вертикальный роторный механизм с самобалансирующимся рабочим органом

Формула изобретения

1. Вертикальный роторный механизм с самобалансирующимся рабочим органом, содержащий рабочий орган, фигурное основание, средство коррекции дисбаланса рабочего органа, средство передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу и привод с жестким валом, соединенным с фигурным основанием, отличающийся тем, что рабочий орган связан с фигурным основанием посредством гибких элементов, средство коррекции дисбаланса рабочего органа состоит из корректирующей массы, выполненной из твердого тела в виде кольца, и гибких элементов, связывающих корректирующую массу с рабочим органом и взаимодействующих с фигурным основанием, а средство передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу выполнено в виде гибкой механической передачи, состоящей из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен телескопическим, причем места соединения гибких элементов средства коррекции дисбаланса рабочего органа с рабочим органом расположены ближе к оси вращения ротора по сравнению с местами их взаимодействия с фигурным основанием.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что фигурное основание установлено в подшипниковом узле, закрепленном на корпусе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к роторной технике, в частности к вертикальным роторам с самобалансирующимся в ходе использования рабочим органом, и может найти применение в различных отраслях машиностроения: дробилки и мельницы с роторным рабочим органом, центрифуги, сепараторы, турбины, электрогенераторы, двигатели, станки и другие устройства с роторным рабочим органом.

Известен вертикальный роторный механизм (вертикальная центрифуга) со статической балансировкой ротора, содержащий рабочий орган, жестко установленный на опорном валу, привод с валом, который соосно расположен с валом рабочего органа, и механизм статической балансировки ротора, расположенный между опорным валом рабочего органа и валом привода и содержащий планшайбу, жестко установленную на валу привода, и два исполнительных механизма, каждый из которых состоит из подвижного элемента, причем нижний исполнительный механизм установлен на планшайбе, а верхний исполнительный механизм и ротор - на подвижном элементе нижнего исполнительного механизма, при этом направления перемещения подвижных элементов исполнительных механизмов перпендикулярны друг другу (авт. св. СССР №1440554, В 04 В 9/00, публ. 30.11.88).

Однако в известном устройстве невозможно осуществить эффективную балансировку ротора из-за жесткого соединения рабочего органа и опорного вала, а механизм балансировки ротора обладает сложной конструкцией, что обуславливает высокие материальные и энергозатраты при производстве и высокие энергозатраты и сложность при использовании.

Известен также вертикальный роторный механизм с самобалансирующимся рабочим органом (Центробежное устройство для разделения материалов), содержащий рабочий орган, фигурное основание, установленное на телах качения, средство коррекции дисбаланса рабочего органа, средства передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу и привод с жестким валом, соединенным с фигурным основанием, при этом рабочий орган установлен на фигурном основании посредством обечайки из эластичного материала, герметично соединенной с рабочим органом и фигурным основанием, средство коррекции дисбаланса рабочего органа выполнено из жидкого тела, расположенного с полным заполнением в герметичной полости, образованной рабочим органом, фигурным основанием и обечайкой, а средства передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу выполнены в виде упругих элементов (авт. св. СССР №1745349, В 04 В 9/14, публ. 07.07.92).

Однако в известном роторном механизме самобалансировка рабочего органа является неэффективной из-за того, что корректирующая масса в виде жидкости, расположенная в герметичной камере, не обладает возможностью перемещаться в направлении, противоположном направлению перемещения дисбалансного рабочего органа. Более того, очевидно, что при возникновении дисбаланса корректирующая масса будет перемещаться в ту же сторону, что и рабочий орган, т.к. он жестко соединен с упругой обечайкой. Кроме этого, передача вращательного момента рабочему органу посредством упругих элементов является малоэффективной.

Сущность изобретения заключается в том, что для решения поставленной задачи за счет получения указанного технического результата вертикальный роторный механизм с самобалансирующимся рабочим органом, содержащий рабочий орган, фигурное основание, средство коррекции дисбаланса рабочего органа, средство передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу и привод с жестким валом, соединенным с фигурным основанием, отличается тем, что рабочий орган связан с фигурным основанием посредством гибких элементов, средство коррекции дисбаланса рабочего органа состоит из корректирующей массы, выполненной из твердого тела в виде кольца, и гибких элементов, связывающих корректирующую массу с рабочим органом и взаимодействующих с фигурным основанием, а средство передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу выполнено в виде гибкой механической передачи, состоящей из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен телескопическим, причем места соединения гибких элементов средства коррекции дисбаланса рабочего органа с рабочим органом расположены ближе к оси вращения ротора по сравнению с местами их взаимодействия с фигурным основанием, а фигурное основание установлено в подшипниковом узле, закрепленном на корпусе.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 - общий вид вертикального роторного механизма в разрезе; фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; фиг.4 - общий вид вертикального роторного механизма в разрезе с рабочим органом, находящимся в состоянии дисбаланса.

Вертикальный роторный механизм с самобалансирующимся рабочим органом содержит рабочий орган 1, снабженный опорным элементом 2, фигурное основание 3, гибкие элементы 4, связывающие опорный элемент 2 рабочего органа 1 и фигурное основание 3, средство коррекции дисбаланса рабочего органа 1, содержащее корректирующую массу 5, выполненную из твердого тела в виде кольца, и гибкие элементы 6, 7, 8, 9, 10, 11 (фиг.2 и 3), связывающие корректирующую массу 5 с рабочим органом 1 и взаимодействующие с фигурным основанием 3, причем места их соединения с рабочим органом 1 расположены ближе к оси вращения ротора по сравнению с местами их взаимодействия с фигурным основанием 3, гибкую механическую передачу 12, состоящую из трех валов, последовательно соединенных с возможностью пересечения осей, один из которых выполнен телескопическим, и обеспечивающую передачу вращательного момента от фигурного основания 3 рабочему органу 1, и привод (не показан) с жестким валом 13, соединенным с фигурным основанием 3. Фигурное основание 3 установлено в подшипниковом узле 14, закрепленном на корпусе 15.

Изобретение используют следующим образом.

Посредством привода (не показан) с жестким валом 13 фигурному основанию 3 придают вращение с требуемой технологической скоростью. Посредством гибкой механической передачи 12 вращательный момент передается от фигурного основания 3 рабочему органу 1. При возникновении дисбаланса, например режимного (фиг.4), рабочий орган 1 перемещается в направлении вектора дисбаланса и тянет за собой гибкий элемент 6 и корректирующую массу 5, которая благодаря взаимодействию гибкого элемента 6 с фигурным основанием 3 перемещается в направлении, прямо противоположном направлению перемещения и, соответственно, вектору дисбаланса рабочего органа 1 и приобретает относительно оси вращения ротора состояние дисбаланса, вектор которого прямо противоположен вектору дисбаланса рабочего органа 1. При уравнивании дисбалансов по силе перемещение рабочего органа 1 прекращается.

При устранении режимного дисбаланса рабочий орган 1, продолжающий вращаться с технологической скоростью, под действием сил самоцентрирования (Ишлинский А.Ю. Прикладные задачи механики. Книга 2. Механика упругих и абсолютно твердых тел. М.: Наука, 1986. - С.123) перемещается в обратном направлении и тянет за собой гибкий элемент 9 и корректирующую массу 5. Рабочий орган 1 и корректирующая масса 5 перемещаются в исходное положение.