Виброцентробежный сепаратор
CENTRIFUGAL VIBRATORY 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 ротором является кольцо с симметричными сквозными отверстиями, подвижное и подпружиненное в вертикальной плоскости, выполненное из металла с высокой электропроводностью, жестко соединенное с рабочим органом (Патент 2678008, Российская Федерация, МПК В04b 3/06. 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, 09.03.2016 г.).
Недостатком технического решения является невозможность изменения частоты колебаний рабочего органа без изменения частоты его вращения, либо изменения конструкции ротора (количества симметричных отверстий). Регулирование параметров частоты колебаний рабочего органа путем изменения количества симметричных сквозных отверстий на роторе (кольце) влечет за собой замену функциональных элементов привода, что ограничивает область его применения.
Целью изобретения является обеспечение регулирования частоты колебаний рабочего органа виброцентробежного сепаратора без изменения частоты его вращения и замены функциональных элементов привода в процессе его работы.
Это достигается тем, что в виброцентробежном сепараторе, 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 ротором является кольцо с симметричными сквозными отверстиями, подвижное и подпружиненное в вертикальной плоскости, выполненное из металла с высокой электропроводностью, жестко соединенное с рабочим органом, на роторе сквозные симметричные отверстия выполнены в несколько уровней, напротив которых установлены индукторы линейного асинхронного электродвигателя, отверстия на уровнях смещены относительно друг друга, причем высота одного отверстия не меньше высоты рабочей поверхности одного индуктора.
Предлагаемое техническое решение имеет существенное отличие от известных, заключающееся в том, что регулирование частоты колебаний рабочего органа определяется подключенными к сети индукторами на уровнях, которые задействуют соответствующие им уровни ротора с отверстиями, при этом частота вращения рабочего органа остается постоянной. Это достигается за счет нескольких уровней индукторов и соответствующих им сквозным симметричным отверстиям, выполненным на кольце, которое одновременно является ротором ЛАД. Индукторы ЛАД на уровнях соединены последовательно, а от сети запитаны параллельно, что позволяет регулировать независимо друг от друга количество уровней с индукторами, включенных в сеть в процессе работы вибрационного привода. Причем, чем большее количество уровней индукторов будет включено в сеть, тем выше будет частота колебаний рабочего органа.
Кольцу через шлицевое соединение сообщается вращательное движение от двигателя вращения. В момент вращения, когда часть кольца без отверстий одного уровня, располагается напротив индукторов ЛАД соответствующего уровня, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо 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 отверстия кольца того же уровня находятся напротив индукторов ЛАД, 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 наступает момент, когда часть кольца без отверстий следующего уровня будет проходить напротив индукторов соответствующего уровня, при этом кольцо снова придет в поступательное движение и далее описанный процесс повторится. Отверстия на уровнях располагаются с определенным интервалом, во время которого кольцо возвращается в исходное состояние.
Величина интервалов определяется требуемой частотой колебаний рабочего органа, необходимых для обеспечения технологического процесса. Частота колебаний рабочего органа определяться количеством уровней отверстий на кольце и количеством уровней индукторов включенных параллельно в работу, при этом частота вращения рабочего органа остается постоянной. Отключением или включением одного из уровней с индукторами, можно ступенчато изменять частоту колебаний рабочего органа. Если требуется обеспечить вибрацию рабочего органа, то используется кольцо с большим количеством уровней с отверстиями и в работу включаются индукторы со следующего уровня.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит осуществить регулирование частоты колебаний рабочего органа сепаратора от ЛАД независимо от частоты вращения рабочего органа, что позволит повысить технологичность установки.
На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого вибрационного сепаратора. На фиг. 2, показано положение рабочего органа (его часть) в момент, когда напротив индукторов одного уровня расположены части кольца с отверстиями; на фиг. 3 - положение рабочего органа (его часть) в момент, когда напротив индукторов одного уровня расположены части кольца без отверстий; на фиг. 4 - разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 5 - расположение индукторов ЛАД относительно кольца.
Виброцентробежный сепаратор имеет корпус 1, внутри которого находится рабочий орган 2 (фиг. 1). Привод вращательного движения рабочего органа 2 осуществляется от электродвигателя 8, на валу которого закреплен шкив 7. Шкив 7 при помощи клиновых ремней 15 соединен с ведомым шкивом 6. Шкив 6 через шлицевое соединение 5 связан с рабочим органом 2.
Внутри корпуса 1 размещен входной патрубок 16, веялка 13, разбрасыватель 14, вибрационный привод рабочего органа 2 в вертикальной плоскости, от плоского ЛАД, состоящий из индукторов 3 (фиг. 4), расположенных в несколько уровней (фиг. 5), жестко закрепленных на основании 12, а ротором является кольцо 4, на котором выполнены симметричные сквозные отверстия 9. Причем количество уровней с отверстиями соответствует количеству уровней индукторов.
Кольцо 4 подвижно и подпружинено в вертикальной плоскости с помощью роликов 11 и упругих элементов 10. 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 (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), на котором выполняют сквозные симметричные отверстия 9, причем высота одного отверстия должна быть не меньше высоты рабочей поверхности одного индуктора 3. Количество уровней с отверстиями соответствует количеству уровней индукторов.
Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на электродвигатель 8, рабочий орган 2 и кольцо 4 будут совершать вращательное движение вокруг своей оси, передаваемое через шлицевое соединение 5 от шкива 6. В момент вращения, когда часть кольца 4 без отверстий одного уровня, находится напротив индукторов 3 ЛАД соответствующего уровня, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольцо 4 приходит в поступательное движение, например, вниз. При движении кольца 4 упругие элементы 10 сжимаются (фиг. 3). По мере вращения кольца 4, наступает момент, при котором отверстия 9 этого же уровня в кольце 4 располагаются симметрично относительно индукторов 3 ЛАД соответствующего уровня, при этом электромагнитная сила исчезает и под действием потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах 10, кольцо 4 возвращается в исходное состояние (фиг. 2), продолжая совершать вращательное движение. Затем часть кольца 4 без отверстий следующего уровня будет проходить напротив индукторов 3 соответствующего уровня, при этом кольцо 4 снова придет в поступательное движение и далее описанный процесс повторится. При этом рабочий орган 2 совершает колебательно-вращательное движение. Высота одного отверстия 9 на кольце 4 должна быть не меньше высоты рабочей поверхности одного индуктора 3, а количество уровней с отверстиями соответствовать количеству уровней индукторов 3.
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 возвратно-поступательного движения рабочего органа 2 происходит отделение сорных примесей.
В данной конструкции при постоянной частоте вращения рабочего органа частота и амплитуда его колебаний зависит от количества уровней индукторов ЛАД включенных в сеть. Соответственно регулированием количества подключенных к сети уровней индукторов можно изменять параметры колебаний рабочего органа.
Отключение и подключение уровней индукторов к источнику питания можно осуществить с помощью магнитного пускателя или тиристорного коммутатора (Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 208 с).