Рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин

 

Использование: в текстильной промышленности , а именно в устройствах для повторного использования тепла сточных вод текстильных отделочных машин. Сущность изобретения: рекуперационный аппарат содержит емкость для горячих отработанных растворов с размещенным в ней горизонтальным теплообменником. Последний связан с приводом его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм , выполненный в виде маятника гравитационного типа, соединенного с осью вращения теплообменника. Маятник выполнен в виде стержня с грузом или пружиной, установленного на шарнирной подвеске перпендикулярно вертикальной осевой плоскости теплообменника и связанного с осью теплообменника посредством двухповодковой группы, расположенной в этой плоскости. Привод снабжен преобразователем вращательного движения теплообменника в движение по закону арктангенса гармонической функции. Аппарат имеет повышенную эффективность работы при сокращении материалоемкости конструкции. 4 з, п. ф-лы, 3 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 0 06 В 23/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892016/12 (22) 17.12.90 (46) 30.10.92. Бюл. N 40 (71) Научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт (72) В.И. Караваев, В.М. Спицин и С.Е. Болотин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1430425, кл, 0 06 В 23/20, 1986.

Авторское свидетельство СССР

M 1585411, кл, О 06 В 23/20, 1988. (54).РЕКУПЕРАЦИОННЪ|Й АППАРАТ ДЛЯ

ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТДЕЛОЧНЫХ МАШИН (57) Использование: в текстильной промышленности, а именно в устройствах для повторного использования тепла сточных вод текстильных отделочных машин. Сущность изобретения: рекуперационный аппарат содержит емкость для горячих отработанных

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам для повторного использования тепла сточных вод текстильных отделочных машин.

Известен рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин. содержащий емкость для горячих отработанных растворов с размещенными в нем вертикальными теплообменниками, связанными с приводом их возвратно-вращательного движения относительно осей вращения теплообменников через авторезонансный механизм, выполненный в виде пружин кручения, установленных на осях теплообме,нников.

Недостатком этого аппарата является низкая надежность пружинного авторезо„„Я „„1772260 А1 растворов с размещенным в ней горизонтальным теплообменником. Последний связан с приводом его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм, выполненный в виде маятника гравитационного типа, соединенного с осью вращения теплообменника. Маятник выполнен в виде стержня с грузом или пружиной, установленного на шарнирной подвеске перпендикулярно вертикальной осевой плоскости теплообменника и связанного с осью теплообменника посредством двухповодковой группы, расположенной в этой плоскости.

Привод снабжен преобразователем вращательного движения теплообменника в движение по закону арктангенса гармонической функции. Аппарат имеет повышенную эффективность работы при сокращении материалоемкости конструкции. 4 з, и. ф-лы, 3 ил. юаюЪ нансного механизма из-эа усталостног0 разрушения пружин.

Более прогрессивным техническим решением является рекуперационный аппарат, содержащий емкость для горячих отработанных растворов с размещенным в 0 ней горизонтальным теплообменником, (,) связанным с приводам его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через автореэонансный механизм, выполненный в виде маятника гравитационного типа, состоящего из рычага, жестко соединенного с осью вращения теплообменника, и подвешеРного на конце этого рычага груза.

Аппарат-прототип работает надежно, но его эффективность может быть повыше1772260 на путем более активного разрушения граничного слоя жидкости при теплообмене.

При этом одновременно можно снизить материалоемкость конструкции, т, к. груз маятника у аппарата-прототипа используется не эффективно: он движется по дуговой траектории вместе с теплообменником идобавляет свою силу инерции к моменту сил инерции теплообменйика, отчего приходит10

15 ся для предотвращения падения собственной частоты системы увеличить массу груза.

Целью изобретения является повышение эффективности работы рекуперационного а ппа рата и ри сокращении материалоемкости конструкции.

Маятник в известном устройстве повернут на 90О, что создает новый эффект: груз маятника уже не воспринимает и не повторяет возвратно-вращательных движений

20 теплообменника, а лишь воспринимает вертикальную составляющую этих движений, отчего силы инерции груза. передаваемые теплообменнику, резко уменьшаются и при той же массе груза удается получить значижений теплообменника,, тем интенсифицировав теплообмен, или при той . же требуемой частоте обойтись в 5-6 раэ меньшим грузом. Введение в привод преобразователя вращательного движения в дви30 жение V = arngsfn ал, где V — угол поворота ведомого звена, в t.— угол поворота ведущего равномерно вращающегося звена, позволят создать новое качество: высокочастотные колебания .поверхности теп35 лообмена и повышение таким образом его интенсивности. Разная иэгибная жесткость теплообменника в зависимости от угла при действии сил тяжести и инерции, ориенти40 рованных в пространстве строго определенно, дает эффект нестабильности частоты высокочастотных колебаний поверхности теплообмена, что также способствует разрушению граничного слоя при теплообмеНа фиг. 1 изображен рекуперационный аппарат, вид в; на фиг. 2— график моментов сил инерции и уравновешивающих сил на оси вращения теплообменника; на фиг. 3 — тенэограмма напряжений на поверхности теплообмена.

Аппарат содержит емкость 1 для горячих отработанных растворов с размещенным в ней горизонтальным теплообменником 2, связанным с приводом

et o возвратно-вращательного движения относительно оси А-А вращения теплообменник; 2, Привод состоит из внешнего источника вращения (электродвигателя) 3 и тельно большую собственную частоту дви- 25 передаточных механизмов, а также авторезонансного механизма, выполненного в виде маятника гравитационного типа, составленного из стержня 4 с грузом 5, вместо которого может быть установлена пружина сжатия. Стержень 4 установлен на шарнирной подвеске 6 перпендикулярно вертикальной плоскости, проходящей через ось А-А. Стержень 4 связан с осью теплообменника 2 посредством двухповодковой группы из стержней 7 и 8 и шарниров 9 и 10.

Стержень 8 установлен в шарнире 11, жестко закрепленном на стенке емкости 1. С другой стороны емкости 1 в шарнире 12, соосном с шарниром 11, помещен стержень

13, Стержни 8 и 13 имеют гнезда 14 и 15, в которых помещаются трубопроводы-обводы 16 и 17 теплообменника 2, Гнезда 14 и 15 позволяют теплообменник 2 легко вынуть для чистки, не трогая ничего больше в аппарате.

Привод снабжен преобразователем 18 вращательного движения в движение по закону арктангенса (арккотангенса) гармонической (синуса или косинуса) функции Ч =

arctgsin p или V = агсщ, сов р или Ч =

arctgsin р или Ч агстцсозУ, где V — угол поворота ведомого звена, связанного с теплообменником 2, а р — угол поворота равномерно вращающегося ведущего звена, Теплообменник 2 выполнен гибким, причем жесткость на изгиб поперек оси А-А различна в зависимости от того, в каком радиальном направлении происходит изгиб, Максимальна она в плоскости трубопроводов-обводов 16 и 17, во всех других плоскостях, проходящих через ось А-А, изгибная жесткость теплообменника 2 ниже, Зто достигается тем, что трубопроводы-обводы 16 и 17 изогнуты, образуя раму, и в плоскости изгиба этой рамы жесткость получается максимальной иэ-за того, что трубы, перпендикулярные оси А"А, длиннее трубы, параллельной оси, причем первых две, а вторая одна. Поэтому гнется конструкция легче поперек перпендикулярных труб, чем поперек параллельных. Таким образом при изгибе в различных осевых плоскостях теплообменник имеет различные резонансные (собственные) частоты изгибных колебаний.

Преобразователь 18 вращательного движения соединен с внешним источником вращения 3 посредством ременной передачи, состоящей иэ двух шкивов f9 и 20 и ремня 21. От ременной передачи вращение преобразователю 18 передается валом 22, помещенным в неподвижные подшипники

23 и 24.

1772260

10

Теплообменник 2 с преобразователем

18 вращательного движения соединен посредством стержня 25 с взаимноперпендикулярными шарнирами 26 и 27. Шарнир 26 представляет собой двухрядный сферический шарикоподшипник.

Аппарат работает следующим образом.

В емкость 1 непрерывно подается горячий отработанный раствор из промывной линии текстильного отделочного производства, и с противоположной стороны емкости непрерывно стекает в канализацию.

Холодная свежая вода проходит по обводу 16, через теплообменник 2, где нагревается теплом отработанного раствора, и через обвод 17 нагретая вода подается в ту же промывную линию.

При этом электродвигатель 3 через ременную передачу 19-20-21 вращает вал 22, заставляя шайбу 18 качаться по закону Ч = агсщКз1п у, где К = щ а, а а — угол наклона шайбы по отношению к валу 22; Эти движения передаются через стержень 25 и шарниры 26 vi 27 стержню 8, соединенному через гнездо 14 с обводом 16, который, в свою очередь, жестко соединен с теплообменником 2, Стержень 25 и шарниры 26 и 27 ком-. пенсируют; неточности изготовления и установки. шайбы 18, если бы не стержень и шарниры, в соединении шайбы с теплообменником имели бы место напряжения, ломающие детали, Теплообменник 2 движется возвратновращательно, стряхивая с себя грязь, при атом на оси теплообменника имеют место моменты сил инерции, показанные двухгорбой кривой на фиг. 2; Эта кривая — следствие арктангенсно-синусного закона движения.

Стержень 8, поворачиваясь вместе с теплообменником в опоре 11, передает движение через стержень 7 и шарниры 10 и 9 маятнйку. Стержень 4 маятника поворачивается в опоре-б, а груз 5 при этом создает на оси теплоабменника момент, показан ный на фиг. 2 пунктирной линией. Этот момент имеет противоположный моменту сил инерции знак, и, складываясь, эти два момента рождают малые по амплитуде колебания с удвоенной частотой, что способствует разрушению граничного слоя жидкости при теплообмене. Груз 5 при этом ходит на небольшую амплитуду и практически не передает своей силы инерции на ось теплообменника. Из-за этого достаточно для частоты движения последнего 1 Гц груза всего в 20 кг, в то время как в прототипе, где груз двигался вместе с теплообменником по дуге на жестко прикрепленном к теплообменнику рычаге, нужно было 60 кГ.

Теплообменник 2 поворачивается относительно оси А-А, ориентировка силы тяжести и сил инерции постоянна, Сила тяжести всегда вертикальна, а пик сил инерции имеют место всегда при определенных углах

V . Ho изгибная радиальная жесткость благодаря форме обводов 16 и 17 у теплообменн и ка и ри разл ич н ы х V различна.

Колебания с удвоенной частотой в результате коллизии на фиг. 2 порождают в поверхности теплообменника собственные упругие изгибные колебания, и эти колебания (фиг. 3) из-за нестабильности изгибной жесткости имеют все время меняющуюся частоту. Зто предположительно способствует также разрушению граничного слоя при теплообмене, Как показал эксперимент, это явление повышает эффективность теплообпена настолько, что полностью компенсирует издержки из-за горизонтальности теплообменника, "усредняющего" температуры по вертикали и нарушающего противоток, Эффективность аппарата не ниже эффективности аппарата с вертикальными теплаобменниками при той же площади теплообменной поверхности.

Для того, чтобы все эти сложные колебательные явления не вызывали ударов в элементах передач, в качестве последних применены шкивы 19 и 20, соединяемые ремнем 21. Ременная передача, в отличие от зубчатой, при знакопеременных нагрузках не порождает ударов. Кроме того, шкивы и сам двигатель 3 работают благодаря ременной передаче в качестве маховиков, сглаживая момент на валу двигателя и не давал ему переходить в генераторный режим, Формула изобретения

1. Рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин, содержащий емкость для горячих отработанных растворов с размещенным в ней горизонтальным теплообменником, связанным с приводом его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм, выполненный в виде маятника, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности работы при сокращении материалоемкости конструкции, маятник выполнен в ,виде стержня с грузом или пружиной, установленного на шарнирной подвеске перпендикулярно вертикальной осевой плоскости теплообменника и связанного с осью теплообменника посредством двухповодковой группы, расположенной в этой плоскости.

1772260

2.А паратпоп.1, отличающиися и тем, что теплообменник имеет на своих кон" цах тру опров б оды-обводы, выполненные в виде рам, ийся

3. Аппарат по и, 1, о т л и ч а ю щ и и тем, что п о привод имеет преобразователь врав вищател ьного дв о движения теплообменника д по закону арктангенса жение по и ф нкции. (рккотангенса) гармоническои „,у

4,Аппаратпоп,3, отличающи ийся тем что преобразователь вращательного

1 ижения выполнен в виде механизма типа

"качающаяся шайба

5. Аппарат но пп. 1 и 3. о т л и ч à ю щ и и5 тем что привод включает электродвигатель, соединенный с преобразователем рательного движения посредством ременной

Ш передачи, а теплообменник соеди е ре азователем вращательного движения по10 средством стержня с

P с взаимно перпендикулярными шарнирами.

,772260 нт сил инерции ивопОРО) яыя по знану иоураэновелиих сил от кака

-Ьек

Па сек

Составитель А.Романова

1 ехред М, Моргентал Корректор M.Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3819 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4!5