Электромагнитное дробеметное устройство

Сфез Советск ниСоцнапнстнческниРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 884840(22)Заявлено 15.02.80 (21) 2882328/22-02с присоединением заявки М 9 ВуАарствсизВЯ квмвтвт ССВР вв дмам изебуетеииЯ и втирмтвй(53) УДК 621746 р . 27 (0888) Дата опубликования описания 30, 11,81 В. 3. Эсауленко, Э, С. Мерзликин, Ю. Г. Гриднев, 3. 3, Литвинов, В. М, Пчелинцев, Е С. Зданевич, В. Ф. Полякова, В. Ю, Черникови 3, В. Корощенко(72) Авторы изобретения 31Донецкий ордена Трудового Красного Знамени3 политехнический институт и Воронежский "ГПТИкузмаш"(54) ЭЛЕКТРОМЗГНИТНОЕ;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 Я в струю жидкого металла, а также в машиностроении при обработке поверхности иэделий ферромагнитным абразивомс целью удаления окалины, ржав" чины, краски и получения наклепа,.10Известно устройство для ввода ферромагнитных волокнистых материалов в жидкий металл, содержащее бчнкер, систему трубопроводов и электромаг 1% 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 121.Недостаток известного устройства заключается в том, что при разгоне порции ферромагнитного материала метательным соленоидом некоторые частицы приобретают недостаточную ско" рость для проникновения в метапл и ссыпаются на зеркало металла, образуя корку, уменьшающую эффект внедрения,частиц в жидкий металл. Уста 88484016 15 20 25 30 Э 5 40 45 50 55 ковка двухобмоточного электромагнита на выходе метательного соленоидауменьшает производительность устройства и не решает проблему образованиякорки, 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 ихпроизводительности и снижение энергоемкости,Поставленная цель достигается тем,что в электромагнитном ускорителеФерромагнитных дисперсных материалов,содержащем расходный бункер с наклонным трубопроводом, вдоль которогопоследовательно размещены импульсныйэлектромагнитный дозатор ферромагнитного материала двухобмоточный электромагнитный Фиксатор начального положения материала и метательный соленоид с системой его управления, метательный соленоид снабжен магнитопроводом стаканного типа, последовательно ; основным метательным соленоидомвдоль трубопровода по ходу движенияускоряемого материала установлен вспомогательный метатальный соленоид смагнитопроводом, а система управления содержит цепочку, состоящую изпоследовательно соединенных конденсатора и диода, включенную параллельно основному метательному соленоиду,цепь, состоящую из последовательносоединенных тиристора, вспомогательного метательного соленоида и добавочного резистора, включенную параллельно конденсатору, и схему управле,ния тиристорами.На Фиг. 1 показано устройство,общий вид; на фиг2 - 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 электропитаниямина фиг, 5 и 6 - динамика движенияферромагнитного сыпучего материалапри различной длительности прямоугольных и экспоненциальных импульсов тока ускоряющего соленоида.Электромагнитное дробеметное уст"ройство фиг.1) содержит загрузочныйбункер 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 1 О. Соленоиды охватывают неферромагнитный непроводящий трубопровод 2, который зафиксирован в осевом направлении упорными клиньями 11 из текстолита. Секция из двух соленоидов собрана с помощью крепежных шпилек 12Схема питания соленоидов (фиг.З) 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 7 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 сыпучего материала до требуемой скорости,На фиг, 5 показаны графики зависимости скорости ферромагнитного сыпучего материала и его положения вфункции времени при различной длительности прямоугольных импульсовтока, протекающего в соленоиде относительной длины 2,0 1 отношение длинысоленоида к его среднему радиусу) .Решение уравнения движения материалавыполнено на ЦВМ "Наири".В зависимости от длительности прямоугольного импульса тока, обтекающего соленоид, можно получить различныепо величине скорости движения груза впрямом и даже обратном направлении."Наибольшую скорость в направлении раз. гона можно получить тогда, когда отключение тока в соленоиде приходится на момент прохождениягрузом центра соленоида, в резуль"тате чего на груз не оказывают влияние тормозящие его движение магнитные силы поля соленоида и груз тормозится только за счет механическихсил сопротивления движению, обусловленных трением.Однако рассмотренная задача является идеализированной, так как вреальных условиях необходимо считаться с экспоненциальным характером нарастания и спада тока в соленоиде,На фиг. 6 показана динамика движе-ния ферромагнитного материала в полеранее рассмотренного соленоида приэкспоненциальном характере тока иразличной длительности импульсов питающего напряжения.Иэ графиков видно, что медленноспадающий 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 предлагаетсясхема питания дробеметной установки(фиг. 31.Схема управления работает следую";щнм образом, стком вс кривых (фиг. 4 б). Таким образом, использование емкости 14 приводит к быстрому спаду тока в главномускоряющем соленоиде 5. При этом энер- ЭО гия магнитного поля соленоида за вычетом тепловых потерь переходит вэнергию электрического поля конденсатора.В момент времени Ф напряжение наконденсаторе максимально (фиг. 4 в)В этот момент включается тиристор 16и осуществляется разряд конденсатора 14 через вспомогательный ускоряющий соленоид 6. Включением добавоч ного резистора 17 добиваются апериодического характера разряда в цепивспомогательного соленоида (фиг.4 ви г), Ток 10 вспомогательного соленоида создает поле, представляющее собой вторую ступень ускорения абразива,Параметры системы должны быть выбраны таким образом, чтобы в момент возникновения наиболее сильного полявспомогательного соленоида ферромаг 5 10 15 20 В нулевой момент времени, когда груз занял исходное положение на входе основного ускоряющего соленоида 5 включаются тиристоры 9 и соленоид оказывается под воздействием напряжения О, равного 0 О (фиг.4 а). Ток в цепи соленоида нарастает по экспоненциальному закону 1 участок от кривых фиг, 46) и силовое поле соленоида раэ гоняет абразив до максимальной скорости, В момент времени й , когда абразив находится вблизи центра соленоида, тиристоры 19 отключают соленоид от источника. При наличии в схеме только диода 15 ток 10 соленоида медленно уменьшается по экспоненциаЛь- ному закону (участок вп кривых. фиг.4 о) производя на груз тормозящий эффект, При включении последовательно с диодом 15 конденсатора 14 соответствующей емкости ток 1 начнет спадать по периодическому закону (участок шсд), однако иэ-эа диода появление отрицательных значений тока невозможно.и процесс спада тока ограничится уча нитный материал находился под воздействием его положительных ускоряющихсиле После исчезновения тока 10 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 жидкогометалла, содержащее расходный бункерс наклонным трубопроводом, вдоль которого последовательно размещены дозатор ферромагнитного материала, электромагнитный фиксатор начального положения материала и метательный соленоид с ситемой его управления, охватывающий трубопровод, о т л и ч а ю - 1 о щ е е с я тем, что, с целью увеличения скорости вылета ферромагнитного сыпучего материала, повышенияпроизводительности установки и снижения энергоемкости, метательный соле".ноид дополнительноснабжен магнитопроводом стаканного типа, последовательно с основным метательным соленоидом вдоль трубопровода по ходудвижения ускоряемого материала установлен вспомогательный метательный соленоид с магнитопроводом, асистема 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, вспомогательногометательного соленоида и резистораивключенную параллельно конденсатору. Формула изобретения Электромагнитное,дробеметное. устЗ 5 ройство для ввода ферромагнитных дистельность импульса тока, так и .частоту их следования.Применение магнитопровода стакан- ного типа, выполненного из стали СТприводит 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 показателиработы 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 экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 416150, кл, В 22 О 11/1 О,2, Авторское свидетельство СССРВ 533445, кл. В 22 О 11/10.884840 10377/ Ужгород, ул. Проектна ал ППП "Патент",Тираж Подпис