CN111482460A - 一种强电流智能集流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种强电流智能集流装置,所述装置包括绝缘外壳和设置在绝缘外壳顶部的电流分路调控系统盒,以及分别对称设置在绝缘外壳内部左右两侧且纵向间隔一定距离的电流分路组件,所述电流分路调控系统盒的上部连接有输入导线,所述电流分路组件分别单独与电流分路调控系统盒连接,且所述绝缘外壳内部左右两侧的电流分路组件之间还连接有电流输出组件。本发明为导电辊和电轧辊提供了分路控制的技术方案,可以安全、高效、精确的控制每个通路的电流分配情况,为难变形金属分段控制带材的横向电场分布提供了可能,为冷轧宽带的形性控制提供了关键的电流传输装置。
Description
技术领域
本发明涉及轧制机械设备的自动化测量领域,尤其涉及一种强电流智能集流装置。
背景技术
随着科技的日新月异,新工艺的不断推陈出新,高能电脉冲的增塑技术是目前应用广泛的一种辅助增塑手段,主要是利用脉冲电子流的高能刺激和焦耳热能,使材料在很短的时间内组织结构和性能发生显著变化,通常称之为电塑效应,比传统的热处理过程效率高出很多,目前已经成为一种非常有效的高硬脆金属材料增塑手段之一。高能脉冲电流在金属塑性加工中具有高效、节能、环保等优点,已在部分金属热处理过程中被证实完全能够取代传统的炉式加热方式,且是在在线加工过程中实现的。如电塑性轧制,难变形金属在轧制过程中施加高能脉冲电流,能够省去道次间退火,实现轧制过程中在线退火。
目前的电塑性轧制多处于试验阶段,其原因就是由于其工艺和其配套设施不完善、完备,基本都是针对静态或准静态的试验过程进行研究,且在某个试样的连续实验过程中,脉冲电流的参数一般均为定值,但对于电塑性轧制来说,整个轧制过程为动态过程,这就需要高强度脉冲电流的传输也必须是一个动态的加载过程,这就涉及到电流如何在轧制过程中加载,轧制过程中如何精确控制电流的流向和大小,如何保证其稳定轧制和安全性等关键性问题。尽管目前难变形金属的电塑性轧制难度较大,且还未商业化,但是通过查阅、研究以往的电塑性轧制经验,发现以往的高强度脉冲电流施加方式往往是夹持式或整辊导电式,这种加载方式既不安全,同时在轧制过程中也显得较不稳定,一旦发生短路、漏电等事故,这种较为简陋的供电设备将是致命问题。因此需要对电塑性轧制的电流加载方式和装置进行必要的改进,以此精细调整电流流向及其均匀性,同时对现有的轧机也提出一定的要求。本发明针对电塑性轧制所设计的导电辊和电轧辊提供配套设备,即高强电流智能集流装置,虽然现在市场上已有相当多的大电流集电滑环,但是尚未有对多通路电流值精确控制的强电流智能集流装置。同时本装置可配合导电辊和电导辊使用,有利于在线调整难变形冷轧带材的宏观形变规律和金属流动特征,进而可以为传统的板带轧机增加一种新型的板形调控手段。传统的高强度旋转集电装置绝大多数为大电流集电滑环,这类滑环虽然能够为旋转的设备提供大电流的传输,但并不能对所有通路的电流方向、电流大小进行单独控制,其只是一个简单的电流传输装置,还具有很大的提升和完善的空间。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种能够有效解决加载过程不稳定、安全性较差以及无法单独控制电流方向、大小等问题的一种强电流智能集流装置。
本发明采用的技术方案如下:
本发明所提出的一种强电流智能集流装置,所述装置包括绝缘外壳,和设置在绝缘外壳顶部的电流分路调控系统盒,以及分别对称设置在绝缘外壳内部左右两侧且纵向间隔一定距离的电流分路组件,所述电流分路调控系统盒的上部连接有输入导线,所述电流分路组件分别单独与电流分路调控系统盒连接,且所述绝缘外壳内部左右两侧的电流分路组件之间还连接有电流输出组件。
进一步的,所述电流分路组件包括对称设置在绝缘外壳内部左右两侧纵向排列的碳刷,和设置在碳刷与绝缘外壳连接端外侧的碳刷绝缘套,以及一端与碳刷连接且另一端与电流分路调控系统盒连接的分路导线,且位于同一侧的碳刷纵向间隔一定距离。
进一步的,所述电流输出组件包括纵向设置在绝缘外壳内中部的高强度绝缘转子,和间隔一定距离的设置在高强度绝缘转子圆周外侧的铜环,以及一端与铜环连接且另一端分别由高强度绝缘转子内部穿出的输出导线,且所述铜环的位置分别与绝缘外壳内部左右两侧的碳刷对应,即每个铜环分别与位于同一行左右两侧的两个碳刷接触连接。
进一步的,所述绝缘外壳两侧与电流分路组件对应位置均设置有对中组件,所述对中组件包括开设在绝缘外壳两侧与每个碳刷两侧对应位置处的螺孔,和设置在螺孔外端部的预紧螺钉,且所述螺孔内均设置有弹簧,所述弹簧一端通过弹簧绝缘套连接在螺孔中,另一端抵在碳刷绝缘套的前端。
进一步的,所述高强度绝缘转子的底端外侧设置有销孔。
进一步的,所述绝缘外壳的底部两侧设置有对称的装配法兰。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
本发明针对电塑性轧制设备的导电辊和电导辊分段供电而设计,结合电流分路控制系统,在电塑性轧制的过程中在线精确控制高强度脉冲电流的方向、大小,在导电辊和电导辊的操作端的轴承座上安装本发明装置,通过控制通入电导辊和导电辊中导电块的电流参数的不同,进而使得轧制过程在一个稳定的、可控的、在线的温度场中进行,可直接省去某些难变形金属的道次间退火工序,能够较大程度上提高加工效率,同时相较于传统退火工艺更加环保、节能;重点针对高硬脆难变形材质的成形特性,利用高能电脉冲的电塑效应,可以高效、安全地为导电辊和电导辊沿横向传输不同的电流密度和电场分布,利用焦耳热效应使得难变形带材获得均匀的或特定分布的温度场,同步结合电子风等纯电致效应,改善难变形冷轧带材的塑形或延伸率。另外,整个装置由装置中已集成电流分路控制系统盒进行电流参数的控制,提高电流传输的高效性和准确性,同时又极大的降低了人工操作的危险性,而且集电装置的外壳由高强度绝缘材料加工而成,保证了整个装置的安全性。
本发明为导电辊和电轧辊提供了分路控制的技术方案,可以安全、高效、精确的控制每个通路的电流分配情况,为难变形金属分段控制带材的横向电场分布提供了可能,为冷轧宽带的形性控制提供了关键的电流传输装置。
附图说明
图1是本发明所提出的一种强电流智能集流装置一个实施例的整体结构剖面示意图;
图2是图1中绝缘外壳的侧视结构示意图;
图3是图1中绝缘外壳一侧的俯视结构示意图;
图4是本发明与电导辊、电轧辊和高能脉冲电源的连接结构示意图;
图5是图4中电流输出组件与电轧辊中导电块的并联结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
参见附图1至图3,给出了本发明所提出的一种强电流智能集流装置的一个实施例的具体结构。所述装置包括绝缘外壳1、电流分路调控系统盒2、电流分路组件3、电流输出组件4和对中组件5。
所述绝缘外壳1为柱状结构,由高强度绝缘材料倒模成形,整体设计采用对称结构,便于安装内部零件,且所述绝缘外壳1两侧的底部设置有装配法兰11,用于与电导辊或电轧辊等设备连接;所述电流分路调控系统盒2安装在绝缘外壳的顶部,且其上部连接有输入导线21;所述电流分路组件3分别纵向间隔一定距离的对称安装在绝缘外壳1内部的左右两侧,所述分路组件3的数量可根据实际需要的分路数进行调整,本实施例中,所述绝缘外壳1内部的左右两侧各设置有三个相互对称分路组件3,且每个所述电流分路组件3均单独连接至电流分路调控系统盒2,所述电流输出组件4安装在两侧电流分路组件3之间,且与两侧电流分路组件3接触连接,所述对中组件5分别设置在绝缘外壳1左右两侧与电流分路组件3对应位置处,且分别与电流分路组件3的外端部接触连接。
所述电流分路组件3包括对称设置在绝缘外壳1内部左右两侧纵向排列的三个碳刷固定槽中的碳刷31,即所述绝缘外壳1内部左右两侧分别纵向间隔等距离的安装有三个电刷31,且两侧电刷31相互对称,所述每个碳刷31与碳刷固定槽连接的一端外侧嵌套有碳刷绝缘套32,且所述每个碳刷31均通过一根分路导线33与电流分路调控系统盒2单独连接。
所述电流输出组件4包括包括纵向设置在绝缘外壳1内中部的高强度绝缘转子41和间隔一定距离的设置在高强度绝缘转子圆周外侧的铜环42,以及一端与铜环连接且另一端分别由高强度绝缘转子内部穿出的输出导线43,且所述高强度绝缘转子41底端的两侧开设有销孔44,用于与用电设备连接;本实施例中,所述高强度绝缘转子41的圆周外侧安装有间隔等距离的三个铜环42,且所述每个铜环42的位置分别与绝缘外壳1内部左右两侧的碳刷31对应,即每个铜环42分别与位于同一行左右两侧的两个碳刷31接触连接,所述铜环42的电流通路均为独立通路,均由电流分路调控系统盒2进行各个通路的电流有无和大小进行调整,形成强电流并联结构。若所需电流强度进一步增大,可在不改变结构的情况下扩大装置,即所述铜环42的数量可适当增加,同时也要将与每个铜环42接触连接的碳刷31的数量成对增加,这样即可增加通路数,对于更加精细的控制带材横向温度场具有益处,同时能够增加通路额定电流载荷,对高强度绝缘转子41的对心也有一定益处。
所述对中组件5包括开设在绝缘外壳1两侧与每个碳刷外端面左右两侧对应位置处的螺孔51,本实施例中,所述绝缘外壳1的左右两侧分别开设有两列三行排列的六个螺孔51,即每个碳刷31外端面的左右两侧各对应一个螺孔51,所述每个螺孔51的外端部均安装有预紧螺钉52,且所述每个螺孔51内均安装有弹簧53,所述弹簧53一端通过弹簧绝缘套54连接在螺孔51中,另一端则抵在碳刷绝缘套32前端部的连接销孔(图中未示出)内,该种结构可保证碳刷31在工作过程中不会出现偏移等现象;通过调节预紧螺钉52的松紧进而控制弹簧53对碳刷31产生的挤压力,该种结构一方面可保证碳刷31与铜环42的良好接触,另一方面可调整高强度绝缘转子41与电导辊或电轧辊等设备的对中度。
本发明的工作原理:参见图4,采用两个本发明装置,将一个装置中高强度绝缘转子41的销孔44通过销子62连接到电轧辊6的操作端,并将铜环42的输出导线43逐个连接到电轧辊6内部的导电块61上,如图5所示,再将装置中的装配法兰11的一端通过螺柱71安装在电轧辊6操作侧的轴承座7上,将输入导线21连接到高能脉冲电源8的负极;采用相同的安装步骤将另一个装置安装在电导辊9操作侧的轴承座7上,将输入导线21接到脉冲电源8的正极。
以高脆AZ31镁合金带材10电塑性轧制实验为例,采用上述安装及连接方式,将AZ31镁合金带材10放置在电导辊7和电轧辊6的相应位置处,如图4所示,使AZ31镁合金带材10与高能脉冲电源8、电导辊7、电轧辊6和本装置连接形成强电流通路;通过控制电轧辊6与电导辊7之间对应回路的电流值,利用高能脉冲电流分段控制带材温度,进行无中间退火的难变形材料室温轧制;实际轧制速度为1.8m/min,AZ31镁合金带材10的尺寸为150mm*130mm*2mm,镁合金带材由机架前后的张力设备预设张应力20MPa,设置高能脉冲电源8的初始参数,启动轧机,打开电源开关,本装置会分别随着电轧辊6和电导辊7同步旋转,同时分路传输高能脉冲电,每路传输电流值0~1000A,当轧机测控系统检测到AZ31镁合金带材横向温度分布后,由焦耳热定律和电塑性效应计算出调控值,输入到本发明的电流分路调控系统盒2中,系统随即调整各分路的电流值,分路控制轧制温度,继而控制带材横向温度分布,通过本发明装置能够使轧制温度更加均匀可控,从而获得更薄的板带材,成为一种新的在线轧制难变形材料的新方案。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种强电流智能集流装置,其特征在于:所述装置包括绝缘外壳,和设置在绝缘外壳顶部的电流分路调控系统盒,以及分别对称设置在绝缘外壳内部左右两侧且纵向间隔一定距离的电流分路组件,所述电流分路调控系统盒的上部连接有输入导线,所述电流分路组件分别单独与电流分路调控系统盒连接,且所述绝缘外壳内部左右两侧的电流分路组件之间还连接有电流输出组件。
2.根据权利要求1所述的一种强电流智能集流装置,其特征在于:所述电流分路组件包括对称设置在绝缘外壳内部左右两侧纵向排列的碳刷,和设置在碳刷与绝缘外壳连接端外侧的碳刷绝缘套,以及一端与碳刷连接且另一端与电流分路调控系统盒连接的分路导线,且位于同一侧的碳刷纵向间隔一定距离。
3.根据权利要求2所述的一种强电流智能集流装置,其特征在于:所述电流输出组件包括纵向设置在绝缘外壳内中部的高强度绝缘转子,和间隔一定距离的设置在高强度绝缘转子圆周外侧的铜环,以及一端与铜环连接且另一端分别由高强度绝缘转子内部穿出的输出导线,且所述铜环的位置分别与绝缘外壳内部左右两侧的碳刷对应,即每个铜环分别与位于同一行左右两侧的两个碳刷接触连接。
4.根据权利要求2所述的一种强电流智能集流装置,其特征在于:所述绝缘外壳两侧与电流分路组件对应位置均设置有对中组件,所述对中组件包括开设在绝缘外壳两侧与每个碳刷两侧对应位置处的螺孔,和设置在螺孔外端部的预紧螺钉,且所述螺孔内均设置有弹簧,所述弹簧一端通过弹簧绝缘套连接在螺孔中,另一端抵在碳刷绝缘套的前端。
5.根据权利要求3或4所述的一种强电流智能集流装置,其特征在于:所述高强度绝缘转子的底端外侧设置有销孔。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种强电流智能集流装置,其特征在于:所述绝缘外壳的底部两侧设置有对称的装配法兰。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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