RU2806517C1

RU2806517C1 - Vibrating centrifugal separator with linear electric drive

Info

Publication number: RU2806517C1
Application number: RU2023100768A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Линенко; Булат Радикович Халилов; Ильгиз Алекович Ямалеев; Тимур Ильдусович Камалов
Filing date: 2023-01-13
Publication date: 2023-11-02

Abstract

FIELD: separators.

SUBSTANCE: invention relates to separators intended for separating predominantly grain materials and can be used in flour-grinding, chemical and other industries. A vibration centrifugal separator with a linear electric drive consists of a housing, a working body, a drive for the rotational movement of the working body from a rotation motor and a vibration drive of the working body in a vertical plane from a linear electric motor, the inductors of which are rigidly fixed to the base, and its rotor with symmetrical through holes is movable in the vertical plane and is rigidly connected to the working body. The rotor is made of two rings of different radii, placed one behind the other, with the possibility of axial rotation. The ring, with its surface facing the inductors of the linear electric motor, is made of cylindrical aluminum or copper pipe or an aluminum or copper plate from which a pipe cylinder is formed, and the other ring is made of cold-rolled electrical steel strips.

EFFECT: increase in the production efficiency of the vibrocentrifugal separator.

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, seed and cereal production plants, as well as in flour milling, feed milling, 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).A known vibrating centrifugal grain separator consists of a housing, a rotating and vibrating working body, drives for vibration and rotational movements of the working body (USSR Author's Certificate No. 506439 for class B07B 1/44. Vibrating centrifugal 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 B.L.; applicant and patent holder Ukrainian Leading Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture, Gorky Machine-Building Plant named after M. Vorobyov, 03/15/1976 Bulletin No. 10).

Недостатком технического решения является низкая надежность вибрационного привода рабочего органа виброцентробежного сепаратора (ВЦС) 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 vibrating centrifugal separator (VCS) due to the transfer of significant dynamic forces to the bearing units, the presence of a large number of rubbing and wearing parts.

В качестве прототипа выбран виброцентробежный сепаратор с линейным электроприводом, состоящий из корпуса, рабочего органа, привода вращательного движения рабочего органа от двигателя вращения и вибрационного привода рабочего органа в вертикальной плоскости от линейного электродвигателя, индукторы которого жестко закреплены на основании, а его ротор с симметричными сквозными отверстиями, подвижен в вертикальной плоскости и жестко соединен с рабочим органом (патент 2739284, Российская Федерация, МПК В 07b 1/26. Виброцентробежный сепаратор / Линенко А.В., Халилов Б.Р., Камалов Т.И, Сыртланов Д.Р. Заявитель и патентообладатель Башкирский государственный аграрный ун-т, 22.10.2020 г.).As a prototype, a vibrocentrifugal separator with a linear electric drive was selected, consisting of a housing, a working element, a drive for the rotational movement of the working element from a rotation engine and a vibration drive of the working element in the vertical plane from a linear electric motor, the inductors of which are rigidly fixed to the base, and its rotor with symmetrical through holes, movable in a vertical plane and rigidly connected to the working body (patent 2739284, Russian Federation, IPC B 07b 1/26. Vibrocentrifugal separator / Linenko A.V., Khalilov B.R., Kamalov T.I., Syrtlanov D.R. Applicant and patent holder Bashkir State Agrarian University, October 22, 2020).

Недостатками прототипа являются ограниченные параметры колебаний рабочего органа в вертикальной плоскости и недостаточная степень очистки обрабатываемых материалов.The disadvantages of the prototype are the limited vibration parameters of the working body in the vertical plane and the insufficient degree of purification of the processed materials.

Технической задачей изобретения является повышение технологической эффективности виброцентробежного сепаратора путем регулирования параметров колебаний рабочего органа.The technical objective of the invention is to increase the technological efficiency of a vibrating centrifugal separator by regulating the vibration parameters of the working body.

Техническая задача достигается тем, что в виброцентробежном сепараторе с линейным электроприводом, состоящем из корпуса, рабочего органа, привода вращательного движения рабочего органа от двигателя вращения и вибрационного привода рабочего органа в вертикальной плоскости от линейного электродвигателя, индукторы которого жестко закреплены на основании, а его ротор выполнен из двух колец разного радиуса, помещенных друг за другом, с возможностью осевого поворота, причем кольцо, обращенное своей поверхностью к индукторам линейного электродвигателя изготовлено из алюминиевого или медного трубного проката цилиндрической формы или алюминиевой, или медной пластины, из которой формируется трубный цилиндр, а другое кольцо изготовлено из холоднокатаных полос электротехнической стали.The technical problem is achieved by the fact that in a vibrocentrifugal separator with a linear electric drive, consisting of a housing, a working element, a drive for the rotational movement of the working element from a rotation engine and a vibration drive of the working element in the vertical plane from a linear electric motor, the inductors of which are rigidly fixed to the base, and its rotor made of two rings of different radii, placed one behind the other, with the possibility of axial rotation, and the ring, with its surface facing the inductors of the linear electric motor, is made of aluminum or copper rolled pipe of a cylindrical shape or an aluminum or copper plate from which the pipe cylinder is formed, and the other ring is made of cold-rolled electrical steel strips.

Применение ротора выполненного из двух колец разного радиуса, изготовленных из разнородных материалов, помещенных друг за другом по принципу «труба в трубе» с возможностью осевого поворота, обеспечит возможность изменения поверхности ротора, через которое происходит замыкание магнитного потока индукторов и изменение ширины отверстий кольца. Тем самым обеспечивается регулирование электромагнитной мощности, передаваемой от индукторов ротору, что позволит увеличить или уменьшить скорость рабочего органа при движении вверх (вниз) и более точно регулировать параметры колебаний рабочего органа в пределах, обеспечивающих качественный технологический процесс.The use of a rotor made of two rings of different radii, made of dissimilar materials, placed one after another according to the “pipe-in-pipe” principle with the possibility of axial rotation, will provide the ability to change the surface of the rotor, through which the magnetic flux of the inductors is closed and the width of the ring holes is changed. This ensures regulation of the electromagnetic power transmitted from the inductors to the rotor, which will increase or decrease the speed of the working body when moving up (down) and more accurately regulate the oscillation parameters of the working body within limits that ensure a high-quality technological process.

В момент вращения рабочего органа с постоянной скоростью, когда часть ротора в виде колец без отверстий располагается напротив индукторов линейного электродвигателя (ЛЭД), возникает электромагнитная сила, под действием которой ротор, жестко соединенный с рабочим органом приходит в поступательное движение, к примеру, вниз в вертикальной плоскости. При этом упругие элементы, расположенные под ротором сжимаются. По мере вращения ротора наступает момент, при котором симметрично расположенные отверстия ротора находятся напротив индукторов ЛЭД. При этом электромагнитное поле пропадает и за счет энергии, накопленной в упругих элементах, ротор возвращается в исходное состояние, продолжая при этом совершать вращательное движение. Далее в момент, когда напротив индукторов будет проходить часть ротора без отверстий, ротор снова придет в поступательное движение и далее описанный процесс повторится. Частота колебаний рабочего органа в данном случае определяется количеством симметричных отверстий и частотой вращения ротора.At the moment of rotation of the working element at a constant speed, when part of the rotor in the form of rings without holes is located opposite the inductors of a linear electric motor (LED), an electromagnetic force arises, under the influence of which the rotor, rigidly connected to the working element, begins to move forward, for example, downward vertical plane. In this case, the elastic elements located under the rotor are compressed. As the rotor rotates, a moment comes at which the symmetrically located rotor holes are opposite the LED inductors. In this case, the electromagnetic field disappears and, due to the energy accumulated in the elastic elements, the rotor returns to its original state, while continuing to perform rotational motion. Further, at the moment when a part of the rotor without holes passes opposite the inductors, the rotor will again begin to move forward and the described process will be repeated. The oscillation frequency of the working body in this case is determined by the number of symmetrical holes and the rotor speed.

Путем осевого поворота внешнего или внутреннего кольца относительно друг друга, можно изменять активную поверхность ротора ЛЭД, через которое происходит замыкание магнитного потока и изменение ширины отверстий кольца. Этим обеспечивается регулирование электромагнитной мощности, передаваемой от индукторов ротору, что позволит увеличить или уменьшить скорость рабочего органа при движении вверх (вниз), и обеспечить более качественный технологический процесс. Наименьшая электромагнитная мощность от индукторов ротору будет передаваться в момент, когда их активные поверхности колец полностью перекрывают друг друга. При их осевом смещении относительно друг друга передаваемая электромагнитная мощность будет увеличиваться, а ширина отверстий ротора будет уменьшаться. Техническое решение дает возможность изменения (в определенном диапазоне) параметров колебаний рабочего органа, не изменяя при этом частоты его вращения.By axially rotating the outer or inner ring relative to each other, it is possible to change the active surface of the LED rotor, through which the magnetic flux is closed and the width of the ring holes is changed. This ensures regulation of the electromagnetic power transmitted from the inductors to the rotor, which will increase or decrease the speed of the working body when moving up (down), and ensure a better technological process. The least electromagnetic power from the inductors will be transferred to the rotor at the moment when their active ring surfaces completely overlap each other. When they are axially displaced relative to each other, the transmitted electromagnetic power will increase, and the width of the rotor holes will decrease. The technical solution makes it possible to change (in a certain range) the vibration parameters of the working body without changing the frequency of its rotation.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемого устройства. На фиг. 2 положение ротора (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположены части кольца с отверстиями. На фиг. 3 показано положение кольца (его часть) в момент, когда напротив индукторов расположена часть ротора без отверстий. На фиг. 4 - разрез А-А по фиг. 1. На фиг. 5 показан общий вид ротора, состоящий из двух колец.In fig. 1 shows a general view of the proposed device. In fig. 2 the position of the rotor (its part) at the moment when parts of the ring with holes are located opposite the inductors. In fig. Figure 3 shows the position of the ring (its part) at the moment when a part of the rotor without holes is located opposite the inductors. In fig. 4 - section A-A according to Fig. 1. In FIG. Figure 5 shows a general view of the rotor, consisting of two rings.

Виброцентробежный сепаратор имеет корпус 1, внутри которого находится рабочий орган 2 (фиг. 1), жестко соединенный с ротором, образованным кольцами 4 и 17 (фиг. 5), входной патрубок 16, разбрасыватель 14, вибрационный и вращательный приводы рабочего органа 2. Привод вращательного движения рабочего органа осуществляется от электродвигателя вращения 8, на валу которого закреплен шкив 7. Шкив 7 при помощи клиновых ремней 15 соединен с ведомым шкивом 6. Ведомый шкив 6 через шлицевое соединение 5 связан с рабочим органом 2.The vibrocentrifugal separator has a housing 1, inside of which there is a working body 2 (Fig. 1), rigidly connected to a rotor formed by rings 4 and 17 (Fig. 5), an inlet pipe 16, a spreader 14, vibration and rotational drives of the working body 2. Drive The rotational movement of the working element is carried out from a rotation electric motor 8, on the shaft of which a pulley 7 is fixed. The pulley 7 is connected to the driven pulley 6 using V-belts 15. The driven pulley 6 is connected to the working element 2 through a splined connection 5.

Электропривод вибрационного движения реализован на базе ЛЭД, индукторы 3 которого жестко закреплены на основании 12, а ротор образован кольцами 4 и 17, жестко соединенными с рабочим органом 2. Кольца 4 и 17 имеют сквозные симметричные отверстия 9, выполнены из двух установленных друг за другом разнородных электропроводящих материалов с высокой электропроводностью, с возможностью осевого поворота (фиг. 4, фиг. 5). Причем кольцо 17, обращенное своей поверхностью к индукторам ЛЭД, может быть изготовлено из алюминиевого или медного трубного проката цилиндрической формы или алюминиевой, или медной пластины, из которой формируется трубный цилиндр. Кольцо 4 может быть изготовлено из холоднокатаных полос электротехнической стали. Ротор, состоящий из колец 4 и 17, жестко соединен с рабочим органом 2, подвижен и подпружинен в вертикальной плоскости с помощью упругих элементов 10 и роликов 11.The electric drive of vibration motion is implemented on the basis of an LED, the inductors 3 of which are rigidly fixed to the base 12, and the rotor is formed by rings 4 and 17, rigidly connected to the working body 2. Rings 4 and 17 have through symmetrical holes 9, made of two dissimilar ones installed one after another electrically conductive materials with high electrical conductivity, with the possibility of axial rotation (Fig. 4, Fig. 5). Moreover, the ring 17, with its surface facing the LED inductors, can be made of aluminum or copper cylindrical rolled pipe or an aluminum or copper plate from which a pipe cylinder is formed. Ring 4 can be made from cold-rolled electrical steel strips. The rotor, consisting of rings 4 and 17, is rigidly connected to the working body 2, movable and spring-loaded in a vertical plane using elastic elements 10 and rollers 11.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При подаче напряжения на электродвигатель 8, рабочий орган 2 ВЦС и кольца 17 и 4, будут совершать вращательное движение вокруг своей оси, передаваемое через шлицевое соединение 5 от шкива 6, при этом индукторы 3 ЛЭД постоянно подключены к сети. В момент вращения, когда часть колец 17 и 4 без отверстий находится напротив индукторов 3 ЛЭД, возникает электромагнитная сила, под действием которой кольца 17 и 4 приходят в поступательное движение, например, вниз. При движении колец 17 и 4 упругие элементы 10 сжимаются. По мере вращения колец 17 и 4, наступает момент, при котором отверстия 9 располагаются симметрично относительно индукторов 3 ЛЭД, при этом электромагнитная сила исчезает и под действием потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах 10, кольца 17 и 4 с рабочим органом 2 возвращаются в исходное состояние, продолжая совершать вращательное движение. Затем часть колец 17 и 4 без отверстий снова располагается напротив индукторов 3 и далее описанный процесс повторяется. При этом рабочий орган 2 совершает колебательно-вращательное движение.When voltage is applied to the electric motor 8, the working body 2 of the VCS and the rings 17 and 4 will perform a rotational movement around their axis, transmitted through the spline connection 5 from the pulley 6, while the LED inductors 3 are constantly connected to the network. At the moment of rotation, when part of the rings 17 and 4 without holes is opposite the LED inductors 3, an electromagnetic force arises, under the influence of which the rings 17 and 4 begin to move forward, for example, downward. When the rings 17 and 4 move, the elastic elements 10 are compressed. As the rings 17 and 4 rotate, there comes a moment at which the holes 9 are located symmetrically relative to the LED inductors 3, while the electromagnetic force disappears and, under the influence of potential energy accumulated in the elastic elements 10, the rings 17 and 4 with the working body 2 return to their original state state, continuing to perform a rotational movement. Then part of the rings 17 and 4 without holes is again located opposite the inductors 3 and then the described process is repeated. In this case, the working body 2 performs an oscillatory-rotational movement.

Путем осевого поворота кольца 17 относительно кольца 4 на величину сдвига s (фиг. 5), возможно изменять активную поверхность ротора ЛЭД, что позволит изменять параметры колебаний рабочего органа 2 в пределах, обеспечивающих качественный технологический процесс, оцениваемый степенью очистки обрабатываемого материала. Техническое решение дает возможность изменения (в определенном диапазоне) параметров колебаний рабочего органа 2, не изменяя при этом частоты его вращения. Наименьшая электромагнитная мощность от индукторов 3 ротору будет передаваться в момент, когда активные поверхности колец 17 и 4 полностью перекрывают друг друга. При их осевом смещении относительно друг друга передаваемая электромагнитная мощность будет увеличиваться, а ширина отверстий ротора будет уменьшаться.By axial rotation of the ring 17 relative to the ring 4 by a shift amount s (Fig. 5), it is possible to change the active surface of the LED rotor, which will allow changing the vibration parameters of the working body 2 within the limits that ensure a high-quality technological process, assessed by the degree of purification of the processed material. The technical solution makes it possible to change (within a certain range) the vibration parameters of the working body 2 without changing the frequency of its rotation. The least electromagnetic power from the inductors 3 will be transmitted to the rotor at the moment when the active surfaces of the rings 17 and 4 completely overlap each other. When they are axially displaced relative to each other, the transmitted electromagnetic power will increase, and the width of the rotor holes will decrease.

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 колебательного движения рабочего органа 2 происходит отделение примесей.Through the inlet pipe 16, the initial bulk material enters the upper part of the block - winnower 13, where the air flow created by a fan (not shown) passes through the scattered bulk material 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 downwards. Due to the oscillatory movement of the working body 2, impurities are separated.

Предлагаемое техническое решение дает широкие возможности регулирования параметров колебаний рабочего органа, повышения технологической эффективности установки путем улучшения степени очистки обрабатываемых материалов.The proposed technical solution provides ample opportunities for regulating the vibration parameters of the working body, increasing the technological efficiency of the installation by improving the degree of purification of the processed materials.

Claims

A vibration centrifugal separator with a linear electric drive, consisting of a housing, a working body, a drive for the rotational movement of the working body from a rotation motor and a vibration drive of the working body in a vertical plane from a linear electric motor, the inductors of which are rigidly fixed to the base, and its rotor with symmetrical through holes is movable in the vertical plane and is rigidly connected to the working body, characterized in that the rotor is made of two rings of different radii, placed one behind the other, with the possibility of axial rotation, and the ring, facing its surface towards the inductors of the linear electric motor, is made of aluminum or copper cylindrical rolled pipe or an aluminum or copper plate from which a tube cylinder is formed, and the other ring is made of cold-rolled electrical steel strips.