專利名稱：表面積垢清理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系采用積垢表面振動(dòng)的方法清除和防止積垢的裝置，亦即清除表面沉積物的裝置。
本發(fā)明可用來(lái)清除料槽料箱、干燥箱、旋風(fēng)除塵器、管道及其它類似設(shè)備壁面上粘掛的散粒物質(zhì)、結(jié)冰及其它污垢。
已知的一種表面除垢裝置(SU，A，875198)包括扁平電磁線圈，順磁板，用以將沖量從電磁線圈傳遞到被清理表面的拉桿和推桿，以及位于電磁線圈對(duì)面的附加順磁板。順磁板借助于推桿與被清理表面發(fā)生關(guān)系，而附加順磁板則借助于拉桿與被清理表面發(fā)生關(guān)系。
上述裝置由于其電磁線圈是任意匝數(shù)的單層螺旋形線圈，不能獲得足夠大的沖擊力。此外，由于電磁線圈呈扁平形，磁場(chǎng)對(duì)金屬的等效穿透深度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)螺旋線圈導(dǎo)電體的高度，這樣就極大地降低了電磁線圈與順磁板的電磁耦合。因此，在上述裝置中施加到被清理表面上的沖擊力不夠大，以致對(duì)表面的清理效率很低。
另一種已知的表面除垢裝置(SU，A，918220)包括電磁線圈；與該電磁線圈連接的脈沖電源；由高導(dǎo)電率材料制成的順磁板，該順磁板置于電磁線圈端面與被清理表面之間；彈簧頂桿和座板。該裝置還裝有用高導(dǎo)電率材料制成的附加順磁板以及通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與它相聯(lián)并且同電磁線圈共軸的套圈，附加順磁板裝在電磁線圈對(duì)面，通過(guò)彈簧頂桿與電磁線圈和順磁板彈性相聯(lián)順磁板固定在套筒的底部，在套筒的側(cè)面安裝著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。套筒通過(guò)彈性構(gòu)件與底板聯(lián)接，并且在電磁線圈與套圈之間留有一定的移動(dòng)量。上述裝置將脈沖電源能量轉(zhuǎn)換為清理表面機(jī)械能的效率很低，這是由于電磁線圈為單層、且匝數(shù)任意，這就極大地降低了施加給被清理表面的沖量，從而也降低了表面除垢的效率。因此，上述裝置清理表面積垢的效率不夠。
本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造這樣一種結(jié)構(gòu)型式的表面除垢裝置，該裝置應(yīng)可利用增大施加給被清理表面的沖量的方法，提高脈沖電源能量轉(zhuǎn)換為被清理表面機(jī)械能的效率，因此可提高表面積垢的清除效率。
解決所提出的任務(wù)的方法是表面積垢清理裝置包括電磁線圈，與電磁線圈接通的脈沖電源，以及用高電導(dǎo)率材料制成的、位于被清理表面和電磁線圈端面之間的順磁板，根據(jù)本發(fā)明，電磁線圈為多層結(jié)構(gòu)，層數(shù)n在2～5范圍之內(nèi)，每層均為螺旋形，由截面呈矩形的導(dǎo)電條構(gòu)成，電磁線圈的各層呈互相平行的平面，且彼此順聯(lián)，兩層式電磁線圈每層匝數(shù)W為0.4W1～1.1W1，導(dǎo)電條的高度h為Δ～1.5Δ三層式電磁線圈每層匝數(shù)W為0.35W1～0.9W1，導(dǎo)電條的高度h為0.8Δ～Δ；四層式線圈每層匝數(shù)W為0.32W1～0.75W1，導(dǎo)電條的高度h為0.75Δ～0.9Δ；五層式電磁線圈每層匝數(shù)W為0.3W1～0.65W1，導(dǎo)電條的高度h為0.7Δ～0.8Δ。其中W1—最佳匝數(shù)，Δ-電磁線圈磁場(chǎng)對(duì)金屬的等效穿透深度。
上述的表面積垢清理裝置，可增大施加給被清理表面的機(jī)械沖量，降低除垢所需的電能消耗，便于消除手工勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)除垢自動(dòng)化，延長(zhǎng)除垢設(shè)備的壽命。這種裝置還能提高表面除垢的效率。
下面將通過(guò)具體實(shí)例和


本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明的表面積垢清理裝置縱剖面全視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明接連脈沖電源的三層式電磁線圈；圖3為根據(jù)本發(fā)明，在采用三層式電磁線圈情況下，施加給被清理表面的沖量S與每層匝數(shù)W的關(guān)系曲線。
圖4為根據(jù)本發(fā)明，施加給被清理表面的沖量S與導(dǎo)電條高度h的關(guān)系曲線。
參見圖1，表面極垢清理裝置包括用導(dǎo)線2接通脈沖電源3的電磁線圈1，以及由高導(dǎo)電率材料制成的順磁板4。順磁板4位于被清理表面5與電磁線圈1端面之間。電磁線圈1澆注環(huán)氧絕緣混合膠6，以顯著延長(zhǎng)其使用期限。
電磷線圈1由銅導(dǎo)電條7構(gòu)成，其橫截面為高度h、寬度b的矩形。電磁線圈1由許多個(gè)層8構(gòu)成，層數(shù)n至少等于2，但不超過(guò)5。在所述實(shí)例中，層8的層數(shù)n等于3。在每一個(gè)層8中，線匝9的數(shù)目W等于9。圖中給出電磁線圈1的尺寸如下D1，D2-外徑和內(nèi)徑；b——層8的導(dǎo)電條7的寬度；b1——導(dǎo)電條7絕緣層厚度h——層8導(dǎo)電條7的高度h1——電磁線圈1高度脈沖電源3可采用已公開的方案(Л.Н.КарПЕНКО″ЪыСТРО
ЕЙ-СТВУЮ
ИЕЭПЕКТР
ИНАМИЧЕСКИЕОТКПЮЧАЮ
ИЕУСТРОЙСТБА″1973，《ЭНЕРТИЯ》(列寧格勒)，第31～35頁(yè))。在通常情況下，兩層或電磁線圈1線匝9的數(shù)目W為0.4W1～1.1W1，導(dǎo)電條7的高度h為Δ～1.5Δ，其中W1-線圈1層8的最佳匝數(shù)，Δ-電磁線圈1磁場(chǎng)對(duì)金屬的等效穿透深度。三層式電磁線圈0線匝9的數(shù)目W為0.35W1～0.9W1，導(dǎo)電條7的高度h為0.8Δ～Δ。四層式電磁線圈1線匝9的數(shù)目W為0.32W1～0.75W1，導(dǎo)電條7的高度h為0.75Δ～0.9Δ。五層式電磁線圈1每一個(gè)層8的線匝9的數(shù)目W為0.3W1～0.65W1，導(dǎo)電條7的高度h為0.7Δ～0.8Δ。
圖2所示為接通脈沖電源3的三層式電磁線圈1。電磁線圈1的每一個(gè)層8位于相互平行的平面內(nèi)，彼此順聯(lián)，而最外的層8的導(dǎo)電條7的輸出端，通過(guò)導(dǎo)線2連接到脈沖電源3。
圖3中曲線A說(shuō)明D1＝40毫米和D2＝10毫米的三層式電磁線圈1沖量S與層8線匝9的數(shù)目W的關(guān)系。曲線A給出了層8線匝9的數(shù)目W的變化范圍。在此情況下，0.35W1≤W≤0.9W1，其中W1=D1-D212b1---(1)]]>這時(shí)，線匝9的數(shù)目W范圍為7≤W≤19。在層8線匝9的數(shù)目W的這一變化范圍內(nèi)，線圈1和順磁板4之間產(chǎn)生的沖量S到達(dá)最大值——0.56～0.72牛頓·秒。具有層8線匝9的數(shù)目W大于0.9W1或小于0.35W1的三層式電磁線圈1的沖量S變得與相同尺寸的單層電磁線圈1的沖量S相當(dāng)。電磁線圈1的導(dǎo)電條7的高度h，根據(jù)圖4所示的關(guān)系曲線選擇。曲線B給出了沖量S與導(dǎo)電條7高度h的相對(duì)關(guān)系。由曲線B可以看出高度h的變化范圍。在n＝3，D1＝40毫米，D2＝10毫米，W＝9的具體情況下，導(dǎo)電條7的高度h應(yīng)至少不小于或等于0.75Δ，而且不大于或等于0.9Δ，或者說(shuō)≥1.8毫米和≤2.16毫米，與之對(duì)應(yīng)的沖量S為0.66～0.69牛頓·秒。電磁線圈1磁場(chǎng)對(duì)金屬的等效穿透深度Δ，由下式確定Δ={2[C(L1-M2/L2)]12μ0γ}12---(2)]]>式中C——脈沖電源3電容L1——電磁線圈1電感系數(shù)L2—順磁板4電感系數(shù)M——電磁線圈1—順磁板4系統(tǒng)的互感系數(shù)γ—電磁線圈1材料電導(dǎo)率μ0——磁導(dǎo)常數(shù)如果導(dǎo)電條7高度h大于0.9Δ或小于0.75Δ，則三層式電磁線圈1的沖量S就變成與同樣尺寸的單層式電磁線圈1的沖量S相當(dāng)。表面5(圖1)積垢清理裝置的工作方式如下。在所述的實(shí)施例中，電磁線圈1每一層線匝9的數(shù)目W等于9，導(dǎo)電條7高度h等于2毫米，當(dāng)電流脈沖通過(guò)導(dǎo)線2連續(xù)地從脈沖電源3傳到電磁線圈1的每一層8時(shí)，便在三層式電磁線圈1的周圍形成脈動(dòng)磁場(chǎng)，并在順磁板4中產(chǎn)生渦流。由于脈動(dòng)磁場(chǎng)與渦流相互作用的結(jié)果，便有一沖量S作用于順磁板4，并被傳遞給被清理表面5。被清理表面5產(chǎn)生彈性振動(dòng)，其結(jié)果表面5上的粘著物被清除掉。隨著作用于被清理表面5上的沖量S的增大，由于作用于粘著物的力也增大，從而提高了清除效率。沖量S的大小與電磁線圈1及其結(jié)構(gòu)型式有很大關(guān)系。
電磁線圈1的每一層8系用橫截面為矩形的導(dǎo)電條7以螺旋形制成，因而可保證電磁線圈1端面的平度，使電磁線圈1與順磁板4之間的間隙達(dá)到最小，并且增大了電磁線圈1的充填系數(shù)K。充填系數(shù)K由下式?jīng)Q定K=2n·W·h·b(D1-D2)·b---(3)]]>式中n——層8的數(shù)量W——層8線匝9的數(shù)目h，b—導(dǎo)電條7的高度和寬度D1，D2——電磁線圈1的外徑和內(nèi)徑h1——電磁線圈1的高度因此，由增大電磁線圈1充填系數(shù)K，可減小磁通漏泄，增大電磁線圈1端面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于順磁板4受到的磁壓在數(shù)值上等于磁場(chǎng)能量的容積密度，因此上述情況將導(dǎo)致沖量S的增大，從而也提高了表面清除效率。
由于電磁線圈1的層8順聯(lián)(圖2)，電磁線圈1端面上的總磁通和磁場(chǎng)強(qiáng)度都增大，而各層8位于相互平行的平面可保證磁壓沿軸向均勻地作用于順磁板4，結(jié)果提高了脈沖電源3的能量轉(zhuǎn)換效率和表面清除效率。電磁線圈1由層8的層數(shù)n為2～5構(gòu)成，加之由于施加到被清理表面5的沖量S增大，故可保證最有效地將脈沖電源3的能量轉(zhuǎn)變成被清理表面5(圖1)的機(jī)械能。在這種情況下，傳遞到被清理表面5的沖量S與采用單層電磁線圈1時(shí)相比，其數(shù)值要增大20％至35％。之所以能獲得如此大的效果，是由于與單層電磁線圈1相比，多層電磁線圈1的電感系數(shù)和質(zhì)量因數(shù)均有所增大。隨著層8的層數(shù)n增加到大于5時(shí)，由于電磁線圈1最遠(yuǎn)層8與順磁板4的電磁耦合減弱，沖量S值降低，并變得與單層電磁線圈1的沖量S相當(dāng)。
選擇電磁線圈1每一層8的線匝9的匝數(shù)W的范圍如下對(duì)于二層式電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.4W1，而小于或等于1.1W1；對(duì)于三層式電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.35W1，而小于或等于0.9W1；對(duì)于四層式電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.32W1，而小于或等于0.75W1對(duì)于五層式電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.3W1，而小于或等于0.65W1。其中W1為層8線匝9的最佳數(shù)目，這個(gè)匝數(shù)是在脈沖電源3和導(dǎo)線2沒有寄生電感和寄生有效電阻，以及在不考慮順磁板4有效電阻的影響的條件下獲得的。
當(dāng)二層電磁線圈1的層8線匝9的數(shù)目，W小于0.4W1、三層電磁線圈1的W小于0.35W1，四層電磁線圈1的W小于0.W1、五層電磁線圈1的W小于0.3W時(shí)，作用于順磁板4的沖量S減小。這是由于電磁線圈1電感系數(shù)U1減小，以及電磁線圈1和順磁板4之間互感系數(shù)M也減小的緣故。另一方面，當(dāng)二層電磁線圈1的層8線匝9的數(shù)目W增加到大于1.1W1、三層電磁線圈1的W大于0.9W1，四層電磁線圈1的W大于0.75W1、五層電磁線圈1的W大于0.65W1時(shí)，電磁線圈1電感系數(shù)L1和互感系數(shù)M則增大。但是在這種情況下，在電磁線圈1有效電阻上的能量損失開始顯露出極大的影響，其結(jié)果是沖量S減小，裝置的效率降低，從而降低了表面清理效率。
選擇導(dǎo)電條7高度h的范圍如下對(duì)于二層電磁線圈1，應(yīng)大于或等于Δ，而小于或等于1.5Δ；對(duì)于三層電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.8Δ，而小于或等于Δ；對(duì)于四層電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.75Δ，而小于或等于0.9Δ，對(duì)于五層電磁線圈1，應(yīng)大于或等于0.7Δ，而小于或等于0.8Δ 其中Δ為磁場(chǎng)在電磁線圈1中的等效穿透深度。當(dāng)二層電磁線圈1的導(dǎo)電條7高度h小于Δ、三層電磁線圈1的h小于0.8Δ、四層電磁線圈1的h小于0.75Δ、五層電磁線圈1的h小于0.7Δ時(shí)，電磁線圈1的有效電阻增大，質(zhì)量因數(shù)減小。這將導(dǎo)致能量在有效電阻上的損失增大，以及沖量S減小(圖4曲線B)。當(dāng)二層電磁線圈1的導(dǎo)電條7高度h(圖1)大于1.5Δ、三層電磁線圈1的h大于Δ、四層電磁線圈1的h大于0.9Δ、五層電磁線圈1的h大于0.7Δ時(shí)，電磁線圈1各層8(圖1)與順磁板4之間的電磁耦合則減弱(圖4曲線B)。這是由于第二、三、四、五各層8(圖1)與順磁板4之間的間隙增大，以至沖量S減小(圖4曲線B)。
因此，所提供的表面積垢清理裝置可通過(guò)增大作用于被清理表面5(圖1)的沖量S，來(lái)提高脈沖電源3能量轉(zhuǎn)換成被清除表面5機(jī)械能的效率，從而提高表面清除效率。
權(quán)利要求
1.表面積垢清理裝置，包括電磁線圈(1)，與電磁線圈(1)相連接的脈沖電源(3)，以及用電導(dǎo)率高的材料制成、位于被清理表面(5)和電磁線圈1端面之間的順磁板(4)，其特征在于電磁線圈(1)系多層結(jié)構(gòu)，層(8)的層數(shù)n為2～5，每層(8)為矩形橫截面導(dǎo)電條(7)螺旋線形成，電磁線圈(1)的各層(8)位于相互平行的平面并彼此順聯(lián)，二層電磁線圈(1)每層(8)線匝(9)的數(shù)目W為0.4W1～11W1，而導(dǎo)電條(7)高度h為Δ～1.5Δ，三層電磁線圈(1)每層(8)線匝(9)的數(shù)目W為0.35W1～0.9W1，而導(dǎo)電條(7)高度h為0.8Δ～Δ，四層電磁線圈(1)每層(8)線匝(9)的數(shù)目W為0.32W1～0.75W1，而導(dǎo)電條(7)高度h為0.75Δ～0.9Δ，五層電磁線圈(1)每層(8)線匝(9)的數(shù)目W為0.3W1～0.65W1，而導(dǎo)電條(7)高度h為0.7Δ～0.8Δ，其中W1為線匝(9)的最佳數(shù)目，Δ為電磁線圈(1)磁場(chǎng)對(duì)金屬的等效穿透深度。
全文摘要
表面積垢清理裝置包括多層電磁線圈(1)、脈沖電源(3)和位于被清除表面(5)與電磁線圈(1)之間的順磁板(4)。電磁線圈(1)層(8)的層數(shù)n為2～5，每層(8)均由矩形橫截面導(dǎo)電條(7)以螺旋形制成。各層(8)位于相互平行的平面，且彼此順聯(lián)。
文檔編號(hào)B08B7/02GK1043643SQ8810582
公開日1990年7月11日 申請(qǐng)日期1988年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月27日
發(fā)明者亞歷山大·帕夫洛維克·奧得拉爾, 尼古拉·塞奇維克·托爾瑪克維, 弗拉蒂米·亞歷山大維克·特尤特克 申請(qǐng)人:弗·依·列寧命名的全蘇電工學(xué)院分院