Центрифуга для разделения полидисперстных жидких систем

 

и1б1оСОЮЗНЛ 1Jт (. : . с Q Чп тЯ11

О П -И C"À" È ÌИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (i 721124

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Завалено 12,10.77 (21) 2534517/23-13 с присоединением заявки J% (23 ) П р иори тет

Опубликовано 15 03 80 Бюллетень Ло 10 (51)М. Кл.

В 04 В 1/00

В 04 В 9/02

Гбеударстееиный IcoMHTcT

СССР (53) УДК оо.067..57 (088,8) м делам изобретений и етхрытий

Дата опубликования описания 18.03.80 (72) Автор изобретения

Б, Х. Гайтов

Краснодарский политехнический институт (7l) Заявитель (54) 1(ЕНТРИФУГЛ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ

ЖИДКИХ СИСТЕМ

Изобретение относится к устройствам для разделения полидисперсных жидких систем в поле действия центробежных сил и может быть использовано в пищевой, химической, электротехнической и других отраслях промышленности.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является центрифуга для разделения полидисперсных жидких систем, содержащая корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя и укрепленный на валу барабан, .являющийся одновременно ротором электродвигателя и расположенньN внутри статопа с необходимым воздушным зазором (1).

11ентрифуга снабжена дополнительной опорой в виде игольчатого подшипника, установленного в зазоре, при этом на ружной обмоткой подшипника служит ста» тор, а внутренней — барабан.

Однако при вращении барабана его

IIoB0px)tocT6 катится (бежит ) по игол» кам дополнительной опоры, заставляя при этом иголки «ращвться «округ собствен» нои оси со скоростью значительно превосходящей скорость вращения барабана, так как скорости вращения барабана и иголок обратно пропорциональны их диа метрам. Следовательно иголки, имея ог»ромные. (до нескольких десятков тысяч об/мин) скорости вращения, быстро изнашиваются, требуют частой замены, причем, наличие иголок осложняет конструкцию центрифуги, приводит к необходимости защищать центрифугируемый продукт от смазки иголок, а коэффициент мощности двигателя о.:тается невысоким.

Целью изобретения явля. тся обеспечение надежности работы, увеличение коэффициента мощности электродвигателя и упрощение конструкции центрифуги.

Это достигается тем, что в предлагаемой центрифуге барабан размещен над верхней торцовой поверхностью статора электродвигателя с зазором.

На фиг. 1 изображена описываемая центрифуга, общий вид; на фиг. 2 - расчетная схема для выбора зазоров; на

7211 фиг. 3 — относительное отклонение барабана в зависимости от угла отклонения вертикального вала от оси вращения при колебаниями.

Центрифуга состоит иэ барабана 1, " коМсольно " закрепленного на валу так, что его ось вращения совпадает с осью статс

t ра 2, а его нижняя торцовая поверхность и верхняя торцовая поверхность статора образуют рабочий воздушНый зазор 3, >0 предназначенный для проведения магнит ного потока двигателя центрифуги. Величина зазора такова, что при всех режимах работы центрифуги исключается каса ние барабана о статор, Статор 2 имеет тороидальную форму и набран из листов электротехнической стали, поверхности которых образуют между собой концентрические окружности с центром, лежащим на оси статора. Такое расположение листов статора обеспечивает возможность проведения магнитного потока в статоре с минимальным магнитным сопротивле-., нием. Статор имеет радиальные пазы 4, в которых уложена обмотка 5, питаемая от источника переменного напряжения, частота которого определяется скоростью вращения барабана. Статор закреплей в станине 6, а барабан жестко связан с вертикальным валом 7, установленным в

30 . двух подшипниках: верхнем упругом горло вом 8 и нижнем опорном 9.

Центрифуга работает следующим обра: зрм.

На обмотку 5 статора 2 подается трехфазное переменйое напряжейие, кото рое создает врашаюшееся магнитное поле статора. Благодаря описанному конструк, " тивному исполнению пакета статора 2 и

40 радиальному распределению его обмотки

5 в пазах 4 это вращавшееся поле про ходит через воздушный зазор 3 и пронизывает барабан 1, наводя в нем вихревые тОки. Электромагнитное взаимодейст вие токов барабана 1 с магнитным по45 лем статора 2 обусловливает электромаг» нитный момент, приводящий барабан 1 вместе с вертикальным валом 7 во вра шение, Прй наборе барабаном 1 требуемой скорости врашения в него: подается сепарируемая жидкость. В процессе работы барабан под действием неуравновешенных сил совершает:значительные радиальные

55 и малые осевые вибрации, откуда ясно, что иэ условия некасания барабана о статор воздушный зазор принятой (осевой) формы может быть выбран меньше, чем

24 при обычном концентрическом расположении статора и барабана, как это выполнено в известной центрифуге, где зазор имеет радиальную форму.

Целесообразность центрифуги такого (торцового) типа следует иэ фиг. 2, где схематически показано как изменяются зазоры двигателя центрифуги в осевом (вертикальном) и радиальном (горизонтальном) направлениях при колебании барабана. При этом изгибом вала пренебре» гаем. На фиг. 1,2 обозначено: D -диаметр ротора-барабана 1; D„- диаметр. статора; P - длина вертикального вала; о(- угол отклонения веретена от вертикальной оси.

Тогда д Г> и д D представляют собой. радиальные отклонения соответственно барабана и точек барабана, лежащих на уровне диаметра Dc, статора, а д f. и д С эти же отклонения в осевом (вертикальном) направлении.

Взяв отношение hfь и д О, поЬ лучим значение относительного коэффициента изменения воздушного зазора двигателя центрифуги торцового типа при ус повии, что наружный диаметр статора равен диаметру барабана, Е, 2.6,/О, (-соьА) ъ пА . К=,1

Ь D 2С (О sin<-(3- соьА.}

Э для промышленных центрифуг отношение 2.p/(), равно 1,6-2,0. Взяв 2.Д/Рь=

=1,8 и варьируя угол от 0 до 40, получим" зависимость К = g (А) изображенную на фиг. 3. Иэ фиг. 3 следует, что с точки зрения меньшего диапазона колебания рабочего зазора двигателя центрифуги при угле отклонения (до

32 (К = 1) предпочтительнее конструко ция торцового типа (К< 1). Особенно эффектйвна эта конструкция при малых yr лах а(. = 0-4. В современных промышлено ных центрифугах = 1-2 . Тогда в двигателе центрифуги торцового типа рабочий зазор колеблется по амплитуде примерно в 5 раз меньше, чем в конструкции цилиндрического (обычного) исполнения.

В целях уменьшения расхода стали для изготовления пакета статора и защиты его обмотки от попадания жидкости целесооб-разно уменьшить наружный диаметр статора до расчетного оптималыюго значения (до значения Эс по фиг. 1 и 2). Тогда осевые .(вертикальные) колебания точек ба рабана, лежащих на уровне диаметра будут

ii24

6 на сепаратора типа А1-OIlM-5 зазор может быть уменьшен на 40-45% в сравнении с прототипом. Это приводит к увели чению коэффициента мошности на 25-3б%.

При этом обеспечивается простота кон струкции и удобство обслуживания центри и

Их отношение К будет меньше, чем по формуле (1) и составит фуг

Ы Ze Oc(— co ) 6 n дц 20/D sine@-9 /D (4-СОВОЙ) ()

Формула изобретения

Полученное значение К ) К озна чает, что при выборе наивыгоднейших геометрических размеров статора осевой (вертикальный) воздушный зазор колеблется еше в меньшей степени.

25

72 меньше и составят h Q а колебания барабана в радиальном (горизонтальном) направлении останутся прежними, т. е,йЭ

Это увеличивает надежность работы центрифуги и позволяет уменьшить расчетную величину воздушного зазора дви гателя, увеличивая тем самым коэффициент мошности двигателя. Конструкция центрифуги торцового типа проста, позволяет без труда производить монтаж и демонтаж барабана и машины в целом.

Расчеты показывают, что в предложенной центрифуге с использованием барабацентрифуга для разделения полидисперс» ных жидких систем, содержашая корпус, смонтированный в нем статор электродвигателя и укрепленный на валу барабан, являюшийся одновременно ротором электро двигателя, о т л и ч а ю ш а я с я т тем, что, с целью обеспечения надежности работы, увеличения коэффициента мошнос ти электродвигателя и упрошения конструкции, барабан раэмешен над верхней торцовой поверхностью статора электродвигателя с зазором, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 525475, кл. В 04 В 9/02, 1974.

Й °;/.

° г < ° i

721124 о (б Я SZ гРад

ФЬг.я

Составитель Г. Лошкарева

Редактор Л, Батанова Текред М Петко Корректор И. М уска

Заказ 31/6 ° Тираж 664 Подписное

ШП1И11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб„д. 4/5

Филиал Il I III 11атент . r. Ужгород, ул. Проектнаи, 4