CN2591065Y - 变频调速式离心脱水机 - Google Patents

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严宝文
林汝纯
夏明�
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Abstract

一种变频调速式离心脱水机，包括电动机、电器控制装置、传动/刹车机构、脱水内桶、脱水外桶等，其特征为：电器控制装置包括串联在所述电动机与交流电源之间的变频调速器；传动/刹车机构是由变频调速器控制下的电动机、及受其驱动的直径相配的的主动轮与从动轮所构成的皮带或齿轮传动机构。与变频调速器相连接的电器控制装置包括减速刹车设定器。在皮带或齿轮传动机构中，连接在所述脱水内桶主轴上的从动轮直径Dc与连接在电动机轴上的主动轮直径Dz之比控制在2.0～3.0范围；在变频调速器的逆变电路上并联有为标准额定功率的2.0～3.0倍的制动电阻。本实用新型具有很宽的调速范围、能大大提高脱水转速、且具有高效稳定的启动/刹车性能。

Description

变频调速式离心脱水机
【技术领域】
本实用新型涉及织物洗染设备的领域，具体涉及一种用于织物洗染后的离心式脱水机。
【背景技术】
在织物洗染设备行业，传统的离心式脱水机长期使用两种过载保护和手动刹车装置，即：1、三爪离心摩擦启动/刹车盘；2、液力偶合启动/刹车器，它们的优缺点分述如下：
一.三爪离心摩擦启动盘：其机理是由电机带动三爪摩擦片转动，产生的离心力使三爪摩擦片张开后对芯盘又产生摩擦力，借助摩擦力来驱动主动轮的芯盘，可在约1～3分钟内缓慢带动主轴旋转来实现离心脱水。该结构的主要优点是启动平稳，对电机、主轴无陡颤，过载时有良好的保护；摩擦盘材料为普通耐磨铸铁，摩擦片为石棉刹车带，两零件为干式摩擦，散热性较好，成本较低。但其具有显著的缺点是：结构较复杂、零件较多，特别是摩擦盘与芯轴内外轴承间的同轴度要求很高，稍有疏忽就导致摩擦片快速磨损，刹车时还会产生刹车带急剧陡颤，使刹车带磨损或折断，最不理想的是摩擦片只能用5～30天，刹车带也只能用1～3个月，操作维修麻烦，运行成本太高。
二.液力偶合器：是由电机轴带动叶轮，叶轮浸入盛有8#液力传动油的外壳(带轮)中，通过高速旋转的叶轮片驱动液力传动油，液力传动油再借助其与外壳(带轮)间的粘滞力带动外壳(带轮)旋转作为主动轮，来实现离心脱水。该结构主要优点是：其启动平稳，具有隔振和减缓冲击的作用。其致命的缺点是：由于该结构难以增设泄液补充装置(太复杂低效)，液体在常温(30℃～50℃)下工作，液力传动油不断损耗，加上芯轴同轴度的精度积累误差和密封圈质量不好，导致外壳(带轮)中的液力传动油温度有时高达60℃～80℃，工作腔内的液力传动油的粘滞力随之下降，使启动时间长达5～10分钟，有时荷载量仅为80％左右就无法驱动而自动停车。
以上两种结构的机械、液力缓冲过载保护装置，转速只能控制在每分钟850转以下，如超过此转速，刹车装置的磨损会加速一倍以上，极大地阻碍了该行业技术设备的更新换代，国内整个行业为此伤透脑筋。
近年，有人根据电机的转速n是与它的极对数p和电源频率f所决定的原理(即：60f/p＝n)，提出保持电机的极对数p不变，改变电源频率f就可可改变电机的转速n，开发出许多种功能齐全的变频调速器。但是由于该种离心脱水机的转动惯量很大(视负载情况不同有变化)，虽然用变频调速器可以调节脱水机电机的转速，但由式
TD-TL＝K*dΩ/dt(式中，TD为电机的电磁转矩，TL为脱水机折算到电机轴上的负载转矩，K为脱水机的转动惯量，dΩ/dt为脱水机的转速变化率)可知，在原有转动惯量很大的脱水机设计参数的基础上要使脱水机负载做到快速启动、停止，也就是说要获得更大的dΩ/dt，同时又要使变频调速器和电机不因过流或过压跳机或损坏，仍然是一个悬而未决的问题。
【发明内容】
针对现有技术的上述缺点以及存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种具有很宽的调速范围、能大大提高脱水转速、且具有高效稳定的启动/刹车性能的变频调速式离心脱水机。
为此，本实用新型的技术解决方案是一种变频调速式离心脱水机，包括电动机、电器控制装置、传动/刹车机构、脱水内桶、脱水外桶等，其特征在于：所述的电器控制装置包括串联在所述电动机与交流电源之间的变频调速器；所述的传动/刹车机构是由变频调速器控制下的电动机、及受其驱动的直径相配的的主动轮与从动轮所构成的皮带或齿轮传动机构。
与所述的变频调速器相连接的电器控制装置包括减速刹车设定器。
在所述的皮带或齿轮传动机构中，连接在所述脱水内桶主轴上的从动轮直径Dc与连接在电动机轴上的主动轮直径Dz之比即变速比(Dc/Dz)控制在2.0～3.0范围；在所述的变频调速器的逆变电路直流输入端上并联有制动电阻。
所述的制动电阻的阻值与变频调速器的标准额定值相等，所述的制动电阻的功率为标准额定功率的1.5～4.0倍。
所述的变速比优选为2.3～2.5之间；所述的制动电阻的功率优选为标准额定功率的2.0～3.0倍。
与所述的变频调速器相连接的电器控制装置还包括脱水定时器、加速设定器。
所述的脱水内桶、脱水外桶上还附设有悬吊式弹簧减震机构。
本实用新型的解决问题思路如下：
由式TD-TL＝K*dΩ/dt(式中，TD为电机的电磁转矩，TL为脱水机折算到电机轴上的负载转矩，K为脱水机的转动惯量，dΩ/dt为脱水机的转速变化率)可知，如果在原有脱水机设计参数的基础上采用变频调速器，当脱水机快速启动/停止时，会有一个较大的dΩ/dt使变频调速器和电机因过流或过压跳机或损坏，但又由式
TL＝TL′/J＝TL′/(Dc/Dz)(式中，TL′为实际运行中的脱水机负载转矩，Dc为脱水机内桶主轴带轮直径，Dz为电机轴上的带轮直径，J为脱水机与电机之间的传动比)推得：本实用新型如采取调整传动比J的办法，可能达到最佳TL以及TD的目的：
一方面，增大脱水机与电机之间的传动比J＝Dc/Dz可以降低TL绝对值；此时，因为电动机主动减速，而直径较大的脱水机内桶主轴带轮Dc的被动减速过程折射到电动机主轴上的转矩减少，从而一定程度上减小刹车时的过流或过压；
但另一方面，TL绝对值太小即J＝Dc/Dz比值太大时，要使脱水机保持原有的速度运转，则电机的实际转速及电源输出工频应比平时高约Dc/Dz倍，对于变频器来讲属于基频以上即恒压弱磁通调速，这时有可能出现电磁转矩不够的情况；且高传动比值对传动三角带也有过大损伤，因此，比值Dc/Dz应有一定的范围。
进而，为保证变频器在快速启动、停止时不致过热而损坏，根据不同品牌的变频器逆变回路的容量，变频器侧直流输入端还接有制动电阻用以进一步吸收启动及减速刹车时的回馈浪涌电流，其阻值大小可按照各变频器的使用手册定，但是功率要相应地加大。
本实用新型的变频调速式离心脱水机根据上述原理作出改进，因此具有如下优点：
1)操作简单，脱水效果好；
2)进一步地优化了传动结构，减少了三分之二的机加工零部件，降低了机加工成本并缩短了制造工时；
3)用变频器替代了常换的摩擦片、刹车带、难修理的液力偶合器等易损部件，节约了大量的频繁修理时间和费用；
4)解决了不可因载荷量大小而任意调速的先天性难点；
5)使用电动刹车减轻了操作者原先的手动刹车的劳动强度。
以下结合附图及实施例对本实用新型进一步作出说明。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例的结构原理示意图。
图2为本实用新型实施例的电器连接示意图。
【具体实施方式】
如图1所示：
本实用新型实施例的变频调速式离心脱水机，包括电动机1、电器控制装置、传动/刹车机构、脱水内桶2、脱水外桶3等，其特征在于：所述的电器控制装置包括串联在所述电动机1与交流电源之间的变频调速器4；所述的传动/刹车机构是由变频调速器4控制下的电动机1、及受其驱动的直径相配的的主动轮5与从动轮6所构成的皮带传动机构；所述的脱水内桶2、脱水外桶3上还附设有悬吊式弹簧减震机构7。
与所述的变频调速器4相连接的电器控制装置包括减速刹车设定器8、脱水定时器9、加速设定器10。
在所述的皮带传动机构中，连接在所述脱水内桶2主轴上的从动轮6直径Dc与连接在电动机1轴上的主动轮5直径Dz之比，即变速比优选为2.3～2.5之间；
如图2所示：
与所述的变频调速器4相连接的电器控制装置包括减速刹车设定器8、脱水定时器9、加速设定器10。在所述的变频调速器4的逆变电路直流输入端上并联有制动电阻11。所述的制动电阻11的阻值与变频调速器4的标准额定值相等，所述的制动电阻11的功率优选为标准额定功率的2.0～3.0倍。
本实用新型的上述实施例综合考虑启动/停止及运行时的各种因素，在原有参数基础上选用国产森兰牌SB-60G(7.5KW)通用型变频器，或台湾产：DVP-A、B(7.5KW)通用型变频器，在变速比J为1～4的范围内做了一系列的实验结果后得出：取J＝Dc/Dz＝380/160≈2.4(j在2.0～3.0范围内也可)可满足要求；对制动电阻而言，为保证其内部正常工作，其阻值选定为等于各种变频器的手册所定值，功率为手册额定功率的2-3倍范围较为理想。此时，变频器的最高操作频率设定为80Hz，高于原有脱水机运转时的工作频率的1.5倍，本实用新型脱水机现在正常运转时的工作频率设定为70Hz，为原有脱水机运转时的工作频率的1.4倍；此时转桶转速约为870转/分，加、减速时间设定为1-2分钟时，加、减速均平稳，电流为5-14A；运转正常平稳，电流为5A左右，均属正常范围；启动/停止时制动电阻发热而不过烫，起到了吸收回馈浪涌电流，辅助减速刹车的效果，衣物脱水效果特好。根据客户的不同需求，现有的产品在控制回路上还加设了自动定时器等，配备了防震等自保护装置等。

Claims (7)

1、一种变频调速式离心脱水机，包括电动机、电器控制装置、传动/刹车机构、脱水内桶、脱水外桶等，其特征在于：所述的电器控制装置包括串联在所述电动机与交流电源之间的变频调速器；所述的传动/刹车机构是由变频调速器控制下的电动机、及受其驱动的直径相配的的主动轮与从动轮所构成的皮带或齿轮传动机构。
2、如权利要求1所述的变频调速式离心脱水机，其特征在于：与所述的变频调速器相连接的电器控制装置包括减速刹车设定器。
3、如权利要求1或2所述的变频调速式离心脱水机，其特征在于：在所述的皮带或齿轮传动机构中，连接在所述脱水内桶主轴上的从动轮直径Dc与连接在电动机轴上的主动轮直径Dz之比即变速比(Dc/Dz)控制在2.0～3.0范围；在所述的变频调速器的逆变电路直流输入端上并联有制动电阻。
4、如权利要求3所述的变频调速式离心脱水机，其特征在于：所述的制动电阻的阻值与变频调速器的标准额定值相等，所述的制动电阻的功率为标准额定功率的1.5～4.0倍。
5、如权利要求4所述的变频调速式离心脱水机，其特征在于：所述的变速比优选为2.3～2.5之间；所述的制动电阻的功率优选为标准额定功率的2.0～3.0倍。
6、如权利要求5所述的变频调速式离心脱水机，其特征在于：与所述的变频调速器相连接的电器控制装置还包括脱水定时器、加速设定器。
7、如权利要求6所述的变频调速式离心脱水机，其特征在于：所述的脱水内桶、脱水外桶上还附设有悬吊式弹簧减震机构。
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