RU2728113C1

RU2728113C1 - Centrifugal vibratory separator

Info

Publication number: RU2728113C1
Application number: RU2020111385A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Линенко; Марат Фанисович Туктаров; Булат Радикович Халилов; Ришат Радикович Халилов; Дамир Рифгатович Сыртланов
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2020-07-28

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to separators intended for separation of grain materials into size fractions, and can be used at breeding stations, elevators, in farms, factories for production of seeds and cereals, as well as in flour-grinding, mixed feed, chemical and other industries. Vibration centrifugal separator consists of housing, working member, drive of rotary movement of working member from rotation motor and vibration drive of working member in vertical plane from flat linear asynchronous motor, inductors of which are rigidly fixed on the base, and its rotor is a ring with symmetrical through holes, movable and spring-loaded in vertical plane, made of metal with high electrical conductivity, rigidly connected to working member. On the rotor through symmetric holes are made in several levels, opposite to which there are inductors of the linear induction motor. Holes on the levels are shifted relative to each other. Height of one hole is not less than height of working surface of one inductor.

EFFECT: provision for control of oscillation frequency of a working member of a vibratory-centrifugal separator without changing its rotation frequency and replacement of functional elements of a drive during its operation, as well as improvement of manufacturability of the installation.

1 cl, 5 dwg

Description

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.The invention relates to separators designed for separating, mainly grain materials into fractions by size, and can be used at breeding stations, elevators, farms, factories for the production of seeds and cereals, as well as in milling, feed, chemical and other industries ...

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).Known vibro-centrifugal grain separator, consisting of a body, rotating and vibrating working body, drives for vibration and rotary movements of the working body (USSR author's certificate No. 506439 class B07B 1/44. Vibrating grain separator / Goncharov E.S., Prilutsky A.N. ., Polupanov F.P., Voloshin N.I., Bydrievsky Yu.V., Starkov A.A., Kodin N.A., Shishkin N.V., Antonov B.N., Tsukareva S.F., Malkin BL; applicant and patentee of the Ukrainian Head Scientific Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture, Gorky Machine-Building Plant named after M. Vorobiev, 03/15/1976, Bulletin No. 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.The disadvantage of the technical solution is the low reliability of the vibration drive of the working body of the vibrocentrifugal separator due to the transfer of significant dynamic forces to the bearing assemblies, the presence of a large number of rubbing and wearing parts.

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.).The closest to the proposed technical solution is an installation consisting of a body, a working body, a rotary motion drive of the working body from the rotation motor and a vibration drive of the working body in the vertical plane from a flat linear asynchronous electric motor (LIM), whose inductors are rigidly fixed on the base, and its the rotor is a ring with symmetric through holes, movable and spring-loaded in a vertical plane, made of metal with high electrical conductivity, rigidly connected to the working body (Patent 2678008, Russian Federation, IPC В04b 3/06. Vibration centrifuge / Linenko A.V., Aipov R.S., Khalilov B.R., Kamalov T.I., Gilvanov V.F.Applicant and patent holder Bashkir State Agrarian University, 09.03.2016).

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.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of changing the oscillation frequency of the working body without changing the frequency of its rotation, or changing the design of the rotor (the number of symmetrical holes). Regulation of the parameters of the oscillation frequency of the working body by changing the number of symmetrical through holes on the rotor (ring) entails the replacement of the functional elements of the drive, which limits the scope of its application.

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.The aim of the invention is to provide regulation of the vibration frequency of the working body of the vibrating centrifugal separator without changing the frequency of its rotation and replacing the functional elements of the drive during its operation.

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.This is achieved by the fact that in a vibrocentrifugal separator, consisting of a body, a working body, a rotary motion drive of the working body from the rotation motor and a vibration drive of the working body in the vertical plane from a flat linear asynchronous electric motor, the inductors of which are rigidly fixed on the base, and its rotor is a ring with symmetrical through holes, movable and spring-loaded in a vertical plane, made of metal with high electrical conductivity, rigidly connected to the working body, symmetrical through holes on the rotor are made in several levels, opposite which inductors of a linear asynchronous electric motor are installed, holes at the levels are offset relative to each other , and the height of one hole is not less than the height of the working surface of one inductor.

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.The proposed technical solution has a significant difference from the known ones, which consists in the fact that the regulation of the oscillation frequency of the working body is determined by inductors connected to the network at levels that activate the corresponding levels of the rotor with holes, while the rotation frequency of the working body remains constant. This is achieved due to several levels of inductors and corresponding through symmetrical holes made on the ring, which is also the LIM rotor. The LIM inductors at the levels are connected in series, and from the network they are powered in parallel, which makes it possible to independently regulate the number of levels with inductors connected to the network during the operation of the vibration drive. Moreover, the more levels of inductors will be included in the network, the higher the frequency of oscillations of the working body will be.

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.Rotary motion from the rotation motor is imparted to the ring through the spline connection. At the moment of rotation, when a part of the ring without holes of the same level is located opposite the LIM inductors of the corresponding level, an electromagnetic force arises, under which the ring comes into translational motion, for example, down in the vertical plane. In this case, the elastic elements located under the ring are compressed. As the ring rotates, a moment comes when the holes of the ring of the same level are opposite the LIM inductors, while the electromagnetic field disappears, and due to the energy accumulated in the elastic elements, the ring returns to its original state, while continuing to make rotational motion. Then a moment comes when a part of the ring without holes of the next level will pass opposite the inductors of the corresponding level, while the ring will again begin to translate and the process described below will be repeated. The holes in the levels are spaced at a certain interval, during which the ring returns to its original state.

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.The size of the intervals is determined by the required oscillation frequency of the working body, necessary to ensure the technological process. The frequency of vibrations of the working body is determined by the number of levels of holes on the ring and the number of levels of inductors connected in parallel to the work, while the rotation frequency of the working body remains constant. By turning off or turning on one of the levels with inductors, it is possible to stepwise change the oscillation frequency of the working body. If it is required to provide vibration of the working body, then a ring with a large number of levels with holes is used and inductors from the next level are switched on.

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.Thus, the proposed technical solution will allow the regulation of the oscillation frequency of the working element of the separator from LIM regardless of the rotation frequency of the working element, which will improve the manufacturability of the installation.

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.FIG. 1 shows a general view of the proposed vibrating separator. FIG. 2, the position of the working body (its part) is shown at the moment when parts of the ring with holes are located opposite the inductors of the same level; in fig. 3 - the position of the working body (its part) at the moment when parts of the ring without holes are located opposite the inductors of the same level; in fig. 4 - section A-A according to FIG. 1; in fig. 5 - location of the LIM inductors relative to the ring.

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.The vibrating centrifugal separator has a housing 1, inside which there is a working body 2 (Fig. 1). The drive of the rotary movement of the working body 2 is carried out from the electric motor 8, on the shaft of which the pulley 7 is fixed. The pulley 7 is connected with the driven pulley 6 by means of V-belts 15. The pulley 6 is connected to the working body 2 through the splined connection 5.

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.Inside the housing 1 there is an inlet pipe 16, a winnower 13, a spreader 14, a vibration drive of the working body 2 in the vertical plane, from a flat LIM, consisting of inductors 3 (Fig. 4), located in several levels (Fig. 5), rigidly fixed on base 12, and the rotor is a ring 4, on which symmetrical through holes 9 are made. Moreover, the number of levels with holes corresponds to the number of levels of inductors.

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.Ring 4 is movable and spring-loaded in the vertical plane with the help of rollers 11 and elastic elements 10. Ring 4 is made of metal with high electrical conductivity (for example, aluminum or copper) and can be made of cylindrical aluminum or copper tubes or an aluminum or copper plate , from which the tubular cylinder is formed (Nasar S.A., Boldea I. Linear traction electric machines: Translated from English / Edited by Doctor of Technical Sciences A.S. Kurbasov. Moscow: Transport, 1981. c), on which through symmetrical holes 9 are made, and the height of one hole must be not less than the height of the working surface of one inductor 3. The number of levels with holes corresponds to the number of levels of inductors.

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.The device works as follows. When voltage is applied to the electric motor 8, the working body 2 and the ring 4 will perform a rotational movement around their axis, transmitted through the spline connection 5 from the pulley 6. At the moment of rotation, when a part of the ring 4 without holes of the same level is opposite the inductors 3 LIM of the corresponding level , an electromagnetic force arises, under the action of which the ring 4 comes into translational motion, for example, downward. When the ring 4 moves, the elastic elements 10 are compressed (Fig. 3). As the ring 4 rotates, a moment comes at which the holes 9 of the same level in the ring 4 are located symmetrically relative to the LIM inductors 3 of the corresponding level, while the electromagnetic force disappears and under the action of the potential energy accumulated in the elastic elements 10, the ring 4 returns to its original state (Fig. 2), continuing to make a rotational movement. Then, a part of the ring 4 without holes of the next level will pass opposite the inductors 3 of the corresponding level, while the ring 4 will again begin to translate and the process described below will be repeated. In this case, the working body 2 performs an oscillatory-rotational movement. The height of one hole 9 on ring 4 must be at least the height of the working surface of one inductor 3, and the number of levels with holes should correspond to the number of levels of inductors 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.Through the inlet pipe 16, the original bulk material enters the upper part of the block - a winnower 13, where the air flow created by a fan (not shown) passes through the bulk material being spread and removes light impurities and dust. The bulk material coming from the spreader 14 is pressed against the inner surface of the working body 2 under the influence of centrifugal force and moves downward. Due to the reciprocating movement of the working body 2, the separation of trash impurities occurs.

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.In this design, at a constant rotational speed of the working body, the frequency and amplitude of its oscillations depends on the number of levels of LIM inductors connected to the network. Accordingly, by regulating the number of inductor levels connected to the network, it is possible to change the oscillation parameters of the working body.

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).Disconnecting and connecting the levels of inductors to a power source can be carried out using a magnetic starter or a thyristor switch (Ilyinsky N.F., Moskalenko V.V. Electric drive: energy and resource saving: textbook for students of higher educational institutions - M. : Publishing Center "Academy", 2008. - 208 p).

Claims

Vibration centrifugal separator, consisting of a body, a working body, a rotary motion drive of the working body from the rotation motor and a vibration drive of the working body in the vertical plane from a flat linear asynchronous electric motor, whose inductors are rigidly fixed on the base, and its rotor is a ring with symmetric through holes, movable and spring-loaded in the vertical plane, made of metal with high electrical conductivity, rigidly connected to the working body, characterized in that the through symmetrical holes on the rotor are made in several levels, opposite which the inductors of the linear asynchronous electric motor are installed, the holes at the levels are offset relative to each other, and the height of one hole is not less than the height of the working surface of one inductor.