EA032300B1

EA032300B1 - Электрически приводимое вибрационное устройство, способ регулирования вибрационного устройства

Info

Publication number: EA032300B1
Application number: EA201592130A
Authority: EA
Inventors: Грант С. Бертон; Трэвис Дж. Миллер
Original assignee: Мартин Инджиниринг Компани
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2019-05-31
Also published as: MX2015015385A; CN105246601B; US20140326088A1; EA201592130A1; CN105246601A; MX349475B; WO2014182409A1; BR112015028036A2; US9038491B2; CA2910194A1

Abstract

Вибрационное устройство содержит ротор и дебаланс. Дебаланс смонтирован на валу и имеет центр масс, который смещен от оси вала. Вибрационное устройство выполнено таким образом, что дебаланс находится в первой вращательной ориентации относительно вала и вращается с валом, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси вала, и таким образом, что дебаланс находится во второй вращательной ориентации относительно вала, когда вал вращается в противоположном втором направлении вокруг оси вала. Вибрационное устройство дополнительно выполнено таким образом, что дебаланс автоматически переходит из первой вращательной ориентации во вторую вращательную ориентацию, когда вал переключается из вращения в первом направлении на вращение во втором направлении.

Description

Изобретение относится к типам промышленных вибраторов, использующихся в отрасли по обработке сыпучих материалов, а также других отраслях. Более конкретно, изобретение относится к ротационному промышленному вибрационному устройству, имеющему переустанавливаемые дебалансы, и к способам продления срока службы таких ротационных вибрационных устройств. Дебалансы могут переустанавливаться относительно вала ротора просто посредством изменения или переключения фазы или напряжения питания, подаваемого на вибратор. Переустановка дебалансов изменяет место максимального износа подшипника и тем самым продлевает срок службы вибратора.

Общий уровень техники

Промышленные вибраторы повсеместно используются в отрасли по обработке сыпучих материалов для различных целей. Такие промышленные вибраторы часто прикрепляются к транспортировочным желобам для сыпучих материалов и бункерам для хранения сыпучих материалов для предотвращения приставания сыпучего материала к стенкам таких желобов и бункеров. Промышленные вибраторы также применяются на грохотах для просеивания для предотвращения застревания большего материала в грохотах для просеивания и для ускорения потока материала, проходящего через грохоты.

Известный тип вибрационного устройства представляет собой ротационный вибрационный двигатель, в котором дебалансы приводятся во вращательное движение посредством, и вращаются вокруг оси вала через посредство электродвигателя, чтобы тем самым создавать колебательные силы. Другие типы вибрационных устройств включают в себя, но не ограничиваются этим, акустические вибрационные устройства, пневматические ротационное вибраторы и линейные вибраторы. Настоящее изобретение, в частности, относится к электрическим дебалансным вибраторам.

В ротационных вибрационных устройствах, силы, создающиеся вращающимися дебалансами, передаются на корпус двигателя через посредство подшипников, которые поддерживают вал ротора. Ввиду эксцентричности дебалансов опорные силы, действующие на ротационный вал, являются максимальными на стороне опорного вала, которая является самой близкой к центру масс дебалансов, при этом противоположная сторона вала ротора воспринимает небольшую, если вообще воспринимает, опорную нагрузку. В результате, участок опорной поверхности вала, самый близкий к центру масс дебалансов, изнашивается с наибольшей скоростью.

Сущность изобретения

Авторы изобретения установили, что срок службы ротационных вибрационных устройств может быть продлен посредством периодической смены места наибольшей величины износа опорной поверхности в окружном направлении вокруг вала ротора. Авторы изобретения также разработали ротационные вибрационные устройства, которые выполнены и приспособлены таким образом, чтобы допускать периодическую смену места наибольшей величины износа опорной поверхности с минимальными усилиями.

В одном аспекте изобретения вибрационное устройство содержит ротор и первый дебаланс. Ротор имеет вал и ограничитель вращения. Вал имеет ось вала, вокруг которой ротор выполнен с возможностью вращения. Первый дебаланс смонтирован с возможностью поворота на валу и имеет центр масс, который смещен от оси вала. Первый дебаланс содержит ограничитель вращения, который взаимодействует с ограничителем вращения ротора таким образом, что дебаланс является способным поворачиваться вокруг оси вала относительно вала только по дуге вращения, которая меньше 360°. По существу, ротор может приводить во вращательное движение дебаланс вокруг оси вала, и дебаланс является способным поворачиваться по дуге вокруг оси вала, когда направление вращения ротора изменяется. Таким образом, место наибольшей величины износа опорной поверхности может переустанавливаться в окружном направлении вокруг вала просто посредством изменения направления вращения ротора.

В другом аспекте изобретения вибрационное устройство содержит ротор и дебаланс. Ротор имеет вал, и вал имеет ось вала, вокруг которой ротор выполнен с возможностью вращения. Дебаланс смонтирован на валу и имеет центр масс, который смещен от оси вала. Вибрационное устройство выполнено таким образом, что дебаланс находится в первой вращательной ориентации относительно вала и вращается с валом, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси вала, и таким образом, что дебаланс находится во второй вращательной ориентации относительно вала, когда вал вращается в противоположном втором направлении вокруг оси вала. Вибрационное устройство дополнительно выполнено таким образом, что дебаланс автоматически переходит из первой вращательной ориентации во вторую вращательную ориентацию, когда вал переключается из вращения в первом направлении на вращение во втором направлении.

Еще один другой аспект изобретения относится к способу регулирования вибрационного устройства. Вибрационное устройство содержит ротор и дебаланс. Ротор имеет вал, имеющий ось вала, вокруг которой ротор выполнен с возможностью вращения. Дебаланс смонтирован на валу и имеет центр масс, который смещен от оси вала. Вибрационное устройство выполнено таким образом, что дебаланс находится в первой вращательной ориентации относительно вала и вращается с валом, когда вал вращается в первом направлении вокруг оси вала, и таким образом, что дебаланс находится во второй вращательной ориентации относительно вала, когда вал вращается в противоположном втором направлении вокруг оси

- 1 032300 вала. Способ содержит реверсирование направления, в котором вал ротора и дебаланс вращаются вокруг оси вала образом, побуждающим дебаланс перемещаться из первой вращательной ориентации во вторую вращательную ориентацию.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения, а также работа изобретения описаны подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображен перспективный вид ротационного вибрационного устройства;

на фиг. 2 - перспективный вид вибрационного устройства фиг. 1 с одним из его концевых колпаков, снятым для того, чтобы показать дебалансы и ротор;

на фиг. 3 - перспективный вид частичной сборки вибрационного устройства;

на фиг. 4 - другой перспективный вид частичной сборки вибрационного устройства с дебалансами в промежуточном положении;

на фиг. 5 - еще один другой перспективный вид частичной сборки вибрационного устройства с дебалансами в измененном положении;

на фиг. 6 - перспективный вид с разнесением деталей некоторых из составных элементов вибрационного устройства.

Ссылочные позиции в письменном описании изобретения и на фигурах чертежей обозначают соответствующие элементы.

Подробное описание

Предпочтительный вариант осуществления промышленного дебалансного вибратора в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг. 1. Вибратор 10 содержит внешний корпус 12, имеющий съемные концевые колпаки 14. Внутри вибрационное устройство 10 содержит ротор 16, имеющий вал 18. Множество дебалансов 20 смонтировано на валу 18 ротора 16 для совместного вращения с ним.

Хотя некоторые ротационные вибрационные устройства могут включать в себя только один дебаланс или иметь дебалансы только на одном конце вала ротора, предпочтительный вариант осуществления ротационного вибрационного устройства 10 в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере один дебаланс 20 на каждом из противоположных концевых участков 22 вала 18 ротора. Предпочтительно, дебалансы 20 сбалансированы таким образом, что силы, действующие на каждый концевой участок вала 18, равны друг другу и действуют в одном и том же направлении.

Как показано на фиг. 3-6, ротор 16 содержит обмотку 24, которая размещена по центру на валу 18. Ротор 16 также содержит множество подшипников 26, которые прикрепляют ротор к корпусу 12 для вращения (и передают вибрационные силы на корпус). Одна или более втулок 28 смонтированы на каждом из противоположных концевых участков 22 вала 18. Одна из втулок 28 содержит ограничитель 30 вращения и один или более шпоночных пазов 32. Ограничитель 30 вращения, предпочтительно, представляет собой выступ, который проходит радиально наружу и от вала 18. Вал 18, предпочтительно, также, содержит один или более шпоночных пазов 34. Один из дебалансов 20 на каждом конце вала 18 содержит ограничитель 36 вращения, который выполнен с возможностью взаимодействия с ограничителем 30 вращения втулки 28. Ограничитель 36 вращения дебаланса 20, предпочтительно, представляет собой дугообразную канавку или канал, который позволяет дебалансу поворачиваться частично вокруг втулки 28 по дуге только, приблизительно, 180°. Дебаланс 20, предпочтительно, также содержит одно или более резьбовых фиксирующих отверстий 38, что позволяет второму дебалансу 40 соединяться с возможностью поворота с первичным дебалансом 20. Фиксирующее кольцо 42, предпочтительно, монтируется на вал 18 ротора 16 таким образом, чтобы блокировать в осевом направлении втулки 28 и дебалансы 20, 40.

Как показано на фиг. 6, один из шпоночных пазов 32 втулки 28, имеющей ограничитель 30 вращения, предпочтительно, фиксируется во вращении с валом 18 ротора 16 посредством шпонки 44, которая размещается в шпоночном пазе 32 втулки и в одном из шпоночных пазов 34 вала. Таким образом, втулка 28 с ограничителем 30 вращения фиксируется с возможностью вращения на валу 18, но может вращательно переустанавливаться посредством переключения выравнивания шпоночных пазов 32, 34. По существу, ограничитель 30 вращения также фиксируется с возможностью вращения на валу 18 ротора 16. Ограничитель 30 вращения ротора 16 взаимодействует с ограничителем 36 вращения первичного дебаланса 20 таким образом, что дебаланс свободно поворачивается вокруг вала 18 ротора по дуге, предпочтительно, 180°. Второй дебаланс 40 монтируется на одну из втулок 28 и фиксируется с возможностью вращения с первичным дебалансом 20 посредством болта 48, закручивающегося в одно из фиксирующих отверстий 38 первичного дебаланса 20. Таким образом, оба дебаланса 20, 40 имеют возможность поворачиваться вокруг вала 18 ротора 16 по дуге только 180°.

Когда промышленный вибратор 10 работает, ротор 16 вращается в определенном направлении. На фиг. 2 и 3 изображен вибратор 10 в его конфигурации, когда вал 18 ротора 16 вращается по часовой стрелке (как видно). Взаимодействие между ограничителем 30 вращения ротора 16 и ограничителем 36 вращения первичного дебаланса 20 заставляет ротор приводить во вращательное движение дебалансы 20, 40 вокруг оси вала 18 ротора. Вследствие эксцентрикового характера дебалансов 20, 40, колебательная радиальная нагрузка создается и передается на корпус 12 вибратора 10 через подшипники 26 вибратора.

- 2 032300

Следует понимать, что сторона внутреннего кольца 46 подшипника 26, к которой дебалансы 20, 40 смещаются, воспринимает большую часть радиальных нагрузок. Таким образом, со временем этот участок внутреннего кольца 46 изнашивается в большей степени, чем другие участки кольца подшипника. Однако, когда этот участок внутреннего кольца 46 полностью изнашивается, радиальная нагрузка может перемещаться на противоположному сторону внутреннего кольца посредством смены направления вращения ротора 16. Смена направления вращения ротора 16 может достигаться просто посредством изменения фазы и/или полярности питания, которая приводит в действие вибратор 10. Вследствие ограниченного поворотного соединения между дебалансами 20, 40 и валом 18 ротора 16, дебалансы, в таком случае, поворачиваются на 180° относительно вала после переключения питания. Как показано на фиг. 5, ограничитель 30 вращения втулки 28, в таком случае, взаимодействует с ограничителем 36 вращения первичного дебаланса 20 для приведения в движение дебалансов в направлении против часовой стрелки. Таким образом, противоположная сторона внутреннего кольца 46 подшипника 26, в таком случае, будет воспринимать радиальные нагрузки, создаваемые дебалансами 20, 40. Это удваивает время, в течение которого вибратор может работать до необходимости замены подшипников 26. Кроме того, вибратор 10 не требует разборки для изменения положения первичного подшипника. Однако, если требуется, концевые колпаки 14 вибратора 10 могут сниматься, и первичные подшипники могут вращательно переустанавливаться на валу 18 ротора 16 посредством вращательного индексирования шпонок 32, 34 устройства. Таким образом, посредством обеспечения шпоночных пазов 32, 34 таким образом, что втулка 28 может переустанавливаться на 90° относительно вала, место максимальной нагрузки на внутреннем кольце может смещаться по меньшей мере три раза (дважды посредством переключения питания и один раз посредством переустановки шпоночного паза).

Ввиду вышеприведенного, следует понимать, что изобретение имеет несколько преимуществ по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Так как различные модификации могут выполняться в конструкциях и способах, описанных и показанных здесь, не выходя за пределы объема изобретения, подразумевается, что все объекты, содержащиеся в вышеприведенном описании или показанные на прилагаемых чертежах, следует интерпретировать как иллюстративные, нежели чем ограничивающие. Таким образом, объем притязаний и предмет настоящего изобретения не следует ограничивать каким-либо из вышеописанных иллюстративных вариантов осуществления, а должны определяться только в соответствии с нижеследующей формулой изобретения, прилагаемой здесь, и их эквивалентами.

Также следует понимать, что при представлении элементов настоящего изобретения в формуле изобретения или в вышеприведенном описании иллюстративных вариантов осуществления изобретения термины содержащий, включающий в себя и имеющий предполагаются в качестве неограничивающих и означают, что могут иметь место дополнительные элементы, отличные от перечисленных элементов. Кроме того, термин участок следует рассматривать в качестве подразумевающего некоторую часть или весь предмет или элемент, которым он соответствует. Более того, использование идентификаторов, таких как первый, второй и третий, не следует рассматривать образом, накладывающим какоелибо относительное положение или временную последовательность между ограничениями. Еще более того, порядок, в котором представлены этапы любого пункта формулы изобретения на способ, который приведен ниже, не следует рассматривать образом, ограничивающим порядок, в котором такие этапы должны выполняться, если только такой порядок не является свойственным.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Вибрационное устройство (10), выполненное с возможностью создания колебательной нагрузки, при этом вибрационное устройство содержит ротор (16), имеющий вал (18) и ограничитель (30) вращения, при этом вал (18) имеет ось вала, вокруг которой ротор (16) выполнен с возможностью вращения;

первый дебаланс (20), установленный с возможностью поворота на валу (18), при этом первый дебаланс (20) имеет центр масс, который смещен от оси вала, при этом первый дебаланс (20) содержит ограничитель (36) вращения, который взаимодействует с ограничителем (30) вращения ротора (16) таким образом, что первый дебаланс (20) выполнен с возможностью поворота вокруг оси вала только по дуге вращения, которая меньше 360°, при этом вибрационное устройство (10) приспособлено и выполнено таким образом, что вал (18) вместе с первым дебалансом (20) приводится во вращательное движение вокруг оси вала в противоположных направлениях посредством переключения полярности электроэнергии, подаваемой на вибрационное устройство (10), и таким образом, что первый дебаланс (20) поворачивается по дуге в ответ на переключение полярности электроэнергии, при этом вибрационное устройство (10) дополнительно приспособлено и выполнено таким образом, что переключение полярности электроэнергии, подаваемой на вибрационное устройство, не изменяет колебательную нагрузку, создаваемую вибрационным устройством (10).
2. Вибрационное устройство по п.1, в котором ротор (16) содержит втулку (28), при этом втулка

- 3 032300 (28) содержит ограничитель (30) вращения, и первый дебаланс (20) смонтирован на втулке (28) и выполнен с возможностью поворота по дуге относительно вала (18).
3. Вибрационное устройство (10) по п.2, в котором ограничитель (30) вращения втулки (28) выступает радиально наружу.
4. Вибрационное устройство (10) по п.2, в котором втулка (28) выполнена с возможностью переустановки в окружном направлении и фиксации на валу (18) для совместного вращения с ним.
5. Вибрационное устройство (10) по п.4, в котором каждое из втулки (28) и вала (18) содержит шпоночный паз (32, 34) и вибрационное устройство (10) содержит шпонку (44), размещенную в шпоночных пазах (32, 34).
6. Вибрационное устройство (10) по п.1, причем вибрационное устройство (10) содержит второй дебаланс (40), который соединен с первым дебалансом (20) таким образом, что второй дебаланс (40) приводится во вращательное движение посредством первого дебаланса (20).
7. Вибрационное устройство (10), содержащее ротор (16) и дебаланс (20), при этом ротор (16) имеет вал (18), при этом вал (18) имеет ось вала, вокруг которой ротор (16) выполнен с возможностью вращения, при этом дебаланс (20) смонтирован на валу (18) и имеет центр масс, который смещен от оси вала, при этом вибрационное устройство (10) выполнено таким образом, что дебаланс (20) находится в первой вращательной ориентации относительно вала (18) и вращается с валом (18), когда вал (18) вращается в первом направлении вокруг оси вала, и таким образом, что дебаланс (20) находится во второй вращательной ориентации относительно вала (18), когда вал вращается в противоположном втором направлении вокруг оси вала, при этом вибрационное устройство (10) дополнительно выполнено таким образом, что дебаланс (20) автоматически переходит из первой вращательной ориентации во вторую вращательную ориентацию, когда вал (18) переключается из вращения в первом направлении во вращение во втором направлении, при этом вибрационное устройство (10) еще дополнительно выполнено таким образом, что вибрационное устройство (10) создает колебательную нагрузку, когда вал (18) вращается в первом направлении с заданной скоростью, и создает такую же колебательную нагрузку, когда вал (18) вращается во втором направлении с такой же скоростью.
8. Вибрационное устройство (10) по п.7, в котором ротор (16) содержит втулку (28) и первый дебаланс (20) смонтирован на втулке (28), выполнено с возможностью поворота относительно втулки (28) вокруг оси вала только на ограниченную величину.
9. Вибрационное устройство по п.8, в котором втулка (28) выполнена с возможностью переустановки в окружном направлении и фиксации на валу (18) для совместного вращения с ним.
10. Вибрационное устройство (10) по п.9, в котором каждое из втулки (28) и вала (18) содержит шпоночный паз (32, 34) и вибрационное устройство содержит шпонку (44), размещенную в шпоночных пазах (32, 34).
11. Вибрационное устройство (10) по п.7, содержащее второй дебаланс (40), который соединен с первым дебалансом (20) таким образом, что второй дебаланс (40) приводится во вращательное движение посредством первого дебаланса (20).
12. Способ регулирования вибрационного устройства (10) по п.1 или 7, содержащий этапы, на которых обеспечивают работу вибрационного устройства (10) таким образом, что первый дебаланс (20) находится в первой вращательной ориентации, вал (18) вращается в первом направлении с заданной скоростью и вибрационное устройство (10) создает колебательную нагрузку;

реверсируют направление, в котором вал (18) ротора (16) и дебаланс (20) вращаются вокруг оси вала, таким образом побуждая дебаланс (20) перемещаться из первой вращательной ориентации во вторую вращательную ориентацию, вал (18) - вращаться во втором направлении с указанной скоростью и вибрационное устройство (10) - создавать указанную колебательную нагрузку.
13. Способ по п.12, в котором ротор (16) содержит втулку (28) и первый дебаланс (20) устанавливают на втулке (28) и выполнен с возможностью поворота относительно втулки (28) вокруг оси вала только на ограниченную величину.
14. Способ по п.13, в котором втулка (28) выполнена с возможностью переустановки в окружном направлении и фиксации на валу (18) для совместного вращения с ним и переустанавливают втулку (28) в окружном направлении относительно вала (18) вокруг оси вала.
15. Способ по п.12, в котором первую вращательную ориентацию смещают на 180° от второй вращательной ориентации.

- 4 032300