Устройство для бесконтакной плавки и очистки электропроводных материалов во взвешенном состоянии Советский патент 1992 года по МПК H05B6/32 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для глубокой очистки металлов от примесей путем плавки во взвешенном состоянии, в вакууме, а также в электронной промышленности для очистки металлов и их напыления на поверхность диэлектриков.

Цель изобретения -- упрощение устройства при обработке материалов с малой плотностью и большим поверхностным натяжением.

На фиг. 1 изображено устройство в аксонометрии, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит индукционную обмотку 1, соединенную с генератором 2, чередующуюся с первой, вторую индукционную обмотку 3, соединенную с генератором 4, третью индукционную обмотку 5, соединенную с генератором 6, основание 7, на котором закреплены три обмотки и три пары охлаждаемых шин 8, 9 и 10, посредством которых обмотки соединяются с генераторами.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При включении генераторов 2 и 4, настроенных на частоты 2-50 кГц (при этом разность частот генераторов 2 и 4 составляет 0,5-1 кГц),система индукционных обмоток 1 и 3 создает в рабочем объеме устройства бегущее с реверсом магнитное поле. Частота реверса определяется разностью частот двух генераторов. Перемещение магнитного поля способствует устранению стационарных особых точек, а реверс препятствует увлечению расплава бегущим полем. Вследствие дискретности распределения тоководов по пространству давление магнитного поля на нижней границе расплава имеет пространственные неоднородности, которые могут послужить причиной неустойчивости и проливания расплава через щели в электромагнитном тигле. Наиболее неустойчивыми являются колебания, ориентированные вдоль силовых магнитных линий, так как они, развиваясь,не возмущают магнитное поле, и, следовательно, магнитное поле не оказывает стабилизирующего влияния на данные неустойчивости. Для исключения проливания расплава через щели в электромагнитном тигле за счет подавления неустойчивости, ориентированных вдоль силовых линий, на бегущее с реверсом магнитное поле, образованное обмотками 1 и 3, накладывается неподвижное магнитное поле, которое возбуждается обмоткой 5, запитанной от генератора 6, причем векторы магнитной индукции бегущего и неподвижных полей не параллельны, а частоты всех генераторов отличаются не менее чем на 0,5

кГц. При наложении электромагнитных полей от трех систем образуется вращающееся с реверсом магнитное поле. При угле, равном 90°, между третьей обмоткой и первыми двумя, суммарный результирующий

0 вектор магнитной индукции в каждой точке ортогональных систем при сложении магнитных полей вращается, происходит непрерывное изменение фазы колебаний суммарного поля. Частота реверса вращаю5 щегося вектора магнитной индукции определяется разностью частот ортогональных систем обмоток, Вращение вектора магнитного поля позволяет загладить неоднородности магнитного давления, вызванные

0 дискретным распределением тоководов в пространстве, и, таким образом, стабилизировать неустойчивости нижней границы расплава, в том числе ориентированные вдоль силовых магнитных линий. При поме5 щении электропроводного материала в рабочий объем устройства и включении генераторов в расплаве индуцируются вторичные токи, создающие собственное магнитное поле. Взаимодействие магнитных

0 полей, возбуждаемых вторичными токами обмоток, создает пондеромоторную силу для электромагнитного взвешивания расплавов. Функцию нагрева расплава в основном выполняют первые две системы

5 симметричных обмоток, имеющие более высокую частоту. Стабилизацию нижней границы расплава также в основном выполняют первые две системы обмоток, так как они имеют более высокую частоту и,

0 следовательно, меньшую глубину скин- слоя, меньшую глубину проникновения магнитного поля в расплав. Ток в третьей обмотке не имеет пространственной зависимости, как в системе симметричных обмо5 ток, поэтому создаваемое им поле слабо затухает при удалении от обмотки, Этим обеспечивается его дальнодействие, следовательно, третья система может располагаться ниже симметричных систем

0 тоководов, т.е. дальше от расплава. Магнитное поле, индуцируемое третьей обмоткой, суммируясь с полями первых двух систем, заставляет суммарный вектор магнитного поля вращаться, изменяя направление вра5 щения с частотой, пропорциональной разности между частотой третьей системы обмоток и полусуммой частот первых двух систем. За счет применения вращающегося с реверсом магнитного поля повышается жесткость нижней границы расплава, что

уменьшает вероятность проливания расплава. В результате повышения жесткости нижней границы расплава вклад сил поверхностного натяжения в повышение устойчивости расплава к проливанию уменьшается, появляется возможность повысить температуру расплава. Повышение температуры расплава ведет к уменьшению сил поверхностного натяжения. Однако вследствие увеличения жесткости нижней границы расплава к проливанию уменьшение сил поверхностного натяжения при повышении его температуры не вызывает проливания расплава из магнитного тигля. При повышении температуры расплава повышается скорость испарения сторонних примесей, имеющих меньшую температуру плавления, а, следовательно, и скорость очистки жидких электропроводных материалов. Кроме того, за счет повышения жесткости нижней границы расплава появляется возможность осуществить электромагнитную подвеску металлов с большим отношением удельного веса к коэффициенту поверхностного натяжения и, таким образом, расширить ассортимент обрабатываемых металлов.

Формула изобретения

Устройство для бесконтактной плавки и

очистки электропроводных материалов во взвешенном состоянии, содержащее две чередующиеся индукционные обмотки, каждая из которых подключена к

индивидуальному источнику питания высокой частоты с незначительной разницей частот, и третью индукционную обмотку, расположенную под указанными двумя обмотками ортогонально им и подключенную

к третьему источнику питания высокой частоты, причем все обмотки выполнены в виде сегмента эллипсоида, обращенного вогнутостью вверх, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства при обработке материалов с малой плотностью и высоким поверхностным натяжением, третья обмотка выполнена в виде двух рядов расположенных петель, подключенных к источнику питания встречно.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение устройства при обработке материалов с малой плотностью и большим поверхностным натяжением. Устройство содержит три индуктивных обмотки, две из которых 1 и 3 чередуются, а третья 5 ортогональна первым и выполнена в виде двух петель, включенных встречно. Обмотки подключены ктрем генераторам В, разность частот первых двух незначительна. Результирующее поле является вращающимся с реверсом, с повышенной жесткостью нижней границы. 4 ил. ; k 3 О ь л S Фие

Фиг. 2

фиг.З