Багатовалкова центрифуга

Изобретение относится к оборудованию для производства теплоизоляционных материалов, в частности для получения центробежным способом сырой минеральной ваты из расплава минерального сырья: металлургических и котельных шлаков, глины, известняка, доломитов, мергеля, сланца и др. Известна многовалковая центрифуга для получения центробежным способом минеральной ваты из расплава, содержащая раму, четыре, установленных с возможностью вращения в подшипниковых опорах, пустотелых шпинделя, на торцах которых закреплены рабочие валки, а так же привода, состоящие из электродвигателей и передач гибкой связью, например, ременных, амортизаторы, системы смазки и охлаждения валков [1]. К недостаткам известной центрифуги следует отнести применение в приводах асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и повышающих передач гибкой связью, например клиноременных или поликлинновых. Жесткая характеристика применяемых электродвигателей не позволяет плавно запустить центрифугу и преодолеть инерцию покоя и другие динамические сопротивления, т. е. необходимая частота вращения валков, колеблющаяся в пределах от 3000 до 4500 об×сек-1, достигается практически мгновенно, что вызывает необходимость увеличения в несколько раз мощности привода и эксплуатировать передачи гибкой связью с нагрузками, превышающими допустимые. Применение электродвигателей других конструкций и регулируемых приводов, например, с применением вариаторов, усложнит конструкцию центрифуги. Кроме того, центрифуга работает в зоне усиленного абразивного пылевыделения, что вызывает необходимость создания специальной защиты. Перечисленные недостатки приводят к частой замене ремней, неоправданному расходованию электроэнергии, и снижают показатели надежности и долговечности конструкции, повышают затраты на ремонт и эксплуатацию. Наиболее близким к изобретению техническим решениям является многовалковая центрифуга для получения минерального волокна из расплава, состоящая из четырех пустотелых приводных от шкивов валков (шпинделей) с центробежными рабочими органами (валками), смонтированных в подшипниках, закрепленных в обойме, установленной в корпусе на амортизаторах, системы охлаждения, системы смазки и приводов каждого вала, выполненных в виде зубчатой передачи, установленной в замкнутом корпусе, и электродвигателя, установленного на выносной плите, при этом, замкнутый корпус с выносной плитой зафиксирован относительно корпуса центрифуги дополнительным амортизатором [2]. Недостатком известного устройства является: применение зубчатых высокоскоростных передач, передающих крутящий момент от электродвигателя к шпинделям на которых установлены валки; независимое закрепление на амортизаторах электродвигателя, корпуса с зубчатой передачей и шпинделей, а также отсутствие устройств для плавного запуска центрифуги. Кинематическая цепь: электродвигатель, шестеренчатая передача, шпиндель с установкой каждого элемента на отдельном амортизаторе создает статически неопределимую систему в кинематической связи элементов привода, что вызывает перекосы, заклинивание шестерен и возникновение шума, кроме того, применение повышающей зубчатой высокоскоростной передачи в условиях запыленности приводит к увеличению контактных напряжений сдвига, а отсутствие предохранительного элемента приводит, при попадании инородных включений между валками, к заклиниванию или поломке шестерен. Применяемые привода шпинделей не позволяют произвести плавный запуск центрифуги, т. е. преодолеть динамические и инерционные сопротивления, что приводит к увеличению мощности электродвигателей и возникновению пиковых нагрузок в зубчатых зацеплениях. Перечисленные недостатки приводят к частым поломкам и неоправданному расходованию электроэнергии, снижают долговечность, надёжность и безопасность при эксплуатации многовалковой центрифуги. В основу изобретения поставлена задача повышения надежности, долговечности и безопасности эксплуатации, а также снижение энергозатрат при эксплуатации многовалковой центрифуги. Поставленная задача достигается тем, что в многовалковой центрифуге для получения минеральной ваты из расплава, состоящей из четырех пустотелых приводных шпинделей с центробежными валками и подшипниковыми опорами, установленных в обоймах с амортизаторами на раме, четырех, индивидуальных для каждого шпинделя, приводов, включающих электродвигатели и передачи гибкой связью, систем охлаждения, смазки и энергопитания, в системе подачи энергопитания к электродвигателям приводов шпинделей с центробежными валками, установлены регуляторы изменения частоты переменного тока и системы их плавного вывода в рабочий режим и его поддержания, связанные с регуляторами частоты и воздействующие на них. Таким образом, заявляемое техническое решение обладает новизной в сравнении с известными (прототипом). Сравнение заявляемого решения с известными техническими решениями (аналогами) показывает, что регуляторы частоты переменного тока и системы управления ими в технике известны. Однако, при их введении в схему приводов центробежных валков многовалковой центрифуги у нее проявляются новые свойства, повышающие надежность, долговечность и безопасность в эксплуатации, а также значительно снижаются энергозатраты. Это позволяет сделать вывод о придании заявляемому техническому решению существенных отличий в сравнении с известными в исследуемой области техники. На фиг. 1 изображена боковая проекция общего вида центрифуги в закрытом положении; на фиг. 2 схема расположения центробежных валков и центрифугирования, вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - развернутая кинематическая, совмещенная со структурной, схема центрифуги. Многовалковая центрифуга для получения минеральной ваты из расплава состоит из следующих основных сборочных единиц и деталей; корпуса 1, четырех пустотелых шпинделей I, II, III, IV с жестко закрепленными на них центробежными валками: приемного 2, распределительного 3 и рабочих 4, четырех приводов, состоящих из электродвигателей переменного тока 5 (M1, М2, М3, М4) и четырех передач 6 гибкой связью 7, например, клиновыми или поликлиновыми ремнями. В состав конструкции входят: лоток 8 для подачи расплава 9, регуляторы частоты переменного тока 10, 11, 12, 13, устройства 14, 15, 16, 17, для плавного запуска и поддержания рабочего режима каждого валка центрифуги. Система охлаждения валков центрифуги путем подачи воды через пустотелые шпинделя и системы смазки подшипников на чертеже не показаны. Многовалковая центрифуга работает следующим образом. Включаются устройства обеспечивающие охлаждение центробежных валков и смазку подшипниковых опор шпинделей (I, II, III и IV). Запуск приводов шпинделей с центробежными барабанами 2, 3 и 4 производится поочередно, при помощи устройств 14, 15, 16 и 17 или вручную, согласно программы, для чего регуляторы частоты переменного тока 10, 11, 12 и 13 изначально настраиваются на генерирование минимально допустимой частоты переменного тока подаваемого к приводным электродвигателям, (M1, М2, М3 и М4). При этом, они начинают плавно изменять частоту вращения ротора на котором жестко закреплен ведущий шкив передачи гибкой связью 7, например, клиновыми ремнями, и вращать полый шпиндель 1 с закрепленным на нем центробежным барабаном 2. Плавно изменяя регулятором частоты 10 частоту, подаваемого к приводному электродвигателю M1 тока выводим центробежный барабан 2, в рабочий режим. Контроль и поддержание режима осуществляется при помощи устройства 14, предназначенного для автоматического контроля и поддержания рабочего режима, при этом, при увеличении частоты вращения плавно падает величина крутящего момента, что позволяет изначально, при его максимальном значении, плавно преодолеть динамические и инерционные сопротивления конструкции без увеличения мощности электродвигателей и избежать создания перегрузок в передачах гибкой связью и пиковых нагрузок в силовой сети. После поочередного запуска всех центробежных валков в рабочую зону многовалковой центрифуги подается по лотку 8 струя расплава 9, которая поступает на приемный валок 2, затем на распределительный валок 3, а с него на два рабочих валка 4. Валки располагаются в определенном порядке и образуют рабочую зону, где расплав за счет центробежных сил перерабатывается в вату. Использование в системе подачи энергопитания к электродвигателям приводов вращения шпинделей с центробежными валками регуляторов частоты переменного тока и системы плавного вывода их в рабочий режим и его поддержания, которые связаны с регуляторами частоты и воздействуют на них, позволяет плавно преодолевать динамические и инерционные сопротивления при запуске многовалковой центрифуги, что повышает ее долговечность и надежность, а возникающий эффект, уменьшения крутящего момента по мере возрастания частоты вращения центробежных валков приводит к уменьшению мощности приводных электродвигателей и расхода потребляемой электроэнергии. Применение в конструкции привода передач гибкой связью повышает безопасность работы, т. е. при заклинивании валков, что возможно при увеличении подачи расплава или случайного попадания инородного тела, возникает эффект проскальзывания этой передачи, т. е. она является одновременно силовым и предохранительным звеном в кинематической схеме устройства. Промышленная применяемость многовалковой центрифуги очевидна. Все ее детали и сборочные единицы могут быть изготовлены по общеизвестной технологии на известном оборудовании. Использование изобретения позволяет эксплуатировать центрифугу при увеличении сроков ее ремонта и обслуживания.