Рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин

 

Использование: в текстильном машиностроении, а именно в отделочном производстве текстильной промышленности для повторного использования тепла сточных вод. Сущность изобретения: аппарат содержит емкость для сбора горячих отработанных растворов, в которой установлен теплообменник. Движение теплообменника обеспечивается авторезонансным механизмом, установленным на оси вращения и выполненным в виде маятника гравитационного типа. Маятник имеет вид груза, подвешенного на гибкой связи, закрепленной на теплообменнике и перекинутой через цилиндр, который установлен с возможностью свободного вращения. Изобретение позволяет уменьшить инерционные нагрузки привода аппарата. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к оборудованию для вторичного использования тепла сточных вод текстильных отделочных машин.

Известен рекуперационный аппарат для текстильных отделочных машин, содержащий емкость для стока горячих отработанных растворов с размещенным в ней теплообменником, связанным с приводом его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм, установленный на оси вращения и выполненный в виде пружины кручения, закрепленной одним концом на теплообменнике, а другим на неподвижной опоре [1].

Однако этот аппарат недостаточно надежен из-за поломок пружины.

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 относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм, установленный на оси вращения и выполненный в виде маятника гравитационного типа [2]. Этот аппарат наиболее близок к заявляемому и взят за прототип. Маятник обычного типа: груз, подвешенный вертикально на стержне.

Недостатком этого аппарата является то, что в нем возникают некомпенсированные нагрузки в приводе из-за того, что маятник имеет сложный закон собственных колебаний, не воспроизводимый ни одним из известных приводных механизмов.

Целью изобретения является уменьшение инерционных нагрузок в приводе.

Для этого в рекуперационном аппарате для текстильных отделочных машин, содержащем емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней теплообменником, связанным с приводом его возвратно-вращательного движения относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм, установленный на оси вращения и выполненный в виде маятника гравитационного типа, маятник выполнен в виде груза на гибкой связи, закрепленной на теплообменнике и перекинутой через установленный с возможностью свободного вращения цилиндр. Цилиндр состоит из двух круговых цилиндров, один из которых установлен эксцентрично другому. Высота подвеса цилиндра над осью вращения теплообменника, радиус большего кругового цилиндра и расстояние от оси вращения теплообменника до точки подвеса гибкой связи к нему выбраны в соотношении (5-10):(0,2-0,6):(1-3). В среднем положении теплообменника точка поверхности цилиндра, имеющая максимальный радиус, расположена под углом к горизонтальной плоскости в пределах 12-20^о.

Известные признаки: груз, гибкая связь и цилиндр - применены в новой совокупности, которая позволяет получить новый технический эффект - возможность полного уравновешивания моментов сил инерции на оси вращения теплообменника при симметричных законах движения последнего.

Кроме того, конкретизируются условия получения этого эффекта для наиболее просто осуществимого закона движения из всей совокупности симметричных-арктангенсно-синусного.

В целом совокупность признаков позволяет полностью компенсировать моменты сил инерции до высших гармоник у теплообменника с моментом инерции масс 1-2 кг ˙ м² на частоте возвратно-вращательных движений 1 Гц с арктангенсно-синусным законом движения.

На чертеже изображен рекуперационный аппарат, вид сбоку.

Аппарат содержит емкость 1 для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней теплообменником 2, связанным с приводом 3 его возвратно-вращательного движения относительно оси 4 вращения теплообменника через авторезонансный механизм, установленный на оси 4 и выполненный в виде маятника гравитационного типа, т.е. использующего силу тяготения. Маятник выполнен в виде груза 5 на гибкой связи 6, закрепленной на теплообменнике 2 посредством рычага 7 и перекинутой через цилиндр 8, установленный на неподвижном стержне с возможностью свободного вращения. Цилиндр может быть как круговым, так и иметь иную форму направляющей кривой: эллипс, кардиоида и т. п. В конкретных условиях, если привод 3, как показано на чертеже, представляется собой механизм типа "косая шайба" с арктангенсно-синусной характеристикой, цилиндр 8 составлен из двух круговых цилиндров 9 и 10, один из которых установлен эксцентрично другому. Цилиндр 9 с большим радиусом своей осью совпадает с осью вращения. С противоположной стороны гибкой связи 6 установлен опорный круговой цилиндр 11. Высота А подвеса цилиндра 8 над осью 4 вращения теплообменника 2, радиус r большего кругового цилиндра и расстояние а от оси 4 вращения теплообменника до точки подвеса к нему гибкой связи 6 соотносятся как А:r:a = (5-10):(0,2-0.6):(1-3).

В среднем положении теплообменника 2 (рычагом 7 вертикально) точка поверхности цилиндра 8, имеющая максимальный радиус, расположена под углом α к горизонтальной плоскости в пределах 12-20^о. Когда цилиндр 8 составлен из двух эксцентричных круговых цилиндров, сторона угла α проходит через оба центра кругов-оснований этих круговых цилиндров.

Аппарат работает следующим образом.

В емкость 1 из технологической ванны постоянно поступает горячий отработанный раствор, через теплообменник 2 протекает свежая вода из водопровода, которая отнимает тепло у стоков и вытекает, нагревшись, в ту же технологическую ванну. Для интенсификации теплообмена и самоочищения поверхности теплообменника последний совершает возвратно-вращательные движения. Это происходит путем вращения косой шайбы привода 3. При повороте шайбы на угол ϕ рычаг 7, а с ним и теплообменник 2 поворачиваются на угол Ψ = arctg[(tg α)sin ϕ], где α - угол наклона шайбы. При равномерном вращении шайбы теплообменник совершает возвратно-вращательные движения с амплитудой α.

Движение теплообменника порождает на оси 4 момент сил инерции, определяемый весьма сложной формулой. Чтобы этот момент компенсировать, надо приложить такой же, но обратный по знаку. Для этого могут быть предложены несколько сотен различных схем.

Был проведен компьютерный эксперимент, при котором в машину были введены возможные принципиальные схемы компенсации момента сил инерции и необходимые ограничения параметров. В результате машина выдала устройство, описанное пунктами формулы, и вычертила чертеж настоящей заявки. Точность компенсации при этом не меньше 0,95 (отклонение менее 5%).

При повороте теплообменника в некоторое промежуточное положение, показанное пунктиром, гибкая связь 6 поднимает груз 5. Цилиндр 8 поворачивается, но относительно своей оси вращения он несимметричен, поэтому груз 5 порождает на цилиндре 8 переменный момент сил. Поскольку трение оси цилиндра велико, а также имеется вспомогательное крепление гибкой связи 6 на нем, натяжение гибкой связи у рычага 7 зависит от угла поворота цилиндра 8, т.е. от угла поворота теплообменника 2. Форма и размеры назначены компьютером так, что происходит полная компенсация моментов сил на оси 4. Если отсоединить привод 3 и толкнуть теплообменник, последний совершает собственные свободные возвратно-вращательные арктангенсно-синусные движения.

При моменте инерции масс теплообменника 1,5 кг ˙ м², частоте его движения 1 Гц и амплитуде движения 30^о оптимальны следующие параметры аппарата: А = 0,75 м, а = 0,2 м, r = 0,05 м, α = 13^о. Соотношение А:r:a в этом случае равно 7,5:0,5:2.

Установлено, что если это соотношение выйдет за границы (5-10):(0,2-0,6): (1-3), а α - за пределы 12-20^о, то отклонение в точности компенсации момента сил инерции теплообменника превосходят 5% и усилия в звеньях привода уже становятся опасными.

Формула изобретения

1. 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 относительно оси вращения теплообменника через авторезонансный механизм, установленный на оси вращения и выполненный в виде маятника гравитационного типа, содержащего вертикальный рачаг и груз, отличающийся тем, что, с целью уменьшения инерционных нагрузок в приводе, маятник содержит расположенный над рычагом с возможностью свободного вращения цилиндр, при этом груз маятника закреплен на рычаге посредством гибкой связи, охватывающей цилиндр.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что цилиндр состоит из двух круговых цилиндров, один из которых установлен эксцентрично другому.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что высота подвеса цилиндра над осью вращения теплообменника, радиус большего кругового цилиндра и расстояние от оси вращения теплообменника до точки подвеса гибкой связи к нему соотносятся как (5 - 10) : (0,2 - 0,6) - (1 - 3).

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в среднем положении теплообменника точка поверхности цилиндра, имеющая максимальный радиус, расположена под углом к горизонтальной плоскости в пределах 12 - 20^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1