专利名称：惯性平动椭圆振动筛的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于筛分物料的惯性振动筛，特别是石油钻井振动筛。
石油钻井振动筛是石油钻井工程中用于使钻井液固、液分离的关键设备之一。目前国内外所研制出的惯性振动筛，通常是由筛箱、底座及激振器组成，激振器包括电动机和偏心质量块。电动机带动偏心质量块旋转而产生一离心惯性力(激振力)，从而使振动筛运动；当离心惯性力的力心与振动筛筛箱整体质心重合时，振动筛筛箱整体作平动运动，筛箱上各点的运动轨迹均与质心的运动轨迹相同，而质心的运动轨迹(亦即“振型”)又完全取决于激振力的变化规律。目前钻井生产中使用的钻井振动筛有“园”、“直线”等振型。理论和试验研究表明，“园”振型振动筛筛分速度和物料输送速度都较慢，“直线”振型振动筛虽有较高的固相颗粒输送速度，但存在抛掷“死区”(加速度为零的方向)，对于塞在筛孔内的固相颗粒，很难从筛孔中抛出，易堵塞筛孔，即产生“筛堵”或“筛糊”现象。为提高振动筛的筛分效率和输送速度，并避免“筛堵”或“筛糊”现象的发生，在93239430.2专利中，将现有单轴惯性振动筛激振器中设置在电机轴上的偏心质量块更换为带有偏心质量的单行星轮内啮合行星齿轮机构，当电机旋转时，行星轮既随曲轴绕电机轴中心转动，又绕曲轴自转，其上的偏心块的质心在运动过程中距电机转轴中心的距离就发生周期性变化，其激振力矢量的矢端曲线也随之变化，从而使振动筛的筛箱作相应的“园”、“直线”、“椭园”等型式振动。这种振动筛结构简单，筛分效率高，但由于单行星轮内啮合行星齿轮机构中的曲轴相当于一个悬臂梁，带偏心质量的单行星轮在运动过程中相当于一个集中载荷，这个集中载荷作用于作为悬臂梁的行星轮轴承和曲轴上，因而大大影响了轴承的使用寿命；且当其安装在筛箱上工作时，易产生摆振和扭振。由于上述原因，该振动筛的激振器目前尚未在生产中推广应用。
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、受力情况较好、能实现平动“椭园”振型的惯性振动筛，以提高筛分效率和输送速度，并能避免“筛堵”或“筛糊”现象的发生。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案方案1，振动筛主要由筛箱、底座及激振器组成，激振器包括电机和两个带有偏心质量m2、m1的偏心轴，其特征在于两偏心轴上的偏心质量m2、m1不相等，且偏心距r2、r1与两偏心轴轴心O2、O1连线之间的夹角(即初始相位角)α2、α1也不相等，同时，其质距比m1r1m2r2]]>为一常数。调整两初始相位角α2、α1和两偏心质量m2、m1及偏心距r2、r1的大小以及两偏心轴轴心O2、O1之间的距离L，可使两激振力的合力矢量的末端为“椭园”、“园”、“直线”等曲线，当两激振力合力的力心与筛箱整体的质心重合时，振动筛筛箱整体即作平动“椭园”振动，也可作“园”振动或“直线”振动。
激振器中的电机可以是抗振电机，也可以是带有偏心质量的激振电机。其动力可采用双面同步带或齿轮传递。电机安装于筛箱上的适当位置，以使振动筛结构更紧凑。
方案2，振动筛仍主要由筛箱、底座及激振器组成，激振器包括电机和联接于电机两端的两个带偏心质量的行星轮内啮合行星齿轮机构，该机构由带偏心质量的行星齿轮、内齿圈及曲轴组成，其特征在于带偏心质量的行星齿轮可以是并排的两个或多个，内齿圈也可以是一个或并排的数个，行星齿轮与相对应的、固定不动的内齿圈啮合，行星齿轮安装在曲轴上，曲轴的一端安装在端盖轴承的曲轴轴承上，另一端与电机的转轴相联。行星齿轮上的偏心距是可调的。当电机旋转时，行星齿轮一方面随曲轴绕电机转轴中心转动，另一方面还绕曲轴自转，其上的偏心质量的质心在运动过程中距电机转轴中心的距离就发生周期性的变化，其激振力矢量的矢端曲线也随之变化，从而使振动筛筛箱作相应的“园”、“直线”、“椭园”等型式振动。调节行星轮上偏心质量的偏心距，就可调节激振力的大小，从而也可改变激振振幅。
为适应钻井液剪切稀释等性能对振动筛振动频率等筛分条件的要求，电机转速亦可采用交流变频器在一定范围内连续调节，实现变频筛分。
本发明的优点在于(1)由于振动筛可作“椭园”振动，“椭园”的“长轴”是强化排屑的分量，“短轴”是促进被筛分物料透筛的分量，因而既提高了物料在筛面上筛分和输送速度，又明显降低了“筛堵”或“筛糊”现象的发生，从而使物料的处理量比“园”型和“直线”型振动筛大大提高。
(2)可适应不同工况的需要。当激振器采用双偏心轴机构时，只要调整两初始相位角α2、α1和两偏心质量m2、m1及两偏心距r2、r1的大小以及两偏心轴轴心O2、O1之间的距离L，即可实现“园”、“直线”或“椭园”等振型，从而满足了不同工况的要求。当激振器采用带偏心质量的行星轮内啮合行星齿轮机构时，只需进行简单的行星轮偏心调整或偏心质量偏心距大小的调整，即可实现“园”、“直线”、“椭园”等振型，以满足不同工况的需要。
(3)激振器采用带偏心质量的行星轮内啮合行星齿轮机构时，具有内啮合齿轮传动的一系列优点，如结构紧凑、齿廓间相对滑动速度小、磨损轻、传动效率高等。特别是本机构中，曲轴由两端轴承支撑，其上的行星轮采用两个或多个，在运动过程中，相当于分布载荷作用于简支梁上，使曲轴和行星轮轴承的受力情况大大改善，从而提高了轴承寿命；同时，工作中筛箱的扭振和摆振大为减小；此外，偏心质量的可调范围增大了，例如可根据需要采用不同数目的带偏心质量的行星轮。
(4)在激振器采用双偏心轴机构中，动力采用双面同步带传递时，振动筛工作噪音小，且无需润滑，减轻了对环境的污染；当采用齿轮传动时，能保证较高的传动可靠性。
如下图1是激振器采用双偏心轴机构，以抗振电机为动力源时，本发明的主视图之示意图。
图2是激振器采用双偏心轴机构，以抗振电机为动力源时，本发明的俯视图之示意图。
图3是双偏心轴机构中两偏心轴截面示意图。
图4是激振器采用双偏心轴机构，以激振电机为动力源时，本发明的主视图之示意图。
图5是激振器采用双偏心轴机构，以激振电机为动力源时，本发明的俯视图之示意图。
图6是双面同步带与带轮的啮合示意图。
图7、图8是两种双面同步带示意图。
图9是激振器采用行星轮内啮合行星齿轮机构时，本发明的主视图之示意图。
图10是激振器采用行星轮内啮合行星齿轮机构时本发明之俯视图之示意图。
图11是行星轮内啮合行星齿轮机构的示意图。
下面结合
具体实施例方式实施例1参看图1、图2、图3，振动筛由筛箱(1)、底座(2)及激振器(3)组成，激振器(3)包括抗振电机(4′)和带有偏心质量m2、m1的两偏心轴(5)、(6)，两偏心轴(5)、(6)上的偏心质量m2、m1不相等，且偏心距r2、r1与两偏心轴轴心O2、O1连线之间的夹角(即初始相位角)α2、α1也不相等，其质距比m1r1m2r2]]>为一常数。抗振电机(4′)安装在筛箱(2)上的适当位置，其输出轴上有带轮(10)，通过双面同步带(7)将动力传至带轮(9)、(8)，带轮(9)、(8)分别与偏心轴(5)、(6)同轴，因而当抗振电机(4′)工作时，即可通过双面同步带传动而使偏心轴(5)、(6)作反向旋转，随即产生一周期变化的离心惯性力(即激振力)。根据生产的需要，可调整初始相位角α2、α1和两偏心质量m2、m1及偏心距r2、r1的大小以及两偏心轴轴心O2、O1之间的距离L，即可使两激振力合力矢量的末端为“椭园”或“园”或“直线”等曲线，当激振力合力的力心与筛箱整体质心重合时，振动筛筛箱整体即作平动“椭园”或“园”或“直线”振动。
实施例2参看图4、图5，振动筛由筛箱(1)、底座(2)、激振器(3′)组成，激振器(3′)包括带偏心质量m2的激振电机(4″)和带偏心质量m1的偏心轴(6′)。当激振电机(4″)工作时，与电机输出轴同轴的带轮(9′)通过双面同步带(7′)。渡轮(11)，将动力传递到带轮(8′)，继而带动与带轮(8′)同轴的偏心轴(6′)作反向旋转，随即产生一按“椭园”或“园”或“直线”型周期变化的离心惯性力(即激振力)，从而使振动筛筛箱实现“椭园”或“园”或“直线”振动。
上述二实施例中，采用双面同步带传递动力，其优点是无需润滑、噪音小。双面同步带与带轮的啮合示意图如图6所示，同步带可采用图7或图8所示形状。此外，亦可采用齿轮传递动力，它具有较高的传动可靠性。
实施例3参看图9、图10、图11，振动筛由筛箱(1)、底座(2)、激振器(3″)组成，激振器(3″)包括电机(4)和对称联接于电机(4)两端的两个带偏心质量的行星轮内啮合行星齿轮机构，该机构由带偏心质量(16)的行星齿轮(14)、(21)和两个内齿圈(17)、(18)以及曲轴(19)组成，行星齿轮(14)、(21)分别与固定不动的内齿圈(17)、(18)相啮合，行星轮(14)、(21)分别通过行星轮轴承(15)、(20)安装于曲轴(19)上，行星轮(14)、(21)由安装于其上的偏心块(16)联成整体，并实现同步旋转。曲轴(19)的一端安装在端盖轴承(12)的曲轴轴承(13)上，另一端用键或其它方式与电机转轴(22)相联。当电机(4)的转轴旋转时，带动曲轴(19)旋转，与固定不动的内齿图(17)、(18)相啮合的行星轮(14)、(21)随曲轴(19)绕电机(4)的转轴中心转动的同时，还绕曲轴(19)自转，行星轮(14)、(21)上的偏心质量(16)的质心在运动过程中距电机(4)转轴中心的距离就发生周期性变化，从而保证偏心质量(16)的质心实现相应的运动轨迹。经过运动学和动力学分析及试验证明，该偏心质量质心的运动轨迹可有“园”、“直线”、“椭园”等型式，因而行星轮(14)、(21)的牵连惯性力(即激振力)也按上述型式变化，从而使振动筛筛箱作“园”、“直线”、“椭园”等型式运动，满足了筛分与输送工作的需要。
行星轮(14)、(21)上偏心质量的偏心距可通过改变偏心质量的固定位置来调节，从而调整激振力的大小。
为适应钻井液剪切稀释等性能对振动筛振动频率等的要求，电机转速亦可采用交流变频器在一定范围内连续调节，实现变频筛分。
权利要求
1．一种惯性平动椭园振动筛，主要由筛箱、底座及激振器组成，激振器包括电机和两个带有偏心质量m2、m1的偏心轴，其特征在于两偏心轴上的偏心质量m2、m1不相等，且偏心距r2、r1与两偏心轴轴心O2、O1连线之间的夹角α2、α1也不相等，同时其质距比m1r1m2r2]]>为一常数。
2．根据权利要求1所述的惯性平动椭园振动筛，其特征在于激振器中的电机可以是抗振电机，也可以是带有偏心质量m2的激振电机。
3．根据权利要求1或2所述的惯性平动椭园振动筛，其特征在于电机的动力可采用双面同步带传递，亦可采用齿轮传递。
4．一种惯性平动椭园振动筛，主要由筛箱、底座及激振器组成，激振器包括电机和联接于电机两端的两个带偏心质量的行星轮内啮合行星齿轮机构，该机构由带偏心质量的行星齿轮、内齿圈及曲轴组成，其特征在于带偏心质量的行星齿轮可以是并排的两个或多个，内齿圈也可以是一个或并排的数个，行星齿轮与相对应的、固定不动的内齿圈啮合，行星齿轮安装在曲轴上，曲轴的一端安装在端盖轴承的曲轴轴承上，另一端与电机的转轴相联。
5．根据权利要求4所述的惯性平动椭园振动筛，其特征在于行星齿轮上的偏心质量的偏心距是可调的。
全文摘要
一种惯性平动椭圆振动筛,由筛箱、底座及激振器组成。激振器包括电机和偏心质量块。本发明的特点在于,激振器的偏心质量块分别为双偏心轴机构或对称联接于电机两端的两个带偏心质量的行星轮内啮合行星齿轮机构,以实现振动筛筛箱作平动“椭圆”振动,亦可得到“圆”、“直线”等振型,从而适应不同工况的需要。本发明筛分效率和输送速度高,结构紧凑,适用于油、气井钻井液开发工程,亦可用于需要进行物料筛分、输送的化工、矿山、食品等领域。
文档编号B07B1/28GK1304806SQ0012051
公开日2001年7月25日 申请日期2000年10月30日 优先权日2000年10月30日
发明者张明洪, 杜坚, 游思坤, 侯勇俊, 张万福 申请人:西南石油学院