Адаптивний вібраційний сепаратор

Реферат: Винахід належить до обладнання для сепарування та класифікації сипучих матеріалів. Адаптивний вібраційний сепаратор, що містить встановлений на пружних опорах корпус з ситами, що виконаний у вигляді спіралеподібних лотків із перфорованим та суцільним дном, який зв'язаний з приводом за допомогою еластичного елемента, збуджувач коливань з дебалансами, що виконані із можливістю провертання навколо осі вала і встановлені попарно на кінцях вертикального вала, при цьому під спіралеподібним лотком із перфорованим дном встановлені вертикальні циліндричні перегородки, в порожнинах між якими розміщені гумові кульки. Згідно з винаходом, привод вертикального вала дебалансного збуджувача коливань електрично з'єднаний із виходом блока зміни частоти привода та першим із двох входів детектора зсуву фаз, а вхід блока зміни частоти привода - із виходом одного із двох блоків порівняння. Один із двох входів даного блока порівняння з'єднано із одним із двох виходів блока оптимальних параметрів, а другий вхід даного блока порівняння з'єднано із виходом детектора зсуву фаз. Другий вихід блока оптимальних параметрів з'єднано з одним із двох входів другого блока порівняння, а інший вхід другого блока порівняння з'єднано із входом блока оптимальних параметрів та з другим входом детектора зсуву фаз і виходом давача вібрації, що закріплений на корпусі адаптивного вібраційного сепаратора. Вихід другого блока порівняння з'єднаний із входом блока зміни ексцентриситету дебалансів, а вихід блока зміни ексцентриситету дебалансів - із дебалансами вертикального вала збуджувача коливань. Винахід забезпечує роботу вібраційного сепаратора в постійному резонансному режимі та зменшення затрат електроенергії на дебалансний привод, а також розширення функціональних можливостей. UA 104487 C2 (12) UA 104487 C2 UA 104487 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до техніки сепарування та класифікації сипучих матеріалів і може бути використаним у сільськогосподарському виробництві, харчовій, будівельній, хімічній, гірничорудній та інших галузях промисловості. Відомий вібраційний сепаратор [А. с. СССР № 831205 Μ. кл. В 07 В (1/06), 1/40, Вібраційний сепаратор. И.А. Шуляк, А.Г. Червоненко, А.А. Взоров, А.А. Гольдиню - 1981; Бюл. № 19, 4 ст.], що містить встановлений на пружних опорах корпус з ситами та зв'язаний з приводом за допомогою еластичного елемента, збуджувач коливань з дебалансами на вертикальному валу. Недоліком даного вібраційного сепаратора є порівняно низька якість сепарування внаслідок малої протяжності робочої зони, відсутність можливості регулювання складових траєкторії коливання сит та їх забивання під час роботи. Найбільш близьким до заявлюваного за технічною суттю є вібраційний сепаратор [1], що містить встановлений на пружних опорах корпус з ситами та зв'язаний з приводом за допомогою еластичного елемента, збуджувач коливань з дебалансами на вертикальному валу, корпус виконаний у вигляді спіралеподібних лотків із перфорованим та суцільним дном, а дебаланси на вертикальному валу виконані із можливістю провертання навколо осі вала і встановлені попарно на його кінцях, причому пари дебалансів розвернуті одна відносно одної таким чином, що між площинами, які проходять через їх центри мас та вісь вертикального вала, утворений кут розвороту у 30-150°, який відраховується у напрямі від нижньої пари дебалансних вантажів до верхньої і має напрям відліку, що співпадає із напрямком завивки спіралі лотків, при цьому під спіралеподібними лотками із перфорованим дном встановлені вертикальні циліндричні перегородки, в порожнинах між якими розміщені гумові кульки. Недоліком такого вібраційного сепаратора є велика споживана потужність вібропривода, що зумовлена нездатністю вібраційного сепаратора працювати в постійному резонансному режимі роботи та відсутність можливості автоматизованого керування технологічними параметрами вібраційного поля для забезпечення заданого технологічно оптимального значення продуктивності (або максимальної продуктивності) при довільній (змінній) масі завантаження лотків. В основу винаходу поставлено задачу у адаптивному вібраційному сепараторі, шляхом електричного з'єднання привода вертикального вала дебалансного збуджувача коливань із виходом блока зміни частоти привода та першим із двох входів детектора зсуву фаз та з'єднання входу блока зміни частоти привода із виходом одного із двох блоків порівняння і одного із двох входів даного блока порівняння із одним із двох виходів блока оптимальних параметрів, а другого входу даного блока порівняння із виходом детектора зсуву фаз, і другого виходу блока оптимальних параметрів із одним із двох входів другого блока порівняння, а іншого входу другого блока порівняння із входом блока оптимальних параметрів та з другим із двох входів детектора зсуву фаз і виходом давача вібрації, що закріплений на корпусі адаптивного вібраційного сепаратора, а також виходу другого блока порівняння із входом блока зміни ексцентриситету дебалансів і виходу блока зміни ексцентриситету дебалансів із дебалансами вертикального вала збуджувача коливань, забезпечити роботу вібраційного сепаратора в постійному резонансному режимі та зменшити затрати електроенергії на дебалансний вібропривід, а також розширити його функціональні можливості. Поставлена задача вирішується тим, що у адаптивному вібраційному сепараторі, який містить встановлений на пружних опорах корпус із ситами та зв'язаний з приводом за допомогою еластичного елемента, збуджувач коливань з дебалансами на вертикальному валу, у якому корпус виконаний у вигляді спіралеподібних лотків із перфорованим та суцільним дном, а дебаланси на вертикальному валу виконані із можливістю провертання навколо осі вала і встановлені попарно на його кінцях, причому пари дебалансів розвернуті одна відносно одної таким чином, що між площинами, які проходять через їх центри мас та вісь вертикального вала, утворений кут розвороту у 30-150°, який відраховується у напрямі від нижньої пари дебалансних вантажів до верхньої і має напрям відліку, що збігається із напрямком завивки спіралі лотків, при цьому під спіралеподібними лотками із перфорованим дном встановлені вертикальні циліндричні перегородки, в порожнинах між якими розміщені гумові кульки, згідно з винаходом, привод вертикального вала дебалансного збуджувача коливань електрично з'єднаний із виходом блока зміни частоти привода та першим із двох входів детектора зсуву фаз, а вхід блока зміни частоти привода - із виходом одного із двох блоків порівняння, і один із двох входів даного блока порівняння з'єднано із одним із двох виходів блока оптимальних параметрів, а другий вхід даного блока порівняння - із виходом детектора зсуву фаз, другий вихід блока оптимальних параметрів з'єднано із одним із двох входів другого блока порівняння, а інший вхід другого блока порівняння - із входом блока оптимальних параметрів та з другим із двох входів детектора зсуву фаз і виходом давача вібрації, що закріплений на корпусі адаптивного 1 UA 104487 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 багатофракційного вібраційного сепаратора, причому вихід другого блока порівняння з'єднаний із входом блока зміни ексцентриситету дебалансів, а вихід блока зміни ексцентриситету дебалансів - із дебалансами вертикального вала збуджувача коливань. Дана конструкція адаптивного вібраційного сепаратора дозволяє відслідковувати в реальному часі амплітуду, частоту та фазу коливань його корпуса і, завдяки постійній корекції частоти циклічної вимушуючої сили дебалансного привода збуджувача коливань, забезпечувати постійний резонансний режим роботи незалежно від зміни маси завантаження живильника сепаратора і від величини відсепарованої маси (відділеної, відсортованої) сипучої суміші кожної із двох фракцій. Дотримання постійного резонансного режиму роботи у адаптивному вібраційному сепараторі дозволяє забезпечити менші енергозатрати на виконання поставленої технологічної задачі з розділення чи очищення сировини від домішок, фракціонування, сортування. А також дозволяє інтегрувати технологічний процес вібраційного розділення (сепарування) сипучих сумішей в гнучкі автоматизовані лінії багатьох галузей виробництва і при мінімальних енергозатратах (в резонансному режимі роботи) керувати продуктивністю роботи сепаратора, зокрема автоматично забезпечувати на вибір два режими роботи: режим максимальної продуктивності при довільній (змінній) масі завантаження сепаратора сипучою сировиною та режим заданої продуктивності, що зумовлений іншими зв'язаними технологічними процесами при довільній (змінній) масі завантаження сепаратора сипучою сировиною. Конструктивна схема адаптивного вібраційного сепаратора зображена на кресленні (траєкторія руху оброблюваного сипучого матеріалу вказана пунктирними стрілками). Адаптивний вібраційний сепаратор складається із рами 1, на якій за допомогою рівномірно розміщених по колу пружних елементів 2 встановлено корпус, що утворений співвісними зовнішнім 3 та внутрішнім 4 циліндрами, які приварені до опорного диска 5. У корпусі закріплені верхні 6 та нижні 7 вертикальні роздільні смужки, що вигнуті у формі спіралей і утворюють спіральні лотки, які починаються біля внутрішнього циліндра 4 і закінчуються вивантажувальними верхнім 8 та нижнім 9 лотками, прикріпленими до зовнішнього циліндра 3. Між спіральними смужками 6 та 7 розміщені верхнє калібрувальне 10 та нижнє - перепускне 11 сита. Між ситами закріплені циліндричні вертикальні роздільні перегородки 12, що співвісні з циліндрами 3 та 4 і поділяють відстань між ними на три рівних частини. У порожнинах між перегородками 12 і ситами 10 та 11 вільно розміщені гумові кульки 13. Діаметр отворів калібрувального сита 10 вибирається залежно від розмірів гранул оброблюваного матеріалу, діаметр отворів перепускного сита 11 більшим від діаметра отворів сита 10, але меншим половини діаметра гумових кульок 13. До опорного диска 5 та внутрішнього циліндра 4 кріпиться збуджувач коливань, який складається із вертикального вала 14, що встановлений співвісно із циліндром 4 у підшипниковому вузлі 15. На обох кінцях вертикального вала 14 розміщені верхня 16 та нижня 17 пари дебалансів. У кожній парі дебаланси можуть встановлюватись під кутом γ один відносно одного, а пари дебалансів 16 та 17 встановлені таким чином, щоб між площинами, які проходять через їх центри мас і вісь вертикального вала, 14 утворювався кут їх взаємного розвороту α величиною у 30-150°. Причому кут розвороту α, який відраховується у напрямі від нижньої пари дебалансів до верхньої, має напрям відліку, що збігається із напрямком завивки спіралі лотків. Вертикальний вал 14 з'єднаний за допомогою еластичної муфти 18 із привідним електродвигуном 19. Привідний електродвигун 19 з'єднаний із блоком зміни частоти (дебалансного) привода 29 та першим входом детектора зсуву фаз 28. На корпусі закріплено давач вібрації 30, електричні сигнали від якого надходять до другого входу детектора зсуву фаз 28, блока оптимальних параметрів 26 та одного із входів компаратора 25. Один із двох виходів блока оптимальних параметрів 26 та вихід детектора зсуву фаз 28 подають свої сигнали на входи компаратора 27, а вихідний сигнал із даного компаратора надходить на вхід блока зміни частоти привода 29. Сигнал із другого виходу блока оптимальних параметрів 26 надходить на другий вхід компаратора 25, результат порівняння на компараторі 25 подається на вхід блока зміни ексцентриситету дебалансів 24, який з'єднаний із парами дебалансів 16 та 17. Рама 1 вібраційного сепаратора встановлена на віброопорах 20. Над початками спіральних лотків закріплений живильник (бункер) 21, а в кінці спіральних лотків, під вивантажувальними лотками 8 та 9 розміщені верхній 22 та нижній 23 приймальні бункери, відповідно. Адаптивний вібраційний сепаратор працює таким чином. При включенні привідного електродвигуна 19, обертовий рух через еластичну муфту 18 передається до вертикального вала 14 із парами дебалансів 16 і 17, що призводить до виникнення системи двох взаємно нерухомих обертових відцентрових сил, які діють на вертикальний вал 14. Під дією цих сил генеруються складні просторові коливання корпусу вібраційного сепаратора із 2 UA 104487 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 спіралеподібними лотками, які можна розглядати як суму двох коливань: поступальних коливань його центра мас по горизонтальній круговій траєкторії та кутових коливань навколо центра мас. При цьому кожна точка робочої поверхні спіралеподібних лотків коливається по траєкторії, яка має форму нахиленого під певним кутом до горизонтальної площини еліпса. Причому точки поверхонь спіралеподібних лотків, які лежать на концентричному із віссю вертикального вала 14 колі, здійснюють ці коливання із зсувом фаз одна відносно одної. Такі коливання точок поверхонь спіралеподібних лотків можна розглядати як розповсюдження вздовж їх кільцевих осей квазіхвиль, які складаються із біжучих повздовжньої і поперечної квазіхвиль, що зсунуті одна відносно одної на 90°. Причому хвилеві фронти обох квазіхвиль мають форму площин, які проходять через вісь вертикального вала 14, а довжина квазіхвиль рівна довжині концентричного із віссю вала 14 кола, вздовж якого вона розповсюджується. Такі коливання точок поверхонь спіралеподібних лотків, призводять до інтенсивного перемішування і вібротранспортування оброблюваного матеріалу вздовж їх спіральних доріжок. Оскільки напрям вібротранспортування шару сипучого матеріалу не залежить від напрямку обертання вертикального вала 14 і завжди здійснюється у напрямку підрахунку кута розвороту дебалансних вантажів α від нижньої пари дебалансів 17 до верхньої 16, за умови, що цей кут не більший α