Устройство для очистки поверхностей от налипших или намерзших веществ
Изобретение относится к очистке поверхностей, в частности к удалению с различных поверхностей налипших и намерзших веществ, и может быть использовано в различных областях для очистки бункеров, дозаторов, полувагонов и др. емкостей и поверхностей от налипших частиц. Технической задачей данного изобретения является повышение экономичности, производительности и коэффициента полезного действия устройства, а также повышение качества очистки путем увеличения импульса силы, передаваемого на очищаемую поверхность и обеспечение непрерывности технологических процессов по переработке и транспортировке сыпучих материалов и увеличение выхода продуктов. Поставленная задача решается за счет того, что устройство для очистки поверхностей от налипших и намерзших веществ содержит, по крайней мере, один индуктор, выполненный в виде двух электромагнитных катушек, подключенных к источнику импульсного питания, и установленный с возможностью взаимодействия с очищаемой поверхностью. Устройство снабжено якорем, установленным между индуктором и очищаемой поверхностью, обмотки электромагнитных катушек выполнены в виде однослойных соосно расположенных спиралей из изолированного проводника прямоугольного сечения, включенных встречно друг другу. Кроме того, число витков в каждой спирали обмотки электромагнитных катушек выбирается из следующего соотношения:
20<W<100,
где W - число витков спирали.
Изобретение относится к очистке поверхностей, в частности к удалению с различных поверхностей налипших и намерзших веществ, и может быть использовано в различных областях для очистки бункеров, дозаторов, полувагонов и др. емкостей и поверхностей от налипших частиц, например, в пищевой промышленности (кофе, мука, сухое молоко, замерзшие брикеты и пласты замороженных продуктов), в химической промышленности (полипропилен, полистирол), в строительстве (цемент, сухие строительные смеси, песок), в энергетике - топки с углем и торфом, в других отраслях, обеспечивая непрерывный технологический процесс. Известно устройство для очистки поверхностей от налипших материалов (Авт. св. №918220, В 65 G 65/30, 1978 г.), содержащее электромагнитную катушку, подключенную к источнику импульсного тока, рабочую пластину из материала высокой электропроводности, расположенную между электромагнитной катушкой и обрабатываемой поверхностью. Однако данное устройство громоздко и недостаточно эффективно, поскольку создает малое силовое воздействие. По сравнению с данным устройством предлагаемое устройство позволяет увеличить импульс силы, передаваемый на очищаемую поверхность, на 15-25% при тех же параметрах источника импульсов тока, а, следовательно, и КПД устройства для очистки поверхностей от налипания веществ. В упомянутом устройстве, состоящем из многослойной катушки и
парамагнитной пластины с высокой электропроводностью, при поступлении импульса тока в катушку от источника энергии в пластине наводятся вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полем катушки возникает импульс механической силы, который через пластину передается на очищаемую поверхность. Наибольший эффект преобразования энергии источника питания в механическую энергию колебания поверхности достигается: во-первых глубиной проникновения магнитного поля в материал пластины, а во-вторых использования второго и третьего слоя в катушке. Однако в случае использования двух- и трехслойных катушек электромагнитная связь второго слоя, а тем более третьего с пластиной уменьшается. В предлагаемом устройстве непосредственно взаимодействуют токи от двух катушек, т.е. максимально задействованы два слоя двух катушек. Кроме того, отсутствие пластины, а также применение двух надежных и простых в изготовлении катушек, делает весь механизм преобразования энергии источника питания в энергию механических колебаний более эффективной, более дешевой и более надежной.
Известно также устройство для очистки поверхностей от налипших веществ (Авт. св. №1736641, В 08 В 7/02, 1989 г.), выбранное в качестве ближайшего аналога, в котором содержится два индуктора, каждый из которых связан с генератором импульсов тока, и установленные так, что один из них охватывает другой или соосно друг другу. Однако данное устройство сложно в исполнении и отличается небольшой производительностью в случае больших отложений или очистки наклонных поверхностей (за счет обратного прилипания).
Технической задачей данного изобретения является повышение экономичности, производительности и коэффициента полезного действия устройства, а также повышение качества очистки путем увеличения импульса силы, передаваемого на очищаемую поверхность и обеспечение
непрерывности технологических процессов по переработке и транспортировке сыпучих материалов и увеличение выхода продуктов.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для очистки поверхностей от налипших и намерзших веществ содержит, по крайней мере, один индуктор, выполненный в виде двух электромагнитных катушек, подключенных к источнику импульсного питания, и установленный с возможностью взаимодействия с очищаемой поверхностью. Устройство снабжено якорем, установленным между индуктором, и очищаемой поверхностью, обмотки электромагнитных катушек выполнены в виде однослойных соосно расположенных спиралей из изолированного проводника прямоугольного сечения, включенных встречно друг другу. Кроме того, число витков в каждой спирали обмотки электромагнитных катушек выбирается из следующего соотношения:
20<W<100,
где W - число витков спирали.
На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства.
Устройство для очистки поверхностей от налипших и намерзших веществ содержит, по крайней мере, один индуктор, выполненный в виде двух электромагнитных катушек 1 и 2, подключенный к источнику импульсов тока 3. Катушки выполнены в виде спиралей из изолированного проводника прямоугольного сечения, встречно включенных и соосно расположенных друг относительно друга и залитых ударопрочным компаундом 4. Между индуктором и очищаемой поверхностью установлен якорь 5.
Катушки 1 и 2 имеют следующие конструктивные параметры: r 1 -внешний радиус, r2 - внутренний радиус. Проводник намотки имеет параметры: В - толщина шины; Виз - толщина изоляции шины; h - высота проводника.
Устройство работает следующим образом. От источника 3 импульсного тока, например, емкостного накопителя энергии,
выполненного по одной из известных схем, через токоподвод подается импульс тока в электромагнитные катушки 1 и 2, в результате чего возникает импульсная электромагнитная сила взаимного отталкивания двух катушек 1 и 2. Одна из катушек передает импульс силы через якорь 5 на очищаемую поверхность, в которой возникают упругие колебания. При этом поверхность с налипшим и намерзшим веществом приобретает знакопеременное ускорение, и ххх связи между слоем вещества и поверхностью разрушаются.
КПД устройства очистки является отношение механической энергии, передаваемой поверхности, к энергии, запасенной в источнике импульсов тока, и характеризуется импульсом силы, получаемой поверхностью в результате взаимодействия электромагнитных катушек 1 и 2. Число витков W и высота токопроводящей шины спирали намотки выбираются из условий оптимального КПД устройства. С целью повышения КПД устройства число витков в каждой из катушек нужно выбирать исходя из соотношения 20<W<100. В этом случае на очищаемую поверхность передается наибольший импульс силы. С уменьшением числа витков менее 20 величина импульса силы снижается из-за уменьшения времени протекания импульса тока. С ростом числа витков более 100 величина импульса силы снижается из-за значительного падения амплитуды силы взаимного отталкивания катушек.
Высота токопроводящей шины спирали рассчитывается исходя из электрических параметров источника импульсов тока (С) и токоподвода (L п, Rп).
Вне диапазона, определяемого соотношением, решающим фактором, влияющим на уменьшение импульса силы, оказывается увеличение активных потерь или уменьшение электромагнитного взаимодействия между катушками.
По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет увеличить импульс силы, передаваемый на очищаемую поверхность, на
15-25% при тех же параметрах источника импульсов тока, а, следовательно, и КПД устройства для очистки поверхностей от налипания веществ.
Таким образом, обеспечивается также и непрерывность технологических процессов по переработке и транспортировке сыпучих материалов и увеличение выхода продуктов, что достигается за счет предупреждения образования отложений, налипания, намерзания на стенках металлических емкостей, обрушения сводов и зависания сыпучих веществ.
Действие и способ использования устройства для очистки поверхностей от налипших и намерзших веществ следующий. Например, так работает автоматическая система очистки (далее - АСО) бункеров топки для сжигания топлива. Она состоит из импульсного источника питания и нескольких индукторов, каждый из которых подключен силовым кабелем к источнику питания. Индуктор представляет собой плоскую многовитковую катушку, залитую ударопрочным компаундом.
Между индуктором и очищаемой емкостью-бункером - располагается якорь. Индуктор с якорем плотно прижимаются с помощью несущей конструкции двумя болтами к внешней стороне очищаемой емкости.
Принцип действия АСО основан на использовании силового воздействия импульсного магнитного поля на электропроводный материал - якорь. Формирование импульсного магнитного поля происходит в индукторе в процессе разряда на него кратковременного импульса тока от источника питания.
Обрушение свода и зависания, а также разрушение отложений, налипаний и намерзания на рабочих поверхностях металлических емкостей происходят в результате упругих деформаций обшивки конструкции при воздействии на нее мгновенного импульса механической силы.
Мощность источника питания зависит от толщины очищаемой обшивки, наличия ребер жесткости, а также от величины сил сцепления частичек вещества с поверхностью и друг с другом.
Число индукторов зависит от количества очищаемых емкостей, а также от мест наиболее вероятного образования свода, зависания или налипания веществ на каждой емкости.
Как правило, индукторы устанавливаются в нижней конусообразной части бункеров, силосов и других металлических емкостей.
Срабатывания индукторов осуществляются по круговому циклу. Эффективность работы АСО максимальна в том случае, когда процесс очистки и обрушение свода происходит при выгрузке или транспортировке. Включение и отключение АСО может осуществляться вручную, либо от внешнего сигнала. Источник питания может выборочно включать один или группу индукторов.
Несущая конструкция системы обвязки индукторов состоит чаще всего из швеллера, втулок и болтов. Швеллер крепится таким образом, чтобы сварка или болтовое соединение не влияло на упругость очищаемой емкости. Необходимо исключить вероятность самоотвинчивания болта.
Рекомендуемая длина соединительного кабеля не более 30 метров. При этом необходимо соблюдать условия: сечение многожильного медного кабеля при длине до 5 м должно быть не менее 4 мм2, при длине кабеля до 10 м - не менее 6 мм2, при длине до 20 м - не менее 8 мм2. Используется кабель типа КГ или ВВГ.
1. Устройство для очистки поверхностей от налипших и намерзших веществ, содержащее по крайней мере один индуктор, выполненный в виде двух электромагнитных катушек, подключенных к источнику импульсного питания и установленных с возможностью взаимодействия с очищаемой поверхностью, отличающееся тем, что устройство снабжено якорем, установленным между индуктором и очищаемой поверхностью, обмотки электромагнитных катушек выполнены в виде однослойных соосно расположенных спиралей из изолированного проводника прямоугольного сечения, включенных встречно друг другу.
2. Устройство для очистки поверхностей от налипших и намерзших веществ по п.1, отличающееся тем, что число витков в каждой спирали обмотки электромагнитных катушек выбирается из следующего соотношения:
20<W<100,
где W - число витков спирали.
