CN101115565B - 用于使电磁振动器加速的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于一种用于使尤其用于静电集尘器的电磁振动器(20)加速的方法，其包括作为锤子的金属圆柱体(25)，用于提升金属圆柱体(25)的电线圈(23)，用于使电线圈通电的电气构件(28)。为了清除表面，所述金属圆柱体(25)通过由用于使电线圈通电的电气构件(28)产生的初始电脉冲(4)提升。根据本发明，用于使所述电线圈通电的所述电气构件(28)向所述电线圈(23)供应额外电脉冲(7)使得当金属圆柱体到达其轨迹(9)的最大点(12)时使所述金属圆柱体(25)加速。与用于使振动器的金属圆柱体加速的机械装置相比，本发明可以技术上较不密集且成本较低的方式实施。

Description

用于使电磁振动器加速的方法和设备
技术领域
本发明涉及使尤其用于静电集尘器的电磁振动器加速的方法和相应的设备。
背景技术
振动器为用于从表面机械地且周期性地清除灰尘的机电装置。在静电集尘器、电子过滤器或集尘器操作期间，集电板、电极或其他组件必须用机电振动器来清除以去除在这些表面上积聚的灰尘。一般说来，振动器包括机械打击待清除表面的锤子或连接到待清除表面的铁砧。由打击锤子造成的震动造成灰尘的驱离。
美国专利第4,767,423号公开了一种用于静电集尘器的叩击机构。在所揭示机构中，在圆柱形锤子后方提供弹簧或落锤以增加锤子冲击力。可安装弹簧或落锤使得在需要额外冲击力的情况下其可从不操作位置在操作位置摆动。在操作位置，由于落锤的额外质量或由于弹簧的弹力增加冲击力。
加拿大专利第1129788号描述了用于静电集尘器的叩击设备。自由下落锤子附着到旋转轴使得其相对于铁砧从顶部死点位置下落。选择这个滚动锤子的大小与重量以通过自由下落获得所要最大叩击强度。为了改变或减小叩击强度，在锤子的自由下落区域内定位衰减板。通过在锤子下落期间拦截锤子且之后将其释放，将冲击力减小至其所要的量。可调整衰减板以修改叩击强度。
叩击强度、持续时间和频率的正确平衡对于最佳集尘器性能至关重要。放电极(discharge electrode)与集尘板的不充分清除为不良集尘器性能的主要原因，导致增加的瞬态放电(sparking)、减小的至集尘器的功率和更高的发射。对工业发射的愈加严格的控制导致对研发高效集尘器强化的努力。
在美国专利第4,767,423号中描述一种电磁振动器且加拿大专利第1129788号描述一种滚动锤子(tumbling hammer)，锤子的冲击力强度可通过如落锤或弹簧之类的机械装置改变以增加冲击力或通过如衰减板之类的机械装置改变以减小冲击力。然而，这些机械装置的实施可证明在安装与维修方面是复杂且昂贵的。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种使尤其用于静电集尘器的电磁振动器加速的方法与设备，其包括通过锤子加速来增进清除能力，这可以技术上较不密集(technically less extensive)且成本较低的方法实施。
根据本发明的基本方面，通过向电线圈供应额外电脉冲以在金属圆柱体到达其轨迹的最大点时使作为振动器锤子的金属圆柱体加速而增加电磁振动器的清除能力。此额外电脉冲造成额外磁力，该额外磁力与重力一起导致增加加速，且因此导致金属圆柱体增加的冲击力。本发明的一个优势在于用于使电线圈通电的现有电气构件可用于产生使金属圆柱体加速的额外电脉冲。
本发明涉及使尤其用于静电集尘器的电磁振动器加速的方法，电磁振动器包括作为锤子的金属圆柱体，用于提升金属圆柱体的电线圈和用于使电线圈通电的电气构件。为了清除表面，通过由用于使电线圈通电的电气构件所产生的初始电脉冲提升金属圆柱体。用于使电线圈通电的电气构件向电线圈供应额外的电脉冲使得当金属圆柱体达到其轨迹的最大点时使金属圆柱体加速。根据供应至电线圈的额外电脉冲，金属圆柱体的速度比无额外电脉冲增加更快。另外，由于额外的电脉冲，金属圆柱体的最大速度可比不施加额外电脉冲的最大速度更高。通过额外电脉冲，动能及因此金属圆柱体的冲击力增加。由于通过额外的电脉冲使金属圆柱体的速度增加，直到金属圆柱体打击待清除表面或连接到待清除表面的铁砧的持续时间减小。此导致在电磁振动器操作期间更短的叩击循环。
尤其是额外电脉冲的强度改变使得金属圆柱体加速到获得预先规定清除能力所要的冲击力。额外电脉冲的强度影响金属圆柱体的额外加速及因此向其施加的额外磁力。通过适当地选择脉冲强度，可向待清除的表面施加力，该力适合于有效的清除能力及改进清除过程中所涉及的机器零件的寿命。
另外，额外电脉冲的持续时间可改变使得金属圆柱体加速为获得预先规定清除能力所要的冲击力。而且，额外电脉冲的持续时间影响金属圆柱体的额外加速及因此向其施加的额外磁力。
可能视初始电脉冲的持续时间与强度改变额外电脉冲的强度，尤其为了达成高效的清除过程。
而且，可能视初始电脉冲的持续时间及强度改变额外电脉冲的持续时间。
因此，通过调整初始电脉冲以及额外电脉冲的强度与持续时间，金属圆柱体的提升高度与金属圆柱体的加速适合于很多种不同的要求。因此，本发明使得可能增加金属圆柱体的清除能力或建置较小且具有与并不采用本发明的较大振动器相当的冲击力的振动器。
在本发明的另一实施例中，取决于初始电脉冲的持续时间与强度计算供应初始电脉冲与额外电脉冲之间的持续时间。利用初始电脉冲的强度与持续时间，可调整金属圆柱体的提升高度与圆柱体速度或金属圆柱体将到达最大高度的时间。另外，可取决于这些值计算供应额外电脉冲的最佳时间点，优选地金属圆柱体到达其轨迹最大点的时间。
此外，本发明涉及使尤其用于静电集尘器的电磁振动器加速的设备，电磁振动器包括作为锤子的金属圆柱体，用于提升金属圆柱体的电线圈及用于使电线圈通电的电气构件。为了清除表面，由使电线圈通电的电气构件所产生的初始电脉冲提升金属圆柱体。所述用于使电线圈通电的电气构件适合于向电线圈供应额外的电脉冲使得当金属圆柱体到达其轨迹的最大点时使其加速。使用用于使电线圈通电的现有电气构件通过供应初始电脉冲，可能以技术上较不密集且更本较低的方式供应使金属圆柱体加速的额外电脉冲。
在优选实施例中，所述使电线圈通电的电气构件包括用于产生初始电脉冲与额外电脉冲的脉冲产生器及用于控制脉冲产生器的振动器控制器。优选地，脉冲产生器可向电线圈供应初始电脉冲及具有相同极性的额外电脉冲且规避消耗电力的金属圆柱体的再磁化且因此降低金属圆柱体的加速。在其他实施例中，切换极性可为必要的。在此情况下，脉冲产生器可包括用于切换所供应脉冲极性的构件以提供具有不同极性的电脉冲。取决于所要的清除能力，振动器控制器可进一步产生控制信号且将其发送至脉冲产生器以调整初始脉冲及额外电脉冲的强度与持续时间。
特别地，所述振动器控制器包括用于数据输入以调整初始电脉冲与额外电脉冲的持续时间与强度的构件。在包括多个振动器的应用中可需要外部数据输入。在此情况下，中央计算机可控制多个振动器的适当机能及协作且因此可连接到用于数据输入的所述构件。用于数据输入的所述构件也可与用户界面连接，该用户界面能够使操作者手动控制振动器功能。
优选地，所述振动器控制器包括用于改变初始电脉冲强度与持续时间的构件。通过调整初始电脉冲的强度与持续时间以获得至待清除表面的适当清除力，可防止由于不适当的力对此表面造成的损害。
此外，所述振动器控制器可包括用于改变额外电脉冲强度使得金属圆柱体加速为获得预先规定清除能力所要的冲击力的构件。
或者，或此外，所述振动器控制器可包括用于改变额外电脉冲的持续时间使得金属圆柱体加速为获得预先规定清除能力所要冲击力的构件。
可能所述振动器控制器包括用于取决于初始电持续时间与强度改变额外电脉冲强度的构件。
也可能所述振动器控制器包括用于取决于初始电脉冲的持续时间与强度改变额外电脉冲持续时间的构件。
通常，所述振动器控制器可包括用于计算初始电脉冲与额外电脉冲之间持续时间的构件。
用于改变初始电脉冲的强度的构件、用于改变初始电脉冲持续时间的构件、用于改变额外电脉冲的强度构件、用于改变额外电脉冲持续时间的构件和用于计算初始电脉冲与额外电脉冲之间持续时间的构件可产生控制信号。这些控制信号使得脉冲产生器根据振动器的所要清除能力的需要产生具有适当强度与持续时间的初始电脉冲与额外电脉冲。
本发明的额外目标、优势和特征从以下结合附图所进行的描述将变得显而易见。
附图说明
现将参看附图以举例说明的方法来描述本发明，在附图中：
图1展示了根据本发明具有用于使电线圈通电的电气构件的电磁振动器的实施例；
图2展示了图1的电磁振动器的振动器控制器的方块图；和
图3展示了图1的电磁振动器的金属圆柱体的叩击循环的时序图。
具体实施方式
图1展示用于清除各种设备的表面的电磁振动器20。振动器20主要为当在通电时提升金属圆柱体25的较大电线圈23。此外，振动器包括用于金属圆柱体25的外壳21，用于金属圆柱体25的导向构件22，和用于在距待清除表面26或连接至待清除的表面的铁砧一预先规定距离安装振动器24的构件。电线圈23通过线接头27与用于使电线圈通电的电气构件28连接以向线圈供应电能。通过用于在导向构件25内部移动金属圆柱体25的电脉冲提供电能。当电线圈23从电气构件28用电能通电，尤其当电流流经电线圈23时，由于电线圈23所造成的磁力移动金属圆柱体25。
用于使电线圈23通电的电气构件包括脉冲产生器29与振动器控制器30。用于向电线圈供应电能的电源32通过线接头33与脉冲产生器29连接。
脉冲产生器29从由电源32所供应的电能产生脉冲。在这个实施例中，脉冲产生器通过直流操作且初始电脉冲与额外电脉冲的极性是等同的。在其他实施例中，其可需要用交流进行操作且切换初始电脉冲4与额外电脉冲7的极性。在此情况下，脉冲产生器29可包括用于切换所产生之脉冲的极性的构件。由于金属圆柱体25的磁化改变，在每一次极性转化之后发生去磁作用周期。施加到金属圆柱体25的力的整体将小于无金属圆柱体25的磁化变化的情况。
振动器控制器30产生发射到脉冲产生器29以取决于所要清除能力调整初始电脉冲4与额外电脉冲7强度与持续时间的控制信号31。
提供中央计算机35以产生用于控制电气构件28的控制信号，尤其为电脉冲的产生。在振动器控制器30与中央计算机35之间提供数据连接34，控制信号在数据连接上从中央计算机35发射至振动器控制30。尤其在安装多个振动器的应用中，中央计算机35控制这多个振动器的适当机能与同步。
图2更详细地展示振动器控制器30。控制器30具有用于数据输入的构件40，用于改变初始电脉冲强度的构件41，用于改变初始电脉冲持续时间的构件42，用于改变额外电脉冲强度的构件43，用于改变额外电脉冲持续时间的构件44及用于计算初始电脉冲与额外电脉冲之间持续时间的构件45。
用于数据输入的构件40处理来自中央计算机35的数据，亦即，取决于从中央计算机35所接收的数据输入来控制构件41至45。
用于改变初始电脉冲强度的构件41、用于改变初始电脉冲持续时间的构件42、用于改变额外电脉冲强度的构件43、用于改变额外电脉冲的持续时间的构件44及用于计算初始电脉冲与额外电脉冲之间时间周期的构件45另外产生自脉冲产生器29处理的控制信号31。特定而言，控制信号31提示脉冲产生器29根据振动器20所要的清除能力的需要产生具有适当强度与持续时间的初始电脉冲4与额外电脉冲7。
图3展示在金属圆柱体的叩击循环期间若干参数过程的时序图。在时间t010，金属圆柱体25处于其叩击循环的初始位置。圆柱体25停止，亦即，速度为零，且在待清除的表面26并不施加力。之后，电线圈23将被供应初始电脉冲4，初始电脉冲4在导向构件22内部产生磁力，该磁力提升金属圆柱体25使得其远离待清除的表面26移动(曲线6)。曲线5展示当金属圆柱体25被提升且远离待清除表面26移动时金属圆柱体25增加的速度。在速度5线性增加时，金属圆柱体25的高度6非线性增加。在时间t12，初始电脉冲4被切断。这导致导向构件22内部磁场的破坏。此时，金属圆柱体25到达其最高速度11，该速度经过测量以提升金属圆柱体25到达势能足以施加所要力至待清除表面26的高度6。在导向构件22内无磁力的情况下，圆柱体25不再被加速。因此，金属圆柱体25的速度5降低直到在金属圆柱体25在时间t23达到最大高度时为零(图3中的参考数字12)。在12，金属圆柱体25到达其轨迹最大点。
在这个时间t23，金属圆柱体25开始从该高度向待清除表面26降落。在金属圆柱体25向待清除表面26移动时，其速度再次增加(在图3中，在时序图中用负号描绘降落圆柱体25的速度)。随着速度5增加和高度6降低，金属圆柱体25获得造成当圆柱体25打击表面26时的冲击力的动能，在时间t313，金属圆柱体25以速度16打击待清除表面26。打击力取决于降落圆柱体25在其向待清除表面26下落期间所获得的动能。之后，可开始新的叩击循环。
根据本发明，可通过当金属圆柱体25到达其轨迹最大点的时间t23向电线圈23供应的额外电脉冲增加冲击力。根据电线圈23居中且金属圆柱体25经过该中心位置的事实，额外电脉冲7施加额外磁力，该额外磁力试图在向电线圈23中心点的方向向后移动金属圆柱体25且与重量一起增加金属圆柱体25加速及因此向待清除表面26的冲击力。在供应至电线圈23的额外脉冲7期间，金属圆柱体25的速度的比无额外电脉冲7的情况下增加更多(其在图3中展示为虚线8，与展示无额外电子脉冲情况下圆柱体25速度的线5相比较)。在时间t515，当额外电脉冲7被切断时，由于重力，速度8进一步增加但增加较缓慢，因为由额外电脉冲7造成的磁力也被切断。在时间t414，当金属圆柱体25打击待清除表面26时，速度到达其最大值17。由于额外电脉冲7，最大值17高于表示在无额外电脉冲7的情况下的速度的曲线5的最大值16。
曲线9展示金属圆柱体25的高度的发展。其到达零点，(例如)当金属圆柱体25打击待清除表面26的点，在时间t414，时间t414比在不施加额外电脉冲7的情况下金属圆柱体25到达零点的时间t313更早。
术语“打击待清除表面26”并不限于表面而是也可表示由金属圆柱体25打击并且与待清除表面26连接的铁砧，其使得该冲击在铁砧中造成传送到待清除表面26的震动。这防止由金属圆柱体25的重复直接冲击所造成的对待清除表面25的机械损害，尤其在待清除表面26位于类似静电集尘器中电极的敏感表面上的情况下。
叩击循环增加的冲击力与减少的持续时间也可用于增加电磁振动器20的清除能力，因为在相同的时间可执行比常规电磁振动器更多的叩击循环。另外，可能减小电磁振动器20的大小，因为利用圆柱体25的较小的提升高度可获得几乎相同的冲击力。另外，如果在表面26所施加的所需冲击力保持相同，可执行金属圆柱体25质量的减少及因此电磁振动器20大小的减小。较小的电磁振动器20在空间受限的应用区域中具有更易于处理的优势。
在优选实施例中，用于使金属圆柱体25加速的额外短电脉冲7以及用于提升金属圆柱体25的初始电脉冲4是可调整且可变的。初始电脉冲4的持续时间影响金属圆柱体25被提升的高度且其应经过测量以达到对待清除表面26所要的冲击力。如果初始电脉冲4的长度为其使金属圆柱体25加速直到其到达在电线圈23略下方的点，那么达到典型的轨迹。如果脉冲更长，那么金属圆柱体25可打击电线圈23的顶部或甚至可减速且被迫后退到电线圈23的中心点而不进一步移动以打击待清除表面26。额外电脉冲7的持续时间界定金属圆柱体25的额外加速及因此向其施加的额外磁力。通过两个脉冲持续时间的适当选择，可向待清除表面施加力，该力适合于通过减小损坏待清除表面的危险来进行有效的清除。
同样，初始电脉冲4的强度影响金属圆柱体25被提升的高度。同样，额外电脉冲7的强度界定金属圆柱体25的额外加速及因此向其施加的额外磁力。通过两种脉冲强度或两种脉冲持续时间与强度的适当选择，可向待清除表面26施加力，其适合于通过减小损坏待清除表面的危险来进行有效的清除。
参考数字
1  界定金属圆柱体零高度的线
2  界定提升金属圆柱体的初始电脉冲结束的时间t1
3  界定用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲开始的时间t2
4  用于提升金属圆柱体的初始电脉冲
5  在不施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下金属圆柱体速度的发展
6  在不施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下金属圆柱体高度的发展
7  用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲
8  在施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下金属圆柱体速度的发展
9  在施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下金属圆柱体高度的发展
10  界定用于提升金属圆柱体的初始电脉冲开始的时间t0
11  金属圆柱体的最高速度
12  金属圆柱体轨迹的最大点
13  在不施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下当金属圆柱体打击该表面时的时间t3
14  在施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下当金属圆柱体打击该表面的时间t4
15  界定用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲结束的时间t5
16  在不施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下最大金属圆柱体速度
17  在施加用于使金属圆柱体加速的额外电脉冲的情况下最大金属圆柱体速度
20  电磁振动器
21  外壳
22  用于金属圆柱体的导向构件
23  电线圈
24  用于以距待清除表面或连接至待清除表面的铁砧预先规定距离安装振动器的构件
25  金属圆柱体
26  待清除表面或连接至待清除表面的铁砧
27  用于供应脉冲的线接头
28  用于使电线圈通电的电气构件
29  脉冲产生器
30  振动器控制器
31  用于脉冲产生的控制信号
32  电源
33  用于电源的线接头
34  到中央计算机的数据连接
35  中央计算机
40  用于数据输入的构件
41  用于改变初始电脉冲强度的构件
42  用于改变初始电脉冲持续时间的构件
43  用于改变额外电脉冲的强度的构件
44  用于改变额外电脉冲持续时间的构件
45  用于计算初始电脉冲与额外电脉冲之间持续时间的构件

Claims (15)

1.一种用于使电磁振动器(20)加速的方法，所述电磁振动器(20)包括：
作为锤子的金属圆柱体(25)，
用于提升金属圆柱体(25)的电线圈(23)，
用于使电线圈通电的电气构件(28)，
其中，为了清除表面，所述金属圆柱体(25)由用于使所述电线圈通电的电气构件(28)产生的初始电脉冲(4)提升，
其特征在于，
用于使所述电线圈通电的所述电气构件(28)向所述电线圈(23)供应额外电脉冲(7)使得当金属圆柱体到达其轨迹(9)最大点(12)时使所述金属圆柱体(25)加速。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述额外电脉冲(7)的强度改变使得所述金属圆柱体(25)加速至希望获得预先规定清除能力的冲击力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述额外电脉冲(7)的持续时间改变使得所述金属圆柱体(25)加速至希望获得预先规定清除能力的冲击力。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
取决于所述初始电脉冲(4)的持续时间和强度，改变所述额外电脉冲(7)的强度。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
取决于所述初始电脉冲(4)的持续时间与强度改变所述额外电脉冲(7)的持续时间。
6.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
取决于所述初始电脉冲(4)的持续时间与强度计算供应所述初始电脉冲(4)与所述额外电脉冲(7)之间的持续时间。
7.一种用于使电磁振动器(20)加速的设备，所述电磁振动器(20)包括：
作为锤子的金属圆柱体(25)，
用于提升所述金属圆柱体(25)的电线圈(23)，
用于使所述电线圈通电的电气构件(28)，
其中，为了清除表面，所述金属圆柱体(25)能通过由用于使所述电线圈通电的所述电气构件(28)产生的初始电脉冲(4)提升，
其特征在于，
所述用于使电线圈通电的所述电气构件(28)适合于向所述电线圈(23)供应额外电脉冲(7)使得当金属圆柱体到达其轨迹(9)的最大点(12)时使金属圆柱体(25)加速。
8.根据权利要求7所述的设备，
其特征在于，
用于使所述电线圈通电的所述电气构件(28)包括用于产生所述初始电脉冲(4)与所述额外电脉冲(7)的脉冲产生器(29)及用于控制所述脉冲产生器(29)的振动器控制器(30)。
9.根据权利要求8所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器(30)包括用于数据输入的构件(40)，以调整所述初始电脉冲(4)与所述额外电脉冲(7)之持续时间与强度。
10.根据权利要求8或9所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器(30)包括用于改变所述初始电脉冲(4)的强度的构件(41)和用于改变所述初始电脉冲(4)的持续时间的构件(42)。
11.根据权利要求8或9所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器(30)包括用于改变所述额外电脉冲(7)的强度使得所述金属圆柱体(25)加速至获得预先规定清除能力所要的冲击力的构件(43)。
12.根据权利要求8或9所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器(30)包括用于改变所述额外电脉冲(7)的持续时间使得所述金属圆柱体(25)加速至获得预先规定清除能力所要的冲击力的构件(44)。
13.根据权利要求8或9所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器(30)包括用于取决于所述初始电脉冲(4)的持续时间与强度改变所述额外电脉冲(7)的强度的构件(43)。
14.根据权利要求8或9所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器(30)包括用于取决于所述初始电脉冲(4)的持续时间与强度改变所述额外电脉冲(7)的持续时间的构件(44)。
15.根据权利要求8或9所述的设备，
其特征在于，
所述振动器控制器包括用于计算所述初始电脉冲(4)与所述额外电脉冲(7)之间的持续时间的构件(45)。
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