Электромагнитное метательное устройство для сыпучего ферромагнитного материала

 

Изобретение относится к транспортным метательным устройствам и может быть использовано в металлургии при непрерывной разливке стали для ввода ферромагнитных дисперсных материалов в жидкий металл, в литейном производстве для намагничивания, разгона и уплотнения ферромагнитного формовочного материала и в машиностроении при обработке поверхности изделий ферромагнитным абразивом. Цель изобретения - получение одинаковых, регулируемых по объему порций ферромагнитного сыпучего материала и повышение надежности работы устройства при стабильной максимальной скорости вылета порций. Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном метательном устройстве электромагнитный дозатор выполнен из двух катушек 3 и 4 и снабжен устройством 7 регулирования расстояния между ними, а схема электропитания 8 обеспечивает в течение каждого цикла разгона сначала одновременное подключение к источнику постоянного напряжения верхней катушки 3 дозатора и фиксатора начального положения порции материала 5, а затем, после их синхронного отключения, одновременное включение нижней катушки 4 дозатора и метательного соленоида 6. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) А1

Ш 4 В 22 П 46/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СЕИДЕТЕЛЬСТВУ

Out.1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309898/3) 02 (22) 28.09.87 (46) 30.04.89. Бюп. 11- 16 (72) В.А. Эсауленко, В,IO, Черников, А.В. Корощенко, Н.П. Иванов и А.P. Таразов (53) 621 . 746. 27 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 884840, кл. В 22 D 11/10, 1980.

1 (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ МЕТАТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЫПУЧЕГО ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к транс-. портным метательным устройствам и может быть использовано в металлургии при непрерывной разливке стали для ввода ферромагнитных дисперсных материалов в жидкий металл, в литейном производстве для намагничивания, разгона и уплотнения феррoMarнитного формовочного материала и в машиностроении при обработке поверхности изделий ферромагнитным абразивом.

Цель изобретения — получение одинаковых, регулируемых по объему порций ферромагнитного сыпучего материала и повышение надежности работы устройства при стабильной максимальной скорости вылета порций. Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном метательном устройстве электромагнитный дозатор выполнен из двух катушек 3 и 4 и снабжен устройством 7 регулирования расстояния между ними, а схема 8 электропитания обеспечивает в течение каждого цикла разгона сначала одновременное подключение к источнику постоянного напряжения верхней катушки 3 дозатора и фиксатора 5 начального положения порции материала, а затем, после их синхронного отключения, одновременное включение нижней катушки

4 дозатора и метательного соленоида 6. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1475770

Изобретение относится к транспортным метательным устройствам и может быть использовано в металлургии при непрерывной разливке стали для улучшения качества слитка и повышения производительности процесса путем ввода ферромагнитных дисперсных материалов в струю жидкого металла, а также в машиностроении при обработке поверхности изделий ферромагнитным абразивом с целью удаления окалины, ржавчины и получения наклепа ,и в литейном производстве для набивки опок ферромагнитным магнитно-твер- 15 дым формовочным материалом.

Цель изобретения — получение одинаковых, регулируемых по объему порций ферромагнитного сыпучего материч, ала,и повышение надежности работы 20 устройства при стабильной максимальной скорости вылета ферромагнитного материала.

На фиг.l показано устройство, общий вид; на фиг.2 - временная диаграмма токов катушек дозатора, фиксатора и метательного соленоида; на фиг.3 — схема электропитания устройства; на фиг.4 - схема.управления силовыми и коммутирующими тирис- 30 торами; на фиг.5 — генератор импульсов схемы управления; на фиг.6 распределитель импульсов схемы управления; на фиг.7 — блок формирования и световой индикации управляю.щих импульсов схемы управления; иа фиг.8 — устройство регулирования расстояния между катушками электромагнитного дозатора.

Устройство содержит загрузочный 4 ункер 1, наклонный трубопровод 2, выполненный из неферромагнитного диэлектрического материала, электромагнитный дозатор ферромагнитного сыпучего материала, состоящий из 45 верхней 3 и нижней 4 катушек, электромагнитный фиксатор 5 начального положения материала, метательный соленоид 6, устройство 7 регулирования расстояния между катушками дозатора и схему 8 электропитания, Вдоль неферромагнитного трубопровода ?, соединенного с бункером 1, посдедовательно размещены верхняя катушка 3 и нижняя катушка 4 дозатора, катушка электромагнитного фиксатора 5 и метательный соленоид 6, причем катушки и соленоид охватывают трубопровод с внешней стороны и содержат магнитопровод стаканного типа.

Схема 8 электропитания устройства состоит из четырех одинаковых блоков

А, питающих верхнюю катушку 3 дозатора, нижнюю катушку 4 дозатора, катушку электромагнитного фиксатора 5 и метательный соленоид 6 (фиг.3) .

Каждый из этих четырех блоков содержит силовой тиристор 9, коммутирующий тиристор 10 коммутирующий конденсатор ll диод 12 и катушку 13 цепи перезаряда конденсатора 11, а также диоды 14-19 трехфазной мостовой схемы выпрямления переменного тока.

Схема 20 управления силовыми и коммутирующими тиристорами содержит последов ательно включенные генератор

21 импульсов, распределитель 22 импульсов, наборное поле коммутатора

23 и блоки 24 формирования и световой индикации управляющих импульсов (фиг.4). Выходные каналы блоков 24 подключены к управляющим электродам силовых тиристоров 9 и коммутирующих

1тиристоров 10 схемы электропитания устройства (фиг.3).

Генератор импульсов (фиг.5) содержит контур из последовательно включенных логического элемента 25, резистора 26, еременного резистора

27 и логических элементов 28 и 29.

Параллельно элементам 25-27 включен конденсатор 3О. Выходной зажим логического элемента И-НЕ 25 соединен с входом распределителя 22 импульсов, Распределитель 22 импульсов на

36 позиций (фиг.6) состоит из двух последовательно включенных двоичнодесятичных .счетчиков 31 и 32 с дешифраторами и двух логических элементов 33 и 34. На микросхеме типа

К176ИЕ8 собран узел счета импульсов разряда единиц, а на микросхеме (тип К176ИЕ8) — узел разряда десятков. Вход счетчика 31 соединен с выходом логического элемента 25 генератора импульсов (фиг.5), Выходные зажимы микросхемы узла счета импульсов разряда единиц F, Е и выходные зажимы микросхемы узла счета импульсов разряда десятков

1> ...Л подключены к гнездам наборного поля коммутатора 23 (фиг.4), Выходной зажим логического элемента

34 соединен с зажимами R ориентиров1475770 ки счетчиков 31 и 37 в исходное нулевое положение.

Наборное поле коммутатора 23 представляет собой текстолитовую

5 пластину, в которой закреплены гнезда десяти каналов импульсов разряда единиц (Е ...Е )и четырех каналов импульсов разряда десятков (D.,..D ).

С помощьи проводов со штырьковыми наконечниками любые из этих гнезд могут быть соединены с входными каналами блоков 24 формирования.и светбвой индикации управляющих импульсов . 15

Блок 24 формирования и световой индикации управляющих импульсов содержит цепочку, состоящую из последовательно соединенных логических. элементов 35 и 36, конденсатора 37, логических элементов 38 и 39 и параллельно включенных резистора 40 и конденсатора 41 (фиг.7). Входные зажимы логического элемента 35 подключены к соответствующим гнездам наборного поля коммутатора 23> а резистор 40 и конденсатор 41 соединены с базой транзистора 42. Цепочка из последовательно соединенных

1 транзистора 42 и первичной обмотки импульсного разделительного трансформатора 43 подключена к напряжению ис- точника 9 В. Вторичная обмотка трансформатора 43 соединена с управляющим электродом силового тиристора 9.

Входные зажимы логического элемента

38 через резистор 44 подключены к

"-" источника. Выходной зажим логического элемента 35 через резистор

45 подключен к базе транзистора 46.

Цепочка, состоящая из последовательно включенных транзистора 46, светодиода 47 и резистора 48, подключена к напряжению источника 9 В.

Устройство 7 регулирования рассто45 яния между катушками 3 и 4 дозатора может иметь множество вариантов. исполнения, наиболее простой из которых показан на фиг.8. Верхняя катушка 3 и нижняя катушка 4 дозатора охватывают с внешней стороны трубопровод 2 и закличены каждая между двумя пластинами 49, стянутыми с помощью шпилек 50 и гаек 51.

Электромагнитное метательное устройство для сыпучих ферромагнитных материалов работает следующим образом.

В промежутке времени от 0 до (фиг.2) под воздействием схемы 8 электропитания в верхней катушке 3 дозатора протекает ток 1. . В результате этого магнитное поле катушки 3

"запирает" выход из расходного бункера 1 ферромагнитному сыпучему материалу (фиг.1), R момент времени верхняя катушка 3 дозатора обесточивается (ток i = О) и запитываз ется нижняя катушка 4 дозатора током в результате чего материал под воздействием гравитационных и магнитных сил перемещается до уровня нижней катушки, где останавливается силовым воздействием ее магнитного поля.

B момент времени t нижняя ка2. тушка 4 дозатора откличается (=0) и вновь включается верхняя катушка

3, при этом порция материала, заключенная между ними, просыпается вниз по трубопроводу и останавливается магнитным полем фиксатора 5, ко торый также включается в момент времени tp °

В момент времени t отключается фиксатор 5 (i =О) и включается ме" тательный соленоид 6, магнитные силы которого осуществляют разгон порции сыпучего ферромагнитного материала до требуемой скорости. В момент прохождения порцией материала окрестностей центра метательного соленоида последний отключается, и дальнейшее движение порции осуществляется по инерции. В момент t выключается также верхняя 3 и включается нижняя

4 катушки дозатора, т.е. начинается новый цикл .формирования и разгона порции ферромагнитного материала.

Во избежание случайного прохождения материала в момент переключения катушек 3 и 4 дозатора можно пре»,. дусмотреть режим управления с кратковременным интервалом их одновременного вкличения.

Необходимый объем порции материала устанавливается путем изменения расстояния 3 между катушками 3 и 4 дозатора с помощью устройства 7 (фиг.8) и не зависит от количества ферромагнитного сыпучего материала в расходном бункере 1. Расстояние между центрами катушек 3 и 4 может быть изменено вращением гаек 51.

При этом верхняя катушка 3 дозатора неподвижна, а нижняя катушка 4 с

1475770 помощью гаек 51 двух нижних пластин

49 может перемещаться вдоль неподвижных трубопроводов 2 и шпилек

50.

Реализация осциллограмм токов, представленных на фиг,2, может быть осуществлена различными схемами электропитания, один из вариантов которых представлен на фиг.3.

Схема 8 электропитания работает следующим образом.

При включении установки вначале от схемы 20 управления поступают управляющие импульсы на коммутирующие тиристоры 10, что приводит к появлению на конденсаторах 11 напряжения П, с указанной на фиг.3 полярностью. Зарядный ток конденсатора протекает по цепи: "+" трехфазного выпрямителя — конденсатор 11 тиристор 10 — катушка 3 — "-" вып-. рямителя.

Формирование импульса силового тока 1. в верхней катушке 3 дозатара происходит следующим образом. В момент времени t=O. (фиг.2) от схемы 20 управления поступает управляющий импульс на силовой тиристор 9, он отпирается и в катушке 3 возникает ток, замыкающийся по цепи: "+" выпрямителя — тиристор 9 " катушка

3 — "-" выпрямителя, Одновременно с этим конденсатор 11 перезаряжается по цепи: конденсатор 11 -.. тиристор

9 — диод 12 — катушка 13, и напряжение U на конденсаторе .меняет полярность.

В момент времени t (фиг,2) от схемы 20 управления поступает управ яющий импульс на коммутирующий тиристор 10, он отпирается и напряжение U обратной полярности .прикладывается к тиристору 9, закрывая его. В результате этого ток i в катушке 3 уменьшается до нулевого значения, а напряжение на конденсаторе U приобретает полярность, ука" занную на фиг.3.

В момент времени t управляющий импульс поступает на силовой тиристор 9, и в катушке 3 вновь возникает ток i>, т.е. процессы в схеме повторяются.

Формирование силовых импульсов токов i i i в катушке 4, катушках фиксатора 5 и соденоида 6 происходит согласно представленной на фиг.2 временной диаграмме.

25 лярностью. В первоначальный момент потенциал.

5

Схема 20 управления силовыми и коммутирующими тиристорами может быть реализована различными способа- ми с использованием различной элемент ной базы. На фиг.4 представлен один из вариантов такой схемы, которая работает следующим образом.

При включении источника питания с напряжением 9 В начинают работать все блоки схемы управления. Генератор 21 импульсов вырабатывает прямоугольные периодические импульсы с частотой, зависящей от величины сопротивления резисторов 26 и 27 и емкости конденсатора 30 (фиг.5) . При нулевом потенциале на входе логического элемента 25 на его выходе появляется максимальный потенциал, соответствующий лог. "1";и к распределителю 22 импульсов поступает первый положительный импульс. При этом происходит заряд конденсатора до напряжения U с указанной на фиг.5 повремени U = О. на выходе логического элемента 28 имеется нулевой потенциал. При этом на выходе элемента 28 и входе элемента 29 появляется лог.

"1", т,е, максимальный положительный потенциал, а на выходе элемента 29 возникает нулевой потенциал, поступающий на вход элемента 25.

После заряда конденсатора 30 до напряжения U соответствующего лог. "1", на входе логического элемента 28 появляется "1", на выходе элемента. 28 и входе элемента 29—

"0", на выходе элемента 29 и входе элемента 25 - "1" и на выходе элемента 25 " "0". Таким образом, на входе элемента 25.появляется положительный потенциал, а на его выходе— нулевой потенциал, и конденсатор 30 начинает перезаряжаться через резисторы 26 и 27 с изменением поляр" ности напряжения Uc. В течение этого отрезка времени на вход распределителя 22 импульсов поступает нулевой

После перезарядки конденсатора

30 на входе элемента 28 возникает нулевой потенциал, элементы 28, 29 и

25 изменяют свое состояние на противоположное, и процесс повторного заряда конденсатора 30 повторяется с

/ появлением импульса на входе распределителя 22 импульсов. Таким образом, период работы генератора 21 импуль-

1475770 сов определяется временем заряда и перезаряда конденсатора 30.

На вход распределителя 22 импуль сов поступают периодические прямо5 угольные импульсы напряжения от генератора 21 импульсов. Первый импульс, проходя через микросхему узла счета импульсов разряда единиц, появляется в канале F., и поступает !0 на наборное поле коммутатора 23, второй импульс поступает в канал Е, третий — в канал Е > и т.д. Десятый импульс запускает узел счета импульсов разряда десятков и через микросхему поступает в канал Вю, двадцатый импульс поступает в канал D „ ч т.д.

Тридцать шесТой импульс через каналы Л и Е„ запускает логичес- 20 ,кие элементы 33 и 34 и приводит мик-! росхемы в исходное нулевое состояни !! при котором положительные потенциалы имеются только лишь н каналах

Е и Л,. Тридцать седьмой импульс 25 открывает счет новому периоду, и все процессы повторяются .

Распределитель 22 импульсов может быть собран не только на 36 позиций, как описано вьпче, но и на 30 любое другое число позиций, вплоть до 99. В этом случае входные зажимы логического элемента 33 необходимо соединить с соответствующими каналами разряда единиц и разряда десятков, 1

На вход блока 24 формирования и, световой индикации управляющих импульсов поступают от наборного поля коммутатора 23 импульсы по выбран- 40 ным каналам разряда единиц и разряда десятков, Если на одном или двух входных зажимах логического элемента нет импульсов, то на выходе эдемента

35 возникает максимальный потенциал, 45 соответствующий лог. "1" и транзисторы 42 и 46 будут заперты, При появлении на входе логического элемента 35 двух импульсов (по ка" налу разряда единиц и по каналу разряда десятков) на выходе элемента

35 возникает нулевой потенциал, .транзистор 46 отпирается и светодиод 47 "зажигается", сигнализируя о прохождении импульсов н схеме.

На выходе логического элемента 36 возникает положительный потенциал лor."1" и начинает заряжаться конденсатор 37 чере- рею стар 44. Вначале н" входе элемента 38 возникает

"!", на выходе элемента 38 и входе элементов 36 и 39 - "0" и на выходе элемента 39 - "1". Лад воздействием положительного потенциала, появляющегося на выходе элемента 39, через элемен "ы 40 и 41 открывается транзистор 42 и в обмотках импульсного трансформатора 43 возникает управлякн1ий импульс силового транзистора 9.

Длительность импульса но вторичной обмотке трансформатора 43 составляет около 1 мс, а амплитуда — порядка 7-9 В.

С течением времени конденсатор

37 заряжается до напряжения U = 9 В, на входе элемента 38 появляется лог."0", на выходе элемента 38 (вход элементов 36 и 39) возникает "1", что приводит к исчезновению напряжения на выходе элемента 39 и к запиранию транзистора 42. Таким образом, время заряда конденсатора 37 через резистор 44 определяет длительность времени протекания тока н первичной обмотке трансформатора 43 °

После исчезновения входных импульсов на выходе элемен-.à 35 возникает лог."1 ", а на выходе элемента 36—

"0", после чего конденсатор 37 разряжается через резистор 44, и схема возвращается в исходное состояние.

Транзистор 46 также запирается и светодиод 47 "затухает". После этого схема готова к новому циклу работы.

Таким образом, с помощью восьми блоков формирования и световой ин,дикации импульсов блока 24 и наборного поля коммутатора 23 можно сформировать и подать на управляющие электроды тиристоров 9 и 1О управляющие импульсы в требуемый момент времени согласно осциллограмме токов соленоидон, представленной на фиг.2.

Предлагаемое устройство с временной диаграммой переключения катушек дозатора, фиксатора и метательного соленоида, представленной на фиг.2, обеспечивает оптимальный апериодический разгон порций сыпучего ферромагнитного материала с максимальной скоростью вылета. Днухкатушечный дозатор ферромагнитного,сыпучего материала позволяет формировать ста бильные регулируемые по объему порции сыпучего материала, что повышает надежность работы устройства и

1475770 способствует образованию порций с максимальной скоростью вылета, 1

Формулаизобретения

1. Электромагнитное метательное устройство для сыпучего ферромагнитного материала, содержащее расходный бункер, схему электропитания, наклонный неферромагнитный трубопровод, вдоль которого последовательно размещены электромагнитный дозатор ферромагнитного материла электромагнитный фиксатор начального положения материала и метательный соленоид, причем схема электропитания соединена с метательным соленоидом, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения одинаковых, регулируемых по объему порций ферромагнитного сыпучего материала и повышения надежности работы устройства при стабильной максимальной скорости вылета порций, электромагнитный дозатор выполнен иэ двух катушек и .Р снабжен устройством регулирования расстояния между ними, причем второй, третий и четвертый выходы схемы электропитания соединены с электромагнитным. фиксатором и двумя катушками электромагнитного дозатора.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что схема электропитания содержит четыре уп15 равляемых блока питания, соединенных со схемой управления.

3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что схема управления содержит последовательно соеди2() ненные генератор, распределитель, наборное поле коммутатора и блоки формирования, 1 +75770

Рис Б

4йид. 7

С ос тав ит ель А. Аб расимов

P едак тор М, Петров а Техред М. Хода нич Корректор М.Самборская

Заказ ...2108/14 Тираж 712 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,!01