Электромеханический преобразователь для нагрева и перемещения нефтепродуктов



Электромеханический преобразователь для нагрева и перемещения нефтепродуктов
Электромеханический преобразователь для нагрева и перемещения нефтепродуктов

 


Владельцы патента RU 2424638:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд. В электромеханическом преобразователе, предназначенном для нагрева и перемещения нефтепродуктов, дополнительно используемый ферромагнитный элемент с определенным соотношением размеров обеспечивает повышение эффективности устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд.

Известен компенсированный теплогенерирующий электромеханический преобразователь, содержащий магнитопровод, первичную обмотку и нагревательный элемент в виде вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки, отличающийся тем, что нагревательный элемент состоит из механически и электрически связанных элементов, выполненных из немагнитных материалов, имеющих разные коэффициенты диэлектрической проницаемости (пат. №54283, РФ, МПК7 Н05В 6/10, F25В 29/00).

Наиболее близким по технической сущности является теплогенерирующий электромеханический преобразователь, содержащий первичную обмотку, магнитопровод, подшипник скольжения, две вторичных короткозамкнутых обмотки - одна из которых неподвижная, а другая вращающаяся, на внутренней поверхности которой сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, при этом магнитопровод с осевыми каналами произвольной формы охвачен наружным кожухом, а осевые каналы и наружный кожух образуют дополнительный охлаждающий контур (пат. №87855, РФ, МПК7 Н05В 6/10).

Недостатком этих устройств является низкая эффективность, обусловленная тем, что основная часть подведенной мощности расходуется на преодоление высокого магнитного сопротивления, обусловленного отсутствием ферромагнитных элементов во внутренней расточке статора преобразователя.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности электромеханического преобразователя и улучшение его коэффициента мощности.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в уменьшении магнитного сопротивления намагничивающего контура электромеханического преобразователя.

Этот результат является следствием использования дополнительного ферромагнитного элемента.

Сущность предлагаемого изобретения поясняют фигура 1 и фигура 2.

Теплогенерирующий электромеханический преобразователь состоит из наружного кожуха 1, отделенного от магнитопровода, с уложенной в нем сетевой обмоткой 2, зазором 3 и двух короткозамкнутых вторичных обмоток, выполненных из электропроводящего материала, - неподвижной 4 и вращающейся 5, на внутренней поверхности которой сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 6. Обмотка 2 уложена в пазы статора, разделенные зубцами, толщина которых bz определяется по формуле:

,

где t - зубцовое деление по внутреннему диаметру статора, м;

Вδ - значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл;

Bz - значение магнитной индукции в расчетном сечении зубца, обычно находящееся в диапазоне 1,9…2,2 Тл;

kс - коэффициент заполнения сталью сердечника статора, принимаемый равным 0,95…0,97.

В статоре выполнены осевые каналы произвольной формы 7 (на фигуре 2 каналы 7 в поперечном сечении имеют форму окружности). Нагреваемая рабочая среда поступает через входной патрубок 8, циркулирует относительно неподвижной обмотки 4, по осевым каналам произвольной формы 7 и между внешней поверхностью магнитопровода и внутренней поверхностью наружного кожуха 1, и отводится через выходной патрубок 9. Вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены элементом из самосмазывающегося неэлектропроводящего материала 10, выполняющего функцию подшипника скольжения и обеспечивающего свободное вращение подвижной обмотки 5 в тангенциальном направлении, но ограничивающего ее осевое перемещение относительно магнитопровода с первичной обмоткой 3 и неподвижной обмотки 4. Вращающаяся обмотка 5 состоит из двух коаксиальных цилиндров 11 и 12, неподвижных друг относительно друга. Наружный цилиндр 11 выполнен из электропроводящего немагнитного материала, а внутренний 12 - из ферромагнитного, при этом на внутренней поверхности внутреннего цилиндра закреплены напорные лопасти 6, причем толщина внутреннего ферромагнитного цилиндра 12 выбирается равной расчетной ширине зубца статора bz, а длина составляет 0,30…0,70 длины наружного немагнитного цилиндра 11.

Электромеханический преобразователь работает следующим образом.

На сетевую обмотку 3 подается напряжение от сети переменного тока. Проходящий при этом по обмотке 3 ток создает намагничивающую силу и переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции во вторичных короткозамкнутых обмотках 4 и 5 электродвижущие силы и обусловленные ими вторичные токи, взаимодействующие как с первичным магнитным полем, так и между собой. Количество теплоты, выделяемое во вторичных обмотках, и производительность теплогенерирующего электромеханического преобразователя (т.е. количество нагреваемой и/или перемещаемой среды в единицу времени, м3/с) зависят от величины тока этих обмоток. Для вращающейся обмотки 5 при скоростях, близких к синхронным, величина джоулевых потерь стремится к нулю, поэтому для обеспечения независимости температуры нагреваемой среды от скорости вращения подвижной обмотки 5 используется неподвижная обмотка 4, вследствие взаимодействия первичного магнитного поля с которой возникают вихревые токи, вызывающие нагрев. Вращающаяся вторичная обмотка 5 обеспечивает отбор тепла не только с внутренней по отношению к сетевой обмотке 3 поверхности за счет закручивания нагреваемой и/или перемещаемой среды относительно неподвижной теплогенерирующей обмотки 4, но и с внешней поверхности статора. Поскольку количество тепла, выделяемого в обмотке 4, практически не зависит от скорости вращения вторичной обмотки 5, то теплопроизводительность преобразователя не зависит от режима его работы и определяется величиной тепловой мощности, генерируемой неподвижной обмоткой 4. Так как между внутренней поверхностью магнитопровода и внешней поверхностью обмотки 5 расположен элемент 10, выполненный из самосмазывающегося материала и представляющий собой подшипник скольжения, обмотка 5 приходит во вращение со скоростью, определяемой параметрами преобразователя. При вращении обмотки 5, выполненной в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 6, нагреваемая среда перемещается как внутри неподвижной обмотки 4, так и по дополнительному охлаждающему контуру, образованному зазором между внутренней поверхностью наружного кожуха 1 и внешней поверхностью магнитопровода и осевыми каналами 7. При этом рабочая среда нагревается как за счет отвода тепловой мощности неподвижной и вращающейся обмоток 4 и 5 в виде их электрических, механических, гидравлических и добавочных потерь, так и за счет электрических потерь в первичной обмотке 3 и магнитных потерь в магнитопроводе.

Использование ферромагнитного элемента 12 приводит к снижению магнитного сопротивления намагничивающего контура и, как следствие, существенному возрастанию магнитной индукции. Увеличение толщины ферромагнитного элемента 12 до значений, превышающих bz, практически не влияет на магнитные характеристики преобразователя, что позволяет сделать вывод о нецелесообразности применения ферромагнитных элементов толщиной, большей чем bz. Осевая длина ферромагнитного цилиндра 12 составляет 0,30…0,70 от длины, что соответствует повышению эффективности без существенного изменения условий теплоотдачи с неподвижной теплогенерирующей обмотки 4.

Таким образом, применение ферромагнитного элемента позволяет повысить эффективность и коэффициент мощности преобразователя.

Электромеханический преобразователь, содержащий первичную обмотку, магнитопровод, подшипник скольжения, две вторичных короткозамкнутых обмотки, одна из которых неподвижная, а другая вращающаяся, на внутренней поверхности которой сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, а магнитопровод имеет осевые каналы произвольной формы и охвачен наружным кожухом, при этом осевые каналы и наружный кожух образуют дополнительный охлаждающий контур, отличающийся тем, что вращающаяся обмотка выполнена в виде двух коаксиальных цилиндров неподвижных относительно друг друга, при этом наружный цилиндр выполнен из электропроводящего немагнитного материала, а внутренний из ферромагнитного, причем толщина внутреннего ферромагнитного цилиндра равна расчетной ширине зубца статора, а длина составляет 0,30…0,70 длины наружного немагнитного цилиндра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд. .

Изобретение относится к области индукционной электротехнологии и может найти широкое применение для предварительного и сопутствующего подогрева при строительстве трубопроводов, предварительного и сопутствующего подогрева соединений узлов врезки при сварке на действующем газонефтепродуктопроводе, термообработки сварных швов, нагрева стенок резервуаров нефтегазовой отрасли, изоляции нефтепродуктопроводов, снятия поликенового покрытия с демонтированных секций нефтепродуктопроводов, а также для трубогибов.

Изобретение относится к электроводонагревателям и предназначено для горячего водоснабжения жилых домов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. .

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение для индукционного нагрева металлических деталей. .

Изобретение относится к блоку индукционных катушек для нагрева вращательно-симметричной относительно оси детали из электропроводящего материала, в частности, втулочной детали, удерживающей прессовой посадкой изделие вытянутой формы в центральном относительно оси установочном отверстии, предпочтительно для нагрева втулочной детали приспособления для крепления инструмента, удерживающего прессовой посадкой в центральном относительно оси вращения установочном отверстии хвостовик вращательного инструмента, в частности, сверла или фрезы.

Изобретение относится к процессам обработки текучих сред и к конструкции индукционных нагревателей для их осуществления. .

Изобретение относится к варочным аппаратам для использования в кухонных аппаратах. .

Изобретение относится к устройствам индукционного нагрева стальных пластин и пластин из цветных металлов, например алюминия

Изобретение относится к изготовлению композиционных слоистых трубчатых структур и может использоваться в высокотемпературных электрохимических устройствах типа твердооксидных топливных ячеек

Изобретение относится к способу и устройству для закалки детали, описываемой замкнутой кривой

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд

Устройство может быть использовано перед электродуговой наплавкой восстанавливаемого в пути участка рельса для его нагрева. Удлиненный в продольном направлении петлевой индуктор включает два одинаковых и расположенных напротив друг друга пластинчатых продольных элемента с плавно загнутыми навстречу друг другу верхними участками и плоскими нижними участками, расположенными относительно друг друга на расстоянии, обеспечивающем при установке индуктора скользящую или ходовую посадку по сопрягаемым с ними боковым граням головки рельса. Первые концевые участки продольных элементов индуктора соединены между собой пластинчатым поперечным элементом, лицевая и тыльная поверхности которого имеют форму, соответствующую форме центрального участка поверхности катания головки нового рельса. Второй концевой участок каждого продольного элемента снабжен пластинчатым поперечным полуэлементом, имеющим форму, соответствующую форме соответствующего ему участка поверхности катания головки нового рельса. Каждый поперечный полуэлемент снабжен токоподводом, соединенным с соответствующим ему выходным выводом блока согласования. Изобретение обеспечивает равномерный нагрев головки рельса как со стороны поверхности катания, так и со стороны ее боковых граней, а также высокую эффективность преобразования электрической энергии в тепловую вне зависимости от глубины зоны наплавки. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство содержит индукционный нагреватель, магнитопроводный экран, теплоизоляционный кожух, индукционную обмотку, охватывающую цилиндрическую емкость, выпрямитель переменного тока и инвертор, соединенный с индукционной обмоткой и блоком управления инвертором, датчики температуры входного и выходного потока, соединенные с блоком сравнения температур, который подключен к блоку управления инвертором и блоку управления насосом, соединенному с насосом. Оно снабжено перепускной трубой, один конец которой расположен в сечении входного нагнетательного патрубка, на входе которого механически закреплен насос, а другой конец - в сечении выходного всасывающего патрубка с автоматическим запорно-регулирующим органом, соединенным с блоком управления запорно-регулирующим органом, соединенным с блоком сравнения температура. При этом индукционный нагреватель расположен горизонтально, цилиндрическая емкость выполнена из немагнитного материала с установленной по направлению движения жидкости вертикальной стенкой, а цилиндрический элемент выполнен в виде теплообменной трубы из ферромагнитного материала, которая расположена внутри цилиндрической емкости с зазором и снабжена горизонтальными теплообменными стержнями, установленными внутри трубы в шахматном порядке, теплообменными полусферами, расположенными на ее внешней поверхности в шахматном порядке, и термодатчиком, установленным на внешней поверхности теплообменной трубы и соединенным с блоком сравнения температур. Технический результат - упрощение конструкции нагревателя и повышение надежности и автоматизации работы устройства. 4 ил.

Изобретение относится к блоку управления индукционного нагрева. Блок управления блока индукционного нагрева управляет выводом питания переменного тока к нагревательной катушке блока индукционного нагрева поперечного типа, что позволяет переменному магнитному полю пересекать поверхность проводящего листа, который перемещается для индукционного нагрева проводящего листа. Блок управления включает в себя: переключатель восстановления магнитной энергии, который выводит питание переменного тока к нагревательной катушке; блок задания частоты, который задает выходную частоту в ответ на, по меньшей мере, одно из относительной проницаемости, сопротивления и толщины проводящего листа; блок управления затвором, который управляет операцией переключения переключателя восстановления магнитной энергии на основе выходной частоты, заданной блоком задания частоты. Предлагается также система индукционного нагрева, содержащая блок управления блока индукционного нагрева, нагревательную катушку, сердечник и защитную пластину, а также способ управления блоком индукционного нагрева. Техническим результатом является обеспечить более равномерное температурное распределение. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.

Система нагревания подземного пласта содержит протяженный электрический проводник, размещенный в подземном пласте. Электрический проводник расположен между, по меньшей мере, первым электрическим контактом и вторым электрическим контактом. Ферромагнитный проводник, по меньшей мере, частично окружает электрический проводник и, по меньшей мере, частично расположен вдоль его длины. Электрический проводник, когда в него подают изменяющийся во времени электрический ток, индуцирует электрический ток в ферромагнитном проводнике, достаточный для нагрева ферромагнитного проводника за счет сопротивления до температуры, по меньшей мере, примерно 300°С. Система нагревания согласно изобретения обеспечивает улучшенный способ нагрева, позволяющий добывать углеводороды, водород и/или другие продукты из различных пластов, содержащих углеводороды. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 23 ил.
Наверх