Электромагнитное дробеметное устройство

 

Союз Советск ни

Социалистически к

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

k АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 884840 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл.

В 22 D I I/10 (22)Заявлено15.02.80 (21) 2882328/22-02 с присоединением заявки МфВударствеииЫ1 квмвтвт

CCCP ао дмам изебретеииЯ и втирмтвй (23) ПрноритетОпубликовано 30, 11. 81 ° бюллетень,1@ 44 (53) УДК 621. 746р . 27 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30. 11 .8 1

В. А. Эсауленко, Э, С. Мерзликин, 10. Г. Гриднев, А. А. Литвинов, В. М. Пчелинцев, Е С. Зданевич, В. Ф. Полякова, В. Ю. Черников и А, В. Корощенко (72) Авторы изобретения

1

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени

3 политехнический институт и Воронежский "ГПТИкузмаш" (71) Заявнтелм (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ;ДРОБЕМЕТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к металлургии при непрерывной разливке стали может быть использовано для улучшения качества слитка и повышения производительности процесса путем ввода ферромагнитных дисперсных материалов в струю жидкого металла, а также в машиностроении при обработке поверхности иэделий ферромагнитным абразивом с целью удаления окалины, ржав" чины, краски и получения наклепа, .10

Известно устройство для ввода фер« ромагнитных волокнистых материалов в жидкий металл, содержащее бчнкер, систему трубопроводов и электромаг1S нит, создающий направленное магнитное поле для вывода ферромагнитных частиц из сопла трубопровода и внедрения их в струю металла под заданным углом 111.

Однако в этом устройстве на сердечнике электромагнита создаются наросты из ферромагнитного сыпучего материала, шунтирующие и искажающие поле электромагнита, что приводит к просыпке частиц материала на зеркало жидкого металла.

Наиболее близким к цредлагаемому по технической сущности является устройство для ввода ферромагнитных дисперсных материалов в струю жидкого металла, содержащее электромагнитный метатель в виде одиночного ускоряющего соленоида, охватывающего наклонный трубопровод, внутри которого происходит ускорение ферромагнитного ма-, териала, поступающего из бункера доэированными порциями посредством доэатора (2).

Недостаток известного устройства заключается в том, что при разгоне порции ферромагнитного материала метательным соленоидом некоторые частицы приобретают недостаточную скорость для проникновения в метапл и ссыпаются на зеркало металла, образуя корку, уменьшающую эффект внедрения .частиц в жидкий металл. Уста884840

S0

H ковка двухобмоточного электромагнита на выходе метательного соленоида уменьшает производительность устройства и не решает проблему образования корки. Кроме того, при питании метательного соленоида без магнитопровода прямоугольными импульсами напряжения неэффективно используется энергия его магнитного поля, Цель изобретения — увеличение скорости вылета ферромагнитного сыпучего материала в электромагнитных дробементных устройствах, повышение их производительности и снижение энергоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном ускорителе ферромагнитных дисперсных материалов, содержащем расходный бункер с наклонным трубопроводом, вдоль которого последовательно размещены импульсный электромагнитный дозатор ферромагнитного материала двухобмоточный электро магнитный фиксатор начального положения материала и метательный соленоид с системой его управления, метательный соленоид снабжен магнитопроводом стаканного типа, последовательно ; основным метательным соленоидом вдоль трубопровода по ходу движения ускоряемого материала установлен вспо могательный метатальный соленоид с магнитопроводом, а система управления содержит цепочку, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и диода, включенную параллельно основному метательному соленоиду, цепь, состоящую из последовательно соединенных тиристора, вспомогательного метательного соленоида и добавочного резистора, включенную параллельно конденсатору, и схему управле,ния тиристорами.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг ° 2 — секция уско- . ряющих соленоидов смагнитопроводом,ра" эрез; на фиг. 3 - схема питания соленоидов;на фиг.4 — графики зависимости напряжений и токов от времени для различных цепей схемы электропитания, на фиг. 5 и 6 — динамика движения ферромагнитного сыпучего материала при различной длительности прямоуголь ных и экспоненциальных импульсов тока ускоряющего соленоида.

Электромагнитное дробеметное устройство (фиг.1) содержит загрузочный бункер 1, наклонную направляющую трубу 2 из неферромагнитного непроводящего материала, электромагнитный дозатор 3, электромагнитный двухобмоточный фиксатор 4 начального положения дроби, основной ускоряющий соленоид 5 и вспомогательный ускоряющий соленоид 6 с магнитопроводами 7 стаканного типа. Основной ускоряющий со леноид 5 помещен в магнитопровод 8 стаканного типа, а вспомогательный соленоид 6 — в магнитопровод 9. Между соленоидами находится ферромагнитная шайба 19. Соленоиды охватывают неферромагнитный непроводящий трубопровод 2, который зафиксирован в осевом направлении упорными клиньями ll из текстолита. Секция из двух соленоидов собрана с помощью крепежных шпилек 12 °

Схема питания соленоидов (фиг.3) содержит тиристорный блок 13 трехфаз-ного двухполупериодного выпрямления переменного тока для питания основного соленоида 5, цепочку, состоящую из последовательно соединенных конденсатора 14 и диода 15 и включенную параллельно основноМу ускоряю-. щему соленоиду, цепь, состоящую из последовательно соединенных тиристора 16, вспомогательного соленоида

6 и резистора 17 и включенную параллельно конденсатору 14, а также схему 18 управления тиристорами.Тиристорный блок 13 содержит тиристоры 19 и диоды 20.

Электромагнитное дробеметное устройство работает следующим образом.

Из бункера 1 сыпучий ферромагнит" ный груз (чугунная или стальная дробь, сечка стальной проволоки и т.д.) подается по трубопроводу 2 в импульсный электромагнитный дозатор 3(фиг.11..

Отдозированная порция ферромагнитного материала самотеком движется вдоль . трубопровода, захватывается магнитным полем фиксатора 4 и занимает исходное положение на входе основного ускоряющего соленоида 5. Одна из двух обмоток фиксатора питается от регулируемого источника напряжения и создает магнитное поле, необходимое для фиксации сыпучего материала, а другая обмотка включена последовательно с соленоидом 5 и создает нейтрализующее магнитное поле, снимающее фиксацию материала в момент нарастания ускоряющего силового поля соленоида.

Основной ускоряющий соленоид 5 осуществляет разгон ферромагнитного сы884840 пучего материала до требуемой скорости.

На фиг. 5 показаны графики зависимости скорости ферромагнитного сыпучего материала и его положения в функции времени при различной длительности прямоугольных импульсов тока, протекающего в соленоиде относительной длины 2,0 (отношение длины соленоида к его среднему радиусу) .

Решение уравнения движения материала выполнено на ЦВИ "Наири-2".

В зависимости от длительности прямоугольного импульса тока, обтекающего соленоид, можно получить различные по величине скорости движения груза в прямом и даже обратном направлении."

Наибольшую скорость в направлении раз. гона можно получить тогда, когда отключение тока в соленоиде приходится на момент прохождения грузом центра соленоида, в результате чего на груз не оказывают влияние тормозящие его движение магнитные силы поля соленоида и груз тормозится только за счет механических сил сопротивления движению, обусловленных трением.

Однако рассмотренная задача является идеализированной, так как в реальных условиях необходимо считаться с экспоненциальным характером нара стания и спада тока в соленоиде.

На фиг. 6 показана динамика движе- ния ферромагнитного материала в поле ранее рассмотренного соленоида при экспоненциальном характере тока и различной длительности импульсов питающего напряжения.

Иэ графиков видно, что медленно спадающий ток соленоида после отключения его от источника создает тормозящее силовое поле и ферромагнитный груз теряет ранее полученную скорость, в результате чего установившаяся скорость груза на выходе оказывается в несколько раз меньшей по отношению к максимальной.

Для ускорения спада тока в основном соленоиде и, следовательно, получения более высоких выходных скоростей сыпучего ферромагнитного материала, а также для более рационального использования энергии магнитного поля этого соленоида предлагается схема питания дробеметной установки (фиг. 3).

Схема управления работает следую-, щим образом.

2S стком mc кривых (фиг. 46). Таким образом, использование емкости 14 приводит к быстрому спаду тока в главном ускоряющем соленоиде 5. При этом энер50 гия магнитного поля соленоида за вычетом тепловых потерь переходит в энергию электрического поля конденсатора.

В момент времени tz напряжение на конденсаторе максимально (фиг. 4 в}.

В этот момент включается тиристор 16 и осуществляется разряд конденсатора 14 через вспомогательный ускоряющий соленоид 6. Включением добавоч40 ного резистора 17 добиваются апериодического характера разряда в цепи вспомогательного соленоида (фиг.4в и г). Ток 10 вспомогательного соленоида создает поле, представляющее собой вторую ступень ускорения абразива.

Параметры системы должны быть выбраны таким образом, чтобы в момент sosникновения наиболее сильного поля вспомогательного соленоида ферромаг5

В нулевой момент времени, когда груз занял исходное положение на вхоI де основного ускоряющего соленоида 5 включаются тиристоры 19 и соленоид оказывается под воздействием напряжения О, равного О (фиг.4а). Ток в цепи соленоида нарастает по экспоненциальному закону (участок от кривых фиг. 46) и силовое поле соленоида раэ гоняет абразив до максимальной скорости. В момент времени tI, когда абразив находится вблизи центра соленоида, тиристоры 19 отключают соле-: ноид от источника. При наличии в схеме только диода 15 ток 10 соленоида медленно уменьшается по экспоненциаЛь- ному закону (участок mn кривых. фиг.46) производя на груз тормозящий эффект.

При включении последовательно с диодом 15 конденсатора 14 соответствующей емкости ток iq начнет спадать по периодическому закону (участок mcd), однако иэ-эа диода появление отрицательных значений тока невозможно. ° и процесс спада тока ограничится уча-нитный материал находился под воздействием его положительных ускоряющих

CHJI °

После исчезновения тока f0 вспомогательного соленоида начинается раз-. гон новой порции ферромагнитного материала в поле основного ускоряющего соленоида. Блок управления тиристорами 18 позволяет регулировать как дли-.

884840 персных материалов н струю жидкого металла, содержащее расходный бункер с наклонным трубопроводом, вдоль которого последовательно размещены дозатор ферромагнитного материала, электромагнитный фиксатор начального IIo» ложения материала и метательный соленоид с ситемой его управления, охватывающий трубопровод, о т л и ч а ю—

1О щ е е с я тем, что, с целью увеличения скорости вылета ферромагнитного сыпучего материала, повышения производительности установки и снижения энергоемкости, метательный соле". ноид дополнительно снабжен магнитопроводом стаканного типа, последовательно с основным метательным соленоидом вдоль трубопровода по ходу движения ускоряемого материала установлен вспомогательный метательный соленоид с магнитопроводом, а система управления содержит цепочку, состоящую иэ последовательно .соединенных конденсатора и диода и вклюд ченную парарллельно основному метательному соленоиду, а также цепь, состоящую из последовательно соединенных тиристора, вспомогательного метательного соленоида и резистора,и включенную параллельно конденсатору.

Формула изобретения

Электромагнитное,дробеметное: уст35 ройство для ввода ферромагнитных дистельность импульса тока, так и .частоту их следования.

Применение магнитопровода стаканного типа, выполненного из стали

СТ,-3 приводит к увеличению движущих сил метательного соленоида в 2,5-4 раза, что позволяет получить более высокие скорости ферромагнитного материала на выходе электромагнитного дробеметного устройства по сравнению с таковым без магнитопровода.

Использование вспомогательного метательного соленоида, питающегося за счет энергии, запасенной в магнитном поле основного ускоряющего соленоида и служащего дополнительной ступенью разгона ферромагнитного материала, позволяет сушественно улучшить скоростные и энергетические показатели работы электромагнитного дробементного устройства.

Предлагаемая схема электропитания соленоидов не только обеспечивает необходимую последовательность питания соленоидов, но и позволяет реализовать более быстрый спад тока в основном ускоряющем соленоиде после его отключения от источника, что

: также приводит к получению более, высоких скоростей вылета материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 416150, кл. В 22 О 11/10, 2, Авторское свидетельство СССР

М- 533445, кл. В 22 О 11/10.