Dispositif à marteaux frappeurs à commande électrique.
La présente invention concerne le perfectionnement des systèmes à marteaux frappeurs actionnés électriquement.
L'invention est décrite ci-après relativement à des dispositifs comportant des marteaux frappeurs pour détacher la poussière collectée par les électrodes des appareils électriques pour la précipitation de poussière. Dans les appareils électriques de précipitation de poussière, la poussière est déposée sur des électrodes collectrices desquelles elle tombe dans des trémies collectrices. Fréquemment, l'action de la pesanteur est complétée par l'utilisation de marteaux frappeurs qui donnent des coups légers aux différentes électrodes collectrices suivant une séquence continue, afin de provoquer une chute uniforme continue de poussière avec le minimum de nouvel entraînement de poussière dans le courant d'air.Les électrodes à décharge haute tension des appareils de précipitation électrique de poussière ont parfois tendance à collecter de petites quantités de poussière. Ces petites quantités de poussière gênent la production des ions et influent défavorablement sur le rendement de l'appareil. Pour empêcher l'accumulation de ces petites quantités de poussière sur les fils de décharge, il est souvent nécessaire d'utiliser un système frappeur pour les électrodes haute tension. Pour le nettoyage de ces électrodes il est sans importance que la poussière soit rentraînée en raison des petites quantités en cause. Il est par suite de pratique courante de provoquer des chocs aussi importants que possible sur les électrodes pour détacher le plus possible de la matière adhérée.La force des chocs sur ces électrodes n'est limitée que par les possibilités de l'équipement frappeur et la nécessité d'éviter la destruction des électrodes, de leurs supports et des structures associées.
Dans certains cas, les électrodes collectrices ainsi que les électrodes de décharge doivent être soumises rigoureusement à l'action des marteaux frappeurs. Comme les chocs des marteaux peuvent être réglés d'une façon continue d'une intensité très faible à une intensité maximale, le système peut être avantageusement utilisé dans ce but.
Les marteaux frappeurs peuvent être commandés électriquement d'une façon connue au moyen de solénoïdes. Dans certains cas, l'intensité de frappe pouvant être obtenue de cette façon est insuffisante dans certains cas.
Des essais ont été faits pour augmenter l'intensité de frappe en utilisant une puissance à haute tension continue, mais il en résulte des complications pour le système de commande et une augmentation du prix.
Selon la présente invention un condensateur est placé en série avec le conducteur commun connecté aux bobines d'excitation des marteaux frappeurs. La capacité du condensateur est choisie de façon à former un circuit résonnant avec l'inductance de la bobine d'excitation du marteau, ce qui permet une augmentation très rapide du courant à travers la bobine d'excitation du marteau, d'une façon simple et efficace.
Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement des exemples suivants, décrits en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
La fig. 1 est le schéma du circuit d'un système de marteaux frappeurs selon un exemple de mise en u̇vre de l'invention; et La fig. 2 est le schéma d'un circuit suivant une variante de mise en u̇vre de l'invention.
Des marteaux frappeurs H du système représenté sur la fig. 1 sont destinés à frapper des électrodes à décharge haute tension correspondante d'une façon connue. Les marteaux sont actionnés par des bobines d'excitation RI, R2, R3 et R4 qui sont alimentées par l'intermédiaire de relais correspondants RR1 à RR4.
Une source d'alimentation, habituellement en monophasé 440 V, 50 à 60 Hz, est connectée à travers un disjoncteur à des bornes 3 et 4 et ensuite à des conducteurs 18 et 19. Les relais RR1 à RR4 sont connectés à cette alimentation à travers des conducteurs 20, 21, 22 et 23 par la fermeture de contacts SI à S4. Ces contacts sont actionnés séquentiellement par un mécanisme décrit ci-après.
Les contacts SI à S4 sont fermés par des cames Cl à C4 d'un arbre 24 entraîné de façon intermittente par un mécanisme à croix de Malte à partir d'un arbre 25. Un moteur à vitesse variable entraîne l'arbre 25 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse de la façon représentée.
Le moteur est alimenté en courant continu par des sorties 13 et 15 d'un système redresseur qui comprend des redresseurs Uml à Um4, formant un pont redresseur, ces entrées 14 et 16 étant alimentées en courant alternatif 110 V.
Quand le système a été mis en service, le moteur tourne continuellement, et les marteaux frappeurs H sont actionnés séquentiellement de la façon décrite ci-après.
Quand le bossage de la came Cl ferme le contact SI, un circuit est établi de la borne 3 à travers le conducteur 20, le contact SI et le relais RR1 au conducteur 19, ce qui provoque la fermeture du contact du relais RR1 et la préparation du circuit d'excitation de la bobine d'excitation 41 par le courant alternatif à 440 V.
Immédiatement après, une came C5 de l'arbre 25 ferme un contact de déclenchement SP. Ce contact ferme le circuit d'un relais de charge LR du point 32 d'un des conducteurs d'alimentation 110 V à travers un conducteur 27, le contact SP, conducteur 26, point 33 du relais de durée d'impulsion RT, contact de repos 12 de ce relais, conducteur 28, la bobine d'un relais LR, et conducteur 29 au point 34 de l'autre conducteur d'alimentation 110 V. La fermeture de ce circuit excite le relais de charge LR, et la fermeture du contact de ce relais complète le circuit d'alimentation en courant alternatif 440 V à travers un rhéo stat de réglage d'intensité RH, un condensateur RC et la bobine d'excitation R1.
Ce circuit à travers le condensateur RC est établi du conducteur 18 à travers le conducteur 30, le contact du relais LR, au point 5 du rhéostat RH, point 6 du rhéostat le condensateur RC, le point 7, conducteur 31, le contact du relais RR1, le point 8 et la bobine d'excitation RI du marteau, à la borne 4. Pendant la durée d'excitation, un courant d'intensité très élevée sous haute tension traverse la bobine d'excitation RI ce qui provoque un choc de grande intensité du marteau frappeur H sur l'électrode correspondante.
Cette action est expliquée plus en détail ciaprès au cours de l'exposé théorique du fonctionnement.
Après une courte durée d'excitation de la bobine RI, habituellement de deux dixièmes de seconde, le relais de durée d'impulsion RT est excité pour couper le circuit de la bobine du relais de charge LR dont la retombée coupe la bobine d'excitation RI.
Du fait de la rotation continue du moteur, les bobines d'excitation R2, R3 et R4 sont excitées séquentiellement de façon continue exactement de la même façon que dans le cas de la bobine RI.
Un rhéostat RF monté dans le circuit du moteur permet de régler la vitesse du moteur et par suite la fréquence de fonctionnement des marteaux frappeurs.
Une résistance RS connectée en parallèle du condensateur RC et en série avec chacune des bobines RI à R4 sert à limiter les surtensions pouvant résulter de la coupure du courant traversant les bobines d'excitation.
Les bases théoriques du fonctionnement sont les suivantes. Pendant la période d'excitation, la bobine RI est montée en série avec le condensateur RC entre les conducteurs d'alimentation en courant alternatif 440 V, les calculs qui suivent étant basés sur une fréquence de 60 Hz, à titre d'exemple. Le condensateur RC est choisi de façon que sa réactance capacitive soit égale, ou à peu près égale à la réactance inductive de la bobine d'excitation RI.
Comme ces deux réactances se compensent, la seule impédance efficace du système est la résistance. Cette résistance est dans une grande mesure constituée par la résistance de la bobine RI, à laquelle s'ajoute la résistance du rhéostat réglable RH. Par suite, ce circuitsérie est résonnant.
Pour une fréquence donnée f de l'alimentation la condition requise pour qu'un circuitsérie soit résonnant est que l'inductance inductive XL soit égale à la réactance capacitive Xc Pour un équipement particulier, donné à titre d'exemple, les caractéristiques du condensateur et de la bobine sont les suivantes : Condensateur C = 0,0001255 farad, soit :
Bobine L = 0,056 henry.
Sa résistance étant :
Il en résulte que l'impédance de la bobine est:
Cependant, quand la bobine et le condensateur sont montés en série Xc compense XL, de sorte que l'impédance Z est égale à la résistance :
Dans ce cas, la qualité Qo de la bobine pour une fréquence de résonance de 60 Hz est :
Ce coefficient de qualité faible Qo se traduit par une courbe de résonance dans une plage large pour le courant traversant le circuit lorsque la fréquence varie. En raison de ce coefficient de qualité Qo faible il n'est pas essentiel que les deux réactances Xc et XL soient parfaitement égales.
Il sera noté que la tension appliquée au système reste à 440 V, et comme l'impédance efficace de la bobine du marteau frappeur a été ramenée de 21,5 ohms à 4 ohms, l'augmentation du courant à travers la bobine du marteau frappeur a augmenté approximativement de cinq fois.
La résistance RH peut, par exemple, être réglable entre zéro et une limite supérieure de l'ordre d'environ 0,2 à 2,0 fois la résistance de chacune des bobines d'excitation. La valeur de la résistance RS n'est pas d'une importance critique. Par exemple elle peut varier d'environ 10 à 250 fois la résistance d'une des bobines d'excitation, mais cependant elle devra avoir une valeur suffisante pour que le circuit passant par le condensateur RC, l'une quelconque des bobines d'excitation RI à R4, la résistance RS et le condensateur RC ne soit pas oscillant.
La fig. 2 représente une variante suivant laquelle les relais RI à R4 sont supprimés. Le fonctionnement du circuit suivant la fig. 2 est à peu près le même que celui du circuit de la fig. 1, cependant, les contacts SI à S4 doivent dans ce cas supporter la haute tension de la bobine résonnante pendant que les contacts sont ouverts. Il est par suite nécessaire de prévoir des contacts SI à S4 plus importants ou plus coûteux, mais cette variante peut être préférée dans certains cas.
Les avantages du système frappeur selon la présente invention peuvent être énumérés de la façon suivante.
1. En choisissant une réactance capacitive du condensateur RC compensant la réactance inductive de la bobine d'excitation, il est possible d'obtenir un courant très important à travers la bobine d'excitation. Ce courant est limité seulement par la résistance de la bobine et non par son inductance. Cela permet d'obtenir une puissance de choc bien supérieure avec une bobine d'excitation donnée par comparaison à une simple alimentation à partir de la ligne d'alimentation en courant alternatif. Cette amélioration peut être représentée par plus de cinq fois la puissance du choc suivant les techniques antérieures.
Comme il a été indiqué ci-dessus, les avantages apportés par l'invention peuvent être obtenus tout en utilisant un condensateur dont la réactance n'est pas exactement égale à la réactance inductive de la bobine d'excitation.
Dans ce cas, la puissance de choc du marteau frappeur sera un peu réduite.
Il est possible aussi en réglant la résistance variable RH de modifier l'impédance du circuit déterminant le courant après la bobine d'excitation du marteau, et par suite de faire varier l'intensité du choc produit par le marteau frappeur, afin d'obtenir l'intensité de choc préférée.
2. Dans un système selon la présente invention, les hautes tensions n'existent que dans la partie du système comprise entre le condensateur RC et les bobines d'excitation des marteaux. Cette distance peut être relativement réduite, ce qui évite l'utilisation de grandes longueurs de câblage haute tension coûteux.
3. Comme le nombre d'organes soumis à la haute tension est réduit, il est possible de séparer l'équipement en une section haute tension et une section basse tension. La section haute tension, qui ne comprend que le condensateur RC et les conducteurs reliant celuici aux bobines d'excitation RI et R4, peut être très compacte. Le reste du système n'est soumis qu'à la basse tension, et par suite peut être formé d'organes moins coûteux.
Cette disposition rend aussi plus facile la protection de la section haute tension compacte et de petite dimension.
4. En supprimant la nécessité d'un dispositif redresseur pour produire du courant continu, la présente invention permet d'utiliser des circuits relativement simples, ce qui réduit le prix de revient, le prix d'entretien, et les dépenses analogues.
5. Le rhéostat de réglage de l'intensité RH permet le réglage continu de l'intensité de frappe des marteaux frappeurs entre une intensité très faible et la valeur maximale.
L'invention permet ainsi de réaliser un dispositif simple et efficace permettant d'augmenter l'intensité de choc dans un système de marteaux frappeurs commandés électriquement.
Bien que le système selon l'invention ait été décrit ci-dessus en considérant le cas d'un système électrique pour la précipitation des poussières, l'invention permet de réaliser des systèmes à marteaux frappeurs analogues pour d'autres applications.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.Electrically operated hitting hammer device.
The present invention relates to the improvement of electrically actuated hitting hammer systems.
The invention is described below with respect to devices comprising impact hammers for loosening the dust collected by the electrodes of electrical devices for dust precipitation. In electrical dust precipitation devices, dust is deposited on collecting electrodes from which it falls into collecting hoppers. Frequently, the action of gravity is supplemented by the use of hitting hammers which give light blows to the various collecting electrodes in a continuous sequence, in order to cause a continuous uniform fall of dust with the minimum of new dust entrainment in the tube. air current The high voltage discharge electrodes of electric dust precipitation devices sometimes tend to collect small amounts of dust. These small amounts of dust interfere with the production of ions and adversely affect the performance of the device. To prevent the accumulation of these small amounts of dust on the discharge leads, it is often necessary to use a striker system for the high voltage electrodes. For the cleaning of these electrodes it is irrelevant that the dust is brought in due to the small quantities involved. It is therefore common practice to cause as great a shock as possible on the electrodes in order to loosen as much of the adhered material as possible.The force of the impacts on these electrodes is limited only by the capabilities of the batting equipment and the need to avoid destruction of the electrodes, their supports and associated structures.
In certain cases, the collecting electrodes as well as the discharge electrodes must be subjected to the action of the hammers rigorously. As the impacts of the hammers can be continuously adjusted from very low intensity to maximum intensity, the system can be advantageously used for this purpose.
The hitting hammers can be controlled electrically in a known manner by means of solenoids. In some cases, the striking intensity that can be achieved in this way is insufficient in some cases.
Attempts have been made to increase the impact intensity using high voltage direct current power, but this results in complications for the control system and an increase in the price.
According to the present invention a capacitor is placed in series with the common conductor connected to the excitation coils of the hammer hammers. The capacitance of the capacitor is chosen so as to form a resonant circuit with the inductance of the hammer excitation coil, which allows a very rapid increase in the current through the hammer excitation coil, in a simple way. and efficient.
The characteristics of the invention will emerge more particularly from the following examples, described with reference to the appended drawings in which:
Fig. 1 is the circuit diagram of a system of hitting hammers according to an exemplary implementation of the invention; and FIG. 2 is the diagram of a circuit according to an alternative embodiment of the invention.
Hitting hammers H of the system shown in FIG. 1 are intended to strike corresponding high voltage discharge electrodes in a known manner. The hammers are actuated by excitation coils RI, R2, R3 and R4 which are supplied via corresponding relays RR1 to RR4.
A power source, usually single phase 440 V, 50 to 60 Hz, is connected through a circuit breaker to terminals 3 and 4 and then to conductors 18 and 19. The relays RR1 to RR4 are connected to this power supply through conductors 20, 21, 22 and 23 by closing contacts SI to S4. These contacts are actuated sequentially by a mechanism described below.
Contacts S1 to S4 are closed by cams C1 to C4 of a shaft 24 driven intermittently by a Maltese cross mechanism from a shaft 25. A variable speed motor drives shaft 25 through the shaft 25. intermediary of a speed reducer as shown.
The motor is supplied with direct current by outputs 13 and 15 of a rectifier system which includes rectifiers Uml to Um4, forming a rectifier bridge, these inputs 14 and 16 being supplied with 110 V alternating current.
When the system has been put into service, the motor runs continuously, and the hitting hammers H are operated sequentially as described below.
When the boss of the cam Cl closes the SI contact, a circuit is established from terminal 3 through the conductor 20, the SI contact and the relay RR1 to the conductor 19, which causes the contact of the relay RR1 to close and the preparation of the excitation circuit of the excitation coil 41 by the alternating current at 440 V.
Immediately thereafter, a cam C5 of the shaft 25 closes a trigger contact SP. This contact closes the circuit of an LR load relay from point 32 of one of the 110 V supply conductors through a conductor 27, the SP contact, conductor 26, point 33 of the pulse duration relay RT, contact rest 12 of this relay, conductor 28, the coil of an LR relay, and conductor 29 at point 34 of the other 110 V supply conductor. Closing this circuit energizes the LR load relay, and closing contact of this relay completes the 440 V alternating current supply circuit through an RH intensity adjustment rheo stat, an RC capacitor and the excitation coil R1.
This circuit through the RC capacitor is established from conductor 18 through conductor 30, the LR relay contact, at point 5 of the RH rheostat, point 6 of the rheostat, the RC capacitor, point 7, conductor 31, the relay contact RR1, point 8 and the excitation coil RI of the hammer, at terminal 4. During the excitation period, a very high current under high voltage passes through the excitation coil RI which causes a shock of high intensity of the hitting hammer H on the corresponding electrode.
This action is explained in more detail below during the theoretical description of the operation.
After a short energization time of the RI coil, usually two tenths of a second, the RT pulse duration relay is energized to cut the coil circuit of the LR load relay, the dropout of which cuts the excitation coil. RI.
Due to the continuous rotation of the motor, the excitation coils R2, R3 and R4 are sequentially continuously energized in exactly the same way as in the case of the coil RI.
An RF rheostat mounted in the motor circuit allows the speed of the motor to be adjusted and hence the operating frequency of the hammers.
A resistor RS connected in parallel with the capacitor RC and in series with each of the coils RI to R4 serves to limit the overvoltages which may result from the breaking of the current flowing through the excitation coils.
The theoretical bases of the operation are as follows. During the excitation period, the RI coil is connected in series with the RC capacitor between the 440 V AC power supply conductors, the following calculations being based on a frequency of 60 Hz, as an example. The capacitor RC is chosen so that its capacitive reactance is equal to, or approximately equal to, the inductive reactance of the excitation coil RI.
As these two reactances compensate for each other, the only effective impedance of the system is resistance. This resistance is to a large extent constituted by the resistance of the coil RI, to which is added the resistance of the adjustable rheostat RH. Therefore, this series circuit is resonant.
For a given frequency f of the power supply the condition required for a series circuit to be resonant is that the inductive inductance XL is equal to the capacitive reactance Xc For a particular equipment, given by way of example, the characteristics of the capacitor and of the coil are as follows: Capacitor C = 0.0001255 farad, i.e.:
Coil L = 0.056 henry.
Its resistance being:
It follows that the impedance of the coil is:
However, when the coil and the capacitor are connected in series Xc compensates XL, so that the impedance Z is equal to the resistance:
In this case, the Qo quality of the coil for a resonant frequency of 60 Hz is:
This low quality coefficient Qo results in a wide-range resonance curve for the current flowing through the circuit as the frequency varies. Because of this low quality coefficient Qo, it is not essential that the two reactors Xc and XL are perfectly equal.
It will be noted that the voltage applied to the system remains at 440 V, and as the RMS impedance of the hammer coil has been reduced from 21.5 ohms to 4 ohms, the increase in current through the hammer coil increased approximately five times.
The resistance RH can, for example, be adjustable between zero and an upper limit of the order of about 0.2 to 2.0 times the resistance of each of the excitation coils. The value of the resistance RS is not of critical importance. For example it can vary from about 10 to 250 times the resistance of one of the excitation coils, but however it must have a sufficient value so that the circuit passing through the RC capacitor, any one of the excitation coils RI to R4, the resistor RS and the capacitor RC is not oscillating.
Fig. 2 represents a variant according to which the relays RI to R4 are removed. The operation of the circuit according to fig. 2 is roughly the same as that of the circuit of FIG. 1, however, the contacts S1 to S4 must in this case withstand the high voltage of the resonant coil while the contacts are open. It is therefore necessary to provide larger or more expensive contacts S1 to S4, but this variant may be preferred in certain cases.
The advantages of the batting system according to the present invention can be enumerated as follows.
1. By choosing a capacitive reactance of the RC capacitor compensating for the inductive reactance of the excitation coil, it is possible to obtain a very large current through the excitation coil. This current is limited only by the resistance of the coil and not by its inductance. This allows much greater shock power to be obtained with a given excitation coil compared to a simple power supply from the AC power line. This improvement can be represented by more than five times the power of the shock according to the prior techniques.
As indicated above, the advantages provided by the invention can be obtained while using a capacitor whose reactance is not exactly equal to the inductive reactance of the excitation coil.
In this case, the impact power of the hitting hammer will be somewhat reduced.
It is also possible, by adjusting the variable resistor RH, to modify the impedance of the circuit determining the current after the excitation coil of the hammer, and consequently to vary the intensity of the shock produced by the striking hammer, in order to obtain the preferred shock intensity.
2. In a system according to the present invention, the high voltages exist only in the part of the system between the RC capacitor and the hammer excitation coils. This distance can be relatively small, avoiding the use of long lengths of expensive high voltage wiring.
3. As the number of parts subjected to high voltage is reduced, it is possible to separate the equipment into a high voltage section and a low voltage section. The high voltage section, which includes only the RC capacitor and the conductors connecting it to the excitation coils RI and R4, can be very compact. The rest of the system is only subjected to low voltage, and as a result can be formed from less expensive components.
This arrangement also makes it easier to protect the compact and small-sized high voltage section.
4. By eliminating the need for a rectifier device to generate direct current, the present invention enables relatively simple circuits to be used, thereby reducing cost, maintenance, and the like.
5. The RH intensity adjustment rheostat allows the continuous adjustment of the impact intensity of the hitting hammers between a very low intensity and the maximum value.
The invention thus makes it possible to produce a simple and effective device making it possible to increase the impact intensity in a system of electrically controlled hitting hammers.
Although the system according to the invention has been described above by considering the case of an electrical system for the precipitation of dust, the invention makes it possible to produce similar hammer systems for other applications.
Of course, the invention is not limited to the embodiments shown and described, which have been chosen only by way of example.