Индукционное устройство для отделения примерзшего материала от поверхности металлической емкости Советский патент 1983 года по МПК H05B6/06 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при индукционном нагреве металлических емкостей со смерзшимся грузом.

Известны механические и конвективные устройства разрушения смерзшихся грузов С1Ъ

К недостаткам такого механического устройства можно отнести невозможность полной очистки емкостей из-за возможного повреждения обшивки емкости при контактировании механических буров с очищаемой поверхностью.

Недостатком конвективных гаражей является длительное нахождение в них вагонов в процессе размораживания (до 24 ч), размораживание идет при высоких температурах, что приводит к повреждению емкостей при низком КПД использования тепла, большая стоимость строительных сооружений и большой срок их строительства.

Известны электрофизические устройства для разрушения смерзаемости Г 1f например устройство для удаления льда с ойнивки летательного аппарата, причем возбудителем механических импульсов является электромагнитный индуктор.

Недостатком данного устройства является то, что тепловое воздействие такого поля невелико, ввиду того, что импульсы электромагнитного поля состоят и-з затухающих колебаний.

Известно также устройство для обогрева вагонов со смерзшимся грузом, в котором использован индукционный способ нагрева металлических стенок емкости со смерзшимся грузом Сз

Недостатком этого устройства явля юггся большие затраты электрической энергии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является индукционное устройство, содержащее колебательный контур, подключенный через снабженный блоком широтно-импульсног управления тиристорный коммутатор к регулируемому трансформатору с блоком управления, и датчик температуры с усилителем на выходе 4 .

Недостатком данного устройства является значительный расход электроэнергии при разМ&раживании контактной зоны металлическая поверхность емкости - смерзшийся груз.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса -и уменьшение потребления энергци.

Для достижения этой цели индук- , ционное устройство,содержащее колебательный контур,подключенный через снабженный блоком широтно-импульсног управления тиристорный коммутатор к регулируемому трансформатору с блоко управления и датчик температуры с

усилителем на выходе,- снабжено преобразователями напряжение - частота и частота - напряжение, регулятором непрерывного режима и блоком сравнения с источником опорного напряжения, выход усилителя соединен с одним из входов преобразователя напряжение - частота, ко второму входу которого подключен регулятор непрерывного режима, один из выходов указанного преобразователя через преобразователь частота - напряжение соединен со входом блока управления трансформатора, а другой его выход - с одним из входов блока широтно-лмпульсйого управления, ко второму входу которого подключен выход блока сравнения, связанного входом с выходом усилителя.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диarpaMNOd, пояоняю&дае работу устройств

В устройство входят трансформатор 1 с регулируемым напряжением, тиристорный коммутатор 2 с широтно-импульсным регулированием, конденсаторная батарея 3, индуктор 4, примерзший ил прилипший материал 5 в металлической емкости, датчик температуры б, усилитель 7, блок 8 управления трансформатором, блок 9 широтно-импульсного управления тиристорным коммуТгатором, преобразователь напряжение - частота 10, регулятор непрерывного режима 11, преобразователь частота напряжение 12, блок сравнения 13, источник опорного напряжения 14.

Устройство работает следующим образом.

У наружной поверхности очищаемой области 5 установлена катушка электромагнитного индуктора 4. Индуктор 4 соединен с сетью через трансформатор 1 с регулируемым напряжением. При подаче напряжения на индуктор 4 в не течет импульсный ток, что достигается включением между трансформатором 1 и индуктором 4 тиристорного коммутатора 2. Конденсаторная батарея 3 служит для компейсации реактивной мощности.

Электромагнитное поле образуется импульсами тока из незатухающих синусоидальных колебаний. В результате осуществляется нагрев металлических стенок, а чередование включения и отключения тока приводит к появлению и снятию электромагнитных сил действуюилих на стенки емкости и вызывающих вибрацию емкости.

Блок 8 управления трансформатором, изменяя его вторичное напряжение, позволяет регулировать мощность передаваемую в загрузку, а также амплитуду тока индуктора. Блок 9 управления тиристорного коммутатора также позволяет регулировать величину мощности, передаваемую в загрузку, однако основное его назначениерегулирование длительности импульсо тока индуктора и скважности. При нагреве стенок емкости в режимах, близких к оптималъньзм, необходимо поддерживать мощность, выделяющуюся в загрузке на постоянном уровне. Мощность, передаваемая в загрузку, и величина электромагнитной силы пропорциональны току индуктора. Следовательно, увеличивая амплитуду импульса и уменьшая его скважность, можно получить максимальные силы,, действующие на металлическую , поверхность емкости. Однако уменьшение ведет к уменьшению производительности. Поэтому необходимо в каж дом конкретном случае находить опти мальные значения между амплитудой импульса, его длительностью и скваж .ностью, что помогает осуществлять преобразователь 10. Рассмотрим работу, преобразователе ib и 12 на нагреве металлической .сте ки полувагона со Ьмерзшимся сь1пучим грузом. Процесс нагрева можно разбит ka несколько этапов. На первом ток через индуктор непрерывен (фиг.2 что позволяет достичь максимальный градиент температур при заданном зна чении мощности. Непрерывность тока индуктора обеспечивается сигналом с регулятора непрерывного режима 11. Регулятор 11 задает максимальное зна чение температуры, при котором ток индук;гора имеет непрерывную форму. При увеличе.нии температуры, например , сигнал, поступающий с датчика температуры 6 и усиленный усилителем 7, на один из входов преобразо .вателя напряжение - частота превышает величину сигнала с регулятора непрерывного режима 11. При этом с выхода преобразователя 10 на блок управления 9 поступает сигнал (импульсный управляющий)i что обеспечивает работу тиристорного коммутатора 2 в импульсном.режиме (фиг. 26)-. Одновременно сигнал,с выхода преобразователя 10 через преобразователь частота - напряжение поступает на блок управления трансформатора. Напряжение на вторичной стороне трансформатора увеличивается на величину, соответствующую постоянному значению мощности в нагрузке. Преобразователь 12 позволяет трансформировать импульсный сигнал в непрерывный для управления числом витков обмотки трансформатора. В процессе нагрева среднее значение мощности не изменяется. На втором зтапе эффект отделения примерзшего груза от стенки увеличивается за счет появления значительных динамических сил. Дальнейхчее увеличение температуры металлической стенки емкости ведет к увеличению значения напряжения на индукторе и уменьшению длительности импульса тока индуктора (фиг. 2в). На третьем этапе мощность также неизменна. Зависимость сигналов на выходе преобразователя 10 и их формы от величины термс5-ЭДС могут быть определены экспериментально или рассчитаны теоретически. Источник опорного напряжения 14 и блок сравнения 13 служат для задания максимального.значения температуры стенки емкости, при достижении которого блок 9 управления тиристо 5ным коммутатором выдает команду на закрытие тиристоров коммутатора 2, что ведет к снятию напряжения на индукторе 4. Одновременно воздействие нагрева и вибрации позволяет разрушить сцепление в контактной зоне «металл смерзшийся материал при более низ-. ких температурах и времени, чем при применении только нагрева, что обеспечивает экономию электроэнергии и интенсификацию процесса.

ИНДУКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРИМЕРЗШЕГО МАТЕРИАЛА ОТ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ, содержащее колебательный контур, подключенный через снабженный блоком широтно-импульсного управления тиристорный коммутатор к регулируемому трансформатору с блоком управления, и датчик температуры с усилителем на выходе, отличающееся тем, что, с целью снижения потребления электроэнергии н ускарсния процесса, устройство снабжено преобразователями напряжение - частота и частота - напрязкение, регулятсчром непрерывного режима и бдокс 4 сравнения с источником опорного н.апряжения, выход усилителя соединен с одним из входов преобразователя напряжение - частота, ко второ5 му .входу которого подключен регулятор Henpei BHoro режима, один из выходов указанного преобразователя . через преобразователь частота - напряжение соединен со. входом блока управления трансформатсфа, а другой его выход - с одним из входов .Олока широтно-импульсного управлений, ко ВТОРСМ4У входу которого подключен выход блока сравнения, связанного входом с выходом усилителя. ю 4 СП) СО