Линейный асинхронный электропривод для виброцентробежного сепаратора
LINEAR ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE FOR A VIBRATION CENTRIFUGAL SEPARATOR

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.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является установка, состоящая из корпуса, рабочего органа, привода вращательного движения рабочего органа от двигателя вращения и вибрационного привода рабочего органа в вертикальной плоскости от плоского линейного асинхронного электродвигателя (ЛАД), индукторы которого жестко закреплены на основании, а его ротор в виде кольца с симметричными сквозными отверстиями подвижен и подпружинен в вертикальной плоскости, выполнен из металла с высокой электропроводностью и жестко соединен с рабочим органом (патент 2678008, Российская Федерация, МПК B04b 3/06. Вибрационная центрифуга / Линенко А.В., Аипов Р.С., Халилов Б.Р., Камалов Т.И, Гильванов В.Ф. Заявитель и патентообладатель Башкирский государственный аграрный ун-т, 22.01.2019 г.).
Недостатком технического решения является изменение электромагнитной силы, создаваемой бегущим магнитным полем индукторов ЛАД, из-за поочередного прохождения через это поле сквозных симметричных отверстий и рабочей поверхности кольца в процессе работы установки. Это сопровождается частыми переходными процессами и способствует нагреву ЛАД, что ухудшает его энергетические характеристики.
Технической задачей изобретения является устранение частых переходных процессов в ЛАД, что позволит повысить энергетические характеристики вибрационного привода на его основе.
Техническая задача достигается тем, что в линейном асинхронном электроприводе для виброцентробежного сепаратора, состоящем из корпуса, рабочего органа, привода вращательного движения рабочего органа от двигателя вращения и вибрационного привода рабочего органа в вертикальной плоскости от плоского линейного асинхронного электродвигателя, индукторы которого жестко закреплены на основании, а его ротор в виде кольца с симметричными сквозными отверстиями подвижен и подпружинен в вертикальной плоскости, выполнен из металла с высокой электропроводностью и жестко соединен с рабочим органом, в сквозных симметричных отверстиях кольца расположены на направляющих подпружиненные дугообразные пластины, выполненные из того же материала, что и само кольцо, с возможностью перемещения в вертикальной плоскости.
Применением подвижных в вертикальной плоскости отверстий кольца дугообразных пластин обеспечивается колебание рабочего органа без разрыва магнитной цепи индукторов ЛАД, причем ширина пластин такова, что обеспечивается слияние кольца с пластинами в горизонтальной плоскости, а высота одного отверстия позволяет разместить в ней дугообразную пластину с упругими элементами.
В момент вращения рабочего органа с постоянной скоростью, когда часть кольца без отверстий располагается напротив индукторов ЛАД, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо 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 с подвижными подпружиненными дугообразными пластинами находятся напротив индукторов ЛАД, при этом электромагнитное поле перестает оказывать действие на кольцо, и начинает влиять на подвижные пластины. Дугообразные пластины под действием электромагнитной силы приходят в поступательное движение вниз, при этом сжимаются упругие элементы, установленные под пластинами на кольце. В это время кольцо за счет энергии накопленной в упругих элементах, расположенных под кольцом, 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, а пластины, также за счет накопленной энергии в упругих элементах, возвращаются в исходное состояние и далее описанный процесс повторится. Частота колебаний рабочего органа, в данном случае, определяется количеством симметричных отверстий с подвижными подпружиненными пластинами в кольце и частотой вращения кольца.
Предлагаемое техническое решение позволяет получить колебательное и вращательное движения рабочего органа с повышенными энергетическими характеристиками. Применением подвижных дугообразных пластин обеспечивается колебательное движение рабочего органа без блока включения-отключения индукторов ЛАД и исключаются частые переходные электромагнитные процессы в приводе.
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства. На фиг. 2 показано положение кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца без подвижных пластин. На фиг. 3 положение кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца с подвижными подпружиненными дугообразными пластинами. На фиг. 4 - разрез А-А по фиг. 1. На фиг. 5 - часть кольца с подвижной дугообразной пластиной и индуктором.
Линейный асинхронный электропривод для виброцентробежного сепаратора имеет корпус 1, внутри которого находится рабочий орган 16 (фиг. 1), входной патрубок 15, разбрасыватель 14, вибрационный и вращательный привода рабочего органа 16. Привод вращательного движения рабочего органа осуществляется от электродвигателя вращения 12, на валу которого закреплен шкив 9. Шкив 9 при помощи клиновых ремней 11 соединен с ведомым шкивом 10. Ведомый шкив 10 через шлицевое соединение 13 связан с рабочим органом 16.
Электропривод реализован на базе плоского ЛАД, индукторы 2 которого жестко закреплены на основании 8, а ротором является кольцо 3. Кольцо 3 имеет сквозные симметричные отверстия, в которых расположены подпружиненные с помощью упругих элементов 7 дугообразные подвижные в плоскости образующей кольца пластины 6 (фиг. 5).
Кольцо 3 подвижно и подпружинено в вертикальной плоскости с помощью роликов 4 и упругих элементов 5. Кольцо 3 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.). Дугообразные пластины 6 выполнены из того же материала, что и кольцо 3.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель 12, рабочий орган 16 и кольцо 3 будут совершать вращательное движение вокруг своей оси, передаваемое через шкивы 9, 10 и ременную передачу 11. При подаче напряжения на индукторы 2, рабочий орган 16 и кольцо 3 будут совершать колебательное движение, осуществляемое за счет бегущего магнитного поля индукторов 2, при этом индукторы ЛАД постоянно подключены к сети.
На уровне индукторов 2 в кольце 3 имеются сквозные симметричные отверстия с подвижными дугообразными пластинами 6, поэтому одновременно с вращательным движением кольцо 3 будет совершать колебательное движение следующим образом: в момент вращения, когда часть кольца 3 без отверстий находится напротив индукторов ЛАД 2, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо 3 приходит в поступательное движение, например, вниз. При движении кольца 3 упругие элементы 5 сжимаются (фиг. 2).
По мере вращения кольца 3, наступает момент, при котором симметричные отверстия с подвижными подпружиненными дугообразными пластинами 6 в кольце располагаются симметрично относительно индукторов 2 ЛАД. При этом электромагнитное поле перестает оказывать действие на кольцо 3, и начинает влиять на подвижные дугообразные пластины 6. Пластины 6 под действием электромагнитной силы приходят в поступательное движение вниз, при этом сжимаются упругие элементы 7, установленные под пластинами на кольце, в то время как кольцо 3, под действием потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах 5, возвращается в исходное состояние (фиг. 3), продолжая при этом совершать вращательное движение. Затем часть кольца 3 без отверстий снова располагается напротив индукторов 2, подвижные пластины 6 за счет потенциальной энергии накопленной в упругих элементах 7 возвращаются в исходное состояние и далее описанный процесс повторяется. При этом рабочий орган 16 совершает вибрационно-вращательное движение.
Ширина подвижных пластин 6 должна обеспечивать слияние пластины с горизонтальной плоскостью кольца 3, что обеспечит исключение переходных процессов в приводе, а высота отверстий, должна обеспечить установку дугообразных пластин 6 высотой не менее высоты индукторов 2 и упругих элементов 7.
Через входной патрубок 15 исходный сыпучий материал поступает в верхнюю часть блока, 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 16 и перемещается вниз. Вследствие возвратно-поступательного движения рабочего органа 16 происходит отделение примесей.
Устройство также позволяет накладывать дополнительную вибрацию к основной вибрации рабочего органа в вертикальной плоскости за счет вибрации дугообразных пластин, тем самым повышая ориентацию частиц на поверхности рабочего органа и увеличивая эффективность сепарации.