со шпоночным приспособлением для непосредственного линейного фланцевого монтажа привода.
В настоящей полезной модели длина вала циркулятора значительно уменьшена, составляя лишь 0,50-0,56 м, по сравнению с обычной длиной вала, составляющей 5,0-8,0 м (в случае механического циркулятора устанавливаемого сверху) и 1,7-2,5 м (в случае механического циркулятора устанавливаемого снизу). Это достигнуто за счет двух факторов:
расположения узла уплотнительных средств и подшипника в специальном кожухе уплотнения и подшипника, находящемся целиком внутри выпарного вакуум-аппарата; и
использования компактного и легкого редуктора линейного планетарного типа, имеющего полый шлицевый выходной вал и полый входной вал со шпоночным приспособлением для непосредственного линейного фланцевого монтажа привода.
На фиг. 1 показана вертикальная проекция узла 1 выпарного вакуум-аппарата, в котором узел 2 механического циркулятора согласно полезной модели установлен в обращенном кверху конусе W-образного днища 3. Выпарной вакуум-аппарат поддерживается посредством пола установки, не показанного на чертежах.
На фиг. 2 представлен в увеличенном масштабе вид узла 2 механического циркулятора. В соответствии с признаком настоящей полезной модели, предусмотрен новый кожух 4 уплотнения и подшипника, располагающийся целиком внутри выпарного вакуум аппарата между основанием обращенного кверху конуса W-образного днища 3 и нижним уровнем трубчатой нагревательной камеры 5.
Упомянутые уплотнительные средства содержат нагнетательную металлическую втулку 6, манжетное уплотнение 7 и механическое уплотнение, выполненное предпочтительно из карбида кремния, а не воплощены обычным способом, предусматривающим применение набивочной камеры и сальника. Неподвижные и вращающиеся уплотнительные кольца механического уплотнения удерживаются на месте гибкими О-образными кольцами 9. Карбид кремния предпочитается другим материалам ввиду выработки малого количества тепла, что исключает потребность в средствах охлаждения, и присущего карбиду кремния свойству самосмазки. Ввиду выработки большого количества тепла в материалах, подобных карбиду вольфрама, малое количество сока, вступающее в контакт с уплотнением, приводит к образованию прижогов, приводящих к выкрашиванию углерода. Преимущества механического уплотнения по сравнению с обычными уплотнительными средствами хорошо известны, а именно:
является эффективным в предотвращении утечек;
является самосмазывающимся - не нужна периодическая смазка;
является саморегулируемым - не нужны периодические регулировки для компенсации фрикционного износа;
пригодно для условий высоких температур и давлений;
е) имеет увеличенный срок службы - обладает очень низким коэффициентом трения;
отсутствует риск загрязнения содержимого выпарного вакуум-аппарата из-за ухудшения эксплуатационных качеств смазочных веществ и/или утечки.
Подшипник 10 заключен в принимающей подшипник пластине 11, прикрепленной к кожуху 4 уплотнения и подшипника, и удерживается на месте фиксирующей подшипник пластиной 12. Используется шарикоподшипник 10 с глубокой канавкой, который оказывается весьма подходящим для противодействия, как осевым, так и радиальным нагрузкам вала циркулятора. Он также имеет пониженные уровни шума. Размеры используемого подшипника 10 также малы из-за уменьшенного диаметра вала 13 циркулятора благодаря укороченной длине и уменьшенным осевым и радиальным нагрузкам. Другим преимуществом используемого подшипника 10 является то, что он не требует периодической смазки и работает, предъявляя пренебрежимо низкие требования к техническому обслуживанию.
Уменьшенные осевые и радиальные нагрузки вала 13 циркулятора, приводящие к гораздо меньшим колебаниям и практически отсутствующим проблемам выравнивания, увеличивают срок службы, как уплотнительных средств, так и подшипника 10.
Кожух 4 уплотнения и подшипника снабжен снаружи перевернутым конусом 14. Преимуществом перевернутого конуса 14 является то, что он позволяет избежать застойных зон рядом с кожухом 4 и способствует циркуляции утфеля в выпарном вакуум-аппарате. Дополнительным преимуществом перевернутого конуса 14 является то, что он обеспечивает придание жесткости кожуху 4 уплотнения и подшипника.
На нижнем (другом) конце вала 13 циркулятора установлен линейный планетарный редуктор 15 с полым шлицевым выходным валом, исключающий использование муфты. Редуктор 15 имеет полый входной вал со шпоночным приспособлением для непосредственного линейного фланцевого монтажа привода 16 без муфты. Использование такого редуктора 15 имеет много преимуществ над редукторами, обычно используемыми в выпарных вакуум-аппаратах, и это следующие преимущества:
линейность: планетарная система является коаксиальной (линейной) и, в частности, пригодной для приложений, связанных большими крутящими моментами и малыми скоростями;
кпд: он исключительно конкурентоспособен в ценовом отношении по сравнению с другими шестеренчатыми системами и дает высокий кпд при минимальных размерах; планетарный привод может иметь кпд до 98 % и - что важно - способен обеспечить исключительно низкие скорости без значительной потери кпд; потери кпд для большинства редукторов (за исключением редукторов планетарного типа) находятся где-то между 5 % (редукторы с косозубыми и прямозубыми цилиндрическими шестернями) и 30 % (червячные редукторы) на ступень; в случае планетарных редукторов картина другая, и это позволяет минимизировать потери кпд, делая их составляющими лишь до 1 % на каскад (планетарные редукторы представляют собой энергосберегающий вариант выбора;
энергетическая эффективность: планетарные приводы имеют очень низкий коэффициент трения: для приведения их в действие требуется меньшая энергия, вследствие чего оказывается большей доля движущей силы, преобразуемая в полезную вращающую силу после понижения числа оборотов; одна основная выгода заключается в том, что потребление мощности гораздо ниже, чем у обычного редуктора, а это экономит много денег;
увеличенные понижающие передаточные числа: планетарные передачи способны предложить большие понижающие передаточные числа в малых корпусах и передавать крутящий момент, в несколько раз больший, чем в обычных узлах шестерен;
компактность: планетарный редуктор меньше и легче - наполовину меньше и на 60% легче, - чем обычные тяжеловесные промышленные редукторы; планетарные редукторы требует мало места для установки; эти признаки системы линейного планетарного привода исключают требование расширенного пространства и тщательно продуманной несущей конструкции для их установки;
технический прогресс: по сравнению с параллельной компоновкой валов, планетарный редуктор на прерываемых операциях, характеризующихся большим крутящим моментом, зачастую может достигать того же передаточного числа, имея одной понижающей ступенью меньше, с сопутствующими экономией затрат и уменьшением размеров;
уменьшенный объем технического обслуживания: помимо обычной смены масла, техническое обслуживание - даже замена подшипников - на протяжении срока службы конструкции не требуется;
исключение муфт: исключение затрат на муфты и обусловленной ими сложности;
простое выравнивание: исключение затрат времени и труда при гарантировании правильного выравнивания редуктора и оборудования, осуществляющего его привод, создает особенно благоприятные условия для установки вала циркулятора;
уменьшенные радиальные нагрузки: непосредственный привод за счет должной установки вала также позволяет избежать радиальных нагрузок, прикладываемых ременными приводами; планетарный редуктор также имеет допуск для того, чтобы справляться с радиальными нагрузками от оборудования, осуществляющего привод;
надежность: и, наконец, признаком планетарной конструкции являются высокие уровни надежности благодаря распределению механического напряжения среди нескольких несущих нагрузку компонентов.
Редуктор 15 и привод 16 установлены непосредственно на днище кожуха выпарного вакуум-аппарата, что придает узлу 2 механического циркулятора компактность наряду со всеми преимуществами малой длины вала циркулятора.
При такой длине вала 13 циркулятора, составляющей всего 0,50-0,56 м, происходит резкое уменьшение и радиальных, и осевых нагрузок. Это нивелирует потребность в учете этих нагрузок, и поэтому можно использовать меньшее количество компонентов и деталей, имеющих меньшие нагрузочные способности, например, не требуются ни дополнительные или вспомогательные уплотнительные средства или подшипники с повышенными допустимыми нагрузочными способностями.
Выгоды уменьшенных нагрузок и колебаний включают в себя увеличенный срок службы подшипника и уплотнения, являющийся важной составляющей надежности оборудования.
Вал 13 также имеет меньший диаметр, а это гарантирует использование меньших сопутствующих и/или несущих компонентов или деталей типа уплотнений, подшипников, шестерен, колец, и т.д.
После выравнивания вала во время первоначальной установки, практически отсутствует потребность в повторном его выравнивании после разборки, осуществляемой для ремонта или технического обслуживания редуктора или электродвигателя, и повторной сборки. Уменьшение длины вала циркулятора за счет использования новых средств, описанных выше, не только сделало узел 2 механического циркулятора компактным и энергетически эффективным, но и снизило капитальные затраты и затраты на техническое обслуживания по сравнению с существующими механическими циркуляторами.
Хотя полезная модель описана со ссылками на конкретные варианты осуществления, это описание не следует считать имеющим ограничительный смысл. Специалистом в данной области техники по прочтении описания полезной модели будут очевидны различные изменения описанных вариантов осуществления, а также альтернативные варианты осуществления полезной модели. Поэтому предполагается, что такие изменения можно вносить, не выходя за описанные рамки существа и объема притязаний настоящей полезной модели.
Для простоты ссылок, в нижеследующей таблице 1 представлена сравнительная таблица, иллюстрирующая новые признаки настоящей полезной модели по сравнению с существующими известными техническими решениями.
Таблица 1
№ п/п
Признак узла механического циракулятора
Известный уровень техники
Настоящая полезная модель
1.
Длина вала (установка снизу)
1,7-2,5 м, что требует дополнительных несущих средств
0,50-0,56 м, что исключает потребность в дополнительных несущих средствах
2.
Диаметр вала
Большой, что требует крупногабаритных компонентов
Гораздо меньший, что приводит к использованию компактных компонентов
3.
Компактность
Крупность и громоздкость, что требует тщательно продуманной разработки несущей конструкции и муфт
Малые габариты и сжатость, полностью исключающие потребность в любой несущей конструкции и муфтах
4.
Вес
Большой вес
Вес, меньший на 60 %
5.
Потребление мощности
Высокое
Низкое
6.
Радиальные и осевые нагрузки на валу
Очень большие
Очень маленькие
7.
Уровень шума
Высокий
Низкий
8.
Расположение уплотнительных средств и подшипника
Снаружи выпарного вакуум-аппарата
Внутри (в специальном кожухе)
9.
Уплотнительные средства
Причиняют хлопоты из-за большой длины вала, требуя дополнительных и вспомогательных колец (сальников), а не механического уплотнения, выполненного из карбида кремния
Эффективны, не требуют дополнительных и вспомогательных уплотнительных средств. Имеется механическое уплотнение, выполненное из карбида кремния, которое дает значительные технические преимущества.
10.
Редуктор
Червячный, с коническими шестернями, или с прямозубыми цилиндрическими шестернями
Линейный планетарный редуктор с полым шлицевым выходным валом
11.
Подшипники
Не имеют защитных шайб, требуя периодической смазки
Имеют защитные шайбы, не требуя периодической смазки