Магнитный смеситель Советский патент 1988 года по МПК B01F13/08 

со

00

со

00

00

Изобретение относится к перемешиванию текучих сред (газов, жидкостей, суспензий и т.д), либо твердых сред в жидкости, и может быть использовано в научных исследованиях, в частности при проведении прецизионных тепловых измерений, например, в калориметрии, а также в различных технических устройствах.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и обеспечение возможности точных

провода, а именно сердчники 6 электромагнитных катушек 5, продолжаюш,иеся полюсными наконечниками 8 и замыкаемые магнитным ярмом 7, выполнены из магнито- мягкого материала и вместе с мешалкой 2 образуют магнитозамкнутую цепь.

Для осуществления равномерного вращения мещалки 2 выбрано три пары передающих вращающееся магнитное поле в герметичный сосуд 1 противоположных полюстепловых измерений за счет уменьшения Ю ных наконечников 8, причем лежащие все

провода, а именно сердчники 6 электромагнитных катушек 5, продолжаюш,иеся полюсными наконечниками 8 и замыкаемые магнитным ярмом 7, выполнены из магнито- мягкого материала и вместе с мешалкой 2 образуют магнитозамкнутую цепь.

Для осуществления равномерного вращения мещалки 2 выбрано три пары передающих вращающееся магнитное поле в герметичный сосуд 1 противоположных полюсных наконечников 8, причем лежащие все

Изобретение относится к магнитным смесям и позволяет снизить энергозатраты и обеспечить возможность точных тепловых измерений за счет уменьшения рассеивания вращающегося магнитного поля в окружающее пространство и теплопотерь. Магнитный смеситель содержит сосуд, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мещалка из магнитного материала, а снаружи - пары электромагнитных катущек. Катущки имеют средства управления и сердечники, замкнутые магнитным ярмом и соединенные с радиаль- но расположенными полюсными наконечниками. Сосуд снабжен оболочкой, образующей с его наружной поверхностью полость, в которой установлены полюсные наконечники. Продольные оси наконечников размещены в плоскости вращения мещал- ки. 5 ил.

рассеивания вращающегося магнитного поля в окружающее пространство и теплопотерь. На фиг. I схематически изображен смеситель, продольный разрез; на фиг. 2 - разв единой плоскости продольные оси пар противоположных полюсных наконечиков 8 повернуты друг относительно друга на 60°. Геркон 14, являющийся чувствительным

рез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - смеситель, |г элементо.м устройства контроля вращения продольный разрез в плоскости расположе- мещалки 2, расположенный между двумя НИН геркона; на фиг. 4 - блок-схема элек- соседними полюсными наконечниками 8 и тронного устройства, возбуждающего враща- экранированный от возможного влияния маг- ющееся магнитное поле в сосуде; на фиг. 5 - нитного поля полюсных наконечников 8 и временная диаграмма тактовых и управляю- катушек 5 магнитным экраном 15, ориенти- щих импульсов этого электронного устрой- 20 рован в пространстве таким образом, что

его магнитопровод 16, лежащий в плоскости вращения мешалки 2, радиально направлен к центру и подходит практически вплотную к наружной поверхности сосуда 1.

При совмещении продольной оси мещалки 2 при ее вращении внутри герметичного сосуда 1 с продольной осью радиально расположенного к центру магнитопроства.

Магнитный смеситель содержит герметичный сосуд 1 из немагнитного материала, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мешалки 2 из магнитного материала. Сосуд 1 снабжен оболочкой 3, образующей с его наружной поверхностью полость 4. Снаружи сосуда 1 с оболочкой 3 установлены пары элек25

вода 16 геркона 14 магнитное поле мещалки 2 замыкает контакты геркона и устройтромагнитных катушек 5 с сердечниками 6, ство контроля вращения мешалки фиксизамкнутыми магнитным ярмом 7 и соединенными с радиально расположенными в полости 4 полюсными наконечниками 8. Продольные оси наконечников размещены в плоскости вращения мешалки.

рует прохождение полого цилиндра 10 с помещенным во внутрь его постоянным магнитом 12 мещалки 2 мимо магнитопро- вода 16 геркона 14. Вращающееся магнитное поле, необходимое для вращения меМешалка 2, установленная на подшип- ,5 шалки 2 внутри сосуда 1, возбуждается нике 9 скольжения, жестко зафиксированном средством управления специальным элек- в нижней части сосуда 1 с перемешиваемой тронным устройством, питающим пары про- жидкостью, состоит из двух продолжаю- тивоположных электромагнитных катушек 5 щихся практически вплоть до внутренней соответствующими импульсами тока. Блок- поверхности боковой стенки замкнутого со- схема этого электронного устройства приве- суда полых цилиндров 10, соединенных 40 дена на фиг. 4.

между собой плоской перемычкой 11. В по-Задающий управляемый генератор (мультивибратор) 17 с плавно регулируемой частотой следования тактовых импульсов соединен с распределителем, представляющим ниты 12, продольные оси которых совпада- собой кольцевой сдвигающий регистр 18 и ют с продольной осью мешалки 2.дешифратор 19. Кольцевой сдвигающий регистр 18, выполненный на основе трех RS-триггеров К155ТМ2, формирует сдвинутые по фазе импульсы Mi, М2 и Мз, поступающие на дешифратор 19, выполненный на шипником 9 скольжения, жестко зафикси- Q элементах И-ПЕ К155ЛАЗ. рованным в сосуде I. Радиально вытяну-На трех выходах , 2, 3, каждый из

тые к центру пары противоположных по- которых состоит из двух каналов а/ и Ь,, люсных наконечников 8, продольные оси дешифратора 19 вырабатываются импульсы, которых совпадают, продолжающие радиаль- управляющие работой трех ключевых схем но же расположенные пары сердечников 6 20, каждая из которых содержит две пары пар электромагнитных катушек 5 подходят 55 комплиментарных транзисторов, напри- практически вплотную к наружной поверх- мер, КТ 814А-815А в средние точки кото- ности герметичного сосуда 1. Все внешние рых включены обмотки противоположных по отношению к мешалке 2 детали магнито- пар электромагнитных катушек 5, соедилости цилиндров 10 вставлены заполняющие всю глубину полостей продольно намагниченные одинаковые постоянные магДля интенсификации процесса перемешивания содержимого сосуда 1 к мешалке 2 прикреплены лопасти 13. Плоскость вращения продольной оси мешалки 2 задается подПри совмещении продольной оси мещалки 2 при ее вращении внутри герметичного сосуда 1 с продольной осью радиально расположенного к центру магнитопровода 16 геркона 14 магнитное поле мещалки 2 замыкает контакты геркона и устройство контроля вращения мешалки фиксиство контроля вращения мешалки фиксирует прохождение полого цилиндра 10 с помещенным во внутрь его постоянным магнитом 12 мещалки 2 мимо магнитопро- вода 16 геркона 14. Вращающееся магнитное поле, необходимое для вращения мешалки 2 внутри сосуда 1, возбуждается средством управления специальным элек- тронным устройством, питающим пары про- тивоположных электромагнитных катушек 5 соответствующими импульсами тока. Блок- схема этого электронного устройства приве- дена на фиг. 4.

ненных последЬвательно. Каждая из ключевых схем 20 соединена с дешифратором 19 по двум управляющим каналам а,- и Ь,-, где i 1, 2, 3 - номер соответствующей ключевой схемы. В отсутствие управляющих импульсов на выходах дещифрато- ра 19 ток через электромагнитные катушки 5 равен нулю. При подаче управляющего импульса с выхода дешифратора 19 по каналу а, в соответствующей ключевой схеме через пару противоположных катушек 5 протекает заданный варьируемый ток, формирующий магнитное поле полярности NS, действующее на протяжении длительности управляющего импульса.

ток 1п 1од/1,5- 1.21о. Здесь N1 - ампер- витки магнитных катушек, ср - угол поворота мещалки, число витков N предполагается одинаковым. Таким образом, даже не 5 учитывая больщее рассеивание магнитного поля в окружающее пространство в известном смесителе в предлагаемом достигается экономия электроэнергии при проведении перемешивания не менее чем на 20%.

В связи с пространственной разнесенностью в известном смесителе параллельных плоскостей вращения продольной оси мещалки и продольных осей полюсных наконечников происходит значительное рассеивание вращающегося магнитного поля в окПри подаче управляющего импульса с 15 ружающее пространство, при этом в слабо- выхода дешифратора 19 по каналу bi по- точных электрических цепях, например при

электрических измерениях температуры, появляются наводки, резко снижающие точность тепловых измерений, избавиться от которых крайне затруднительно. В предлагалярность магнитного поля, также действующего на протяжении длительности управляющего импульса, .меняется на противоположную SN. Величина тока, протекающего через пары противоположных катушек 20 емом магнитном смесителе наводки в сла0, устанавливается минимальной, при которой еще происходит устойчивое вращение мешалки 2.

Последовательность управляющих импульсов по каналам а, и Ь,- (i 1, 2, 3) для каждой из трех ключевых схем 20 приведена на временной диаграмме фиг. 5, причем временной сдвиг между управляющими импульсами в каждом из каналов а/ и bi, формируемый дешифратором 19, соответствует повороту мешалки 2 внутри сосуда на 360° относительно i-й пары катушек. Вре.менной интервал между управляющими импульсами в каждой паре каналов ai-bi, а2-Ьг и аз-Ьз выходов i , 2, 3 дещифратора 19 соответствует повороту меботочных электрических цепях, например при из.мерениях температуры образцовыми термо.метрами сопротивления, практически отсутствуют, тем самым точность подобных

05 измерений возрастает.

Поскольку параллельные плоскости вращения продольной оси мешалки и продольных осей полюсных наконечников в известном смесителе разнесены, то мешалка, стремясь быть втянутой в область более силь30 ного магнитного поля, оказывает дополнительное давление на дно сосуда с перешиваемой жидкостью, вызывая тем са.мым дополнительное тепловыделение за счет трения, что снижает точность прецезионных тепловых измерений. В предлагаемом смесишалки 2 внутри сосуда 1 на 180°, а времен- 35 подобное дополнительное тепловыденои интервал между управляющими импульсами, поступающими на ключевые схемы 20 i 1, 2, 3 по одноименным .каналам ai, а2, аз, ai... и bi, bz, Ьз, bi ... соответствует повороту мешалки 2 внутри сосуда I на 60°.

ление отсутствует.

Постоянно контролируя врашение мешалки специальным устройством, чувствительным элементОлМ которого является, например, геркон, можно минимизировать по сравнеТаким образом осуществляется дискрет- 40 нию с известным смесителем величину напое вращение направления магнитного поля в плоскости продольных осей полюсных наконечников 8 сердечников 6 электромагнитных катушек 5, чему соответствует плавное, в силу инерционности, вращение мещалки 2, причем частота вращения направления возбуждаемого магнитного поля должна быть заведомо меньше частоты срыва вращения мешалки 2 внутри сосуда 1.

Графически вычисленное магнитное сопротивление SRgi минимально возможных .зазоров б/ магнитопровода в известном смесителе превышает аналогичную величину у предлагаемого не менее чем в 1,5 раза (на 50%), поэтому для создания крутящего момента М (Nl)d (-5 )/d(p, равного крутящему моменту в предлагаемом смесителе.

Мо(NIo) d(n ) в известном требуется

Кб

ток 1п 1од/1,5- 1.21о. Здесь N1 - ампер- витки магнитных катушек, ср - угол поворота мещалки, число витков N предполагается одинаковым. Таким образом, даже не учитывая больщее рассеивание магнитного поля в окружающее пространство в известном смесителе в предлагаемом достигается экономия электроэнергии при проведении перемешивания не менее чем на 20%.

В связи с пространственной разнесенностью в известном смесителе параллельных плоскостей вращения продольной оси мещалки и продольных осей полюсных наконечников происходит значительное рассеиботочных электрических цепях, например при из.мерениях температуры образцовыми термо.метрами сопротивления, практически отсутствуют, тем самым точность подобных

5 измерений возрастает.

Поскольку параллельные плоскости вращения продольной оси мешалки и продольных осей полюсных наконечников в известном смесителе разнесены, то мешалка, стремясь быть втянутой в область более силь0 ного магнитного поля, оказывает дополнительное давление на дно сосуда с перешиваемой жидкостью, вызывая тем са.мым дополнительное тепловыделение за счет трения, что снижает точность прецезионных тепловых измерений. В предлагаемом смесиление отсутствует.

Постоянно контролируя врашение мешалки специальным устройством, чувствительным элементОлМ которого является, например, геркон, можно минимизировать по сравнению с известным смесителем величину на45

пряженности вращающегося магнитного поля, необходимого для осуществления устойчивого вращения мешалки, тем самым в предлагаемом смесителе минимизировать расход электроэнергии.

Формула изобретения

Магнитный смеситель, содержащий со- суд, внутри которого установлена с возможностью свободного вращения мешалка 50 из магнитного материала, а снаружи - пары электромагнитных катущек со средством управления и сердечниками, замкнутыми магнитным ярмом, и соединенными с радиально расположенными полюсными наконечниками, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и обеспечения возможности точных тепловых измерений за счет уменьшения рассеивания врашающего- ся магнитного поля в окружающее прост55

ранство и теплопотерь, сосуд снабжен оболочкой, образующей с его наружной поверхностью полость, в которой установлены

полюсные наконечники, продольные оси которых размещены в плоскости вращения ме- щалки.

77

)8

Фиг. 3

Jbr

Oj

- Ьг

Ь,

.

М;

3

2

02

Фиг.5