Способ жидкостной обработки материалов и устройство для его осуществления

Способ жидкостной обработки материалов и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: изобретение относится к оборудованию для жидкостной обработки, а именно к самобалансирующимся центрифугам на гидроопоре, и может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности. Сущность изобретения: за счет ступенчатого разгона центрифуги со сливом части жидкости из корпуса центробежной опоры во время выдержки на каждом этапе обработки изделия повышают ее качество. В устройстве для этого создают начальное натяжение упругого вала, воспринимающего избыточную массу роторной системы и соединяющего ротор с приводом, состоящим из электрического двигателя и редуктора. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для жидкостной обработки древесины и может быть использовано в лесной и деревообрабатывающей промышленности.

Известен способ жидкостной обработки материалов в центрифуге на гидроопоре путем ее разгона и выхода на рабочий режим с уменьшением количества жидкости в гидроопоре (1).

Известно устройство для жидкостной обработки материала, включающее центрифугу на гидроопоре в виде опорного цилиндра, помещенного в заполненный жидкостью корпус, несущую камеру жидкостной обработки, средства демпфирования и привод (1).

Известные способ и устройство не обеспечивают обработки древесины в виде, например, пиломатериалов достаточного качества с малыми затратами энергии.

Для решения этой задачи в способе жидкостной обработки материалов в центрифуге на гидроопоре путем ее разгона и выхода на рабочий режим с уменьшением количества жидкости в гидроопоре согласно изобретению изменение количества жидкости в гидроопоре осуществляют при изменении положения цилиндра по высоте, а разгон центрифуги ведут поэтапно с выдержкой на частотах вращения, предшествующих резонансным, также рабочему режиму, при этом во время выдержек дополнительно уменьшают количество жидкости в гидроопоре, сливая ее из корпуса центрифуги в количестве, при котором суммарная величина остаточной Архимедовой силы гидроопоры и подъемная сила камер жидкостной обработки с обтекателями не станет меньше на 10-20% общей массы роторной системы.

А устройство для жидкостной обработки материалов, включающее центрифугу на гидроопоре в виде опорного цилиндра, помещенного в заполненный жидкостью корпус, несущую камеру жидкостной обработки, средства демпфирования и привод, согласно изобретению снабжено радиально расположенными несколькими камерами жидкостной обработки с аэродинамическими обтекателями и разнесенными по высоте и соединенными насосом емкостями равного объема, связанными трубопроводами с задвижками с нижней частью заполненного жидкостью корпуса гидроопоры, причем крышка нижней емкости расположена на уровне жидкости в корпусе гидроопоры после последнего ее слива, а днище верхней емкости расположено на уровне жидкости в корпусе гидроопоры в исходном состоянии.

Существо изобретения иллюстрируется на примере работы центрифуги, приведенной на фиг.1, где схематично представлен продольный ее разрез.

Центрифуга включает корпус 1 с жидкостью, в которую помещен опорный цилиндр 2, эквидистантно которому установлена цилиндрическая стенка 3, прикрепленная к корпусу упругими связями 4. На торце опорного цилиндра 2 установлены в ряд цилиндрические трубы 5, которые совместно с торцовыми крышками 6 и промежуточными перегородками 7 образуют симметрично расположенные камеры пропитки для размещения заготовок пиломатериалов. Камеры пропитки между собой и с емкостью для пропитывающей жидкости связаны трубопроводами 8. Емкость для пропитывающей жидкости образована стенкой опорного цилиндра 2, промежуточным днищем 9 и верхней торцевой крышкой, через которую проходят трубы 8. Цилиндрические трубы камер пропитки заключены в профильные аэродинамические обтекатели 10, образующие крыло на каждом плече труб. Опорный цилиндр 2 по центру днища связан с днищем корпуса 1 при помощи шарнирной гибкой связи 11. В нижней части корпуса выполнено отверстие с вваренной в него трубой 12, управляемой задвижкой 13, сообщающих внутренний объем корпуса с емкостью 14.

Размеры емкости 14 выбраны из условия, чтобы верхняя крышка ее располагалась на уровне жидкости в корпусе 1 после слива из него задаваемого объема жидкости. Над емкостью 14 расположена емкость 15, равного с ней объема. Нижнее днище емкости 15 располагается на уровне жидкости в корпусе центрифуги в исходном состоянии при полном заполнении корпуса 1. Емкости 14 и 15 соединены между собой трубой 16 с перекачивающим насосом 17, диаметр которой меньше диаметра трубы 12. Днище емкости 15 соединено трубой 18 и управляемой задвижкой 19 с нижней трубой 12 в зоне между корпусом 1 и задвижкой 13. Блок пропитывающих камер 5 соединен посредством упругого вала 20 с выходным валом редуктора 21, связанного с электрическим двигателем 22, установленным на раме 23, закрепленной на стенке шахты 24, в которой вращается ротор центрифуги.

Работа устройства и способ осуществляется следующим образом.

После загрузки заготовок пиломатериалов в камеры пропитки 5 и заливки пропитывающей жидкости в центральную емкость 9 опорный цилиндр 2 погружен на максимальную глубину, при которой Архимедова сила поплавка 2 становится равной или несколько меньшей, чем масса роторной системы. Избыточная масса роторной системы воспринимает через упругий вал 20 опорный подшипниковый узел выходного вала редуктора 21.

В этом состоянии включают питание электродвигателя 22 и начинается ускоренное вращение роторной системы. При этом пропорционально квадрату линейной скорости возникает аэродинамическая подъемная сила крыльев. Разгон ведут ступенчато, на первом этапе до скорости, равной 0,95 скорости вращения, соответствующей первой резонансной частоте роторной системы. Резонансные частоты определяют расчетом или устанавливают экспериментально для каждой центрифуги. По достижении этой скорости прекращают увеличение напряжения или тока питания двигателя и делают паузу. В это время открывают задвижку 13 и осуществляют слив жидкости из корпуса 1 центрифуги в нижнюю емкость 14 в количестве, при котором общая величина Архимедовой силы и подъемной силы крыльев не станет меньше массы роторной системы, о чем судят по натяжению упругого вала 20. Задвижку 13 перекрывают. При этом вследствие снижения сопротивления трения опорного цилиндра 2 происходит автоматически разгон роторной системы без увеличения мощности, потребляемой двигателем от сети. В результате первой резонансный режим оказывается пройденным.

После этого увеличением напряжения или силы тока продолжают разгон центрифуги до второй резонансной скорости вращения. При скорости, соответствующей 0,95 величины второй резонансной скорости вращения, прекращают увеличение питания двигателя и опять делают паузу. Открывают повторно задвижку 13 и сливают еще одну часть жидкости из корпуса центрифуги в емкость 14. Слив продолжают пока опять общая величина Архимедовой силы и подъемной силы крыльев не станет меньше массы роторной системы.

И опять вследствие снижения сопротивления трения опорного цилиндра произойдет автоматически разгон центрифуги и окажется пройденной и вторая резонансная скорость центрифуги.

Как правило, вторая резонансная частота вращения составляет (0,8-0,9) рабочей частоты. Задвижка 13 не закрывается до тех пор, пока уровни жидкости в корпусе центрифуги и в емкости 14 не сравняются, о чем сигнализирует поплавковый сигнализатор, размещенный в емкости 14. После этого закрывают задвижку 13.

Снижение потерь на трение в гидроопоре за счет рассчитанного слива жидкости обеспечивает разгон центрифуги и ее работу в режиме, при котором суммарная подъемная сила крыльев и остаточная Архимедова сила опорного цилиндра достигнет величины, равной (0,8-0,9) массы роторной системы. Избыточная масса роторной системы воспринимает через упругий вал 20 опорной подшипниковый узел выходного вала редуктора 21. Благодаря его натяжению компенсируется снижение поперечной демпфирующей силы жидкости в корпусе центрифуги, обеспечивается ее устойчивое вращение.

Пропитка заготовок пиломатериалов длится в течение 30-40 мин на установившейся скорости вращения, соответствующей требуемому давлению пропитывающей жидкости в камерах пропитки.

За это время насосом 17 перекачивают по трубопроводу 16 жидкость из емкости 14 в емкость 15. При заполнение емкости 15, о чем сигнализирует поплавковый измеритель уровня в ней, выключают насос. После окончания времени пропитки заготовок открывают задвижку 19 и жидкость из емкости 15 самотеком переливается в корпус 1. По мере повышения уровня жидкости увеличивается сопротивление трения в опоре и происходит замедление ее вращения. Диаметр труб 12 и 19 выбирают по условиям обеспечения перелива жидкости из корпуса 1 в емкость 14 и из емкости 15 в корпус 1 в заданное время. За счет поэтапного разгона центрифуги и быстрого слива части жидкости из корпуса центрифуги в переливную емкость обеспечивается снижение затрат мощности электрического двигателя на преодоление трения в опоре и вибрации при прохождении резонансных частот вращения роторной системы.

Надежность центрифуги даже в случае внезапного отключения подачи электроэнергии во время пропитки при слитом уровне жидкости в корпусе центрифуги не приведет к аварийной ситуации, т.к. опорный подшипниковый узел выходного вала редуктора обеспечит восприятие избыточной массы роторной системы на период торможения центрифуги и до заполнения уровня жидкости в корпусе до исходного.

Формула изобретения

1. Способ жидкостной обработки материалов в центрифуге на гидроопоре путем ее разгона и выхода на рабочий режим с уменьшением количества жидкости в гидроопоре, отличающийся тем, что изменение количества жидкости в гидроопоре осуществляют при изменении положения цилиндра по высоте, а разгон центрифуги ведут поэтапно с выдержкой на частотах вращения, предшествующих резонансным, также рабочему режиму, при этом во время выдержек дополнительно уменьшают количество жидкости в гидроопоре, сливая ее из корпуса центрифуги в количестве, при котором суммарная величина остаточной Архимедовой силы гидроопоры и подъемная сила камер жидкостной обработки с обтекателями не станет меньше на 10 20% общей массы роторной системы.

2. Устройство для жидкостной обработки материалов, включающее центрифугу на гидроопоре в виде опорного цилиндра, помещенного в заполненный жидкостью корпус, несущую камеру жидкостной обработки, средства демпфирования и привод, отличающееся тем, что оно снабжено радиально расположенными несколькими камерами жидкостной обработки с аэродинамическими обтекателями и разнесенными по высоте и соединенными насосом емкостями равного объема, связанными трубопроводами с задвижками с нижней частью заполненного жидкостью корпуса гидроопоры, причем крышка нижней емкости расположена на уровне жидкости в корпусе гидроопоры после последнего ее слива, а днище верхней емкости расположено на уровне жидкости в корпусе гидроопоры в исходном состоянии.