Токоподвод для электропечи

Авторы патента:

H05B7/11 - устройства для подвода тока к зажимаемым электродам (неизолированные провода или проводящие тела вообще H01B 5/00; изолированные провода или кабели вообще H01B 7/00)

Полезная модель относится к конструкции электропечей мощностью в десятки кВА, применяемых в технической физике при лабораторном анализе материалов при определении физико-химических параметров образцов металлических расплавов объемом несколько см³, в частности, путем измерения плотности лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии, а также при изучении кинематической вязкости и удельного электросопротивления таких образцов. Полезная модель может быть использована в лабораториях, в том числе при выполнении лабораторных работ в вузах и на металлургических предприятиях.

Задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава.

Токоподвод для электропечи, содержащий гибкую многожильную шину, соединяющую клеммы трансформатора и токовводы электропечи, отличающийся тем, что длина токоподвода по меньшей мере вдвое превышает расстояние между клеммами трансформатора и токовводами электропечи, а также по меньшей мере в 20 раз превышает его максимальный поперечный размер, причем токоподвод преимущественно в его средней части выполнен в виде по меньшей мере одного витка этой шины.

Кроме того, длина токоподвода равна по меньшей мере 1,5 метра;

Кроме того, виток шины имеет эллипсовидную спиралеобразную форму;

Кроме того, виток шины имеет вид дуги окружности.

1 п. ф-лы, 3 фиг.

Полезная модель относится к конструкции электропечей мощностью в десятки кВА, применяемых в технической физике при лабораторном анализе материалов для определения физико-химических параметров образцов металлических расплавов объемом несколько см³, в частности, путем измерения плотности лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии, а также при изучении кинематической вязкости и удельного электросопротивления таких образцов. Полезная модель может быть использована в лабораториях, в том числе при выполнении лабораторных работ в вузах и на металлургических предприятиях.

Известно устройство для определения вязкости и электросопротивления образцов металлических расплавов, содержащее вакуумную электропечь, закрепленную на угловом кронштейне, который закреплен в фундаменте, нижний съемный фланец электропечи, электронагреватель, токоподводы - см. патент на полезную модель РФ 117632 - аналог. Через электронагреватель протекает низковольтный ток величиной до нескольких кА, получаемый от вторичной обмотки силового 30-кВА трансформатора. Токоподводы к электропечи в виде изогнутых медных шин длиной 1 метр имеют в сечении прямоугольную форму (5×30 мм). Их фиксируют болтовыми соединениями на нижнем съемном фланце электропечи и на трансформаторе. Каждый токоподвод выполняют в виде полосы проката медной шины. Недостатками аналога являются, во первых, трудности замены электронагревателя, обусловленные необходимостью разборки электропечи и снятия, а потом и обратной сборки нижнего съемного фланца массой 15 кг и связанной с этим процедуры отсоединения и присоединения токоподводов. Во вторых, передача вибрации от силового трансформатора к крепежным элементам электропечи и через них - к электронагревателю и образцу металлического расплава, несмотря на наличие фундамента. Это, в конечном итоге, изменяет параметры расплава, а также уменьшает точность, достоверность и надежность результатов их определения.

Данный феномен наглядно виден при измерении вышеуказанной геометрии «большой капли», поскольку вместо предполагаемого гладкого овала контура этой капли возникает его волнообразный вид.

Известен токоподвод в виде гибкого кабеля - тросика, используемый для передачи тока в щеткодержателе коллекторных электродвигателях - см. Л.М. Пиотровский «Электрические машины», Госэнергоиздат, М. - Л., 1963, с.32, рис.1-14 - аналог. Такой токоподвод, представляющий собой короткий, длиной 1÷5 см, отрезок многожильного провода диаметром 2÷5 мм, обеспечивает сохранение целостности электрической цепи при взаимном произвольном поперечном перемещении коллектора, щеток и щеткодержателя, возникающие при неизбежных вибрациях во время работы электродвигателя. Однако, этот токоподвод не обеспечивает снижение уровня продольных вибраций, передаваемых вдоль токоподвода, прежде всего вследствие малой длины и отсюда - возможности его незначительного - на 1÷3 мм, тангенциального перемещения, перпендикулярно продольной оси токоподвода.

Прототипом предлагаемой полезной модели является токоподвод для электропечи, содержащий гибкую многожильную шину, соединяющую клеммы трансформатора и токовводы электропечи - см. сертификат качества на токоподвод ГС 400×1200, производство ООО «Кабель и арматура», г.Екатеринбург. Такие токоподводы, пеимущественно прямоугольного сечения, с жилами, выполненными из луженого провода АМГ-50, минимальны по длине, например, 1100÷1200 мм и оптимизированы для минимальных значений электросопротивления, при электротоке примерно 1,1 кА.

Недостатком прототипа является то, что механическая вибрация через эти токоподводы передается как к электронагревателям электропечи, так и к собственно расплаву, что в конечном итоге меняет собственно измеряемые параметры и уменьшает точность, достоверность и надежность результатов определения этих параметров.

Задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава. В конечном итоге это обеспечит увеличение точности, достоверности и надежности результатов измерения.

Поставленная задача решается с помощью полезной модели токоподвода для электропечи.

Кроме того, длина токоподвода равна по меньшей мере 1,5 метра;

Кроме того, виток шины имеет эллипсовидную спиралеобразную форму;

Кроме того, виток шины имеет вид дуги окружности.

Предложенная полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в уменьшение механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава. В конечном итоге это обеспечивает увеличение точности, достоверности и надежности результатов измерения.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:

фиг.1. Эскиз токоподвода;

фиг.2. Изображение капли расплава, полученное при экспериментах с предлагаемым токоподводом;

фиг.3. Изображение капли расплава, полученное при экспериментах с токоподводом по прототипу.

Токоподвод для электропечи содержит гибкую многожильную шину 1, с клеммными наконечниками 2, предназначенными для болтовых соединений, виток 3 гибкой многожильной шины 1.

Гибкая многожильная шина 1, приведенная на фиг.1, выполнена из переплетенных под углом медных луженых проводников диаметром от 0,3 до 0,6 мм и имеет суммарное прямоугольное сечение, в зависимости от тока, например, 10 на 60 мм при токе до 1,5 кА частотой 50 Гц. Клеммные наконечники 2 луженые, выполнены из латуни и имеют 1 или 2 отверстия под болтовое соединение, например, М10. Виток 3 гибкой многожильной шины 1 имеет диаметр, например, 0,3÷0,5 метра, причем таких витков может быть несколько, при соответствующей увеличенной длине вышеупомянутой шины 1. Он также может быть выполнен в виде дуги окружности, например, в виде буквы . (омега) аналогичного размера. Гибкая многожильная шина 1 электрически изолируется изоляционной лентой или помещается в изолирующую хлорвиниловую трубку, причем эта шина 1 размещается таким образом, чтобы обеспечить ей возможность свободного провисания и перемещения, вместе с витком 3, между клеммами трансформатора (на схеме не показано) и токовводами электропечи (на схеме не показано), расстояние между которыми составляет 0,5÷0,8 метра по прямой линии. Поэтому длина гибкой многожильной шины 1 равная 1,1÷1,5 метра оптимальна, поскольку ее дальнейшее увеличение влечет возрастание ее электросопротивления по отношению к электросопротивлению электронагревателя, трудности в изготовлении и удорожание, а уменьшение этой длины повлечет возрастание уровня вибраций в электропечи. Кроме того, поскольку гибкая многожильная шина 1 обладает определенной жесткостью и упругостью, целесообразно для их уменьшения иметь длину этой шины 1 по меньшей мере в 20 раз превышающей его поперечный размер, например, 30 мм.

Результат использования предлагаемой гибкой многожильной шины 1 проиллюстрирован на фиг.2, где показано изображение капли металлического расплава при его температуре +1630°С, полученное при экспериментах по методу «большой капли» с предлагаемой шиной 1, причем видно отсутствие вибрационных искажений изображения контура капли. На фиг.3 приведено изображение аналогичной капли этого же металлического расплава при его температуре +1670°С, полученное ранее при экспериментах с шиной 1 по прототипу, из которого видно наличие вибрационных искажений изображения контура капли. Сравнение изображений показывает преимущество использования предлагаемой гибкой многожильной шины 1 для уменьшения механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава, что в конечном итоге обеспечивает увеличение точности, достоверности и надежности результатов измерения.

Техническое решение, содержащее вышеуказанные совокупности ограничительных и отличительных признаков, позволяет считать его имеющим уровень полезной модели.

1. Токоподвод для электропечи, содержащий гибкую многожильную шину, соединяющую клеммы трансформатора и токовводы электропечи, отличающийся тем, что длина токоподвода по меньшей мере вдвое превышает расстояние между клеммами трансформатора и токовводами электропечи, а также по меньшей мере в 20 раз превышает его максимальный поперечный размер, причем токоподвод преимущественно в его средней части выполнен в виде по меньшей мере одного витка этой шины.

2. Токоподвод для электропечи по п.1, отличающийся тем, что длина токоподвода равна по меньшей мере 1,5 м.

3. Токоподвод для электропечи по п.1, отличающийся тем, что виток шины имеет эллипсовидную спиралеобразную форму.

4. Токоподвод для электропечи по п.1, отличающийся тем, что виток шины имеет вид дуги окружности.