CN105772234B - 一种大型离心设备转子自调心防护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种大型离心设备转子自调心防护装置，包括支撑板、转子、挠性主轴、电机、定位法兰和橡胶减震器，定位法兰通过橡胶减震器固定设置在支撑板的下表面，电机的上端固定设置在定位法兰上，转子在支撑板的上部水平设置，挠性主轴的下端与电机固定连接，挠性主轴的上端穿过支撑板与转子固定连接。该装置的设计结构简单、紧凑、合理，便于制造，振动小、寿命长，有利于离心设备的大型化，也为在大型离心设备上开展非平衡场科学研究以及利用大型设备开展工业化应用提供了保证。本装置对转子的平衡要求低，在长臂转子对称性较差时保证装置整体平稳运行，当运行过程中出现较大不平衡量甚至挠性主轴断裂时，保持转子不掉落，实现快速制动。

Description

一种大型离心设备转子自调心防护装置
技术领域
本发明涉及离心设备防护装置技术领域，具体涉及一种大型离心设备转子自调心防护装置。
背景技术
离心设备是一种广泛应用于化工、医学、环保、材料制备等领域的常用设备。离心设备的核心部件是一套高速旋转的转子，其离心加速度是重力的数千倍至几万倍，离心过程中，传质过程获得强化，产物、副产物及杂质分离的更彻底，产品致密度、梯度结构更合理。是有效的多相反应及分离技术，还可获得常规手段不能或难以获得新结构、新材料。
传统超重力离心分离设备属于发展相对成熟的工艺。承载处理对象的转子在整个运行过程中始终处于高度平衡状态。相对于传统超重力设备，尤其是载荷在转子两端的大型离心设备，运行过程中两侧载荷重心会在一定范围内发生非对称性偏移，或载荷质量在一定范围内出现非对称性变化，如果采用常规离心设备结构设计，在设备运行过程中容易出现剧烈振动，甚至造成转子瞬间破坏，严重时会导致安全事故，这在很大程度上限制了离心设备在科学实验及工业中的应用。
因此，为了防止大型高速离心设备转子的非平衡导致对离心设备主轴及相关部件的损伤，提高大型高速离心设备的安全系数，需要提供一种大型离心设备转子自调心防护装置，为高速离心设备的大型化和产业应用提供了优化解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大型离心设备转子自调心防护装置，能够保持离心设备的平衡旋转，在遇到过载时，能够自动减速制动，在主轴断裂是能够防止转子掉落等事故。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种大型离心设备转子自调心防护装置，包括支撑板、转子、挠性主轴、电机、定位法兰和橡胶减震器，所述定位法兰通过橡胶减震器固定设置在支撑板的下表面，所述电机的上端固定设置在定位法兰上，所述转子在支撑板的上部水平设置，所述挠性主轴的下端与电机固定连接，所述挠性主轴的上端穿过支撑板与转子固定连接。
优选地，所述橡胶减震器上设有减震器拉杆，所述减震器拉杆与定位法兰固定连接。在非平衡转子在旋转时，依靠挠性主轴和橡胶减震器保持平衡，不会出现较大的振动。
优选地，所述电机上固定设有电机传动轴，所述电机传动轴与挠性主轴固定连接。所述电机传动轴固定设置在电机的输出轴上，将电机产生的动力传动至挠性主轴并最终传动至转子。
优选地，所述电机通过导线与变频器固定连接。当电机载荷超过设定值时自动启动变频器，实现电机的减速刹车程序。
优选地，所述挠性主轴外设有主轴保护套，所述主轴保护套与转子之间有5mm～20mm的空隙，所述主轴保护套的下方固定设置在定位法兰上。当装置静止时，转子、挠性主轴、电机、定位法兰及定位轴承沿同一轴线分布。当转子静止或平稳运转时，转子与挠性主轴固定连接，与外侧的主轴保护套不接触。
优选地，所述转子的低端固定设有限位法兰，所述限位法兰在主轴保护套的外侧且与主轴保护套之间有5mm～20mm的空隙。所述主轴保护套的顶端设有橡胶刹车垫。所述挠性主轴与主轴保护套之间设有定位轴承。定位轴承可以保持挠性主轴与主轴保护套之间的相对位置，当挠性主轴发生断裂事故时，不会破坏主轴保护套。当转子的负载重心及重量出现偏差导致过载时，依靠刹车橡胶片与转子之间的摩擦力实现转子自动减速并刹车制动，降低了挠性主轴断裂的可能性，加强了对挠性主轴的保护。极端状态下，当挠性主轴出现断裂事故时，高速运行的转子依靠主轴保护套支撑转子并自动快速刹车，避免转子从主轴上掉落，可防止出现重大事故。
优选地，第一负载和第二负载对称设置在转子两侧的转子腔内。第一负载和第二负载内是需要离心处理的样品。
本发明的有益效果如下：
本发明的一种大型离心设备转子自调心防护装置由于采用了以上技术方案，该装置的设计结构简单、紧凑、合理，便于制造，振动小、寿命长，有利于离心设备的大型化，也为在大型离心设备上开展非平衡场科学研究以及利用大型设备开展工业化应用提供了保证，具有重要的产业应用潜力。本装置对转子的平衡要求低，在长臂转子对称性较差时保证装置整体平稳运行，当运行过程中出现较大不平衡量甚至挠性主轴断裂时，保持转子不掉落，实现快速制动。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明的一种大型离心设备转子自调心防护装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种大型离心设备转子自调心防护装置，包括支撑板8、转子2、挠性主轴3、电机14、定位法兰11和橡胶减震器9，所述定位法兰11通过橡胶减震器9固定设置在支撑板8的下表面，所述橡胶减震器9上设有减震器拉杆10，所述减震器拉杆10与定位法兰11固定连接。所述电机14的上端固定设置在定位法兰11上，所述转子2在支撑板8的上部水平设置，所述挠性主轴3的下端与电机14固定连接，所述电机14上固定设有电机传动轴13，所述电机传动轴13与挠性主轴3固定连接。所述挠性主轴3的上端穿过支撑板8与转子2固定连接。
所述电机14通过导线与变频器15固定连接。
所述挠性主轴3外设有主轴保护套5，所述主轴保护套5与转子2之间有5mm～20mm的空隙，所述主轴保护套5的下方固定设置在定位法兰11上。所述转子2的低端固定设有限位法兰6，所述限位法兰6在主轴保护套5的外侧且与主轴保护套5之间有5mm～20mm的空隙。所述主轴保护套5的顶端设有橡胶刹车垫4。所述挠性主轴3与主轴保护套5之间设有定位轴承12。
第一负载1和第二负载7对称设置在转子2两侧的转子腔内。第一负载1和第二负载7内是需要离心处理的样品。
当转子2载荷重心及质量出现可控变化时，自调心装置能够保证转子2依靠挠性主轴3仍能平稳运行；当载荷重心及质量出现偏差导致过载时，电机14实现自动减速并刹车制动；当挠性主轴3出现断裂事故时，高速运行的转子2不会从挠性主轴3上掉落，依靠主轴保护套5支撑转子2并自动快速刹车。
实施例1
转子2两侧的第一负载1和第二负载7的质量、形状、质量分布及其在转子2上的放置方式及其在运行过程的变化完全相同，转子2、挠性主轴3及电机传动轴13高速旋转，转子2与挠性主轴3外侧的主轴保护套5及限位法兰6不接触，转子2自转轴、挠性主轴3轴心及电机传动轴13轴心在同一直线上，转子2自转轴与垂线方向夹角为α＝0°，转子2与主轴保护套5上端的刹车橡胶垫4及限位法兰6不接触，装置整体不出现振动。
实施例2
转子两侧的第一负载1和第二负载7的质量、形状、质量分布及其在转子2上的放置方式不同，或第一负载1和第二负载7在运行过程的质量变化不完全相同，转子2升速、匀速运行或减速运行过程中，挠性主轴3弯曲，转子2自转轴与垂线方向夹角为α，当α≤10°时，挠性主轴3弯曲，转子2与主轴保护套5上端的刹车橡胶垫4及限位法兰6不接触，装置整体不出现明显振动；当10°＜α≤15°时，挠性主轴3弯曲，转子2与主轴保护套5上端的刹车橡胶垫4接触并出现滑动摩擦，电机14运行阻力增大，电机14输出功率超过设定值后，变频器15启动电机减速刹车程序直至转子2停止，装置整体轻微振动；当α＞15°时，挠性主轴3强烈弯曲，转子2与主轴保护套5上端的刹车橡胶垫4接触并出现滑动摩擦，电机14运行阻力增大、电机14输出功率超过设定值后，变频器15启动电机减速刹车程序直至转子2停止，装置整体出现较大振动。转子2自调心装置各部分在不同状况下的运行情况如表1所示。
表1.转子自转轴与垂线方向夹角α大小与装置运行状况关系
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种大型离心设备转子自调心防护装置，其特征在于：包括支撑板(8)、转子(2)、挠性主轴(3)、电机(14)、定位法兰(11)和橡胶减震器(9)，所述定位法兰(11)通过橡胶减震器(9)固定设置在支撑板(8)的下表面，所述电机(14)的上端固定设置在定位法兰(11)上，所述转子(2)在支撑板(8)的上部水平设置，所述挠性主轴(3)的下端与电机(14)固定连接，所述挠性主轴(3)的上端穿过支撑板(8)与转子(2)固定连接；
所述挠性主轴(3)外设有主轴保护套(5)，所述主轴保护套(5)与转子(2)之间有5mm～20mm的空隙，所述主轴保护套(5)的下方固定设置在定位法兰(11)上；
所述转子(2)的底端固定设有限位法兰(6)，所述限位法兰(6)在主轴保护套(5)的外侧且与主轴保护套(5)之间有5mm～20mm的空隙。
2.根据权利要求1所述的一种大型离心设备转子自调心防护装置，其特征在于：所述橡胶减震器(9)上设有减震器拉杆(10)，所述减震器拉杆(10)与定位法兰(11)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种大型离心设备转子自调心防护装置，其特征在于：所述电机(14)上固定设有电机传动轴(13)，所述电机传动轴(13)与挠性主轴(3)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种大型离心设备转子自调心防护装置，其特征在于：所述电机(14)通过导线与变频器(15)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种大型离心设备转子自调心防护装置，其特征在于：所述主轴保护套(5)的顶端设有橡胶刹车垫(4)。
6.根据权利要求5所述的一种大型离心设备转子自调心防护装置，其特征在于：所述挠性主轴(3)与主轴保护套(5)之间设有定位轴承(12)。
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