Рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин

 

Использование: в текстильной промышленности , а именно в аппаратах для рекуперации тепла сточных вод текстильных отделочных машин. Сущность изобретения: аппарат содержит емкость для сбора горячих отработанных растворов, в которой размещен теплообменник, имеющий полую тарельчатую конструкцию. Теплообменник имеет возможность возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника. Это движение осуществляется за счет привода и авторезонансного механизма, выполненного в виде маятника гравитационного типа. Маятник соединен с осью вращения теплообменника. На оси вращения теплообменника свободно установлен дополнительный гравитационный маятник, который контактирует с основным маятником через односторонний упор и несущий магнит. Собственная частота дополнительного маятника соответствует частоте системы теплообменник - основной маятник . Привод имеет кривошип, соединенный с электродвигателем и несущий магнит, который взаимодействует с магнитом дополнительного маятника через зазор 1 з. п. ф-лы, 4 ил. Ю С

СОЮЗ СОБЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (Ф Ф) (s()s D 06 В 23/20

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4889896/12 (22) 10.12.90 (46) 30.10.92. Бюл. N 40 (71) Ивановский научно-исследовательский экспериментально-конструкторский машиностроительный институт (72) B.M. Спицин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1172960, кл . 0 06 В 23/20, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1585411. кл. О 06 В 23/20, 1988. (54) РЕКУПЕРАЦИОННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ

ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТДЕЛОЧНЫХ МАШИН (57) Использование: в текстильной промышленности, а именно в аппаратах для рекуперации тепла сточных вод текстильных отделочных машин. Сущность изобретения: аппарат содержит емкость для сбора горячих отработанных растворов, в которой раз- . мещен теплообменник, имеющий полую

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к аппаратам для рекуперации тепла сточных вод текстильных отделочных машин, Известен рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин, содержащий емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней теплообменником, связанным с приводом его возвратно-вращательного движения, выполненным в виде шарнирного четырехзвенника.

Для разгружения движущихся звеньев от инерционных нагрузок в аппарате применена пружина кручения.

Недостатком этого аппарата является низкая надежность пружины и эффективность ее только при достаточно точном совтарельчатую конструкцию. Теплообменник имеет возможность возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника. Это движение осуществляется за счет привода и авторезонансного механизма, выполненного в виде маятника гравитационного типа. Маятник соединен с осью вращения теплообменника. На оси вращения теплообменника свободно установлен дополнительный гравитационный маятник, который контактирует с основным маятником через односторонний упор и несущий магнит. Собственная частота дополнительного маятника соответствует частоте системы теплообменник — основной маятник, Привод имеет кривошип, соединенный с электродвигателем и несущий магнит, который взаимодействует с магнитом дополнительного маятника через зазор. 1 з. и. ф-лы, 4 ил. падении собственной и вынужденной частот движения. Кроме того, для разгружения при пуске и остановке одной пружины недостаточно. Жесткая связь всех звеньев в шарнирном четырехзвеннике мешает плавному пуску и торможению.

Более прогрессивным аппаратом является рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин, содержащий емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней теплообменником, связанным с приводом кривошипа для его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм в виде маятника гравитационного типа, жестко соединенного с осью вращения теплообменника, 1772259

В предлагаемом аппарате ненадежная пружина заменена надежным маятником, на привод по-прежнему остался жестким, и если теплообменник от загрязнений заклинит, То механизм сломается. Если же собственная частота теплообменника с маятником и вынужденная частота привода не совпадают, в звеньях привода и теплообменника возникают некомпенсированные инерционные усилия. Решение этого вопроса чисто механическим путем (соединение четырехзвенника с маятником через маховик) не освобождает от инерционных усилий, порождаемых несинуснастью привода.

Садать же идеальна синусный механизм крайне сложно.

Устройство известного аппарата имеет недостаток, выражающийся в некомпенсированности инерционных усилий, снижающих надежность аппарата.

Целью изобретения является повышение надежности за счет разгружения движущихся звеньев рекуперационнага аппарата от инерционных нагрузок при несовпадении собственной и вынужденной частот.

На фиг. 1 изображен рекуперационный аппарат. вид сбоку; на фиг. 2 — та же, вид прямо на сторону привода; на фиг, 3 - работа аппарата при собственной частоте больше вынуждающей; на фиг, 4 — та же. при собственной частоте меньше выну>кда а-. щей.

Рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин. содержит емкость 1 для сбора горячих отработанных растворов. 8 емкости 1 размещен теплообменник 2, выполненный в виде полой та.рельчатай конструкции из танколистовой стали. Ч еплообменник 2 связан с приводам ега возвратно-вращательного движения àòносительно оси 3 вращения теплаобменни-. .ка 2. На чертежах привод в целом не показан, показана толька часть, кончающаяся первой деталью с равномерным вращательным движением. Не показаны двигатель и передача к этой детали., Теплаабменник 2 связайс приводом через авторезанансный механизм в виде маятника 4 гравитационного типа — "груз на вертикальном стержне, подвешенном сверху". Маятник 4 соединен с осью вращения теплообменника 2 (в качестве аси, как детали, используются труба 5, через которую одновременна падается в теплоабменник 2 вода). Па оси 3 (не обязательно на трубе 5, как показана на чертеже, важна чтобы на детали, ось которой совпадала бы с осью 3) свободно подвешен дополнительный гравитационный маятник 6 с тай же собственной частотой, что и у системы "теплообменник 2 с закрепленным на нем основным маятником 4". Дополнительный маятник 6 контактирует с основным 4 через односторонний упор 7. На фиг. 1 показана, что упор 7 позво5 ляет маятнику 6 свободно ходить против часовой стрелки, а при ходе по часовой стрелке маятник 6 толкает маятник 4 и мажет идти только с ним. Дополнительный маятник 6 несет на себе магнит 8, который fO одновременно служит грузом этого маятника.

Привод содержит кривошип 9, соединенный с источником равномерного вращательного движения (двигатель с редуктором

15 не показаны). Кривошип 9 несет на себе магнит 1Q, взаимодействующий с маятником 8 дополнительного маятника 6 через зазард . Основной маятник 4 установлен на оси-трубе 5 с возможностью поворота и

20 фиксации посредством фиксатора 11 в вовам положении.

Рабата. рекуперацианнаго аппарата осуществляется следующим образом. 8 позиции, показанной. на фиг. 1, кривошип 9 равномерно вращается.на:часовой стрелке

Маятники 4 и 6 и теплаобменник 2 исходно неподвижны. Ситуация разгона с нуля. Магнит 10 кривошипа9 приближается к магниту

8 и начинает притягивать его к себе. Маятник 6 качнется против часовой стрелки, отойдя от.уцара 7 маятника 4. Затем под действием сваей тяжести и сил магнитного взаимодействия 8-10 маятник 6 пойдет вместе с кривошипам 9 за магнитам 10 па.часавай стрелке, упрется в упор 7 и толкнет маятник 4, 8 с ним и теплоабменник 2. Но теплоабменник инерцианен и первый оборот кривошипа 9:окажет большое сопротивление, Магнитных сих не хватит для отклонения маятника.4. с теплоабменником

2 сразу на большой угол,:Тяжесть маятника

4 при весьма: малом угле отклонения преодолеет магнитные силы 8-10 и маятник 4 оторвется от.кривашипа 9,.пойдет назад, 45 против часовой стрелки, Кривошип же 9 продолжит свое равномерное вращение, При движении маятника4 назад, маятник 6 будет идти неотрывно с ним, поскольку их частота резонанса совпадают, и никаких ударн ых явлений. не происходит

Расчетная тачка рандеву магнитов 8 и

10 нижняя. в момент прохода маятниками 4 и 6 среднего положения. На эта будет иметь место лишь при строгом совпадении собственной и вынужденной частот, т, е. когда за один оборот.кривошипа 9 маятники 4 и 6 успевают сделать равно одно полное колебание. На практике этого никогда не бывает, поэтому точка рандеву всегда дрейфует вокруг среднего положения или устойчиво с

1772259 ним не совпадает, Но в пределах допустимого расхождения частот, магниты 8 и 10 могут встречаться на любой части дуги своих траекторий и действие будет одинаково.

При этом магнитные силы 8 — 10 всегда передают энергию от кривошипа 9 маятнику 4, увеличивая его амплитуду за каждый оборот кривошипа вплоть до выхода на максимальную амплитуду, которая регулируется величиной зазора д между магнитами 8 и 10.

Чем меньше зазор, тем больше энергии передается;-еильнее магнитная связь и, соответственно, больше максимальная амплитуда отклонения маятника 4 в установившемся режиме. Таким образом происходит автоматический разгон аппарата, при этом привод всегда работает в режиме постоянногоо числа оборотов.

Следует обратить внимание на работу дополнительного маятника 6 в установившемся режиме. Магнитные силы заставляют ега совершать колебания, далекие от гармоничности, поскольку магниты 8 и 10 и ритягиваются (отталкиваются) друг к другу не только когда магнит 10 уже прошел магнит 8 и его действие совпадает с направлением движения маятника 4. на и когда он только подходит. Но, не смотря на "дерганный" характер движения маятника б, при ега малой массе и инерционности, это не сказывается на гармоническом характере движения маятника 4, поскольку все отклонения маятника б от совместности движения с маятником 4 благодаря упору 7 направлены s сторону "от маятника 4". Если бы вообразить, что магнит 8 закреплен непосредственно на маятнике-4, то механизм не смог бы двигаться, т. к, магнитные силы отнимали бы энергии практически столько же, сколько и добавляли. Массивность маятника 4 с прикрепленным к нему теплообменникам 2 не позволила бы им совершать

"дерганные" движения, поскольку время разгона несоизмеримо выше времени воздействия магнитных сил. Дополнительный маятник 6 устраняет это противоречие, Механизм также защищен от поломок при заклинивании теплообменника. B этом случае кривошип 9 будет продолжать свободна вращаться, как ни в чем не бывало.

Но через упор 7 маятник 4 толкается только в одну сторону и поэтому в эту сторону он идет дальше. в противоположную. Это можно устранить двумя путями: или поставить второй точно такой же механизм, на противофазный, или установить основной маятник 4 на оси теплоабменника 2 с возможностью поворота и фиксации его в новом положении фиксатором 11, как это показано на фиг. 2 графических материалов.

10

20 симальной амплитуде 45, Если угол отклонения маятника rp = Asin в t, где А— амплитуда, и — угловая частота, а т — время, то отклонение угловой частоты может быть

25 20 -1 равно arcsin — = 45 с . При расчетной ча45 стоте 1 Гц (угловая частота 2 лс ) допусти„-1 мое рассогласование собственной и

0 45 х 100 вынужденной часта, равно

2л

7,27,, С такой точностью аппарат может быть изготовлен без особого труда.

Кинематика движения механизма (фиг. 3

И 4} СаСтСИт В СЛЕду1ащЕМ. B СЛуЧаЕ V coec s. >

Поворот маятника 4 относительно теплообменника 2 íà ос» и фиксация его с помощью фиксатора 11 (например, болтом) обеспечивают угол поворота теплоабменника 2 симметричным относительно вертикальной плоскости несмотря на несимметричность движения маятника. Это делается для того, чтобы использовать максимально угол поворота трубы 5. ограниченный стенкой ванны

1, в которую поступает отработанный горячий раствор, Свежая вода проходит через теплообмнник 2, где нагревается теплом отработанного раствора и в подогретом виде направляется в ту же технологическую ванну, из которой вытекает отработанный раствор, Рекуперационный аппарат с данной совокупнстью признаков теоретически позволяет работать при расхождении точки рандеву по углу в пределах а 20 при мак1 „„,у>кдощ. (фИГ. 3) МаГНИтЫ 8 И 10 УжЕ НЕ встретятся на вертикали; когда маятники 4 и б встанут вертикально, кривошип 9 еще туда не подойдет. Встреча произойдет позднее, как это показано на черте>ке, когда кривошип 9 нагонит маятники 4 и 6. На графике расчетная линия рандеву (вертикальное Ilo ложение кривошипа 9}обозначена Д, а реальная (после совершения качания навстречу магниту и назад до упора) Е. График скорости собственных колебаний обозначен А, а расчетных (обусловленных частотой вращения кривошипа) Б, Постоянная скорость кривошипа, равна максимуму

Б, обозначена B. Как только произойдет встреча магнитов 8 и 10, а при v соьств. >

1 вывуждающ. это произойдет в последней четверти периода (встреча на пересечении линий А и B с линией Е), из графика на фиг. 3 видно, что в точке встречи абсолютная величина скорости магнита 8 меньше, чем магнита 10 (точки пересечения Е с А и Е с В}.

Магнит 10 начнет разгонять магнит 8 и процесс пойдет по линии Г, приближая скорость к расчетной кривой Б.

1772259

Аналогичная ситуация и когда У собста.

> аынуждающ. (фиг. 4). Здесь встреча может произойти только в третьей четверти периода (если величина расхождения ю не превышает определенной величины и точки пересечения Е с А и Е с В имеют один знак), опять же скорость магнита на кривошипе по абсолютной величине выше, опять он разгоняет магнит 8 по линии Г.

Таким образом система автоматически поцстраивается и не испытывает катастрофических ситуаций при приемлемых отклонениях собственной частоты от расчетной.

Усилий, способных разрушить звенья, не возникает, Не возникает их вплоть до остановки теплообменника при работающем приводе.

Формула изобретения

1, Рекуперационный аппарат для текстильныхых отделочных машин, содержащий емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней теплообменником, связанным с приводом кривошипа для его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонасный меха.низм в виде маятника гравитационного типа, соединенного с осью вращения теплообменника, отличающийся тем, 5 что. с целью повышения надежности за счет разгружения движущихся звеньев от инерционных нагрузок-при несовпадении собственной и вынуждающей частот, оно дополнительно имеет гравитационный ма10 ятник, свободно установленный по оси вращения теплообменника и контактирующий с основным маятником через односторонний упор и несущий магнит, при этом дополнительный маятник установлен с

15 собственной частотой, соответствующей частоте системы теплообменник — основной маятник, а привод кривощипа содержит электродвигатель и магнит, взаимодействующий с магнитом дополнительного маятни20 ка через зазор.

2, Аппарат по и. 1, от л и ч а ю шийся тем, что основной маятник установлен на оси теплообменника с возможностью поворота и

25 фиксации в новом положении.

1772259 собсйв (У вынувдакщ

Фиг. 4

Составитель А.Романова

Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3819 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/6