PL248021B1 - Urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja urządzenia do wyważania wału wentylatora przemysłowego o zwiększonej prędkości obrotowej do 1500 obr./min, umożliwiająca skrócenie czasu procesu jego wyważania. Urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego składa się z dwudzielnego pierścienia wewnętrznego (1), do zamocowania na wale wyważanym i dwóch jednakowych, równoległych do siebie pierścieni wyważających (2) z masami wyważającymi (3, 3'), usytuowanymi na pierścieniu wewnętrznym (1) współosiowo. Wokół pierścieni wyważających (2) usytuowane są dwa jednakowe, współosiowe stojany (A). Pierścienie wyważające (2) są połączone z pierścieniem wewnętrznym (1) niezależnie, w sposób ruchowy, poprzez dwa zespoły napędowe i posiadają tarczę napędową (7) usytuowaną prostopadle do wspólnej osi stojanów (A) i przesuniętą względem płaszczyzn środkowych stojanów (A), a powierzchnia górna tarczy napędowej (7) jest oddalona od wewnętrznych powierzchni stojanów (A) o szczelinę powietrzną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego, do stosowania w branży wentylacyjnej.

Znane jest z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku PL439946A urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego składające się z dwudzielnego pierścienia wewnętrznego, do zamocowania na wale wyważanym i dwóch jednakowych, równoległych do siebie pierścieni wyważających z masami wyważającymi, usytuowanymi na pierścieniu wewnętrznym współosiowo. Pierścienie wyważające są połączone z pierścieniem wewnętrznym niezależnie, w sposób ruchowy, poprzez dwa zespoły napędowe, a do ich napędu wykorzystane jest zjawisko powstawania prądów wirowych.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku PL443445A zespół napędowy urządzenia do wyważania elementów wirujących składający się z dwóch stojanów i tarczy napędowej zamocowanej na wale ślimaka pierścienia wyważającego urządzenia do wyważania elementów wirujących. Oś tarczy napędowej jest usytuowana prostopadle do osi stojanów i jest przesunięta względem płaszczyzn środkowych stojanów. Tarcza napędowa składa się z jednolitego korpusu wykonanego z materiału o wysokim współczynniku przenikalności magnetycznej i zamocowanej do niego od góry szprychowej nakładki.

Znane jest z amerykańskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku US5676025A urządzenie do wyważania członu obrotowego, które może być stosowane do kompensacji niewyważenia na elementach obrotowych, które muszą być wyważone podczas pracy i przy dużej prędkości obrotowej, takich jak na przykład wrzeciona obrabiarek, które podtrzymują niewyważone przedmioty obrabiane lub wirniki maszyn przepływowych, takich jak pompy lub wentylatory, do których brud i tym podobne zanieczyszczenia mogą przywierać, powodując ich nierównowagę. Urządzenie ma pierwszy i drugi pierścieniowy obciążnik wyważający w postaci wewnętrznego pierścienia bezwładnościowego lub pierścienia wyważającego oraz zewnętrzny pierścień bezwładnościowy lub pierścień wyważający. Oba pierścienie wyważające są umieszczone koncentrycznie względem osi obrotu, w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Pierścienie wyważające mają wkładki masowe i posiadają wiele otworów, które biegną równolegle do osi obrotu członu obrotowego i są rozmieszczone wokół obrzeży odpowiednich pierścieni. We wgłębieniach głównej części korpusu rozmieszczonych symetrycznie względem siebie znajdują się mechanizmy przemieszczania pierścieni wyważających. Mechanizmy przemieszczania pierścieni wyważających posiadają silnik napędowy, który poprzez wał napędowy i tarcze zębate połączony jest z przekładnią ślimakową. Elementy mechanizmu przemieszczania pierścieni wyważających są zamontowane na obudowie podtrzymującej, która jest przymocowana do pierścieniowej płyty.

Znane jest urządzenie do wyważania dynamicznego zespołów wirujących z chińskiego zgłoszenia wynalazku CN108956015A, który zawiera podstawę, pierwszą płytę równoważącą i drugą płytę równoważącą, elektromagnes, urządzenie napędowe, hamulec elektromagnetyczny i urządzenie blokujące. Zarówno pierwsza płyta równoważąca, jak i druga płyta równoważąca mają niewyważenie, a obie płyty równoważące mogą niezależnie obracać się względem podstawy.

Znane jest urządzenie do dynamicznego wyważania wirujących elementów podczas eksploatacji maszyny z polskiego opisu patentowego PL206661B1 posiadające dwie tarcze z mimośrodowymi masami korekcyjnymi, łożyskowane na wale elementu wyważanego oraz w którym każda z tarcz połączona jest przez przekładnię samohamowną z wirnikiem silnika obracającego się wraz z wałem a napędzanego przez zespół zasilający z układu sterowania, charakteryzuje się tym, że każdy z silników kątowo wychylających masy korekcyjne jest krokowym silnikiem elektrycznym sterowanym z zespołu zasilającego zawierającego transformatory pierścieniowe, z których każdy uzwojeniem wtórnym osadzony jest na wale elementu wyważanego a uzwojeniem pierwotnym zamocowany nieruchomo i połączony z układem regulacji, przy czym liczba transformatorów pierścieniowych odpowiada liczbie faz krokowego silnika elektrycznego.

Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie konstrukcji urządzenia do wyważania wału wentylatora przemysłowego o zwiększonej prędkości obrotowej do 1500 obr/min, umożliwiającej skrócenie czasu procesu wyważania zabudowanych w halach produkcyjnych wentylatorów.

Istota urządzenia do wyważania wału wentylatora przemysłowego składającego się z pierścienia wewnętrznego do zamocowania na wale wyważanym i dwóch równoległych do siebie pierścieni wyważających wraz z masami wyważającymi połączonych niezależnie w sposób ruchowy z pierścieniem wewnętrznym, które usytuowane są z nim współosiowo oraz z dwóch zespołów napędowych do kątowego przemieszczania pierścieni wyważających, gdzie każdy ma tarczę napędową zamocowaną na wale ślimaka przekładni ślimakowej i koła zębate, a wokół pierścieni wyważających znajdują się dwa stojany do generowania pola elektromagnetycznego zamocowane do fundamentów wentylatora przemysłowego do obrotu tarcz napędowych, polega na tym, że pierścień wewnętrzny ma dwa wieńce zębate odsunięte symetrycznie od jego czół, przy czym pierścień wewnętrzny jest dwudzielny. Każdy z jednakowych pierścieni wyważających jest co najmniej dwudzielny, a jego masę wyważającą stanowi występ o zarysie wycinka pierścienia kołowego usytuowany w obrębie jego zewnętrznego obwodu. Każdy z zespołów napędowych ma tarczkę napędową zamocowaną na wale ślimaka o osi równoległej do płaszczyzny podstawy pierścienia wyważającego, usytuowaną na wejściu przekładni ślimakowej, której ślimacznica zamocowana jest na piaście koła zębatego, które osadzone jest obrotowo na nieruchomym wałku mocującym zamocowanym do pierścienia wyważającego. Wał ślimaka zamocowany jest w gnieździe występu pierścienia wyważającego usytuowanym na łukowatej części występu. Odległość kątowa β pomiędzy osiami wirowania tarcz napędowych wynosi powyżej 60°. Oś tarczy napędowej jest usytuowana prostopadle do wspólnej osi jednakowych stojanów i przebiega symetrycznie pomiędzy płaszczyznami środkowymi stojanów, a powierzchnia górna tarczy napędowej jest oddalona od wewnętrznych powierzchni stojanów o szczelinę powietrzną. Tarcza napędowa składa się z jednolitego korpusu i zamocowanej do niego od góry szprychowej nakładki, przy czym górna powierzchnia tarczy napędowej jest kulista, której promień R odpowiada promieniowi r wewnętrznych średnic pierścieni stojanów, pomniejszonemu o szczelinę powietrzną.

Korzystnym jest, gdy korpus tarczy napędowej jest wykonany z materiału o wysokim współczynniku względnej przenikalności magnetycznej.

Korzystnym jest również gdy szprychowa nakładka jest wykonana z miedzi.

Urządzenie według wynalazku dzięki zastosowaniu dwudzielnego pierścienia wewnętrznego oraz dwudzielnego pierścienia wyważającego umożliwia wyważanie wału bez potrzeby jego demontażu z miejsca jego zabudowy, a zastosowany w nim zespół do napędzania pierścieni wyważających złożony z dwóch stojanów i tarczy napędowej o dwuwarstwowej budowie umożliwia zwiększenie m omentu obrotowego tarczy napędowej do 1500 obr/min ponieważ korpus tarczy napędowej powoduje przyciąganie większej części strumienia magnetycznego do tarczy napędowej, a zastosowana w tarczy napędowej szprychowa nakładka, która poprzez szprychy zamyka obwód magnetyczny, pozwala zmienić pole magnetyczne na moment napędowy tarczy napędowej, co umożliwia czterokrotne skrócenie czasu wyważania w stosunku do znanych tarcz napędowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego w widoku z przodu, fig. 2 urządzenie bez stojanów w widoku z boku, fig. 3 - wycinek pierścienia wyważającego urządzenia w przekroju podłużnym, fig. 4 - wycinek drugiego pierścienia wyważającego urządzenia w przekroju podłużnym, fig. 5 - schemat układu przekazania napędu w urządzeniu do wyważania wału wentylatora, fig. 6 - schematycznie zespół napędowy w widoku aksonometrycznym, fig. 7 - schematycznie fragment stojanu z tarczą napędową w widoku z przodu, fig. 8 - szczegół usytuowania tarczy napędowej względem pierścienia stojanu w widoku z przodu, fig. 9 - schematycznie usytuowanie tarczy napędowej względem stojanów w widoku z boku, fig. 10 - tarczę napędową w widoku aksonometrycznym, a fig. 11 - tarczę napędową w przekroju poprzecznym.

Urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego składa się z dwudzielnego pierścienia wewnętrznego 1, do zamocowania na wale wyważanym i dwóch jednakowych, równoległych do siebie pierścieni wyważających 2, 2’ z masami wyważającymi 3, 3’, usytuowanymi na pierścieniu wewnętrznym 1 współosiowo. Wokół pierścieni wyważających 2, 2’ usytuowane są dwa współosiowe stojany A, A’ o jednakowym promieniu r ich wewnętrznych średnic pierścieni, zamocowane do fundamentów wentylatora przemysłowego, nie pokazanego na rysunku, służące do generowania pola elektromagnetycznego. Pierścienie wyważające 2 i 2’ są połączone z pierścieniem wewnętrznym 1 niezależnie, w sposób ruchowy, poprzez dwa zespoły napędowe 4, 4’, a do ich napędu wykorzystane jest zjawisko powstawania prądów wirowych. Pierścień wewnętrzny 1 ma dwa wieńce zębate 5 i 5’ odsunięte symetrycznie od jego czół. Każdy z pierścieni wyważających 2, 2’ jest dwudzielny, a jego masę wyważającą 3, 3’ stanowi występ 6 o zarysie wycinka pierścienia kołowego usytuowany w obrębie jego zewnętrznego obwodu. Każdy z zespołów napędowych 4, 4’ ma tarczę napędową 7 umieszczoną obrotowo wewnątrz dwóch współosiowych stojanów A, A’, której obrót w dwóch kierunkach następuje na skutek oddziaływania prądów wirowych na pole magnetyczne. Tarcza napędowa 7 każdego zespołu napędowego 4, 4’ zamocowana jest na wale ślimaka 8 przekładni ślimakowej o osi równoległej do promienia pierścienia wyważającego 2, 2’ i jest usytuowana na wejściu przekładni ślimakowej. Osie obrotu wałów ślimakowych 8 przekładni ślimakowych stanowią osie wirowania Z, Z’. Wał ślimaka 8 zamocowany jest w gnieździe 9 występu 6 pierścienia wyważającego 2, 2’ usytuowanym na łukowatej części występu 6. Ślimacznica 10 przekładni ślimakowej zamocowana jest na piaście 11 koła zębatego 12, które osadzone jest obrotowo na nieruchomym wałku mocującym 13 zamocowanym do pierścienia wyważającego 2, 2’, a koło zębate 12 połączone jest z wieńcem zębatym 5 pierścienia wewnętrznego 1.

Oś tarczy napędowej 7 jest usytuowana prostopadle do wspólnej osi jednakowych stojanów A, A’ i przebiega symetrycznie pomiędzy płaszczyznami środkowymi stojanów A, A’. Powierzchnia górna tarczy napędowej 7 jest oddalona od wewnętrznych powierzchni pierścieni stojanów A, A’ o szczelinę powietrzną 14. Tarcza napędowa 7 składa się z jednolitego korpusu 15 i zamocowanej do niego od góry szprychowej nakładki 16. Górna powierzchnia tarczy napędowej 7 jest kulista, której promień R odpowiada promieniowi r wewnętrznych średnic pierścieni stojanów A, A’ pomniejszonemu o szczelinę powietrzną 14. Tarcza napędowa 7 składa się z jednolitego korpusu 15 wykonanego z materiału proszkowego Somaloy o wysokim współczynniku względnej przenikalności magnetycznej i zamocowanej do niego od góry szprychowej nakładki 16 wykonanej z miedzi, materiału o wysokiej konduktywności, której szprychy 17 zamykają obwód magnetyczny. Górna powierzchnia tarczy napędowej 7 jest kulista, której promień R odpowiada promieniowi r wewnętrznej średnicy pierścieni stojanów A, A’ pomniejszonej o szczelinę powietrzną 14.

Po wykryciu przez czujniki drgań niewyważenia wału, opracowany do tego celu algorytm wylicza wartość i położenie kątowe siły, którą należy przyłożyć jako przeciwwagę w celu wyważenia wału. Obrót pierścieni wyważających realizowany jest poprzez zadanie napięcia na stojany zamocowane do fundamentu wentylatora, usytuowane wokół pierścieni wyważających. Wygenerowane pole magnetyczne powoduje obrót tarczy napędowej w każdym z pierścieni wyważających, przez co zespoły napędowe powodują odpowiednie ustawienie kątowe pierścieni wyważających względem wyważanego wału. Odległość kątowa β pomiędzy osiami wirowania Z, Z’ tarczek napędowych wynosi powyżej 60°. Przy kącie β mniejszym od 60° tarcze napędowe obu zespołów napędowych znajdują się w tym samym obszarze oddziaływania sekcji uzwojenia stojana przez co urządzenie nie będzie działać.

Claims (3)

1. Urządzenie do wyważania wału wentylatora przemysłowego składające się z pierścienia wewnętrznego do zamocowania na wale wyważanym i dwóch równoległych do siebie pierścieni wyważających wraz z masami wyważającymi połączonych niezależnie w sposób ruchowy z pierścieniem wewnętrznym, które usytuowane są z nim współosiowo oraz z dwóch zespołów napędowych do kątowego przemieszczania pierścieni wyważających, gdzie każdy ma tarczę napędową zamocowaną na wale ślimaka przekładni ślimakowej i koła zębate, a wokół pierścieni wyważających znajdują się dwa stojany do generowania pola elektromagnetycznego zamocowane do fundamentów wentylatora przemysłowego do obrotu tarczy napędowych, znamienne tym, że pierścień wewnętrzny (1) ma dwa wieńce zębate (5, 5’) odsunięte symetrycznie od jego czół, przy czym pierścień wewnętrzny (1) jest dwudzielny, z kolei każdy z jednakowych pierścieni wyważających (2, 2’) jest co najmniej dwudzielny, a jego masę wyważającą (3, 3’) stanowi występ (6) o zarysie wycinka pierścienia kołowego usytuowany w obrębie jego zewnętrznego obwodu, natomiast każdy z zespołów napędowych (4, 4’) ma tarczkę napędową (7) zamocowaną na wale ślimaka (8) o osi równoległej do płaszczyzny podstawy pierścienia wyważającego (2, 2’), usytuowaną na wejściu przekładni ślimakowej, której ślimacznica (10) zamocowana jest na piaście (11) koła zębatego (12), które osadzone jest obrotowo na nieruchomym wałku mocującym (13) zamocowanym do pierścienia wyważającego (2, 2’), przy czym wał ślimaka (8) zamocowany jest w gnieździe (9) występu (6) pierścienia wyważającego (2, 2’) usytuowanym na łukowatej części występu (6), a odległość kątowa β pomiędzy osiami wirowania (Z, Z’) tarcz napędowych (7) wynosi powyżej 60°, natomiast oś tarczy napędowej (7) jest usytuowana prostopadle do wspólnej osi jednakowych stojanów (A, A’) i przebiega symetrycznie pomiędzy płaszczyznami środkowymi stojanów (A, A’), a powierzchnia górna tarczy napędowej (7) jest oddalona od wewnętrznych powierzchni stojanów (A, A’) o szczelinę powietrzną (14), z kolei tarcza napędowa (7) składa się z jednolitego korpusu (15) i zamocowanej do niego od góry szprychowej nakładki (16), przy czym górna powierzchnia tarczy napędowej (7) jest kulista, której promień R odpowiada promieniowi r wewnętrznych średnic pierścieni stojanów (A, A’) pomniejszonemu o szczelinę powietrzną (14).

PL 248021 Β1

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że korpus (15) tarczy napędowej (7) jest wykonany z materiału o wysokim współczynniku względnej przenikałności magnetycznej.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szprychowa nakładka (16) jest wykonana z miedzi.