RU2215575C2 - Method of adjustment of technological plant to resonance mode of operation - Google Patents

Abstract

FIELD: equipment employing vibration for intensification of various technological processes. SUBSTANCE: adjustment of technological plant containing vibrating module with flexible member to resonance mode of operation, frequency of natural vibrations of module is set at level exceeding working frequency of drive by 1-2%, after which plant is started at idling and is fully loaded after stabilization of vibrating process. For setting the plant in resonance mode, remaining difference between real frequency of module and working frequency of drive is compensated by action on flexible member and/or mass of module. EFFECT: enhanced operational stability; simplified adjusting procedure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области технологического оборудования, предназначенного преимущественно для осуществления физико-химических взаимодействий в условиях применения вибрации. The invention relates to the field of technological equipment intended primarily for the implementation of physico-chemical interactions in the application of vibration.

Известен электровибрационный аппарат непрерывного действия, состоящий из корпуса, внутри которого размещено перемешивающее устройство, или рабочий орган, выполненное в виде сплошных дисков, укрепленных на полых штоках, связанных с нижним электровиброрезонансным двигателем (далее двигатель) и чередующихся с ними кольцевых дисков, укрепленных на полых штоках и связанных с верхним двигателем [1]. В состав аппарата входят упругие системы, через которые обе пары перемешивающих устройств совместно с соответствующими двигателями опираются на корпус, образуя колебательные модули. Рабочая частота колебаний двигателей, или частота вынуждающей силы является постоянной величиной и может быть равна частоте электросети, т.е. 50 Гц. A continuous electrovibration apparatus is known, consisting of a housing inside which a mixing device is placed, or a working body made in the form of solid disks mounted on hollow rods connected to a lower electro-vibroresonant engine (hereinafter the engine) and alternating circular disks mounted on hollow rods and associated with the upper engine [1]. The apparatus includes elastic systems through which both pairs of mixing devices, together with the corresponding motors, are supported on the housing, forming oscillatory modules. The operating frequency of the oscillations of the engines, or the frequency of the driving force is a constant value and may be equal to the frequency of the mains, i.e. 50 Hz.

Для работы в резонансном режиме, т.е. с минимальными энергозатратами необходимо, чтобы собственная частота колебательного модуля была равна частоте вынужденных колебаний, создаваемых двигателем. Незначительное рассогласование обеих частот ведет к прекращению резонансного режима работы аппарата. Недостатком прототипа является то, что настройка аппарата на резонансный режим работы осложняется необходимостью учета, при расчете собственной частоты колебательного модуля, присоединенной массы реагентов, проходящих через перемешивающие устройства и взаимодействующих с ними, что практически сделать невозможно. Сделать режим резонансным возможно только у аппаратов с жестко фиксированной массой колебательного модуля и при наличии соответствующего оборудования, обеспечивающего поддержание этого режима за счет обратной связи по частоте между колебательным модулем и двигателем, а это приводит к значительному усложнению установки. To work in resonant mode, i.e. with minimal energy consumption, it is necessary that the natural frequency of the oscillation module is equal to the frequency of the forced oscillations created by the engine. A slight mismatch of both frequencies leads to the termination of the resonant mode of operation of the device. The disadvantage of the prototype is that the adjustment of the apparatus to the resonant mode of operation is complicated by the need to take into account, when calculating the natural frequency of the vibrational module, the added mass of reagents passing through the mixing devices and interacting with them, which is practically impossible. It is possible to make the resonance mode only for devices with a rigidly fixed mass of the oscillation module and with the appropriate equipment to maintain this mode due to frequency feedback between the oscillation module and the engine, and this leads to a significant complication of the installation.

Целью изобретения является повышение стабильности работы установки при упрощеной технологии настройки на резонансном режиме. The aim of the invention is to increase the stability of the installation with a simplified tuning technology in the resonant mode.

Цель, согласно изобретению, достигается за счет того, что для настройки на резонансный режим работы технологической установки, которая содержит колебательный модуль, включающий жестко связанные между собой рабочий орган и вибрационный привод с упругим элементом, настроенный на фиксированную рабочую частоту колебаний, частоту собственных колебаний модуля устанавливают на 1-2% больше рабочей частоты привода. Затем включают установку на холостой ход и по достижении стабилизации колебательного процесса ее полностью загружают, после чего выводят на резонансный режим работы, компенсируя оставшуюся разницу между реальной частотой модуля и рабочей частотой привода, воздействуя на упругий элемент, изменяя его жесткость, и/или на рабочий орган, изменяя его массу. The goal, according to the invention, is achieved due to the fact that for tuning to the resonant mode of operation of the technological installation, which contains an oscillating module, which includes rigidly interconnected working body and a vibration drive with an elastic element, tuned to a fixed operating frequency of vibrations, the frequency of natural vibrations of the module set 1-2% more than the operating frequency of the drive. Then the installation is switched on at idle and upon reaching stabilization of the oscillatory process it is fully loaded, after which it is brought out to the resonant mode of operation, compensating for the remaining difference between the real frequency of the module and the operating frequency of the drive, acting on the elastic element, changing its stiffness, and / or working organ, changing its mass.

Предлагаемый способ позволяет вывести технологическую установку либо на полностью резонансный режим работы, либо на режим весьма близкий к резонансному, повысив тем самым стабильность работы не только собственно установки, но и стабильность минимального энергопотребления на двигателе. Действительно, при собственной частоте колебательного модуля на 1-2% больше рабочей частоты привода технологическая нагрузка уменьшает эту частоту и приближает ее к резонансной, уменьшая между ними разницу. Последняя компенсируется воздействием на упругий элемент, изменением его жесткости в сторону ее уменьшения, или на рабочий орган, изменением его массы в сторону увеличения. Первый вариант воздействия в силу простоты более предпочтителен. The proposed method allows you to bring the technological installation either to a fully resonant mode of operation, or to a mode very close to resonant, thereby increasing the stability of not only the installation itself, but also the stability of the minimum energy consumption on the engine. Indeed, with the natural frequency of the oscillation module 1-2% higher than the operating frequency of the drive, the process load reduces this frequency and brings it closer to the resonance, reducing the difference between them. The latter is compensated by the effect on the elastic element, a change in its stiffness in the direction of its decrease, or on the working body, a change in its mass in the direction of increase. The first variant of exposure due to simplicity is more preferable.

На прилагаемых к описанию чертежах изображены:
на фиг.1 - схема технологической установки для перемешивания;
на фиг.2 - амплитудно-частотная характеристика, поясняющая предлагаемый способ настройки.The accompanying description of the drawings shows:
figure 1 - diagram of a technological installation for mixing;
figure 2 - amplitude-frequency characteristic explaining the proposed configuration method.

Пример осуществления способа
В качестве технологической установки для демонстрации способа используется установка, аналогичная прототипу, с рядом упрощений. В частности, в корпусе 1 установлен рабочий орган в виде ряда сплошных дисков 2, закрепленных на штоке 3, связанным с электромагнитным двигателем 4. Рабочий орган совместно с двигателем образуют колебательный модуль, в состав которого входит и упругий элемент 5, выполненный из пакета тарельчатых пружин, через который колебательный модуль опирается на корпус 1. Пакет пружин заневолен с помощью резьбового стержня 6, закрепленного на корпусе 1, и гайки 7. Для интенсификации процесса перемешивания в корпусе 1 установлен ряд неподвижных кольцевых дисков 8, чередующихся с дисками 2 и установленных с зазором относительно последних. Таким образом, создан лабиринтный канал от загрузочного отверстия 9 до разгрузочного отверстия 10. На свободном конце штока 3 предусмотрена платформа 11 для регулировочных грузов 12.An example of the method
As a technological installation for demonstrating the method, an installation similar to the prototype is used, with a number of simplifications. In particular, in the housing 1, a working body is installed in the form of a series of solid disks 2, mounted on a rod 3, connected to an electromagnetic motor 4. The working body together with the engine form an oscillating module, which also includes an elastic element 5 made of a cup spring through which the oscillating module rests on the housing 1. The spring package is entwined with the help of a threaded rod 6 mounted on the housing 1 and a nut 7. To intensify the mixing process, a number of fixed annular rings are installed in the housing 1 Skov 8 alternating with discs 2 and mounted with a gap relative to the latter. Thus, a labyrinth channel was created from the loading hole 9 to the discharge opening 10. At the free end of the rod 3, a platform 11 for adjusting weights 12 is provided.

Запуск технологической установки в работу осуществляют в следующей последовательности:
1. Выбирают частоту вынужденных колебаний рабочего органа, равной рабочей частоте двигателя, например, сетевую частоту в 50 Гц, которая в данном случае является резонансной (см. точку С на фиг.2).The launch of the technological installation in the work is carried out in the following sequence:
1. Select the frequency of the forced oscillations of the working body equal to the working frequency of the engine, for example, the network frequency of 50 Hz, which in this case is resonant (see point C in figure 2).

2. Предварительно расчитывают по формуле

собственную частоту колебательного модуля и путем настройки добиваются увеличения ее до величины в пределах 1-2% от рабочей частоты двигателя, например, 51 Гц (см. точку А на фиг.2).2. Pre-calculated by the formula

the natural frequency of the oscillation module and by tuning to achieve its increase to a value within 1-2% of the operating frequency of the engine, for example, 51 Hz (see point A in figure 2).

3. Запускают двигатель 4 и дают возможность работать на холостом ходу до стабилизации этого режима в течение 5-10 секунд. 3. Start the engine 4 and make it possible to idle until this mode is stabilized for 5-10 seconds.

4. При работающем колебательном модуле полностью загружают установку реагентами, подавая их в загрузочное отверстие 9, при этом измеряя меняющуюся частоту колебательного модуля, которая под действием нагрузки начнет падать. При полностью загруженной установке частота модуля будет соответствовать точке В на графике фиг.2. В численном выражении это может быть частота, равная, например, 50,3 Гц. 4. When the oscillating module is operating, the unit is fully loaded with reagents, feeding them into the loading hole 9, while measuring the changing frequency of the oscillating module, which will begin to fall under the action of the load. With a fully loaded installation, the frequency of the module will correspond to point B in the graph of figure 2. In numerical terms, this may be a frequency equal to, for example, 50.3 Hz.

5. Воздействуя на упругий элемент 5, а точнее на гайку 7, уменьшают жесткость пакета пружин, доводя частоту до 50 Гц, отслеживая процесс настройки по частотомеру и наблюдая за величиной амплитуды колебательного процесса. Возможна операция настройки и путем изменения массы колебательного модуля, в частности, добавлением груза 12 на платформу 11. Метод воздействия на жесткость проще и технологичнее. 5. Acting on the elastic element 5, or rather on the nut 7, reduce the stiffness of the spring package, bringing the frequency to 50 Hz, tracking the tuning process by the frequency meter and observing the amplitude of the oscillatory process. A tuning operation is also possible by changing the mass of the oscillating module, in particular, by adding a load 12 to the platform 11. The method of influencing stiffness is simpler and more technologically advanced.

Предлагаемый способ настройки на резонансный режим работы технологической установки был опробован в процессе получения гидротоплива на аппарате, принципиальная схема которого приведена на фиг.1. Удалось получить 95% работу установки в резонансном режиме. The proposed method of tuning to the resonant mode of operation of the technological installation was tested in the process of obtaining hydrofuel on the apparatus, a schematic diagram of which is shown in figure 1. It was possible to get 95% operation of the unit in resonance mode.

Источники информации
1. Описание к авторскому свидетельству СССР 229462, кл. В 01 F 7/16, выдан 23.10.1968 г. - прототип.Sources of information
1. Description to the copyright certificate of the USSR 229462, cl. 01 F 7/16, issued October 23, 1968 - prototype.

Claims (1)

Способ настройки на резонансный режим работы технологической установки, содержащей колебательный модуль, включающий жестко связанные между собой рабочий орган и вибрационный привод с упругим элементом, настроенный на фиксированную рабочую частоту колебаний, отличающийся тем, что частоту собственных колебаний модуля устанавливают на 1-2% больше рабочей частоты привода, затем включают установку на холостой ход и по достижении стабилизации колебательного процесса ее полностью загружают, после чего выводят на резонансный режим работы, компенсируя оставшуюся разницу между реальной частотой модуля и рабочей частотой привода воздействием на упругий элемент, изменяя его жесткость, и/или на рабочий орган, изменяя его массу. The method of tuning to the resonant mode of operation of a technological installation containing an oscillating module, including a rigidly coupled working element and a vibration drive with an elastic element, tuned to a fixed operating frequency of oscillations, characterized in that the natural frequency of the oscillations of the module is set to 1-2% more than the working drive frequencies, then they turn on the idling unit and upon reaching stabilization of the oscillatory process it is fully loaded, after which they are brought to the resonant mode of operation, which compensating for the remaining difference between the real frequency of the module and the operating frequency of the drive by acting on the elastic element, changing its stiffness, and / or on the working body, changing its mass.

Images