一种磁悬浮卧式离心机及控制方法与流程

本发明属于离心机，特别涉及一种磁悬浮卧式离心机及控制方法。

背景技术：

1、卧式离心机是一种将水平放置的转鼓进行高速旋转而产生离心力以对物料进行分离的设备，能够实现固液分离，液相澄清和颗粒度分级的关键设备。卧式离心机的分离效果的关键因素是离心机的转速，转速对提升卧式离心机的分离效果成指数倍增长。现有的卧式离心机，由于轴承受转鼓自重及进入的物料重量的径向载荷太大，致使轴承密封及润滑系统要求增高，同时，因径向载荷太大，传动系统和支撑轴承的摩擦加剧，产生大量热量，使轴承快速升温而失效，受限轴承的温度上限，卧式离心机转速的提升一直是行业的瓶颈；同时在高速旋转的工况下，传动系统带来的振动、载荷（皮带或齿轮传动）、噪音也限制和阻碍了离心机（尤其是卧式离心机）转速提高和设备长期稳定运行。

技术实现思路

1、为解决现有技术问题，本发明提出了一种磁悬浮卧式离心机及控制方法，本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。

2、依据本发明提出的一种磁悬浮卧式离心机，包括位于机架上的外壳体，外壳体内转动设有分离组件，分离组件的驱动端通过传动系统与驱动源相连，分离组件外圆周上设有沿其轴向延伸的磁环，外壳体顶部内壁上设有与磁环相对应且磁性相吸的第一磁力件、底部内壁上设有与磁环相对应且磁性相斥的第二磁力件。

3、进一步的，第一磁力件、第二磁力件均滑动设于外壳体内。

4、进一步的，外壳体的顶部、底部分别设有用于驱动第一磁力件、第二磁力件运动的驱动机构。

5、进一步的，驱动机构包括位于外壳体外壁上的固定部，固定部贯穿外壳体的部分上设有直线位移机构，两个直线位移机构的驱动端分别与第一磁力件、第二磁力件上的固定座相连。

6、进一步的，还包括控制单元，控制单元包括主控器以及位于传动系统中的测量传感器、振动传感器，测量传感器、振动传感器与主控器电性相连；主控器还与直线位移机构电性连接。

7、进一步的，测量传感器选用力学传感器、重力传感器中的一种。

8、进一步的，磁环设置若干个、且若干个磁环沿轴向分布在分离组件的外壁上。

9、一种磁悬浮卧式离心机的控制方法，包括以下步骤：

10、s1，启动磁悬浮卧式离心机，主控器记录测量传感器以及振动传感器的初始数值；

11、s2，物料进料后，随着磁悬浮卧式离心机运行时间增加，分离组件重力增加致使测量传感器、振动传感器数值变大、发生变化，当振动传感器的数值超过阈值后主控器报警；

12、s3，主控器根据测量传感器的数值计算，控制直线位移机构运动分别带动第一磁力件、第二磁力件移动一定距离后靠近磁环，通过磁力分别给予分离组件向上的拉力以及推力抵消分离组件增加的重力；同时振动传感器的数值降低，当降低至阈值内后主控器停止控制直线位移机构运动。

13、进一步的，步骤s3中，第一磁力件、第二磁力件移动后可调整两者与磁环之间的有效正对面积，用以调整其提供的拉力、推力。

14、进一步的，分离组件所受重力即为测量传感器的数值，设其数值为f1；当直线位移机构移动时，设第一磁力件、第二磁力件所提供磁力为f2，则当振动传感器降低至阈值内时有f1=f2；f2的计算如下：

15、；

16、其中，

x为直线位移机构移动的距离，单位为m；

b

r为剩磁感应强度，单位为t，常规铁氧体取0.35t；

μ

0为真空磁导率，取 4π×10−7；

μ

r为相对磁导率，常规铁氧体取近似值1；

d为法向垂直气隙，等于第一磁力件或第二磁力件与磁环之间的间距；

l

m为单块磁铁的充磁方向厚度，等于第一磁力件或第二磁力件的径向厚度；

a(

x)为有效正对面积，等于第一磁力件、第二磁力件与磁环之间有效正对面积的和；

17、上述公式可得出有效正对面积

a(

x)，随后可根据第一磁力件（13）、第二磁力件（14）的形状计算出两个磁力件位移距离

x的和，且第一磁力件（13）、第二磁力件（14）结构相同，则计算出的

x除以2即为单个磁力件所需的移动距离

x。

18、综上，本发明具有以下优点：

19、1.通过位于分离组件与外壳体之间的磁力件、磁环形成径向磁悬浮作用体，产生非接触磁浮力，来抵消或大幅减小高速旋转中的分离组件及内物料产生的重力，大幅度减小对传动系统和支撑轴承的负荷，从而降低摩擦力，有效控制传动系统和支撑轴承中的轴承的温度，为离心机高速旋转或超高速旋转提供必要条件。

20、2.通过控制单元以及设置在传动系统上的力学传感器和位移传感器，来实时监测转鼓及内物料重力变化，根据力的变化实时调整磁悬浮力，通过控制磁悬浮力与转鼓及内物料所受力的平衡，确保离心机系统的稳定运行。

21、3. 通过磁悬浮力的介入，在高速旋转的工况下，大幅减少传动系统带来的振动、噪音以及设备能耗，降低运营成本。

22、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

1.一种磁悬浮卧式离心机，包括位于机架（1）上的外壳体（4），外壳体（4）内转动设有分离组件，分离组件的驱动端通过传动系统（8）与驱动源（5）相连，其特征在于：分离组件外圆周上设有沿其轴向延伸的磁环（12），外壳体（4）顶部内壁上设有与磁环（12）相对应且磁性相吸的第一磁力件（13）、底部内壁上设有与磁环（12）相对应且磁性相斥的第二磁力件（14）。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮卧式离心机，其特征在于：第一磁力件（13）、第二磁力件（14）均滑动设于外壳体（4）内。

3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮卧式离心机，其特征在于：外壳体（4）的顶部、底部分别设有用于驱动第一磁力件（13）、第二磁力件（14）运动的驱动机构（17）。

4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮卧式离心机，其特征在于：驱动机构（17）包括位于外壳体（4）外壁上的固定部，固定部贯穿外壳体（4）的部分上设有直线位移机构（19），两个直线位移机构（19）的驱动端分别与第一磁力件（13）、第二磁力件（14）上的固定座（18）相连。

5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮卧式离心机，其特征在于：还包括控制单元，控制单元包括主控器以及位于传动系统（8）中的测量传感器（7）、振动传感器（15），测量传感器（7）、振动传感器（15）与主控器电性相连；主控器还与直线位移机构（19）电性连接。

6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮卧式离心机，其特征在于：测量传感器（7）选用力学传感器、重力传感器中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮卧式离心机，其特征在于：磁环（12）设置若干个、且若干个磁环（12）沿轴向分布在分离组件的外壁上。

8.一种磁悬浮卧式离心机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种磁悬浮卧式离心机的控制方法，其特征在于：步骤s3中，第一磁力件（13）、第二磁力件（14）移动后可调整两者与磁环（12）之间的有效正对面积，用以调整其提供的拉力、推力。

10.根据权利要求8所述的一种磁悬浮卧式离心机的控制方法，其特征在于：分离组件所受重力即为测量传感器（7）的数值，设其数值为f1；当直线位移机构（19）移动时，设第一磁力件（13）、第二磁力件（14）所提供磁力为f2，则当振动传感器（15）降低至阈值内时有f1=f2；f2的计算如下：