Магнитный смеситель

 

Изобретение относится к магнитным смесям и позволяет снизить энергозатраты и обеспечить возможность точных тепловых измерений за счет уменьшения рассеивания вращающегося магнитного поля в окружающее пространство и теплопотерь. Магнитный смеситель содержит сосуд, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мещалка из магнитного материала , а снаружи - пары электромагнитных катущек. Катущки имеют средства управления и сердечники, замкнутые магнитным ярмом и соединенные с радиально расположенными полюсными наконечниками . Сосуд снабжен оболочкой, образующей с его наружной поверхностью полость , в которой установлены полюсные наконечники. Продольные оси наконечников размещены в плоскости вращения мещалки. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g g В 01 F 13/08 г

Ягой

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 4080336/31-26 (22) 26.06.86 (46) 23.04.88. Бюл. № 15 (71) Институт теплофизики СО АН СССР (72) В. А. Груздев, А. В. Серяков и Ю. Д. Варламов (53) 66.063 (088.8) (56) Патент Ф Р Г № 3043335, кл. В О1 F 13/08, 1982. (54) МАГНИТНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к магнитным смесям и позволяет снизить энергозатраты и обеспечить возможность точных тепловых измерений за счет уменьшения рассеивания вращающегося магнитного поля в окружаю„„SU„, 1389831 А1 щее пространство и теплопотерь. Магнитный смеситель содержит сосуд, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мешалка из магнитного материала, а снаружи — пары электромагнитных катушек. Катушки имеют средства управления и сердечники, замкнутые магнитным ярмом и соединенные с радиально расположенными полюсными наконечниками. Сосуд снабжен оболочкой, образующей с ceo наружной поверхностью полость, в которой установлены полюсные наконечники. Продольные оси наконечников размещены в плоскости вращения мешалки. 5 ил.

1389831

Изобретение относится к перемешиванию текучих сред (газов, жидкостей, суспензий и т.д), либо твердых сред в жидкости, и может быть использовано в научных исследованиях, в частности при проведении прецизионных тепловых измерений, например, в калориметрии, а также в различных технических устройствах.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и обеспечение возможности точных тепловых измерений за счет уменьшения рассеивания вращающегося магнитного поля в окружающее пространство и теплопотерь.

На фиг. 1 схематически изображен смеситель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — смеситель, продольный разрез в плоскости расположения геркона; на фиг. 4 — блок-схема электронного устройства, возбуждающего вращающееся магнитное поле в сосуде; на фиг. 5— временная диаграмма тактовых и управляющих импульсов этого электронного устройства.

Магнитный смеситель содержит герметичный сосуд 1 из немагнитного материала, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мешалки 2 из магнитного материала. Сосуд 1 снабжен оболочкой 3, образующей с его наружной поверхностью полость 4. Снаружи сосуда 1 с оболочкой 3 установлены пары электромагнитных катушек 5 с сердечниками 6, замкнутыми магнитным ярмом 7 и соединенными с радиально расположенными в полости 4 полюсными наконечниками 8. Продольные оси наконечников размещены в плоскости вращения мешалки.

Мешалка 2, установленная на подшипнике 9 скольжения, жестко зафиксированном в нижней части сосуда 1 с перемешиваемой жидкостью, состоит из двух продолжающихся практически вплоть до внутренней поверхности боковой стенки замкнутого сосуда полых цилиндров 10, соединенных между собой плоской перемычкой 11. В полости цилиндров 10 вставлены заполняющие всю глубину полостей продольно намагниченные одинаковые постоянные магниты 12, продольные оси которых совпадают с продольной осью мешалки 2.

Для интенсификации процесса перемешивания содержимого сосуда 1 к мешалке 2 прикреплены лопасти 13. Плоскость вращения продольной оси мешалки 2 задается подшипником 9 скольжения, жестко зафиксированным в сосуде 1. Радиально вытянутые к центру пары противоположных полюсных наконечников 8, продольные оси которых совпадают, продолжающие радиально же расположенные пары сердечников 6 пар электромагнитных катушек 5 подходят практически вплотную к наружной поверхности герметичного сосуда 1. Все внешние по отношению к мешалке 2 детали магнито5

55 провода, а именно сердчники 6 электромагнитных катушек 5, продолжающиеся полюсными наконечниками 8 и замыкаемые магнитным ярмом 7, выполнены из магнитомягкого материала и вместе с мешалкой 2 образуют магнитозамкнутую цепь.

Для осуществления равномерного вращения мешалки 2 выбрано три пары передающих вращающееся магнитное поле в герметичный сосуд 1 противоположных полюсных наконечников 8, причем лежащие все в единой плоскости продольные оси пар противоположных полюсных наконечиков 8 повернуты друг относительно друга на 60 .

Геркон 14, являющийся чувствительным элементом устройства контроля вращения мешалки 2, расположенный между двумя соседними полюсными наконечниками 8 и экранированный от возможного влияния магнитного поля полюсных наконечников 8 и катушек 5 магнитным экраном 15, ориентирован в пространстве таким образом, что его магнитопровод 16, лежащий в плоскости вращения мешалки 2, радиально направлен к центру и подходит практически вплотную к наружной поверхности сосуда 1.

При совмещении продольной оси мешалки 2 при ее вращении внутри герметичного сосуда 1 с продольной осью радиально расположенного к центру магнитопровода 16 геркона 14 магнитное поле мешалки 2 замыкает контакты геркона и устройство контроля вращения мешалки фиксирует прохождение полого цилиндра 10 с помещенным во внутрь его постоянным магнитом 12 мешалки 2 мимо магнитопровода 16 геркона 14. Вращающееся магнитное поле, необходимое для вращения мешалки 2 внутри сосуда 1, возбуждается средством управления специальным электронным устройством, питающим пары противоположных электромагнитных катушек 5 соответствующими импульсами тока. Блоксхема этого электронного устройства приведена на фиг. 4.

Задающий управляемый генератор (мультивибратор) 17 с плавно регулируемой частотой следования тактовых импульсов соединен с распределителем, представляющим собой кольцевой сдвигающий регистр 18 и дешифратор 19. Кольцевой сдвигающий регистр 18, выполненный на основе трех

RS-триггеров К155ТМ2, формирует сдвинутые по фазе импульсы Mi, М и Мз, поступающие на дешифратор 19, выполненный на элементах И вЂ” НЕ К155ЛАЗ.

На трех выходах 1= 1, 2, 3, каждый из которых состоит из двух каналов а; и b;, дешифратора 19 вырабатываются импульсы, управляющие работой трех ключевых схем

20, каждая из которых содержит две пары комплиментарных транзисторов, например, КТ 814А — 815А, в средние точки которых включены обмотки противоположных пар электромагнитных катушек 5, соеди1389831 ненных последовательно. Каждая из ключевых схем 20 соединена с дешифратором

19 по двум управляющим каналам а; и где i= 1, 2, 3 — номер соответствующей ключевой схемы. В отсутствие управляющих импульсов на выходах дешифратора 19 ток через электромагнитные катушки

5 равен нулю. При подаче управляющего импульса с выхода дешифратора 19 по каналу а; в соответствующей ключевой схеме через пару противоположных катушек 5 протекает заданный варьируемый ток, формирующий магнитное поле полярности NS, действующее на протяжении длительности управляющего импульса.

При подаче управляющего импульса с выхода дешифратора 19 по каналу b; полярность магнитного поля, также действующего на протяжении длительности управляющего импульса, меняется на противоположную SN. Величина тока, протекающего через пары противоположных катушек

5, устанавливается минимальной, при которой еще происходит устойчивое вращение мешалки 2.

Последовательность управляющих импульсов по каналам а; и Ь; (i= 1, 2, 3) для каждой из трех ключевых схем 20 приведена на временной диаграмме фиг. 5, причем временной сдвиг между управляющими импульсами в каждом из каналов а; и b;, формируемый дешифратором 19, соответствует повороту мешалки 2 внутри сосуда на 360 относительно i-й пары катушек. Временной интервал между управляющими импульсами в каждой паре каналов а — Ь|, а2 — Ьз и аз — Ьз выходов i= 1, 2, 3 дешифратора 19 соответствует повороту мешалки 2 внутри сосуда 1 на 180, а временной интервал между управляющими импульсами, поступающими на ключевые схемы 20

1, 2, 3 по одноименным каналам

ai, аз, аз, ai... и Ь|, b2, Ьз, bi ... соответствует повороту мешалки 2 внутри сосуда 1 на 60 .

Таким образом осуществляется дискретное вращение направления магнитного поля в плоскости продольных осей полюсных наконечников 8 сердечников 6 электромагнитных катушек 5, чему соответствует плавное, в силу инерционности, вращение мешалки 2, причем частота вращения направления возбуждаемого магнитного поля должна быть заведомо мечьше частоты срыва вращения мешалки 2 внутри сосуда I.

Графически вычисленное магнитное сопротивление Х R@ минимально возможных зазоров 6; магнитопровода в известном смесителе превышает аналогичную величину у предлагаемого не менее чем в 1,5 раза (на

50Я), поэтому для создания крутящего моз, 1 мента М- (NI) d (— )/dc, равного крутяЯ. щему моменту в предлагаемом смесителе, 1

М,— (NIo) d(R )/Ьр в известном требуется ного магнитного поля, оказывает дополни30 тельное давление на дно сосуда с перешиваемой жидкостью, вызывая тем самым дополнительное тепловыделение за счет трения, что снижает точность прецезионных тепловых измерений. В предлагаемом смесиЗ5 теле подобное дополнительное тепловыделение отсутствует.

Постоянно контролируя вращение мешалки специальным устройством, чувствительным элементом которого является, например, геркон, можно минимизировать по сравне40

45 нию с известным смесителем величину напряженности вращающегося магнитного поля, необходимого для осуществления устойчивого вращения мешалки, тем самым в предлагаемом смесителе минимизировать расход электроэнергии.

Формула изобретения

Магнитный смеситель, содержащий сосуд, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мешалка из магнитного материала, а снаружи пары электромагнитных катушек со средством управления и сердечниками, замкнутыми магнитным ярмом, и соединенными с радиально расположенными полюсными наконечниками. отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и обеспечения возможности точных тепловых измерений за счет уменьшения рассеивания вращающегося магнитного поля в окружающее прост50

55 ток I. -Iо- /1,5- 1.21о, Здесь NI — ампервитки магнитных катушек, — угол поворота мешалки, число витков N предполагается одинаковым. Таким образом, даже не учитывая большее рассеивание магнитного поля в окружающее пространство в известном смесителе в предлагаемом достигается экономия электроэнергии при проведении перемешивания не менее чем на 20Я.

В связи с пространственной разнесенностью в известном смесителе параллельных плоскостей вращения продольной оси мешалки и продольных осей полюсных наконечников происходит значительное рассеивание вращающегося магнитного поля в ок15 ружающее пространство, при этом в слаботочных электрических цепях. например при электрических измерениях температуры, появляются наводки, резко снижающие точность тепловых измерений, избавиться от которых крайне затруднительно. В предлага20 емом магнитном смесителе наводки в слаботочных электрических цепях, например при измерениях температуры образцовыми термометрами сопротивления, практически отсутствуют, тем самым точность подобных з5 измерений возрастает.

Поскольку параллельные плоскости вращения продольной оси мешалки и продольных осей полюсных наконечников в известном смесителе разнесены, то мешалка, стремясь быть втянутой в область более силь!

389831 ранство и теплопотерь, сосуд снабжен оболочкой, образующей с его наружной поверхностью полость, в которой установлены полюсные наконечники, продольные оси которых размещены в плоскости вращения мешалки.

1389831

Фиг. 5 фиг. Ф

1389831 а

b

Составитель Н. Федорова

Редактор Е. Папп Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 1600/7 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4