ГРУЗОПОДЪЁМНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ Российский патент 2015 года по МПК B66C1/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузоподъемным электромагнитам, и может быть использовано при погрузочно-разгрузочных работах для захвата и удерживания грузов, содержащих магнитные материалы в достаточных долях.

Особенно эффективно его применение при работах с малогабаритными телами: железорудными окатышами, стружкой, скрапом и другими, часто называемыми сыпучими грузами (материалами).

Уровень техники

Грузоподъемные электромагниты отличаются большой грузоподъемностью при работе со стальными плитами и болванками и чрезмерно малой грузоподъемностью при работе со скрапом, стружкой и другими мелкими телами из магнитных материалов [Ю.Э. Южный, Грузоподъемные электромагниты и их ремонт, М., Энергия, 1974, с.10].

Известен круглый грузоподъемный электромагнит серии CHPAF фирмы ANDRIN, содержащий корпус с основанием, внутренним, средним и наружным полюсами, обмотку управления, разделенную средним полюсом на две катушки: внутреннюю и наружную. Внутренняя катушка расположена между внутренним и средним полюсами и защищена шайбой из магнитной стали; наружная катушка расположена между средним и наружным полюсами и защищена шайбой из немагнитной стали. Внутренний и средний полюсы являются полюсами одной полярности.

Электромагниты серии CHPAF “рекомендуются для перемещения материалов россыпью”. Их “Грузоподъемность возрастает с 10 до 12% по сравнению с обычным исполнением” [рекламный проспект фирмы ANDRIN/Industrial Magnetism, F-54920, France, www.andrin.fr].

Из указанного проспекта следует, что грузоподъемность электромагнитов серии CHPAF по отношению к грузоподъемности для слябов составляет не более 2,75% для токарной стружки с плотностью 1000 кг/м³ и 4,55% для металлолома с плотностью 3000 кг/м³, хотя эти показатели являются высшими среди известных электромагнитов.

Причины недостаточной грузоподъемности электромагнита серии CHPAF при работе с сыпучими грузами кроются в малой площади рабочих (контактирующих с захватываемым грузом) поверхностей полюсов и большом воздушном зазоре между наружным и средним, а также внутренним полюсами. И то, и другое создают большое сопротивление магнитному потоку (магнитное сопротивление) на внешнем участке магнитной цепи (ниже рабочих поверхностей полюсов).

Прототипом предлагаемого изобретения служит круглый грузоподъемный электромагнит типа М42Б [Ю.Э. Южный, Грузоподъемные электромагниты и их ремонт, М., Энергия, 1974, с.13…17, 20…25]. Электромагнит содержит корпус с основанием, внутренним цилиндрическим и наружным кольцевым полюсами, катушку управления, герметизирующую (шунтирующую) шайбу, защитную шайбу из немагнитной высокомарганцовистой стали. Снизу оба полюса снабжены наконечниками, которые прикреплены к корпусу электродуговой сваркой. Наконечник внутреннего полюса имеет удлиненную форму, проходит через центральное отверстие в корпусе и приварен к нему сверху.

Полюсные наконечники служат для защиты полюсов от износа и закрепления частей электромагнита в корпусе [С.Е. Баннов, Ремонт электрооборудования металлургических заводов, М., Металлургия, 1975, с.295].

Электромагнит типа М42Б имеет малую грузоподъемность при работе с сыпучими грузами из-за малой площади рабочих поверхностей полюсов и большого расстояния между этими поверхностями. Кроме того, наконечник внутреннего полюса имеет сложную конструкцию, что усложняет конструкцию корпуса и производство электромагнита в целом.

Позднее электромагниты серии М стали выпускаться без полюсных наконечников, за исключением электромагнита для подъема бойного шара [Ю.В. Алексеев и др., Крановое электрооборудование, Справочник, Под редакцией А.А. Рабиновича, М., Энергия,1979, с.129…136].

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является существенное увеличение грузоподъемности электромагнита при работе с сыпучими грузами.

Это достигается тем, что снизу оба полюса снабжены расширителями, которые предназначены для увеличения рабочих поверхностей полюсов, сужения и удлинения воздушного зазора между ними и выступают далеко за пределы своих полюсов; расширитель наружного полюса имеет форму плоского кольца, приваренного к полюсу; расширитель внутреннего полюса состоит из основания, имеющего форму шайбы с расположенным в центре сквозным цилиндрическим отверстием, по контуру которого основание приварено к полюсу, и заглушки, заполняющей отверстие и приваренной к основанию заподлицо с рабочей поверхностью; боковая поверхность расширителя внутреннего полюса имеет форму цилиндра или правильного многогранника, или цилиндра с вертикальными выступами, чередующимися с вертикальными впадинами, а внутренняя поверхность расширителя наружного полюса является ее эквидистантой.

Расширение рабочей поверхности полюсов (расширителей) влечет за собой при работе электромагнита соответствующее расширение тела сыпучего груза, захваченного каждым полюсом. Сокращение воздушного зазора между рабочими поверхностями полюсов ведет к увеличению высоты тела захваченного сыпучего груза под примыкающими к воздушному зазору зонами рабочих поверхностей, так как в этих зонах укорочены горизонтальные участки внешней магнитной цепи. Удлинение этого зазора, более равномерное распределение его по рабочей поверхности при помощи граней или выступов и впадин на боковой поверхности внутреннего полюса и эквидистантной ей (равноудаленной от нее) внутренней поверхности наружного полюса увеличивает более высокую часть тела груза.

Три указанных фактора значительно увеличивают объем (массу) захваченного электромагнитом сыпучего груза.

Описание чертежей

На фиг.1 схематично изображен круглый грузоподъемный электромагнит с расширителями, выступающими за пределы своих полюсов в направлениях взаимного сближения (элементы подвески и ввода кабеля не показаны).

На фиг.2 - то же, но с расширителями, выступающими за пределы своих полюсов в одинаковых направлениях, от центра.

На фиг.3 - вид снизу электромагнита с выступами и впадинами на боковой поверхности расширителя внутреннего полюса и эквидистантной ей внутренней боковой поверхностью расширителя наружного полюса.

На фиг.4 - то же, но с большей длиной воздушного зазора и более глубокими взаимными выступами расширителей.

Осуществление изобретения

Электромагнит содержит корпус с основанием 1, внутренним полюсом 2 и наружным полюсом 3, расширители 4 и 5,которые выступают за пределы своих полюсов вплоть до минимально допускаемой величины воздушного зазора между ними; катушку управления 6, герметизирующую шайбу 7, защитную шайбу 8 из немагнитного материала, заливочную массу 9. Расширители 4 и 5 прикреплены к полюсам электродуговой сваркой. Расширитель 4 наружного полюса имеет форму плоского кольца. Расширитель 5 внутреннего полюса состоит из основания 5.1 в форме шайбы с углублением в середине верхней части и сквозным цилиндрическим отверстием в центре, и из заглушки 5.2 равного с отверстием радиуса и высоты. Сначала основание 5.1 посажено углублением на полюс 2 и приварено к нему по контуру отверстия в основании; затем заподлицо с основанием 5.1 в это отверстие вставлена заглушка 5.2 и приварена к основанию 5.1 со стороны рабочей поверхности электромагнита.

Боковая поверхность расширителя 5 внутреннего полюса имеет форму цилиндра (фиг.1 и 2) или правильного многогранника, например квадратного параллелепипеда, или цилиндра с вертикальными выступами, чередующимися с вертикальными впадинами (фиг.3 и 4), а внутренняя поверхность расширителя 4 наружного полюса является ее эквидистантой (равноудаленной от нее поверхностью).

Корпус и расширители 4 и 5 изготавливаются из малоуглеродистой стали с содержанием углерода не более 0,25%. Толщина (высота) расширителей 4 и 5 должна быть не менее половины толщины основания корпуса над вертикальной поверхностью внутреннего полюса 2; возможно ее уменьшение с приближением к воздушному зазору.

Минимально допускаемая величина воздушного зазора между расширителями 4 и 5 определяется допускаемой величиной магнитного потока через этот зазор (шунтирующего магнитного потока), минуя груз. Такая величина зазора приемлема для электромагнитов, предназначенных для грузов, состоящих из мелких частиц.

Радиус окружности, ограничивающей максимальные выступы расширителя 5 внутреннего полюса, меньше радиуса внутренней поверхности наружного полюса 4 на минимально допускаемую величину воздушного зазора. В любом случае соблюдается равенство площадей рабочих поверхностей расширителей 4 и 5.

Увеличение рабочей поверхности полюсов 2 и 3 (расширителей 4 и 5) влечет за собой при работе электромагнита соответствующее расширение тела сыпучего груза, захваченного каждым полюсом. Сокращение воздушного зазора между рабочими поверхностями полюсов 2 и 3 ведет к увеличению высоты тела захваченного сыпучего груза под примыкающими к воздушному зазору зонами рабочих поверхностей, так как в этих зонах укорочены горизонтальные участки внешней магнитной цепи. Удлинение этого зазора, более равномерное распределение его по рабочей поверхности при помощи граней или выступов и впадин на боковой поверхности расширителя 5 внутреннего полюса 2 и эквидистантной ей (равноудаленной от нее) внутренней поверхности расширителя 4 наружного полюса 3 увеличивает более высокую часть тела груза.

Три указанных фактора значительно увеличивают объем (массу) захваченного электромагнитом сыпучего груза.

По сравнению с прототипом изобретение содержит следующие отличия: по случаю фиг.1 - площадь рабочей поверхности каждого полюса увеличена в три с лишним раза, а воздушный зазор между этими поверхностями сужен в шесть раз; по случаю фиг.2 - площадь рабочей поверхности каждого полюса увеличена в четыре с половиной раза, а воздушный зазор между этими поверхностями сужен в пять раз; по случаю фиг.3 - воздушный зазор между рабочими поверхностями удлинен в 1,6 раза, а по случаю фиг.4 - в 2,2 раза.

Выполнение расширителя 5 внутреннего полюса 2 сборным, из основания 5.1 и заглушки 5.2, обеспечивает крепление его электродуговой сваркой к нижней поверхности полюса 2 и позволяет использовать настоящее изобретение не только в изготавливаемых, но и в находящихся в эксплуатации электромагнитах, а также упростить корпус электромагнита по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к конструкциям грузоподъемных электромагнитов, предназначенных преимущественно для работы с сыпучими грузами. Электромагнит содержит корпус с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу. Снизу оба полюса снабжены расширителями, которые увеличивают рабочие поверхности полюсов, сужают и удлиняют воздушный зазор между ними. Расширитель наружного полюса имеет форму плоского кольца, приваренного к полюсу. Расширитель внутреннего полюса состоит из основания, имеющего форму шайбы со сквозным центральным отверстием, по контуру которого основание приварено к полюсу, и заглушки, заполняющей отверстие. Боковая поверхность расширителя внутреннего полюса имеет форму цилиндра или правильного многогранника, или цилиндра с вертикальными выступами, чередующимися с вертикальными впадинами, а внутренняя поверхность расширителя наружного полюса является ее эквидистантой.

Достигается увеличение грузоподъемности электромагнита при работе с сыпучими грузами. 4 ил.

Грузоподъемный электромагнит, содержащий корпус с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, защитную шайбу, отличающийся тем, что снизу оба полюса снабжены расширителями, которые предназначены для увеличения рабочих поверхностей полюсов, сужения и удлинения воздушного зазора между ними, и выступают далеко за пределы своих полюсов; расширитель наружного полюса имеет форму плоского кольца, приваренного к полюсу; расширитель внутреннего полюса состоит из основания, имеющего форму шайбы с расположенным в центре сквозным цилиндрическим отверстием, по контуру которого основание приварено к полюсу, и заглушки, заполняющей отверстие и приваренной к основанию заподлицо с рабочей поверхностью; боковая поверхность расширителя внутреннего полюса имеет форму цилиндра или правильного многогранника, или цилиндра с вертикальными выступами, чередующимися с вертикальными впадинами, а внутренняя поверхность расширителя наружного полюса является ее эквидистантой.