ПРИВОД УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ
CLEANER DRIVE AND CLEANER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для очистки, в частности, к приводу устройства для очистки для очищения внутренней поверхности резервуара.
Известный уровень техники
Устройства для очистки такого типа используют для очищения внутренней поверхности резервуаров, они включают в себя привод, содержащий кожух с турбиной, установленной в канале для жидкости, в который очищающая жидкость подается под давлением, а также редуктор, который приводится в действие турбиной и который установлен независимо от очищающей жидкости в кожухе, обеспечивающем защиту от утечки очищающей жидкости. Редуктор преобразует вращение, создаваемое турбиной, в замедленное вращение головки для очистки в резервуаре. Вращение, создаваемое турбиной, передается редуктору посредством магнитной муфты, содержащей части муфты, одна часть такой муфты расположена в кожухе в канале для жидкости, а другая часть такой муфты расположена вне кожуха, причем части муфты являются взаимно параллельными дисками.
Головка для очистки содержит корпус и втулку, смонтированную с ним, причем втулка снабжена соплами. Очищающая жидкость подается при функционировании от турбины и к соплам, где корпус установлен на неподвижной установочной части так, что жидкость от турбины обходит корпус и поступает потоком к соплам. Вращение турбины передается входному валу редуктора посредством магнитной муфты, содержащей части муфты, например, гистерезисной муфты, ведущая часть такой муфты расположена за пределами корпуса редуктора, а ведомая часть такой муфты расположена в корпусе редуктора.
Струи очищающей жидкости являются струями, выпускаемыми посредством сопел, и жидкость под давлением очищает резервуар эффективным образом посредством их совместного поворота и вращения.
Примеры устройств для очистки резервуара такого типа известны из W0-A1-2007/076859, в котором описана установка для очистки резервуара, включающая в себя привод, содержащий гистерезисную муфту, заключающую в себе две магнитные части, образуемые электромагнитами, при этом магнитные части находятся в жидкой среде и за ее пределами, соответственно, обеспечивая разделение между кожухом и редуктором, полностью непроницаемое для жидкости. Магнитная часть гистерезисной муфты выполнена с возможностью изменения местоположения одной части относительно другой части, муфта может быть отрегулирована в соответствии с переданным вращающим моментом и/или скоростью.
Одна проблема с вышеупомянутыми устройствами для очистки резервуара, содержащими гистерезисную муфту, состоит в том, что, когда скорость на гистерезисной муфте регулируют посредством увеличения или уменьшения расстояния между магнитными частями и гистерезисной пластиной или диском, вращающий момент гистерезиса уменьшается, когда увеличивают расстояние между магнитами и гистерезисной пластиной.
Описание изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему приводов (далее привод) устройства для очистки внутренней поверхности резервуара, посредством которого решается проблема с передачей вращающего момента от турбины привода к валу, соединенному с головкой для очистки для устройства для очистки с использованием гистерезисной муфты для передачи вращения турбины привода к валу, соединенному с головкой для очистки.
Цель изобретения достигнута приводом для устройства очистки резервуара, привод содержит приводное устройство, предусмотренное для вращения входного вала, соединенного с редуктором в корпусе, где редуктор преобразует вращение приводного устройства в замедленное вращение головки для очистки в резервуаре, при этом входной вал оснащен первой частью муфты, являющейся одним концом, имеющим форму диска, при этом привод, кроме того, оснащен тормозным устройством для регулирования скорости приводного устройства, при этом тормозное устройство расположено около первой части муфты, и такое тормозное устройство содержит тормозные элементы и взаимодействует с первой частью муфты приводного устройства для регулирования вращения первой части муфты посредством изменения расстояния тормозных элементов относительно первой части муфты.
В соответствии с первой особенностью заявленного изобретения различные элементы тормозного устройства соединены с различными частями гистерезисной муфты и расположены для сопряжения с устройством гистерезисной муфты. Тормозное устройство может быть образовано, по меньшей мере, одним магнитом, расположенным на первой части муфты приводного устройства, и гистерезисной частью, расположенной, по меньшей мере, около упомянутого магнита. Один, по меньшей мере, магнит тормозного устройства расположен, по существу, на периферии первой части муфты приводного устройства, и где сила торможения прилагается или в осевом направлении или радиально, или с перемещением как в осевом направлении, так и радиально, гистерезисной части тормозного устройства относительно, по меньшей мере, одного магнита.
В соответствии со второй особенностью заявленного изобретения тормозное устройство образовано, по меньшей мере, одним магнитом, размещенным на держателе тормозного магнита, который расположен около периферийного конца первой части муфты приводного устройства и где первая часть муфты приводного устройства составляет гистерезисную часть тормозного устройства. Сила торможения тормозного устройства прилагается или в осевом направлении или радиально, или как в осевом направлении, так и радиально, посредством перемещения держателя тормозного магнита и, по меньшей мере, одного магнита, установленного на нем относительно первой муфтовой части (5) гистерезисной муфты, образующей гистерезисную часть.
Совместное расположение магнитной части и гистерезисной части может быть выбрано свободно в зависимости от условий так, что одна часть может быть помещена или "всухую" в редукторе, или в потоке жидкости в кожухе.
В соответствии с другой особенностью заявленного изобретения тормозное устройство расположено внутри корпуса редуктора вне потока жидкости.
В соответствии с еще одной особенностью заявленного изобретения гистерезисная часть тормозного устройства или гистерезисной муфты изготовлены из гистерезисного ферромагнитного материала.
В соответствии с еще одной особенностью заявленного изобретения магнитная часть тормозного устройства или гистерезисной муфты оснащена множеством постоянных магнитов для создания требуемой напряженности магнитного поля и полярности.
В соответствии с другой особенностью заявленного изобретения магнитная часть оснащена электромагнитами для переменного регулирования напряженности магнитного поля вместо перемещения гистерезисной части или магнитной части.
Привод действует в кожухе из немагнитного материала, такого как нержавеющая сталь, которая является предпочтительным материалом для использования в связи с таким типом устройства для очистки. Привод относится к необслуживаемому типу и поэтому не требует обслуживания в какой-либо форме.
Вышеупомянутый привод может быть интегрированной частью устройства для очистки для выполнения очищения внутренней поверхности резервуара.
Зазор между тормозными элементами может быть различным, является возможным регулирование энергоемкости в зазоре и вследствие этого магнитных сил между тормозными элементами, таким образом, силу торможения можно регулировать соответственно скорости.
В соответствии с другой особенностью заявленного изобретения приводное устройство привода может быть выполнено как узел с электродвигателем, расположенным внутри корпуса редуктора. Приводное устройство также может быть выполнено с магнитной муфтой, содержащей первую часть магнитной муфты, размещенную внутри корпуса редуктора, соединенную с входным валом, и вторую часть магнитной муфты, расположенную в кожухе, причем вторая часть магнитной муфты содержит турбину, установленную в канале для жидкости, в который очищающая жидкость подается под давлением, и такая очищающая жидкость вращает турбину, и где вращение турбины передается в корпус редуктора через магнитную муфту, образованную первой частью магнитной муфты и второй частью магнитной муфты, при этом корпус редуктора установлен независимо от очищающей жидкости в кожухе. Приводное устройство, кроме того, может быть выполнено с входящей в состав магнитной гистерезисной муфтой, содержащей первую часть муфты, расположенную в корпусе редуктора, и вторую часть муфты, установленную в кожухе, причем вторая часть муфты содержит турбину, установленную в канале для жидкости, в который очищающая жидкость подается под давлением, и такая очищающая жидкость вращает турбину, и где вращение турбины передается в корпус редуктора через магнитную гистерезисную муфту, образуемую первой частью муфты и второй частью муфты в качестве взаимно параллельных дисков, причем входной вал соединен с первой частью муфты, а турбина является соединенной со второй частью муфты, и корпус редуктора установлен независимо от очищающей жидкости в кожухе.
Другие особенности изобретения очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения и описания.
Краткое описание чертежей
Другие цели, особенности и преимущества очевидны из следующего подробного описания нескольких вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг.1 отображены виды в разрезе первого варианта осуществления устройства для очистки, содержащего тормозное устройство согласно изобретению;
на фиг.2 отображены виды в разрезе первого варианта осуществления устройства для очистки, содержащего альтернативное тормозное устройство согласно изобретению;
на фиг.3 отображены виды в разрезе второго варианта осуществления устройства для очистки, содержащего альтернативное тормозное устройство согласно изобретению;
на фиг.4 отображены виды в разрезе второго варианта осуществления устройства для очистки, содержащего тормозное устройство согласно изобретению; и
на фиг.5, 6 и 7 отображен принцип движения тормозного устройства для регулирования скорости согласно изобретению.
Подробное описание чертежей
Фиг.1-2 раскрывают привод 100 устройства для очистки резервуара, где устройство для очистки резервуара является соединенным с очищаемым резервуаром. Резервуар только частично показан на фиг.1-4 с крышкой 1 резервуара. Устройство для очистки резервуара также содержит трубу (не показана), соединенную с выпускным отверстием 16 для жидкости, и головку для очистки (не показана), соединенную с трубой, где головка для очистки находится внизу в резервуаре. Головка для очистки является вращаемой посредством вращаемого вала 11, и она также оснащена вращающимися соплами на соединительном патрубке для выпуска очищающей жидкости под давлением и выполняющую очищение, таким образом, всей внутренней поверхности резервуара.
Привод 100 содержит кожух 20 с впускным отверстием 3 для жидкости для подачи очищающей жидкости в устройство для очистки резервуара. Жидкость для очистки подается под давлением, и направление потока очищающей жидкости через привод 100 показано стрелками A-D. Между впускным отверстием 3 для жидкости и выпускным отверстием 16 для жидкости находится площадь 12 сечения потока, где расположена турбина 2. Турбина 2, которая вращается со скоростью вращения несколько тысяч оборотов в минуту посредством проточной жидкости, является вращаемой с шарнирной опорой на валу 17, вал 17 установлен в кожухе 20 с прохождением через крышку 10 турбины. Турбина 2 соединена с цилиндрической частью 18, упомянутая цилиндрическая часть 18 проходит вокруг и вдоль вала 17 и связана с магнитной гистерезисной пластиной 4 на противоположном конце вала 17. Вращение турбины 2 передается через цилиндрическую часть 18 гистерезисной пластины 4, расположенной в верхней части кожуха 20.
Так как вращение головки для очистки осуществляется на низких оборотах, между турбиной 2 и вращающимся валом 11 должен быть размещен редуктор.
Этот редуктор размещен в корпусе 6 редуктора, который установлен сверху кожуха 20, где корпус 6 редуктора схематично обозначен пунктирной линией. Корпус 6 редуктора содержит входной вал 19 и выходной вал 11, соединительное устройство (не показано) между валом 11, 19, и выходной вал 11 имеет уменьшенную скорость вращения.
Как описано выше, кожух 20 с корпусом 6 редуктора установлены на резервуаре с наружной стороны.
Не существует какого-либо соединительного устройства между турбиной 2, установленной на площади 12 сечения потока, и ведомой магнитной пластиной 4, так что кожух 20 является полностью закрытым как средство защиты от утечки в крышке 10 турбины.
Турбина 2, как изложено выше, установлена с возможностью вращения на валу 17 и соединена с дискообразной магнитной гистерезисной пластиной 4 посредством цилиндрической части 18. Магнитная гистерезисная пластина 4 оснащена множеством постоянных магнитов. Эти магниты создают магнитное поле, и альтернативно может быть использовано несколько магнитов, имеющих большую поляризующую переднюю поверхность, например, из магнитного сплава типа «алнико» (ALNiCo), или может быть подобран комплект из большого количества небольших постоянных магнитов, имеющих значительную магнитную силу, и на участках поверхности небольшой площади.
Вместо постоянных магнитов могут быть установлены электромагниты, у которых есть преимущество в том, что сила магнитного поля может изменяться постоянно посредством изменения напряжения. Это обеспечивает возможность плавного регулирования вращающего момента и/или скорости, которая должна быть передана посредством муфты.
2
3
Вторая магнитная гистерезисная часть 5 расположена с наружной стороны крышки 10 турбины, где гистерезисная часть 5 выполнена в виде диска и проходит параллельно дискообразной магнитной гистерезисной пластине 4 и причем так, что они обе могут вращаться на одной оси вращения. Гистерезисная часть 5 оснащена гистерезисными магнитами 9, которые вместе с гистерезисной пластиной 4 образуют гистерезисную муфту. Гистерезисные магниты 9 предпочтительно изготовлены из магнитного материала, содержащего окиси металла, такие как порошковая окись железа Fe0, которая является электрически изолированной. У этого материала есть высокое изотропическое электрическое сопротивление, которое эффективно предотвращает генерирование вихревых токов в гистерезисной части. Кроме того, магнитные характеристики являются хорошими даже при относительно высоких температурах. Также является возможным использование слоистого материала, имеющего слои гистерезисного ферромагнитного материала, которые изолированы друг от друга посредством диэлектрических пленок.
Функциональные возможности и конструкция гистерезисной муфты таковы, что муфта передает вращающий момент, произведенный турбиной 2, на входной вал 19 в корпусе 6 редуктора посредством частей, которые отделены одна от другой посредством воздушного промежутка и крышки.
Гистерезисную муфту и, в связи с этим, вращающий момент, можно регулировать посредством перемещения магнитного диска 5 и гистерезисных магнитов 9 в осевом направлении относительно гистерезисной пластины 4.
В конечном счете, привод 100 может быть оснащен дополнительной магнитной гистерезисной муфтой для передачи вращательного движения редуктора вращающемуся валу 11 головки для очистки. Полное отделение по жидкости между жидкостью в кожухе 20 и корпусом 6 редуктора, таким образом, может быть достигнуто, так как кожух 20, следовательно, является полностью закрытым и вследствие этого защищенным от утечки жидкости в результате, например, износа уплотнителей вала.
Выше сделано предположение об использовании постоянных магнитов, но также является возможным использование вместо этого электромагнитов.
Для лучшего регулирования скорости муфты магнитный диск 5 оснащен тормозным устройством. На фиг.1 тормозное устройство показано как держатель 7 тормозного магнита, удерживающий один или более тормозных магнитов 8, и где тормозное устройство расположено выше и на расстоянии от магнитного диска 5 и на одном периферийном конце магнитного диска 5. Посредством перемещения тормозных магнитов 8 в осевом направлении относительно магнитного диска 5 скорость гистерезисной муфты можно регулировать. В этом устройстве магнитный диск 5 является фиксированным в осевом направлении. Скорость также можно регулировать посредством перемещения тормозных магнитов 8 радиально в направлении к/от оси вращения магнитного диска 5, или посредством сочетания радиального и осевого перемещения тормозных магнитов 8 относительно магнитного диска 5.
Альтернативно один или несколько тормозных магнитов 8 расположены на периферийной поверхности магнитного диска 5 (см. фиг.2), содержащего тормозную гистерезисную пластину 13, расположенную на расстоянии выше тормозных магнитов 8. Перемещением тормозной гистерезисной пластины 13 в осевом направлении относительно тормозных магнитов 8 на магнитном диске 5 скорость гистерезисной муфты можно регулировать. По аналогии с вариантом осуществления на фиг.1 скорость также можно регулировать радиальным перемещением или как радиальным, так и осевым перемещением тормозной гистерезисной пластины 13 относительно тормозных магнитов 8 на магнитном диске 5.
На фиг.3 показан альтернативный вариант осуществления гистерезисной муфты, где гистерезисные магниты 9 расположены на площади 12 сечения потока и на магнитном диске 15. Магнитный диск 15 соответствует дискообразной магнитной гистерезисной пластине 4 на фиг.1-2 и вращается вместе с турбиной 2, с которой он связан посредством цилиндрической части 18. Тормозное устройство согласно варианту осуществления на фиг.3 соответствует альтернативному тормозному устройству на фиг.2, где один или более из тормозных магнитов 8 расположены на периферийной поверхности магнитного диска 5 (см. фиг.2), содержат тормозную гистерезисную пластину 13, расположенную на расстоянии выше тормозных магнитов 8. Посредством перемещения тормозной гистерезисной пластины 13 в осевом направлении относительно тормозных магнитов 8 на магнитном диске 5 можно регулировать скорость гистерезисной муфты. По аналогии с вариантом осуществления согласно фиг.2, скорость также можно регулировать радиальным перемещением, или как радиальным, так и осевым перемещением тормозной гистерезисной пластины 13 относительно тормозных магнитов 8 на магнитном диске 5.
На фиг.4 показан альтернативный вариант осуществления гистерезисной муфты, соответствующий варианту осуществления согласно фиг.3, где гистерезисные магниты 9 гистерезисной муфты расположены на площади 12 поперечного сечения потока и на магнитном диске 15. Магнитный диск 15 соответствует дискообразной магнитной гистерезисной пластине 4 на фиг.1-2 и вращается вместе с турбиной 2, с которой она связана посредством цилиндрической части 18. Тормозное устройство согласно варианту осуществления на фиг.4 частично соответствует тормозному устройству согласно фиг.1, где один или более из тормозных магнитов 8 на держателе 7 тормозного магнита, который расположен на одном периферийном конце магнитной гистерезисной муфты и тормозного диска 14. Посредством перемещения тормозного магнита 8 в осевом направлении относительно гистерезисной муфты и тормозного диска 14 можно регулировать скорость гистерезисной муфты. По аналогии с вариантом осуществления согласно фиг.1 скорость также можно регулировать посредством радиального перемещения или как радиального, так и осевого перемещения тормозных магнитов 8 в радиальном направлении относительно тормозного гистерезисного диска 14.
На фиг.1 и 4 в тормозном устройстве показаны только один тормозной магнит 8 и держатель 7 тормозного магнита, но там также могут быть несколько тормозных магнитов 8 и соответствующее количество держателей 7 тормозного магнита. Выше упоминалось о возможном использовании постоянных магнитов, но вместо них также можно использовать электромагниты.
Ниже описаны функциональные возможности тормозного устройства согласно варианту осуществления, показанному на фиг.1.
Когда очищающая жидкость подается через впускное отверстие 3 и течет в направлении A,B,C и D, жидкость проходит через площадь 12 сечения потока, где расположена турбина 2 и где поток жидкости вращает турбину 2. Вращение турбины 2 посредством цилиндрической части 18 передается гистерезисной пластине 4, образующей первую часть гистерезисной муфты, причем расположенную в верхней части кожуха 20. Магнитный диск 5, образующий вторую часть гистерезисной муфты, которая расположена с наружной стороны крышки 10 турбины, вращается с более низкой скоростью вращения, чем гистерезисная пластина 4 вследствие функциональной возможности проскальзывания гистерезисной муфты. Для регулирования скорости магнитного диска 5 и входного вала 19 в корпусе 6 редуктора, соединенного с магнитным диском 5, тормозной магнит 8 перемещают в осевом направлении ближе к магнитному диску 5 для уменьшения скорости магнитного диска 5 и перемещения в осевом направлении от магнитного диска 5 для увеличения скорости магнитного диска 5.
Тормозной магнит на фиг.2 расположен на магнитном диске 5, и регулирование скорости магнитного диска 5 и входного вала 19, который соединен с магнитным диском 5 в корпусе 6 редуктора, выполняется перемещением тормозной гистерезисной пластины 13 в осевом направлении с приближением к магнитному диску 5 для уменьшения скорости магнитного диска 5, а перемещением тормозной гистерезисной пластины 13 в осевом направлении с отдалением от магнитного диска 5 - для увеличения скорости магнитного диска 5.
В варианте осуществления на фиг.3 регулирование скорости магнитного диска 5 выполняется аналогичным способом, как, например, описано для варианта осуществления согласно фиг.2. В варианте осуществления на фиг.4 регулирование скорости магнитного диска 5 выполняется аналогичным способом, как описано для варианта осуществления согласно фиг.1.
Максимальный вращающий момент гистерезисной муфты, то есть между магнитами и гистерезисной пластиной, обеспечивается при наличии минимального расстояния между магнитами и гистерезисной пластиной и без изменения расстояния между магнитами и гистерезисной пластиной. Вместо этого скорость следует регулировать, как описано выше, посредством увеличения или уменьшения зазора между одним или более из тормозных магнитов и несущим элементом магнита, причем несущим элементом магнита является гистерезисная пластина гистерезисной муфты или магнитный диск гистерезисной муфты.
В вышеупомянутом описании функциональных возможностей тормозного устройства описано, что гистерезисная тормозная пластина и держатель тормозного магнита, соответственно, перемещаются в осевом направлении относительно пластины муфты (см. фиг.5), где a) отображено первое положение и b) отображено второе положение), но также есть возможность регулирования силы торможения посредством изменения диаметра окружности тормозной гистерезисной пластины и держателя тормозного магнита, соответственно, относительно пластины муфты (см. фиг.6). Также является возможным использование сочетания осевого и радиального перемещения тормозной гистерезисной пластины и держателя тормозного магнита, соответственно, относительно пластины муфты для того, чтобы регулировать силу торможения (см. фиг.7).
Упоминалось предположение об использовании гистерезисной муфты, но также является возможным объединение гистерезисного тормоза с магнитной муфтой. Магнитная муфта содержит два магнита - верхнее/нижнее магнитное тело или внутреннее/наружное магнитное тело, сравнимое с гистерезисной муфтой, которая содержит магнитную катушку индуктивности, оснащенную несколькими постоянными магнитами или электромагнитами. Постоянные магниты или электромагниты взаимодействуют с гистерезисной пластиной для образования гистерезисной муфты. Гистерезисную пластину изготавливают из ферромагнитного материала, который намагничивается магнитами магнитной катушки индуктивности, - и тем самым создается магнитная гистерезисная муфта.
Еще одна альтернатива приводному устройству заключается в замене турбинного устройства и гистерезисной муфты соответственно магнитной муфтой с электродвигателем (не показан), который вращает входной вал 19. Электродвигатель устанавливают внутри или снаружи корпуса 6 редуктора. Тормозное гистерезисное устройство служит для уменьшения скорости электродвигателя, что представляет интерес, так как очень простой и недорогой электродвигатель, работающий только с одной скоростью, может быть использован вместо усовершенствованного и дорогого электродвигателя с возможностью изменения оборотов двигателя.
Силу торможения гистерезисного тормоза обычно задают при устанавливании устройства для очистки на его рабочем месте для обеспечения оптимального вращения головки для очистки в резервуаре. Как показано на чертежах, предполагается, что силу торможения прилагают в корпусе редуктора, но есть возможность выполнять регулирование торможения гистерезисного тормоза снаружи.
Изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше и показанными на чертежах, но могут осуществляться изменения и модификации любым способом в объеме изобретения, как определено приложенной формулой изобретения.
Ссылочные позиции на чертежах
1 - крышка
2 - турбина
3 - впускное отверстие для жидкости
4 - гистерезисная пластина
5 - магнитный диск
6 - корпус редуктора
7 - держатель тормозного магнита
8 - тормозной магнит
9 - гистерезисный магнит
10 - крышка турбины
11 - вал головки для очистки
12 - площадь поперечного сечения
13 - гистерезисный тормоз
14 - гистерезисная муфта и тормоз
15 - магнитный диск на площади поперечного сечения
16 - выпускное отверстие для жидкости
17 - вал
18 - цилиндрическая часть
19 - входной вал
20 - кожух
А - направление потока
В - направление потока
С - направление потока
D - направление потока