устройство для виброперемешивания жидкостей

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее емкость, в которой размещен перфорированный диск, закрепленный на штоке, который жестко соединен с якорем электромагнита, подпружиненного относительно неподвижной части электромагнита, выполненной в виде ферромагнитного сердечника с размещенной на его ярме обмоткой, подключенной к источнику тока, ферромагнитный сердечник снабжен размещенными на внутренней боковой поверхности его неподвжной части полюсами с полюсными наконечниками и размещенными в цилиндрическом зазоре между ними ферромагнитным шунтом в виде усеченного шихтованного цилиндра, соединенного с регулируемым по числу оборотов двигателем, при этом в качестве источника питания обмоток, расположенных на ярме сердечника, используют источник питания постоянного тока, отличающееся тем, что неподвижная часть электромагнита выполнена Н-образной, при этом полюсы с полюсными наконечниками размещены относительно ярма симметрично якорю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов массообмена, протекающих в системе жидкость твердое тело, и может найти применение в технологии очистки воды, более конкретно при виброперемешивании жидкостей.

Известно устройство для виброперемешивания жидкостей, содержащее емкость, в которой размещен перфорированный диск, закрепленный на штоке, который жестко соединен с якорем электромагнита, подпружиненного относительно неподвижной части электромагнита, выполненной в виде П-образного ферромагнитного сердечника с размещенной на его якоре обмоткой, подключенной к источнику питания [1] Слож-ность конструкции и ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия вибрации переменной частоты являются недостатками этого устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для виброперемешивания жидкостей, содержащее емкость, в которой размещен перфорированный диск, закрепленный на штоке, который жестко соединен с якорем электромагнита, подпружиненного относительно неподвижной части электромагнита, выполненной в виде П-образного ферромагнитного сердечника с размещенной на его ярме обмоткой, подключенной к источнику тока, П-образный ферромагнитный сердечник снабжен размещенными на внутренней боковой поверхности его неподвижной части полюсами с полюсными наконечниками и размещенным в цилиндрическом зазоре между ними перфорированным шунтом в виде усеченного шихтованного цилиндра, соединенного с регулируемым по числу оборотов двигателем, а в качестве источника питания обмоток, расположенных на ярме сердечника, используют источник питания постоянного тока [2] Большое энергопотребление, вызванное большой длиной магнитопровода, является недостатком этого устройства.

Целью изобретения является снижение энергопотребления.

Достигается это тем, что в устройстве для виброперемешивания жидкостей, содержащем емкость, в которой размещен перфорированный диск, закрепленный на штоке, который жестко связан с якорем электромагнита, подпружиненного относительно неподвижной части электромагнита, выполненной в виде ферромагнитного сердечника с размещенной на его ярме обмоткой, подключенной к источнику тока, ферромагнитный сердечник снабжен размещенными на внутренней боковой поверхности его неподвижной части полюсами с полюсными наконечниками и размещенным в цилиндрическом зазоре между ними ферромагнитным шунтом в виде усеченного шихтованного цилиндра, соединенного с регулируемым по числу оборотов двигателем, при этом в качестве источника питания обмоток, расположенных на ярме сердечника, используют источник питания постоянного тока, неподвижная часть электромагнита выполнена Н-образной, при этом полюсы с полюсными наконечниками размещены относительно ярма симметрично якорю.

На фиг. 1 схематично изображено устройство при минимальном зазоре между якорем и торцовыми поверхностями сердечника; на фиг.2 то же, при максимальном зазоре.

Устройство содержит корпус 1, заполненный жидкостью 2. В корпусе 1 установлена вибрационная мешалка в виде перфорированного диска 3, жестко закрепленного на штоке 4. Шток 4 прикреплен к якорю 5, подпружиненному относительно неподвижной части электромагнита. Неподвижная часть электромагнита выполнена в виде Н-образного сердечника 6, на ярме которого размещена обмотка 7, подключенная к источнику постоянного тока 8. К торцовым поверхностям стержней 9 и 10 сердечника неподвижно закреплены полюса 11 и 12 с полюсными наконечниками 13 и 14, образующие между собой цилиндрический воздушный зазор 15, в котором размещен ферромагнитный шунт 16, выполненный в виде усеченного шихтованного цилиндра. Шунт 16 соединен с регулируемым по числу оборотов двигателем 17, например двигателем постоянного тока.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении шунт 16 занимает положение, показанное на фиг.1, при этом воздушный зазор 15 между полюсными наконечниками 11 и 12 и шунтом 16 минимальный. Подключение обмотки сердечника 6 к источнику постоянного тока 8 обусловливает возникновение постоянного магнитного потока, основная часть которого замыкается по пути: ярмо сердечника 6, стержень 9, полюс 11, полюсный наконечник 13, ферромагнитный шунт 16, полюсный наконечник 14, полюс 12, стержень 10. Магнитный поток, проходящий через якорь 5, мал и поэтому якорь к Н-образному сердечнику не притягивается, т.е. занимает положение, показанное на фиг.1. С помощью двигателя 17 ферромагнитный шунт 16 приводится во вращательное движение и в некоторый момент времени занимает положение, показанное на фиг.2. В этом положении магнитное сопротивление между Н-образным сердечником и якорем 5 становится меньше, чем магнитное сопротивление между полюсными наконечниками 13 и 14 и шунтом 16. Это приводит к тому, что основная часть магнитного потока замыкается через якорь 5. Возникает электромагнитное усилие, обусловливающее притяжение якоря 5 к Н-образному сердечнику вместе со штоком 4 и диском 3, расположенным внутри корпуса 1. При дальнейшем вращении шунта 16 он вновь занимает положение, показанное на фиг.1. В этом положении якорь под действием пружины занимает исходное положение, показанное на фиг.1. Цикл окончен. Дальнейшая работа осуществляется аналогично.

Рассмотрим положение, показанное на фиг.1. Зазор между ферромагнитным шихтованным шунтом и полюсными наконечниками согласно технологическим возможностям изготовления устройства может быть 0,1-0,5 мм. Для того, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой, проходил по пути: ярмо, стержень, полюс, полюсный наконечник, шунт, полюсный наконечник полюс, боковой стержень, необходимо, чтобы зазор между якорем и торцовыми поверхностями стержней был как минимум в 5-10 раз больше зазора между полюсными наконечниками и шунтом. При таком соотношении зазоров магнитный поток в зазоре между якорем и торцовыми поверхностями стержней мал по величине, вследствие чего и электромагнитное усилие, действующее на якорь, также мало и якорь под действием упругих сил пружин и веса подвижных частей устройства возвращается в положение, показанное на фиг.1. В этом положении якоря под действием электродвигателя шунт поворачивается и в некоторый момент времени занимает положение, изображенное на фиг.2.

Для надежного притяжения якоря в данном случае необходимо, чтобы основная часть магнитного потока, созданного обмоткой, замыкалась по пути: ярмо, стержень, якорь, стержень. Это может быть достигнуто, если воздушный зазор между якорем и торцовыми поверхностями стержней меньше зазора между полюсными наконечниками и ферромагнитным шунтом в 5-10 раз. Причем величина электромагнитного усилия, действующего на якорь, должна быть достаточна для преодоления упругих сил пружины и совершения работы по виброперемешиванию жидкости за счет движения подвижной части устройства. Движение якоря прекращается при равенстве электромагнитного усилия, действующего на якорь, и упругих сил пружины и веса подвижной части устройства. В этом состоянии воздушный зазор между якорем и торцовыми поверхностями стержней должен составлять 5-10-ю часть от минимально возможного зазора между полюсными наконечниками и шунтом, который устанавливается в положении шунта, изображенном на фиг.1.

П р и м е р. Пусть в положении, показанном на фиг.1, зазор между шунтом и полюсными наконечниками установлен равным 0,1-0,2 мм. В этом случае минимальный зазор между якорем и торцовыми поверхностями стержней составляет 0,5-2,0 мм. При амплитуде колебаний, равной, например, 8 мм, максимальный зазор между якорем и торцовыми поверхностями стержней равен 8,5-10 мм. Тогда максимальный зазор между шунтом и полюсными наконечниками (фиг.2) составляет 42,5-100 мм.

Таким образом, конкретные размеры зазоров определяются технологическими возможностями изготовления, необходимыми требованиями работоспособности установки. При этом должны сохраняться следующие условия: значение отношения воздушного зазора между подпружиненным якорем и торцовыми поверхностями стержней Н образного сердечника к величине максимально возможного воздушного зазора между полюсными наконечниками и шунтом должно быть в пределах 0,1-0,2, а при минимально возможном воздушном зазоре между полюсными наконечниками и шунтом в пределах 5-10.

Регулируя плавно число оборотов, например, посредством изменения напряжения на якоре двигателя постоянного тока, можно изменять частоту перемещения вибрационной мешалки, что позволяет при ведении технологических процессов поддерживать оптимальную частоту вибрации. Все это позволяет расширить функциональные возможности устройства для перемешивания жидкостей. Использование в устройстве одного электромагнита обеспечивает простоту конструкции, высокую надежность и небольшую стоимость установки в целом.

Снижение энергопотребления за счет сокращения длины магнитопровода в режиме притянутого якоря, достигаемое изменением формы магнитопровода, является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.