Погружной электронагреватель легкоплавких материалов Советский патент 1989 года по МПК H05B6/10 

Изобретение относится к народному хозяйству, связанному с добычей, транспортировкой, переработкой или использованием легкоплавких материалов, которые при атмосферных температурах находятся в твердом или вязком состоянии, а именно к устройствам для разогрева.

Цель изобретения - повышение эффективности разогрева при снижении стоимости устройства.

На фиг.1 и 2 показана кинематическая схема устройства в двух проекциях; на фиг. 3 - схема включения обмоток; на фиг. 4 - узел верхнего патрубка.

Электронагреватель легкоплавких материалов состоит из основания 1 с подшипниковыми узлами 2, приводным асинхронным электродвигателем 3,

тормозом 4, вала 5 с кронштейнами 6, индукционных нагревателей 7.1-7.3 с трубками 8 и 9, шайбами 10, обмотками 11, заглушками 12 и 13, патрубками 14 и 15 входа и выхода.

В горловине цистерны установлено основание 1, в подшипниковых узлах которого 2 установлен вал 5, связанный с валом асинхронного приводного электродвигателя 3 с фазным ротором 16. Вал 5 полый. Внутри вала 5 проложены проводники, соединяющие обмотку ротора 16 двигателя 3 с обмотками 11 нагревателей. Нагреватели 7 установлены на кронштейнах 6 вала 5 соосно.

Каждый электронагреватель 7, состоит из проходной внутренней стальной (ферромагнитной) трубы 8 и наружной стальной трубы 9. Цлина трубы 8

Зь

00

со

О5

оо

больше длины трубы 9. С торцом трубы

8и 9 соединены стальными шайбами

10, толщина которых не меньше толщины стенок труб. Соединение выполняется сваркой или по прессовой посадке с фиксацией. Внутренний диаметр трубы

9и наружный диаметр трубы 8 отличаются на величину сечения ферромагнитного проводника обмотки 11 с изоляцией и технологическим припуском, обеспечивающим сборку нагревателя, Нижние концы обмоток 11 через проходные изоляторы выводятся наружу и соединяются между собой, образуя ноль звезды. Верхние выводы обмоток

11 также через проходные изоляторы выводятся наружу и присоединяются к проводникам, проложенным внутри вала 5 от обмотки ротора 16 двига-- теля 3,

К выходным концг.м труб 8 крепятся нижние заглушки 12 и верхние заглушки 13 с патрубками 14 и 15. Патрубки 14 ориентированы по касательным к траектории вращения, а патрубки 15 по радиусам. Патрубки 14 выполнены конусными. Их диаметр со стороны заглушки равен диаметру трубы 8, а диаметр входного отверстия несколько больше. Патрубки 15 выполнены из труб, аналогичных трубе 8С Нагреватели 7 имеют различную длину и их нижние патрубки 14 установлены на одном уровне. Патрубки 15 установлены в заглушках 13 на шаровых шарнирах 17с возможностью изменения угла наклона относительно оси нагревателя.

Устройство работает следующим образом.

Исходное положение - устройство поднято над горловиной цистерны, тормозом 4 заторможен вал 5. Подается напряжение на двигатель 3, Двигатель 3 работает в режиме трансформатора. Электрическая энергия передается в контур обмотки ротора 16, при этом электродвижущая сила в обмотке равна номинальному значению, а частота ЭДС ротора равна частоте питающего напряжения. Под действием ЭДС обмотки ротора 16 по контуру обмотка 16 - обмотка 11, протекает ток, величина которого определяется полным сопротивлением нагревателей 7, Полное сопротивление нагревателей 7 зависит от конструктивных параметров обмотки 11 и параметров массивного

10

15

20

25

36804

замкнутого сердечника (трубы 8 и 9, шайба 10), внутри которого расположена обмотка 11. Параметры нагревателей 7 рассчитываются таким образом, чтобы ток, потребляемый двигателем 3 из сети при заторможенном вале 5, не превышал номинального значения.

Ферромагнитная обмотка 11, обтекаемая током ротора двигателя 3 с частотой сети, индуктирует в элементах 8, 9, 10, образующих массивный сердечник, вихревые токи. Эти же токи индуктируются и в самой ферромагнитной обмотке 11. Так как обмотка 11 расположена внутри сердечника 8, 9, Ю с минимальными технологическими зазорами и сом сердечник имеет пренебрежительно малью зазоры или вообще их не имеет (при сборке со сваркой) , то очи рассеяния и участки пути рабочего потока в воздухе сведены до минимума или вообще отсутствуют. Это обеспечивает снижение намагничивающего тока и реактивного сопротивления электронагревателей 7.

Таким образом электрическая энергия в сердечнике и обмотке нагревателей 7 превращается в тепповую. Напряжение, снимаемое с обмотки ротора 16s уравновешивается ЭДС обмотки 11 и падением напряжения на активном сопротивлении этой обмотки. Это позволяет сократить расход обмоточного материала. Так как конструкция нагревателя 7 позволяет уменьшить его реактивное сопротивление, то это сопротивление не оказывает большого влияния на пусковой момент двигателя 3.

Разогреваемую выемную часть устройства опускают в горловину цистерны и она, выплавляя в разогреваемом материале канал, погружается. После погружения выемной части в цистерну и установки основания 1 в горловину тормоз 4 выключают и под действием момента двигателя 3 вал 5 и нагреватели 7 начинают вращаться в направлении ориентировки патрубков 14. Набегающий поток расплавленного материала создает давление на входе патрубков 14, тогда как на выходе патрубков 15 давление равно давлению окружающей среды. Под действием разности давлении жидкий материал поднимается по внутренним трубам 8, дополнительно нагревается и под действием центробежных сил выбрасывается из

30

35

40

45

50

55

патрубков 15. Так как выходные части нагревателей установлены на разных уровнях, то создается несколько {ных струй в верхней части цистерны. Целесообразно, чтобы по крайней мере один нагреватель давал веерную струю выше уровня загрузки цистерны. Веерные струи горячего материала производят размыв и разогрев материала в верхней части цистерны и создают завихрения в массиве разогретого материала,закручиваемого вращающимися нагревателями. Все это способствует более интенсивному разогреву. При этом активными являются как внешние, так и внутренние поверхности нагревателей. По мере разогрева материала увеличивается частота вращения вала 5, Част л т ч 1)ДС обмотки ротора и ее величпи-i уменьшаются. Это приводит к уменьшению тока обмоток 16 и 11 и автоматическому снижению интенсивности разогрева нагревателей 7. Но с увеличением частоты вращения ротора двигателя 3 интенсифицируется гидродинамический разогрев. Важно, что с уменьшением частоты тока ферромагнитной обмотки 11 ее активное сопротивление уменьшается из-за уменьшения эффекта вытеснения тока по сечению проводника обмотки, что способствует переходу на более высокую реостатную характеристику двигателя 3 и также повышает эффективность разогрева.

По мере разогрева материала в цистерне начинают его слив через нижний сливной узел. При этом те патрубки 15, которые были погружены в материал, обнажаются. Так как патрубки 15 установлены в заглушках 13 шарнирно и имеют степень свободы по вертикали, то под действием центробежных сил они приподнимаются. Поэтому если в начале вращения вала 5 патрубки 15 выбрасывали струи под углом, меньшим 90° к оси вращения, то по мере разго0

5

0

5

0

5

0

5

на вала 5 этот угол увеличивается до J900. При этом плавно меняются зоны действия струй. Так как струи выбрасываются на разных уровнях, то создается некоторая область их воздейст-i: вия. Наибольшую досягаемость имеет верхняя струя. Совокупным воздействием горячих струй осуществляется эффективный размыв в удаленных областях цистерны.

Формула изобретения

Погружной электронагреватель легкоплавких материалов, содержащий основание, на котором установлен приводной асинхронный электродвигатель с фазным ротором, па вертикальном валу которого в подшипниковом узле установлен по меньшей мере один снабженный узлом перемешивания, вращающийся- индукционный нагреватель, обмотка которого заключена в герме- . тичную ферромагнитную трубу и электрически соединена с обмоткой ротора электродвигателя, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности разогрева, он снабжен двумя- дополнительными индукционными нагревателями, нагреватели установлены параллельно валу на кронштейнах, что их верхние торцы имеют различные уровни, каждый нагреватель снабжен внутренней трубой из ферромагнитного материала, указанные индукционные обмотки выполнены из ферромагнитного материала и соединены между собой, а узел перемешивания выполнен в виде патрубков входа и выхода нагреваемой среды по числу нагревателей, соединенных с внутренней трубой, причем патрубок выхода закреплен подвижно на ее верхнем торце с возможностью изменения угла его наклона относи- тельно оси вала и ориентирован ради- ально ему, а патрубок входа соединен с нижним торцом и ориентирован по касательной к направлению вращения.

12

74

73

$t/e. 2

/5

ГГ

Изобретение относится к электротермическим устройствам для разогрева легкоплавких материалов. Целью изобретения является повышение интенсивности разогрева. Электронагреватель содержит погружную систему нагревателей, установленную на валу электродвигателя. Эта система выполнена из трех двухстенных ферромагнитных труб, между стенками которых размещены индукционные обмотки. Все трубы вращаются на их общем валу, а пристыкованные к ним патрубки входа и выхода выполнены таким образом, что обеспечивают несколько веерных струй горячего материала, производя размыв и разогрев его в емкости. 5 ил.

M Ify

Фиг./

Фиг.З

П 15