электромагнитное приводное устройство (варианты)

Формула изобретения

1. Электромагнитное приводное устройство, содержащее электромагниты, установленные симметрично по разные стороны опорной плиты, якоря которых жестко связаны с рабочими органами и упругими элементами, отличающееся тем, что электромагниты устройства выполнены в виде кольцевых многополюсных электромагнитов, в которых отношение наружного диаметра статора электромагнита к его внутреннему диаметру составляет 2÷2,3; отношение площади полюса статора к площади паза составляет 1,8÷2,1, а высота паза относительно его ширины находится в пределах 2÷2,7 и при этом якорь каждого из электромагнитов выполнен единой плитой и закреплен через упругие элементы непосредственно к верхнему и нижнему корпусу, которые также установлены на опорную плиту.

2. Электромагнитное приводное устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий орган в виде вала от верхнего якоря пропущен через отверстия в статорах, опорной плите и нижнем корпусе, а рабочий орган от нижнего якоря выполнен в виде трех валов, симметрично расположенных по окружности.

3. Электромагнитное приводное устройство, содержащее электромагнит, установленный на опору, якорь, жестко связанный с рабочим органом, и упругие элементы, отличающееся тем, что электромагнит устройства выполнен в виде кольцевого многополюсного электромагнита, в котором отношение наружного диаметра статора электромагнита к его внутреннему диаметру составляет 2÷2,3; отношение площади полюса статора к площади паза составляет 1,8÷2,1, а высота паза относительно его ширины находится в пределах 2÷2,7 и при этом якорь выполнен единой плитой и закреплен через упругие элементы к корпусу, который установлен на ту же опору, на которой закреплен статор кольцевого многополюсного электромагнита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в качестве вибраторов или виброприводов в различных отраслях промышленности.

Известно электромагнитное приводное устройство смесителя, содержащее электромагниты, установленные симметрично по разные стороны центральной опорной плиты, якоря которых жестко связаны с соосно установленными рабочими органами и верхней и нижней установочными плитами и снабжены дополнительными опорными плитами, одна из которых размещена над верхней установочной плитой, а другая - под нижней установочной плитой, при этом упругие элементы размещены между дополнительными опорными и установочными плитами напротив якорей [1].

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции, заключающаяся в том, что на опорной плите установлено несколько электромагнитов, якоря которых закреплены на установочных плитах через упругие элементы, которые закреплены на дополнительной опорной плите. Такое конструктивное решение является недостаточно надежным из-за большего количества крепежных элементов, вывода рабочих органов за пределы установочных плит и увеличения веса подвижных элементов. Кроме того, указанное устройство может работать в химической, нефтехимической, микробиологической и других отраслях промышленности, а магнитная система и упругие элементы не защищены от влаги, окислов азота, паров различных кислот, пыли и других вредных веществ и легко могут быть подвергнуты коррозионному воздействию.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, уменьшение габаритов, уменьшение веса подвижных рабочих органов и защита от окружающей среды.

Согласно первому варианту технический результат достигается тем, что в электромагнитном приводном устройстве, содержащем электромагниты, установленные симметрично по разные стороны опорной плиты, якоря которых жестко связаны с рабочими органами и упругими элементами, согласно изобретению электромагниты устройства выполнены в виде кольцевых многополюсных электромагнитов, в которых отношение наружного диаметра статора электромагнита к его внутреннему диаметру составляет 2-2,3; отношение площади полюса статора к площади его паза составляет 1,8-2,1, а высота паза относительно его ширины находится в пределах 2-2,7, и при этом якорь каждого из электромагнитов выполнен единой плитой и закреплен через упругие элементы к верхнему и нижнему корпусу, которые установлены на ту же опорную плиту, что и статоры. Такое конструктивное решение позволяет значительно уменьшить наличие скрепляемых между собой элементов, уменьшить вес подвижных рабочих органов, увеличить защищенность электромагнитов и упругих элементов от коррозионного воздействия среды и увеличить надежность работы устройства.

На Фиг.1 изображено электромагнитное приводное устройство. Устройство состоит из опорной плиты 1, на которой симметрично по разные стороны этой плиты установлены статоры кольцевых многополюсных электромагнитов 2 и 3. Якоря 4 и 5 этих электромагнитов через упругие элементы 6 закреплены на корпусах 7 и 8. Корпуса 7 и 8 через прокладки 9 установлены на опорную плиту 1. Верхний якорь устройства соединен с рабочим органом, выполненным в виде вала 10, проходящего через отверстия в опоре и статорах, а на выходе из корпуса вал имеет буртик 11. Нижний якорь имеет выходной рабочий орган, выполненный в виде трех валов 12 с буртиками. Отверстия в нижнем корпусе уплотнены упругими элементами 13, закрепленными кольцами 14 на корпусе и кольцами 15 на валах. На опорной плите 1 установлены штуцера 16 для ввода и вывода газа. Статоры кольцевых многополюсных электромагнитов имеют полюса 17 и пазы 18, в которые установлены катушки 19. Рабочий зазор «а» между статором и якорем регулируется прокладками 20. Для определения оптимальных размеров устройства с кольцевыми многополюсными электромагнитами при рабочем зазоре 3 мм установлены определенные параметры. Отношение наружного диаметра D статора к его внутреннему диаметру d составляет 2-2,3; отношение площади полюса S к пощади паза s составляет 1,8-2,1, а отношение ширины паза Н к его высоте h равно 2-2,7.

Электромагнитное приводное устройство работает следующим образом. На катушки 19 кольцевых многополюсных электромагнитов 2 и 3 подается напряжение от пульта управления. При этом проходящий через витки катушки 19 ток намагничивает полюса 17 статоров 2 и 3 электромагнитов, которые притягивают к себе якоря 4 и 5, на которых жестко закреплены рабочие органы 10 и 12 и упругие элементы 6, соединенные с корпусами 7 и 8. Упругие элементы под воздействием тягового усилия электромагнитов растягиваются. В следующий полупериод ток в катушках отсутствует и электромагнитные силы не возникают, а упругие элементы возвращают якоря в обратном направлении. Далее цикл повторяется. Тяговое усилие, действующее на верхний якорь, передается на опору через корпус 7, а на нижний якорь - через корпус 8. Благодаря взаимному уравновешиванию электромагнитных сил, действующих в противоположных направлениях, на опорную плиту не будет передаваться никаких колебаний. Колебательные движения в противоположных направлениях будут совершать только якоря с закрепленными на них рабочими органами в виде валов. Одновременно во внутреннее пространство устройства через штуцера 16 подается газ, который служит для охлаждения электромагнитов и упругих элементов, защищает их от коррозии и пыли. Во взрывобезопасных производствах этим газом может быть сухой воздух, а во взрывоопасных - азот.

Известен однотактный вибропривод В-653, содержащий электромагнит, который установлен в центре опоры, на которой закреплены пружины, установленные вокруг его. Другой конец каждой из пружин закреплен на плите, в центре которой установлен якорь электромагнита и рабочий шток. Регулировочные грузы закреплены на опоре и на штоке, а корпус закреплен на опоре и установлен на амортизирующие пружины. Вибропривод может быть подвешен к внешней опоре через амортизатор для лучшей виброизоляции. Вибропривод защищен от воздействия окружающей среды [2].

К недостаткам, указанного вибропривода можно отнести большие габаритные размеры (диаметр - 1004 мм, высота - 900 мм), большой вес, который при мощности 5 кВт составил 2000 кг, и большую массу активной части.

Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритных размеров, уменьшение общего веса, уменьшение массы подвижной части, что позволяет увеличить массу присоединяемой части.

Согласно второму варианту технический результат достигается тем, что в электромагнитном приводном устройстве, содержащем опору, электромагнит, корпус, упругие элементы и якорь, который жестко связан с рабочим органом, согласно изобретению, электромагнит устройства выполнен в виде кольцевого многополюсного электромагнита, в котором отношение наружного диаметра статора электромагнита к его внутреннему диаметру составляет 2-2,3; отношение площади полюса статора к площади его паза составляет 1,8-2,1, а высота паза относительно его ширины находится в пределах 2-2,7, и при этом якорь выполнен единой плитой и закреплен через упругий элемент к корпусу, который установлен на ту же опору, что и статор. Такое конструктивное решение позволяет уменьшить габаритные размеры устройства, уменьшить наличие скрепляемых между собой элементов, уменьшить вес всего устройства и вес его подвижной части с рабочим органом, что позволит увеличить массу полезной нагрузки.

На Фиг.2 изображен второй вариант электромагнитного приводного устройства. Устройство состоит из опоры 1, на которой установлен статор кольцевого многополюсного электромагнита 2. Якорь 3 этого электромагнита через упругие элементы 4 закреплен на корпусе 5. Корпус 5 через прокладки 12 установлен на опоре 1. Якорь устройства жестко соединен с рабочим органом в виде вала 6. На выходе из корпуса вал имеет буртик 7. Отверстие в корпусе уплотнено упругой мембраной 8, закрепленной кольцом 9 на корпусе, и кольцом 10 на валу. На опоре 1 установлены регулировочные грузы 13, закреплен вал 14, через который устройство на амортизаторе 15 подвешивают на постоянной опоре, и установлены штуцера 16 для ввода и вывода газа. Статоры кольцевых многополюсных электромагнитов имеют полюса 17 и пазы 18, в которые установлены катушки 19. Рабочий зазор «а» между статором и якорем регулируется прокладками 11. Для определения оптимальных размеров устройства с кольцевым многополюсным электромагнитом при рабочем зазоре 3 мм установлены определенные параметры. Отношение наружного диаметра D статора к его внутреннему диаметру d составляет 2-2,3; отношение площади полюса S к пощади паза s составляет 1,8-2,1, а отношение ширины паза Н к его высоте h равно 2-2,7.

Электромагнитное приводное устройство работает следующим образом. На катушки 19 кольцевого электромагнита 2 подается напряжение от пульта управления. При этом проходящий через витки катушки 19 ток намагничивает полюса 17 статора 2, который притягивает к себе якорь 3, на котором жестко закреплены упругие элементы 4, соединенные с корпусом 5, и рабочий орган в виде штока 8. Упругие элементы 4 под воздействием тягового усилия электромагнитов растягиваются. В следующий полупериод ток в катушках отсутствует, и электромагнитные силы не возникают, а упругие элементы возвращают якоря в обратном направлении. Далее цикл повторяется. Тяговое усилие, действующее на якорь, передается на опору через корпус 5. Опора или корпус устанавливается на амортизирующие пружины или подвешивается к наружной опоре на валу 14 через амортизатор 15. Одновременно во внутреннее пространство устройства через штуцера 16 подается газ, который служит для охлаждения электромагнита и упругих элементов, защищает их от коррозии и пыли. Во взрывобезопасных производствах этим газом может быть сухой воздух, а во взрывоопасных - азот.

Для сравнения с аналогом экспериментальное устройство, выполненное по второму варианту, мощностью 6 кВт имеет габаритные размеры:

Диаметр - 800 мм,

Высота - 600 мм,

Масса - 1200 кг.

Источники информации

1. А.С. СССР №1592025, М.кл. В 01 F 11/00.

2. Применение вибрации для интенсификации процессов перемешивания жидких сред. ЦНИ Институт информации и технико-экономических исследований цветной металлургии, г.Москва, 1977 г., с.22-27.