Электромагнитное метательное устройство для сыпучего ферромагнитного материала Советский патент 1989 года по МПК B22D46/00 

Фиг.)

Итобретрцие относится к транспортным метатрльным устройствам и может быть использовано в металлургии при непрерывной разливке стали для улучшения качества слитка и повышения производительности процесса путем ввода ферромагнитных дисперсных материалов в струю жидкого металла, а также в машиностроении при обра- ботке поверхности изделий ферромагнитным абразивом с целью удаления окалины, ржавчины и получения наклепа ,и в литейном производстве для набивки опок ферромагнитным магнитно-твер- дым формовочным материалом.

Цель изобретения - получение одинаковых, регулируемых по объему порций ферромагнитного сыпучего материала 4и повышение надежности работы устройства при стабильной максимальной скорости вылета ферромагнитного материала.

На Аиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг,2 - временная ди- аграмма токов катушек дозатора, фиксатора и метательного соленоида; на фиг.3 - схема электропитания устройства; на фиг.4 - схема-управления силовыми и коммутирующими тирис- торами; на фиг.5 - генератор импульсов схемы управления; на фиг.6 - распределитель импульсов схемы управления; на фиг.7 - блсгк формирования и световой индикации управляю- щих импульсов схемы управления; на фиг.8 - устройство регулирования расстояния между катушками электромагнитного дозатора.

Устройство содержит загрузочный иункер 1, наклонный трубопровод 2, выполненный из неферромагнитного диэлектрического материала, электромагнитный дозатор ферромагнитного сыпучего материала, состоящий из верхней 3 и нижней 4 катушек, электромагнитный Аиксатор 5 начального положения материала, метательный соленоид 6, устройство 7 регулирования расстояния между катушками до

затора и схему 8 электропитания. Вдоль неферромагнитного трубопровода 2, соединенного с бункером 1, последовательно разметены верхняя катушка 3 и нижняя катушка 4 дозато- ра, катушка электромагнитного фиксатора 5 я метательный соленоид 6, причем катушки и соленоид охватывают трубопровод с внешней стороны и

0

5 0 5

о

0

содержат магнитопровод стаканного типа.

Схема 8 электропитания устройства состоит из четырех одинаковых блоков А, питающих верхнюю катушку 3 дозатора, нижнюю катушку 4 дозатора, катушку электромагнитного фиксатора 5 и метательный соленоид 6 (фиг.З). Каждый из этих четырех блоков содержит силовой тиристор 9, коммутирующий тиристор 10, коммутирующий конденсатор 11, диод 12 и катушку 13 цепи перезаряда конденсатора 11, а также диоды 14-19 трехфазной мосте вой схемы выпрямления переменного тока.

Схема 20 управления силовыми и коммутирующими тиристорами содержит последовательно включенные генератор 21 импульсов, распределитель 22 импульсов, наборное поле коммутатора 23 и блоки 24 формирования и световой индикации управляющих импульсов (фиг.4). Выходные каналы блоков 24 подключены к управляющим электродам силовых тиристоров 9 и коммутирующих тиристоров 10 схемы электропитания устройства (фиг.З).

Генератор импульсов (фиг.З) содержит контур из последовательно включенных логического элемента 25 резистора 26, переменного резистора 27 и логических элементов 28 и 29. Параллельно элементам 25-27 включен конденсатор 30. Выходной зажим логического элемента И-НЕ 25 соединен с входом распределителя 22 импульсов.

Распределитель 22 импульсов на 36 позиций (фиг.6) состоит из двух последовательно включенных двоично- десятичных счетчиков 31 и 32 с дешифраторами и двух логических элементов 33 и 34. На микросхеме типа К176ИЕ8 собран узел счета импульсов разряда единиц, а на микросхеме (тип К176ИЕ8) - узел разряда десятков. Вход счетчика 31 соединен с выходом логического элемента 25 генератора импульсов (фиг.5). Выходные зажимы микросхемы узла счета импульсов разряда единиц К0 . . .Е и выходные зажимы микросхемы узла счета импульсов разряда десятков „ГС.п подключены к гнездам на-

О W

борного поля коммутатора 23 (фиг.4), Выходной зажим логического элемента 34 соединен с зажимами R ориентировки счетчиков 31 и 32 в исходное нулевое положение.

Наборное поле коммутатора 23 представляет собой текстолитовую пластину, в которой закреплены гнезда десяти каналов импульсов разряда единиц (Е0...Еч)и четырех каналов импульсов разряда десятков (D0...D,0) С помощью проводов со штырьковыми наконечниками любые из этих гнезд могут быть соединены с входными каналами блоков 24 формирования и световой индикации управляющих импульсов.

Блок 24 формирования и световой индикации управляющих импульсов содержит цепочку, состоящую из последовательно соединенных логических элементов 35 и 36s конденсатора 37, логических элементов 38 и 39 и параллельно включенных резистора 40 и конденсатора 41 (фиг.7). Входные зажимы логического элемента 35 подключены к соответствующим гнездам наборного поля коммутатора 23, а резистор 40 и конденсатор 41 соединены с базой транзистора 42. Цепочка из последовательно соединенных транзистора 42 и первичной обмотки импульсного разделительного трансформатора 43 подключена к напряжению источника 9 В. Вторичная обмотка трансформатора 43 соединена с управляющим электродом силового тиристора 9. Входные зажимы логического элемента 38 через резистор 44 подключены к - источника. Выходной зажим логического элемента 35 через резистор 45 подключен к базе транзистора 46. Цепочка, состоящая из последовательно включенных транзистора 46, свето- диода 47 и резистора 48, подключена к напряжению источника 9 В.

Устройство 7 регулирования расстояния между катушками 3 и 4 дозатора может иметь множество вариантов, исполнения, наиболее простой из которых показан на фиг.8. Верхняя катушка 3 и нижняя катушка 4 дозатора охватывают с внешней стороны трубо- провод 2 и заключены каждая между двумя пластинами 49, стянутыми с помощью шпилек 50 и гаек 51.

Электромагнитное ройство для сыпучих материалов работает зом.

м. jg |5

20 25 ,«

5U35

40

45

55

В промежутке времени от 0 до tf (фиг.2) под воздействием схемы 8 электропитания в верхней катушке 3 дозатора протекает ток i. В результате этого магнитное поле катушки 3 запирает выход из расходного бункера 1 ферромагнитному сыпучему материалу (фиг.1). В момент времени t, верхняя катушка 3 дозатора обесточивается (ток ij 0) и запитыва- ется нижняя катушка 4 дозатора током 14, в результате чего материал под воздействием гравитационных и магнитных сил перемещается до уровня нижней катушки, где останавливается силовым воздействием ее магнитного поля.

В момент времени t нижняя катушка 4 дозатора отключается () и вновь включается верхняя катушка 3, при этом порция материала, заключенная между ними, просыпается вниз по трубопроводу и останавливается магнитным полем фиксатора 5, который также включается в момент времени t.

В момент времени t ъ отключается фиксатор 5 () и включается метательный соленоид 6, магнитные силы которого осуществляют разгон порции сыпучего ферромагнитного материала до требуемой скорости, В момент прохождения порцией материала окрестностей центра метательного соленоида последний отключается, и дальнейшее движение порции осуществляется по инерции. В момент t3 выключается также верхняя 3 и включается нижняя, 4 катушки дозатора, т.е. начинается новый цикл .формирования и разгона порции, ферромагнитного материала.

Во избежание случайного прохождения материала в момент переключения катушек 3 и 4 дозатора можно прет дусмотреть режим управления с кратковременным интервалом их одновременного включения.

Необходимый объем порции материала устанавливается путем изменения расстояния А между катушками 3 и 4 дозатора с помощью устройства 7 (фиг.8) и не зависит от количества ферромагнитного сыпучего материала в расходном бункере 1. Расстояние между центрами катушек 3 и 4 может быть изменено вращением гаек 51. При этом верхняя катушка 3 дозатора неподвижна, а нижняя катушка 4 с

5

помощью гаек 51 двух нижних пластин 49 может перемещаться вдоль неподвижных трубопроводов 2 и шпилек 50,

Реализация осциллограмм токов, представленных на фиг.2, может быть осуществлена различными схемами электропитания, один из вариантов которых представлен на фиг.З.

Схема 8 электропитания работает следующим образом.

При включении установки вначале от схемы 20 управления поступают управляющие импульсы на коммутирующие тиристоры 10, что приводит к появлению на конденсаторах 11 напряжения 11С с указанной на фиг.З полярностью. Зарядный ток конденсатора протекает по цепи: + трехфазного выпрямителя - конденсатор 11 - тиристор 10 - катушка 3 - - выпт рямителя.

Формирование импульса силового тока i3 в верхней катушке 3 дозатора происходит следующим образом. В момент времени . (фиг.2) от схемы 20 управления поступает управляющий импульс на силовой тиристор 9, он отпирается и в катушке 3 возникает ток i, замыкающийся по цепи: + выпрямителя - тиристор 9 - катушка 3 - - выпрямителя. Одновременно с этим конденсатор 11 перезаряжается по цепи: конденсатор 11 - тиристор 9 - диод 12 - катушка 13, и напряжение Uc на конденсаторе .меняет полярность.

В момент времени t, (фиг.2) от схемы 20 управления поступает управ- яющии импульс на коммутирующий тиристор 10, он отпирается и напряжение Uc обратной полярности прикладывается к тиристору 9, закрывая его. В результате этого ток i, в катушке 3 уменьшается до нулевого значения, а напряжение на конденсаторе Uc приобретает полярность, указанную на фиг.З.

В момент времени tt управляющий импульс поступает на силовой тиристор 9, и в катушке 3 вновь возникает ток i, т.е. процессы в схеме повторяются.

Формирование силовых импульсов токов i4, is, i6 в катушке 4, катушках фиксатора 5 и соденоида 6 происходит согласно представленной на фиг.2 временной диаграмме.

757706

Схема 20 управления силовыми и коммутирующими тиристорами может быть реализована различными способа-1

5 ми с использованием различной элемент ной базы. На фиг.4 представлен один из вариантов такой схемы, которая работает следующим образом.

При включении источника питания

Ю с напряжением 9 В начинают работать все блоки схемы управления. Генератор 21 импульсов вырабатывает прямоугольные периодические импульсы с частотой, зависящей от величины соп15 ротивления резисторов 26 и 27 и

емкости конденсатора 30 (фиг.5). При нулевом потенциале на входе логического элемента 25 на его выходе появляется максимальный потенциал, со2о ответствующий лог. и к распределителю 22 импульсов поступает первый положительный импульо. При этом происходит заряд конденсатора до напряжения Uc с указанной на по25 лярностью. В первоначальный момент временя Uc О на выходе логического элемента 28 имеется нулевой потенциал. При этом на выходе элемента 28 и входе элемента 29 появляется лог.

30 1, т.е. максимальный положительный потенциал, а на выходе элемента 29 возникает нулевой потенциал, поступающий на вход элемента 25. После заряда конденсатора 30 до напряжения Ue, соответствующего лог. 1, на входе логического элемента 28 появляется 1, на выходе элемента 28 и входе элемента 29 - О, на выходе элемента 29 и входе

40

элемента 25 - 1 и на выходе элемента 25 - О. Таким образом, на входе элемента 25.появляется положительный потенциал, а на его выходе - нулевой потенциал, и конденсатор 30

45 начинает перезаряжаться через резисторы 26 и 27 с изменением полярности напряжения Uc. В течение этого отрезка времени на вход распределителя 22 импульсов поступает нулевой потенциал.

После перезарядки конденсатора 30 на входе элемента 28 возникает нулевой потенциал, элементы 28, 29 и 25 изменяют свое состояние на проти..,. воположное, и процесс повторного заЫз„ ряда конденсатора 30 повторяется с появлением импульса на входе распределителя 22 импульсов. Таким образом, период работы генератора 21 импуль-i

50

сов определяется временем заряда и перезаряда конденсатора 30.

На вход распределителя 22 импульсов поступают периодические прямоугольные импульсы напряжения от генератора 21 импульсов Первый импульс, проходя через микросхему узла счета импульсов разряда единиц, появляется в канале Е и поступает на наборное поле -коммутатора 23, второй импульс поступает в канал Ei третий - в канал К и т.д. Десятый импульс запускает узел счета импульсов разряда десятков и через микросхему поступает в канал f двадцатый импульс поступает в канал и т.д.

Тридцать шестой импульс через каналы D3P и Е6 запускает логические элементы 33 и ЗА и приводит микросхемы в исходное нулевое состояни |при котором положительные потенциалы имеются только лишь в канапах Е0 и П0. Тридцать седьмой импульс открывает счет новому периоду, и все процессы повторяются .

Распределитель 22 импульсов может быть собран не только на 36 позиций, как описано выше, но и на любое другое число позиций, вплоть до 99. В этом случае входные зажимы логического элемента 33 необходимо соединить с соответствующими каналами разряда единиц и разряда десятков.

На вход блока 24 формирования и . световой индикации управляющих импульсов поступают от наборного поля коммутатора 23 импульсы по выбранным каналам разряда единиц и разряда десятков. Если на одном или двух входных зажимах логического элемент нет импульсов, то на выходе элемент

0

5

чале на входе элемента 38 возникает 1, на выходе элемента 38 и входе элементов 36 и 39 - О и на выходе элемента 39 - 1. Под воздействием положительного потенциала, появляющегося на выходе элемента 39, через элементы 40 и 41 открывается транзистор 42 и в обмотках импульсного трансформатора 43 возникает управляющий импульс силового транзистора 9. Длительность импульса во вторичной обмотке трансформатора 43 составляет около 1 мс, а амплитуда - порядка 7-9 В.

С течением времени конденсатор 37 заряжается до напряжения Ut 9 В, на входе элемента 38 появляется лог.О, на выходе элемента 38 (вход элементов 36 и 39) возникает 1, что приводит к исчезновению напряжения на выходе элемента 39 и к запиранию транзистора 42. Таким образом, время заряда конденсатора 37 через 5 резистор 44 определяет длительность времени протекания тока в первичной обмотке трансформатора 43.

После исчезновения входных импульсов на выходе элемента 35 возникает лог. М, а на выходе элемента 36 - О, после чего конденсатор 37 разряжается через резистор 44, и схема возвращается в исходное состояние. Транзистор 46 также запирается и

0

0

светодиод 47 затухает. После этого схема готова к новому циклу работы.

Таким образом, с помощью восьми блоков формирования и световой индикации импульсов блока 24 и наборного поля коммутатора 23 можно сформировать и подать на управляющие электроды тиристоров 9 и 10 управляющие импульсы в требуемый момент

Изобретение относится к транспортным метательным устройствам и может быть использовано в металлургии при непрерывной разливке стали для ввода ферромагнитных дисперсных материалов в жидкий металл, в литейном производстве для намагничивания, разгона и уплотнения ферромагнитного формовочного материала и в машиностроении при обработке поверхности изделий ферромагнитным абразивом. Цель изобретения - получение одинаковых, регулируемых по объему порций ферромагнитного сыпучего материала и повышение надежности работы устройства при стабильной максимальной скорости вылета порций. Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном метательном устройстве электромагнитный дозатор выполнен из двух катушек 3 и 4 и снабжен устройством 7 регулирования расстояния между ними, а схема электропитания 8 обеспечивает в течение каждого цикла разгона сначала одновременное подключение к источнику постоянного напряжения верхней катушки 3 дозатора и фиксатора начального положения порции материала 5, а затем, после их синхронного отключения, одновременное включение нижней катушки 4 дозатора и метательного соленоида 6. 8 ил.

35 возникает максимальный потенциал, д5 времени согласно осциллограмме токов

соответствующий лог. 1 и транзисторы 42 и 46 будут заперты.

При появлении на входе логического элемента 35 двух импульсов (по ка налу разряда единиц и по каналу раз- CQ ряда десятков) на выходе элемента

соленоидов, представленной на фиг.2. Предлагаемое устройство с временной диаграммой переключения катушек дозатора, фиксатора и метательного соленоида, представленной на фиг.2, обеспечивает оптимальный апериодический разгон порций сыпучего ферромагнитного материала с максимальной скоростью вылета. Двухкатушечный дозатор ферромагнитного .сыпучего материала позволяет формировать стабильные регулируемые по объему порции сыпучего материала, что повыша- ,ет надежность работы устройства и

35 возникает нулевой потенциал, транзистор 46 отпирается и светодиод 47 зажигается, сигнализируя о прохождении импульсов в схеме. На выходе логического элемента 36 возникает положительный потенциал лог. и начинает заряжаться конденсатор 37 череч р чистор 44, ВнаQ

соленоидов, представленной на фиг.2. Предлагаемое устройство с временной диаграммой переключения катушек дозатора, фиксатора и метательного соленоида, представленной на фиг.2, обеспечивает оптимальный апериодический разгон порций сыпучего ферромагнитного материала с максимальной скоростью вылета. Двухкатушечный ; дозатор ферромагнитного .сыпучего материала позволяет формировать стабильные регулируемые по объему порции сыпучего материала, что повыша- ,ет надежность работы устройства и

способствует образованию порций с максимальной скоростью вылета,

I

Формула изобретения

Фиг. 2

надежности работы устройства при стабильной максимальной скорости вылета порций, электромагнитный дозатор выполнен из двух катушек и снабжен устройством регулирования расстояния между ними, причем второй, третий и четвертый выходы схемы электропитания соединены с электро- магнитным фиксатором и двумя катушками электромагнитного дозатора.

«326 ЈVn

a-SJL

#

ь

СРиг. 5

С

#}-;:ib

/7

pSJ-cfwjJ-c

f5fl uc

W

фиг. 7