центрифуга для пропитки пиломатериалов

Формула изобретения

ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ПРОПИТКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ, включающая корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана, внутри которого установлен опорный поплавок с днищем, демпферную цилиндрическую стенку, закрепленную коаксиально цилиндрическому стакану и соединенную с боковой стенкой и днищем корпуса при помощи упругих элементов, гибкую связь, которая соединена с возможностью вращения с днищами опорного клапана и корпуса, цилиндрические пропиточные камеры, установленные симметрично оси вращения взаимно перпендикулярно на опорном поплавке, привод пропиточных камер, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат за счет снижения потери мощности на преодоление сопротивления вращающейся системы, каждая цилиндрическая пропиточная камера снабжена обтекателем, который выполнен в виде крыла и установлен на ее конце, приводной вал пропиточных камер имеет телескопически соединенные между собой вставки с гибкой связью, которые закреплены с присоединительными узлами, при этом длину каждого крыла l_к обтекателя от торца цилиндрической пропиточной камеры к оси вращения центрифуги выбирают из зависимости



где R наибольшая длина трубы камеры пропитки;

частота вращения центрифуги;

K 1,15 1,25 коэффициент, учитывающий кривизну профиля и вес обшивки крыла;

C_у коэффициент подъемной силы крыла;

g удельный вес обшивки крыла;

b_в плотность воздуха;

толщина обшивки крыла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для пропитки сырых пиломатериалов без предварительной их сушки.

Цель изобретения снижение энергозатрат центрифуги при вращении.

На фиг. 1 изображена схематически центрифуга, продольное сечение; на фиг. 1 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 продольное сечение упругого вала с телескопической вставкой; на фиг. 5 продольное сечение гибкой связи с подшипниковыми присоединительными узлами.

Центрифуга включает корпус 1 в виде герметичного цилиндрического стакана, цилиндрический опорный поплавок 2 с днищем и открытым верхним торцом со шпангоутом, соединенным с технологическим пропиточным агрегатом, выполненным в виде цилиндрических камер 3. Привод центрифуги выполнен в виде электрического двигателя 4, соединенного при помощи упругого вала с цилиндрическими камерами 3. Упругий вал состоит из соединенных между собой центральной телескопической вставки 5, отрезка троса 6 и присоединительных узлов 7 и 8. На тросе закреплена обмотка в виде проволоки 9. Цилиндрический опорный поплавок 2 по центру днища связан при помощи гибкой связи 10 и присоединительных кронштейнов 12 с днищем корпуса 1. Гибкая связь выполнена в виде набора эластичных жгутов 10, по верху которых навит трос 11. Упругая характеристика жгутов, их длина выбраны из условия обеспечения заданного начального натяга в исходном загруженном состоянии центрифуги и небольшим увеличением натяга по мере всплытия опоры 2 вверх на заданную величину. Удержание ротора центрифуги от дальнейшего всплытия обеспечивает трос 11. Привод 4 установлен при помощи силовой крестовины 13 над технологическим агрегатом 3. Балки силовой крестовины жестко прикреплены к фундаментным блокам.

На участках труб камер пропитки, примыкающих к торцевым крышкам, установлены профильные крыловые обтекатели 14, состоящие из нервюр 15, жестко прикрепленных к стенке трубы 3 камеры пропитки, на которых закреплен листовой материал, и профилирующего переднего профиля 16.

Размеры крыловых обтекателей выбирают на основе аэродинамического расчета. При этом величину суммарной подъемной силы выбирают равной или большей общего веса пропитывающей жидкости и пиломатериалов, загружаемых в пропиточные камеры. Расчетной скоростью набегающего потока воздуха считают линейную скорость сечения камеры пропитки, расположенного от оси вращения центрифуги на половине длины крыла на рабочей частоте вращения центрифуги. Концевая дужка каждого крыла выполнена по радиусу окружности, описываемой наиболее удаленной от оси вращения точкой торца камеры пропитки.

Центрифуга работает следующим образом.

Заливают в центральную емкость опорного цилиндра 2 пропитывающую жидкость, закладывают в каждую пропиточную камеру 3 пропитываемые пиломатериалы и закрывают торцевые крышки. Под действием веса пиломатериалов и жидкости опорный поплавок 2 и ротор центрифуги дополнительно погружаются в воду, заполняющую корпус 1. Погружение происходит на глубину, при которой дополнительная выталкивающая сила поплавка не уравновесит вес пиломатериалов и пропитывающей жидкости. При этом приводной вал 5 удлинится за счет телескопической вставки, а гибкая связь 10 сократится.

После этого включают привод 4 и разгоняют центрифугу до заданной рабочей частоты вращения, при которой в пропитывающих камерах 3 создается требуемое давление пропитывающей жидкости.

По мере разгона центрифуги на профильных обтекателях 14 возникает возрастающая подъемная сила и весь ротор центрифуги начинает всплывать. Телескопическая вставка 5 приводного вала уменьшается в длине, гибкая связь 10 растягивается. Всплытие продолжается до установившегося рабочего режима вращения центрифуги.

Таким образом, за счет профильных обтекателей снижаются потери энергии на преодоление сопротивления труб-камер пропитки, а также за счет уменьшения потерь на трение в гидроопоре вследствие уменьшения длины опорного цилиндра, погруженной в воду.

Эффективность предложенного решения проиллюстрируем на примере образца центрифуги пропиточной, предназначенной для огне- и биостойкой пропитки пиломатериалов длиной до 3 м и производительностью 3 м³/час.

В качестве камер пропитки используются трубы 426 мм с толщиной стенки 13 мм. Длина каждой трубы равна 10 м. Они установлены по две в ряд симметрично относительно оси вращения центрифуги и образуют крестовину, на каждом радиусе которой при помощи торцевой крышки и внутренней перегородки образована пропиточная камера длиной до 3 м. Общий объем пропиточных камер 4 м³. Из них 3 м³ пиломатериалы и 1 м³ пропитывающая жидкость. Объем пропитывающей жидкости в центральной емкости 2 м³. Крыльевой обтекатель выполнен длиной 2 м, а хорда профиля крыла 2,5 м (относительная высота профиля 18%). Площадь каждого обтекателя в плане S= 5 м². Площадь лобового сопротивлeния F 0,9 м².

l_к=5 5 3 2 м

Пропитка осуществляется при наибольшем давлении пропитывающего состава при плотности _ж 120 кг с²/м⁴, равном Р60 атм; этому давлению соответствует частота вращения центрифуги, равная

20 1/c

Расчетная скорость набегающего потока в сечении на половине длины крыла (R_i4 м) составит V 4 20 80 м/с.

Выполнив профиль с характеристиками, соответствующими коэффициенту лобового сопротивления С_х 0,035 и коэффициенту подъемной силы С_у 1,2 (это имеет место у профилей Жуковского при угле атаки 3^о, получим, что на рабочем режиме вращения крыльевые обтекатели создадут подъемную силу, равную

Q=C_ув Sn=1,20,1220=9,2 т

n 4 число крыльев, лобовое сопротивление

P_л=C_xвFn=0,0350,120,94=48,5 кг

Потери мощности на лобовое сопротивление профилей составят

Р_л R₁ 48,5 4 20 38,8 кВт.

Общий вес вращающихся систем указанного опытного образца центрифуги в рабочем состоянии составляет Q 18 т. Для обеспечения такой грузоподъемности опорный цилиндрический поплавок имеет длину погруженной части l_ц 5,0 м, (Qоп 19,0 т).

Каждый метр погруженной длины опоры дает (Q_оп¹ 3,8 т).

Следовательно, за счет подъемной силы крыльевых обтекателей ротор центрифуги может всплыть на h 2,4 м

Из условий обеспечения натяга гибкой связи, равной 4 т, "всплытие", ограничено на высоту h₁ 1,5 м.