Фильтрующая центрифуга

(54) ФИЛЬТРУ (57) Изобрет строению, анию, и можемической, у Фугат Фиг 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 НРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР 24.11,8807.10.90. Ьюл. М 37Донецкий политехнический инсти Беловодский, С.Л. Ьукини З.Е. Филер283(088,8)ское свидетельство СССРкл. В 04 В 3/06, 1975. ЮНАЯ ЦЕНТРИФУГА ение относится к машино именно к центрифугирова быть использовано в хи ольной и других отрасля промышленности. Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение энергоемкости и повышение производительности. Фильтрующая центрифуга содержит виброизолированный корпус1, ротор 2, вал 4, соединенную с кор"пусом 1 посредством упругих элементов11 стойку б и привод. На стойке б спомощью винтов 13 и гаек 14 закреплены буФерные элементы 12. Главные центральные моменты инерции ротора 2 удовлетворяют соотношению (1 - 1,):(1+ 1) =0,1 1+ 0,512 10-СЯ: (1+1)3,где 1, Х- моменты инерции ротора;Б - угловая жесткость упругих элементов. 2 ил, 1597219Изобретение относится к машиностроению, а именно к центрифугостроению, и может быть использовано в химической, угольной и других отраслях промышленности.Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение энергоемкости и повышение производительности центрифуги 10На Фиг. 1 изоЬражена схема Фильтрующей центрифуги, продольный разрез; на фиг, 2 - расположение главных центральных осей инерции ротора.фильтрующая центрифуга содержит виброизолированный корпус 1, в котором расположен ротор 2, Главные центральные моменты инерции ротора 2 относительно горизонтальных осей ОХ и ОЕ удовлетворяют соотношению1 х 1 к Ы- 0,1 1 + 0,512 10-з1 х 1 х+1(1) где 1, т. - моменты инерции ротора;Ы - угловая жесткость упругих элементов.Точка О является центром масс ротора 2, оси ОХ и ОЕ перпендикулярны между соЬой и расположены в плоскос" тях с и р, являющихся плоскостями 30 симметрии ротора 2. Выполнение условия (1) может быть обеспечено различ" ным оЬразом, например установкой на ротор симметрично расположенных грузов 3. Вэтом случае их масса может быть определена по Формуле т = (1 - 1 )/(К + г 2)где Е, г - радиусы нижнего и верхнегооснований ротора 2. Ротор 2 жестко укреплен на валу ч, который установлен в подшипниках 5 внутри стойки 6 и с помощью упругой. муфты 7 соединен с приводным валом 8. На последнем установлен шкив 9, соединенный с двигателем 10. Стойка 6соединена с корпусом 1 с помощью упругих элементов 11. На стойке 6 размещены регулируемые Ьуферные элементы 12, прикрепленные с помощью винтов 13 и гаек 14. Упругие элементы 11 и буферные элементы 12 могут Ьыть расположены различным например симметричным, образом, Центрифуга снабжена загрузочным патруЬком 15, сборником 165 Фугата и сборником 17 осадка.Механизм формирования колебательных движений ротора в предлагаемойцентрифуге основан на явлении параметрического резонанса, сущность которого состоит в следующем. Существует достаточно широкий класс механических систем, параметры которых являются периодическими Функциями времени, В таких системах при определенных соотношениях между скоростью изменения параметра и одной из соЬ- ственных частот системы положение покоя на соответствующей координате становится неустойчивым, в результате чего происходит возбуждение колебаний, называемых параметрическими. Особенность этих колебанийсостоит в том, что вызываются они не каким-либо внешним воздействием, а периодическим изменением одного из параметров системы: массы, момента инерции или жесткости упругих связей, причем величина амплитуды стационарных параметрических колебаний определяется параметрами нелинейной части упругой характеристики, В случае кусочно-линейных упругих связей такими параметрами являются величина жесткости буФерных элементов и зазор их установки.В механических системах с периодическими коэффициентами возможно возбуждение различных параметрических разонансов. С практической точки зрения наиЬольший интерес представляют главные параметрические резонансы, которым соответствуют более широкие резонансные зоны, Для, механической системы, описываемой уравнениемсР с, дсд 2 дс О- + 2 - +сц 2 (1+2 цсоз 2 )ц = Ог Ц(2) границы зоны возЬуждения главного параметрического резонанса определяются неравенствами где с - оЬоЬщенная коо мы; Е - коэффициент тр р - коэффициент во 2 и) - частота параме возЬуждения;.ыо - соЬственная ча В предлагаемой фильт фуге переменным парамет вающим возбуждение пара колебаний, является мом ротора 2. Так, вследств условия (1) величина 1ината с ждения; ческого истемы. то центри- еспечиских рции лнения резуль ующеи ом, оетрич нт ин вып1 х5 15972тате чего при повороте ротора 2 вокругвертикальной оси изменяется моментинерции ротора 2 относительно неподвижной горизонтальной оси, проходящейчерез центр масс, причем за один обо 5рот ротора 2 такое изменение происходит дважды. Пульсация момента инерцииприводит к неустойчивости вращенийротора 2 и возбуждению его угловых,колеЬанийРассмотрим уравнения,описывающие угловые перемещения ротора 2,(1 + 2 р сов 2 ьй)6 - 2 рав 1 п 2 ЯС -1 -- 8+ы 29 = О, (4)Я1 20обычно в пределах 3-53. В:,этом случаедля сохранения режима параметрическогорезонанса ширина зоны неустойчивостидолжна Ьыть не менее 51 рабочей скорос.ти вращения ротора .2. Тогда, выбиоая 25в качестве рабочей частоты значениеы, соответствующее середине зонынеустойчивости, т.е. полагая о=;ы, из - ги з =ю 2 =-- с ИСПОЛЬЗОВанИЕмо 1+1 Реырааений 3, после преоарааоаанийполучаем соотношение (1).Действительно, из уравнения (2)следует, что ширина зоны параметрического резонанса Лы, отнесеннаяк собственной частоте ы , равна 35 ошение относитель Решая это соор, получим оПосле этого,1 д (2(12+1), для оп5 ции.ротора 2уравнений тыва ) ы я, что р= (1,:= м 2 = 2 Б/(1оия моментов ине О+ Шо 2 рсоз 2 ш 1)6= О, (5) деле луча систему двух сывающег ет с ура 2 Б 1 у= 50 откуда посды/ю= 0,05 лучаем выр деист вия, мая фильтдимо предусти рабочи ле и одстановки значений = 1 Я 1 1= С 10 пория ажен в: массы лементов сведена зменени Ю)2(6) эксплуатаазывает,о1 1 + (0,016 с 4, (7) ь)2 меняютс где , д - углы прецессии и мутациисоответственно;1.Г= (1, р,)й 3Р = - (1- 1,)/1;1 со - угловая скорость вращения ротора 2;Ь - угловая жесткость системы упругих элементов 11; о = В 1 9 ркоэффициент поглощенияэнергии, равный 8 10 ф с.Учитывая, что в схеме центрифугиотсутствуют силы, соддерживающие пре.цессию ротора 2, можно сделать вывод,что во все время движения величинаугла у остается постоянной, т,е,у = сопв. Тогда, разделив второе изуравнений (ч) на (1+2 р соя 2 в ),разложив в ряд Фурье и ограничившисьрассмотрением основной гармоники впараметрическом возбуждении, получим где 2= 1 срВид уравнения (5), опидвижение ротора 2, совпаданением (2),В машинах резонансногокакой является и предлагаерующая центрифуга, необхосматривать запас устойчиворежимов к изменению параменагрузки, жесткости упругии т,д, Эта задача может бьк вопросу оЬ устойчивостичастоты возЬуждения, Опытпромышленных центрифуг покчто указанные параметры из 19оИз теории колеЬаний известно, что для определения условий возбуждения параметрических колеЬа ний достаточно ограничиться анализом линейных частей уравнений, описывающих движение. При достаточно общих допущениях, оЬычно принимаемых при динамических расчетах вибрационных машин, в первом приближении перемещения ротора 2 в углах Эйлера описываются уравнениями-"- = О 1 1О 12 1 О 1+ 1 хсовпадающие с условием (1),Фильтрующая центрифуга работает 5следующим образом.Пусть угловая, жесткость системыупругих элементов Б = 0,43 106 нм,рабочая скорость вращения ротора ю == 37 с . Тогда из соотношений (6)и (7) определяем значения главныхцентральных моментов инерции ротора2: 1 = 317 кгм 2 1= 250 кгм 2. Позначениям 1 и 1 известным образомможет быть определена масса дополнительных грузов 3. При включении центрифуги вращающий, момент от двигателя10 через приводной вал 8 со шкивом 9,соединительную муфту 7 и вал 1 передается ротору 2. Последний начинаетвращаться в подшипниках 5 вокругсвоей вертикальной оси с возрастающей угловой скоростью, при этом стойка 6 остается практически неподвижной. Как только угловая скорость вращения двигателя 10 достигает рабочейвеличины о 3 вертикальное вращениеротора 2 становится неустойчивым ион совместно со стойкой 6 начинаетсовершать угловые колебания (вследствие погрешностей в изготовлениицентрифуги начальные отклонения ротора 2 от вертикальной оси всегдаприсутствуют). Лмплитуды этих колебаний постепенно увеличиваются, наци- Знают превышать величину зазора, в результате чего включаются в работуи деформируются буферные элементы12, После этого крайние значенияотклонений постепенно стабилизируют 40ся, и ротор 2 начинает совершатьстационарные угловые колебания, амп"литуды которых при выбранной жесткос, ти буферных элементов 12 определяются величиной зазора их установки,Необходимая величина зазора устанавливается последовательным отворачиванием гаек 14 на винтах 13.Исходный материал через загрузочный патрубок 15 поступает в ротор 2и распределяется по его основанию.Жидкая Фаза под действием нормальнойсоставляющей центробежной силы отделяется через щели бокЬвой поверхности ротора 2 в сборник 16, а твердая Фаза под действием тангенциальной составляющей центробежной силы и колебательного движения ротора 2 перемещается к его верхнему основанию и выгружается в сборник 17, Через соответствующие отверстия в основании корпуса 1 жидкая Фаза и осадок выводятсяиз сЬорников 16 и 17.Конструкция предлагаемой Фильтрующей центрифуги достаточно проста и удобна в обслуживании. Отсутствие специального возбудителя радиального перемещения ротора 2 с электродвигателем его привода устраняет дополнительные источники потерь электроэнергии, упрощает конструкцию и снижает энергоемкость фильтрующей центрифуги, Жесткое соединение ротора 2 с валомсоединение стойки 6 с корпусом 1 посредством упругих элементов 11 позволяют формировать колебательные движения ротора 2 с требуемой величиной угла нутации. Наличие регулируемых буферных элементов 12 обеспечивает и существенно упрощает механизм управления амплитудой угловых колебаний ротора 2, что позволяет снизить затраты времени, неоЬходимые для. настройки центрифуги на оптимальные режимы, и тем самым повысить производительность.Формула изобретенияФильтрующая центрифуга, содержащая виброизолированный корпус, ротор, вал, стойку, соединенную с корпусом, упругие элементы и привод, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения энер" гоемкости и повышения производительности, она снаЬжена размещенными на стойке регулируемыми буферными элементами, ротор укреплен на валу, а стойка соединена с корпусом посредством упругих элементов, при этом главные центральные моменты инерции штора удоьлетворяют соотношению1- 1 х=. О 1 у 1 + О 512 .10-эт 91 т +1 хгде 1, 1 х - моменты инеРЦии РотоРа;Б - угловая жесткость упругих элементов,15972 19 Составитель Г.Сырб Техред М,Моргинтал Редактор И. Горн аказНИИПИ бретениям и аушская наб д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 02 Й Тираж ч 63Государственного комитета по и 113035, Москва, Ж,Корректор Н. Королье ев еПодписноеоткрытиям при ГКНТ СЧСР