ВИБРОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР С ЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
VIBRATION-CENTRIC SEPARATOR WITH A LINEAR ELECTRIC DRIVE

Изобретение 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 В07В 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.
В качестве прототипа выбран виброцентробежный сепаратор с линейным электроприводом, состоящий из корпуса, рабочего органа, привода вращательного движения рабочего органа от двигателя вращения и вибрационного привода рабочего органа в вертикальной плоскости от линейного асинхронного электродвигателя, индукторы которого жестко закреплены на основании, а его ротор в виде кольца со сквозными отверстиями, расположенными противоположено друг другу, выполненный из металла с высокой электропроводностью, подвижен в вертикальной плоскости и жестко соединен с рабочим органом (патент RU 2739284 С1, Российская Федерация, МПК В 07b 1/26. Виброцентробежный сепаратор / Линенко А.В., Халилов Б.Р., Камалов Т.И, Сыртланов Д.Р. Заявитель и патентообладатель Башкирский государственный аграрный ун-т, 22.10.2020 г.).
Недостатком прототипа является отсутствие возможности получения требуемой формы колебаний рабочего органа, в зависимости от требований технологического процесса.
Технической задачей изобретения является повышение технологических показателей установки.
Техническая задача достигается тем, что в виброцентробежном сепараторе с линейным электроприводом, состоящем из корпуса, рабочего органа, привода вращательного движения рабочего органа от двигателя вращения и вибрационного привода рабочего органа в вертикальной плоскости от плоского линейного электродвигателя, индукторы которого жестко закреплены на основании, а его ротор в виде кольца с симметричными сквозными отверстиями, выполненный из металла с высокой электропроводностью, подвижен в вертикальной плоскости и жестко соединен с рабочим органом, для изменения формы колебаний рабочего органа сквозные отверстия в кольце выполнены в форме ромба, правильной трапеции, треугольника или неправильного пятиугольника.
Применение сквозных отверстий в форме ромба, правильной трапеции, треугольника или неправильного пятиугольника, позволит изменять форму колебаний рабочего органа в нужных для технологического процесса пределах. Например, увеличить или уменьшить скорость рабочего органа при движении вверх (вниз) и получить периодические колебания рабочего органа сложной несинусоидальной формы.
В момент вращения рабочего органа с постоянной скоростью, когда часть ротора в виде кольца без отверстий располагается напротив индукторов линейного электродвигателя (ЛЭД), возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо, жестко соединенное с рабочим органом приходит в поступательное движение, к примеру, вниз в вертикальной плоскости. При этом упругие элементы, расположенные под кольцом сжимаются. По мере вращения кольца наступает момент, при котором симметрично расположенные отверстия кольца находятся напротив индукторов ЛЭД. При этом электромагнитное поле пропадает и за счет энергии, накопленной в упругих элементах, кольцо возвращается в исходное состояние, продолжая при этом совершать вращательное движение. Далее в момент, когда напротив индукторов будут проходить части кольца без отверстий, кольцо снова придет в поступательное движение и далее описанный процесс повторится. Частота колебаний рабочего органа, в данном случае, определяется количеством симметричных отверстий и частотой вращения кольца.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства. На фиг.2 положение кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца с отверстиями. На фиг.3 показано положение кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца без отверстий. На фиг.4 - разрез А-А по фиг.1. На фиг.5 -расположение индукторов ЛЭД относительно кольца.
Виброцентробежный сепаратор имеет корпус 1, внутри которого находится рабочий орган 2, жестко соединенный с кольцом 4 (фиг.1), входной патрубок 16, разбрасыватель 14, вибрационный и вращательный приводы рабочего органа 2. Привод вращательного движения рабочего органа осуществляется от электродвигателя вращения 8, на валу которого закреплен шкив 7. Шкив 7 при помощи клиновых ремней 15 соединен с ведомым шкивом 6. Ведомый шкив 6 через шлицевое соединение 5 связан с рабочим органом 2.
Электропривод вибрационного движения реализован на базе плоского ЛЭД, индукторы 9 которого жестко закреплены на основании 12, а ротором является кольцо 4, жестко соединенное с рабочим органом 2. Кольцо 4 имеет сквозные симметричные отверстия 3, в форме ромба, правильной трапеции, треугольника или неправильного пятиугольника (фиг.5).
Кольцо 4 подвижно и подпружинено в вертикальной плоскости с помощью упругих элементов 10 и роликов 11. 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 электродвигатель 8, кольцо 4 и жестко соединенный с ним рабочий орган 2 и будут совершать вращательное движение вокруг своей оси, передаваемое через шкивы 6, 7 и ременную передачу 15. При подаче напряжения на индукторы 9, рабочий орган 2 и кольцо 4 будут совершать колебательное движение, осуществляемое за счет бегущего магнитного поля индукторов 9, при этом индукторы ЛЭД постоянно подключены к сети.
На уровне индукторов 9 в кольце 4 имеются сквозные симметричные отверстия 3, которые могут быть выполнены в виде ромба, правильной трапеции, треугольника или неправильного пятиугольника, поэтому одновременно с вращательным движением кольцо 4 будет совершать колебательное движение следующим образом: в момент вращения, когда часть кольца 4 без отверстий находится напротив индукторов ЛЭД 9, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо 4 приходит в поступательное движение, например, вниз. При движении кольца 4 упругие элементы 10 сжимаются (фиг.2).
По мере вращения кольца 4, наступает момент, при котором симметричные отверстия 3 в кольце располагаются симметрично относительно индукторов 9 ЛЭД. При этом электромагнитное поле перестает оказывать действие на кольцо 4 и за счет энергии, накопленной в упругих элементах 10, кольцо 4 возвращается в исходное положение, продолжая при этом совершать вращательное движение. Далее в момент, когда напротив индукторов 9 будут проходить части кольца 4 без отверстий, кольцо 4 снова придет в поступательное движение и далее описанный процесс повторится. При этом рабочий орган 2, жестко соединенный с кольцом 4, совершает вибрационно-вращательное движение.
Сквозные отверстия 3, выполненные в кольце в форме ромба, правильной трапеции, треугольника или неправильного пятиугольника, будут влиять на бегущее магнитное поле, создаваемое индукторами 9 и соответственно, на форму колебаний кольца 4 с рабочим органом 2.
Например, сквозные отверстия 3 в форме неправильного пятиугольника (фиг.5) позволяют осуществить движение рабочего органа вверх, в исходное состояние с ускорением более низким, чем при движении вниз.
В процессе работы, когда в плоскость индукторов 9 начинает входить часть кольца 4 с отверстиями 3, кольцо начинает плавно возвращаться в исходное состояние вверх с ускорением более низким, чем при движении вниз, что снижает вероятность травмирования обрабатываемых частиц. Это происходит за счет плавного ослабевания бегущего магнитного поля, вследствие постепенного увеличения высоты (площади) сквозного отверстия.
По мере вращения кольца 4, наступает момент вхождения части кольца без отверстий в поле индуктора 9. За счет того, что граница сквозных отверстий с одной стороны параллельна оси вращения, это позволяет получить высокое ускорение рабочего органа при движении вниз, и реализовать «ударный эффект», способствующий самоочистке решет.
Через входной патрубок 16 исходный сыпучий материал поступает в верхнюю часть блока - веялку 13, где созданный вентилятором (не показан) воздушный поток проходит сквозь разбрасываемый сыпучий материал и удаляет легкие примеси и пыль. Поступающий с разбрасывателя 14 сыпучий материал под воздействием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности рабочего органа 2 и перемещается вниз. Вследствие колебательного движения рабочего органа 2 происходит отделение примесей.
Предлагаемое техническое решение позволяет получить колебательное движение рабочего органа в вертикальной плоскости с повышенными характеристиками технологичности.