RU2451430C1

RU2451430C1 - Device to heat and transport liquid medium

Info

Publication number: RU2451430C1
Application number: RU2011106705/07A
Authority: RU
Inventors: Оксана Вадимовна Приходченко (RU); Оксана Вадимовна Приходченко; Николай Николаевич Случанинов (RU); Николай Николаевич Случанинов; Сергей Николаевич Иванов (RU); Сергей Николаевич Иванов; Михаил Анатольевич Шпилев (RU); Михаил Анатольевич Шпилев; Константин Константинович Ким (RU); Константин Константинович Ким; Александр Геннадьевич Микеров (RU); Александр Геннадьевич Микеров
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-05-20

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device for heating and transportation of a liquid medium comprises a primary winding, a magnetic conductor, an element from an antifriction material, a rotary short-circuited secondary winding, where permanent magnets are installed. Interaction between the field of permanent magnets and the magnetic field of the primary winding as speeds of magnetic field and rotary winding rotation approach each other, increases the speed of cylinder rotation.

EFFECT: higher efficiency of a device.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для промышленных, сельскохозяйственных и бытовых нужд.The invention relates to electrical engineering and can be used for industrial, agricultural and domestic needs.

Известен электронагреватель, содержащий каркас и охлаждаемый вентилятором нагревательный элемент, причем каркас образован магнитопроводом с расположенной на нем первичной обмоткой, подключаемой к сети переменного тока через встроенный регулятор частоты питающего первичную обмотку электронагревателя напряжения, а нагревательный элемент выполнен в виде вращающейся самоохлаждающейся вторичной обмотки, состоящей из короткозамкнутых стержней, установленных на подвижной опоре (свидетельство на полезную модель №7266 РФ, МКИ Н05В 3/06).A known electric heater containing a frame and a heating element cooled by a fan, the frame is formed by a magnetic circuit with a primary winding located on it, connected to an alternating current network through an integrated frequency regulator supplying the primary winding of the voltage electric heater, and the heating element is made in the form of a rotating self-cooling secondary winding, consisting of short-circuited rods mounted on a movable support (utility model certificate No. 7266 of the Russian Federation, MKI N05V 3/06).

Существует теплогенерирующий электромеханический преобразователь, содержащий магнитопровод, сетевую обмотку, нагревательный элемент, выполненный в виде вращающейся вторичной обмотки, выполненной из электропроводящего материала, вращающейся в подшипниковых узлах и неподвижный теплогенерирующий элемент из электропроводящего материала, расположенный между сетевой и вторичной обмотками (патент на полезную модель №46139 РФ, МКИ Н05В 6/10, F25B 29/00).There is a heat-generating electromechanical converter containing a magnetic circuit, a network winding, a heating element made in the form of a rotating secondary winding made of an electrically conductive material rotating in bearing assemblies and a stationary heat-generating element of an electrically conductive material located between the network and secondary windings (utility model patent No. 46139 RF, MKI Н05В 6/10, F25B 29/00).

Наиболее близким по технической сущности является электромеханический преобразователь, содержащий первичную обмотку, магнитопровод и вращающуюся короткозамкнутую вторичную обмотку, выполненную в виде полого цилиндра, отличающийся тем, что вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиального и/или упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, а на внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти (патент на полезную модель №65335 РФ, МКИ Н05В 6/10, F25B 29/00).The closest in technical essence is an electromechanical converter containing a primary winding, a magnetic circuit and a rotating squirrel-cage secondary winding made in the form of a hollow cylinder, characterized in that the rotating secondary winding and the magnetic circuit are separated by an additional heat-insulating element of antifriction non-electrically conductive material that performs the function of radial and / or thrust bearing and constituting a single unit with the magnetic circuit and primary winding, and n the inner surface of the secondary windings are formed and rigidly connected with it pressure blade (utility model patent №65335 RF MKI N05V 6/10, F25B 29/00).

Общим недостатком рассмотренных устройств являются низкие эксплуатационные характеристики, связанные с невысокой производительностью преобразователей.A common disadvantage of the considered devices is the low operational characteristics associated with the low performance of the converters.

Задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет увеличения производительности устройства.The task of the invention is to improve performance by increasing the productivity of the device.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении скорости углового перемещения вращающейся обмотки.The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the speed of the angular movement of the rotating winding.

Такой технический результат является следствием использования постоянных магнитов, установленных на вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке.This technical result is a consequence of the use of permanent magnets mounted on a rotating squirrel-cage secondary winding.

Сущность предлагаемого изобретения поясняет фигура 1.The essence of the invention is illustrated in figure 1.

Устройство для нагрева и транспортирования жидкой среды состоит из магнитопровода 1 с размещенной на нем двух- или трехфазной сетевой обмоткой 2 и вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки, выполненной в виде полого цилиндра 6, на внутренней поверхности которого сформированы и жестко связаны с ним «m» (m=2, 3 … - целое положительное число) напорных лопастей 7. На наружной поверхности полого цилиндра 6 равномерно размещены «2n» (n=1, 2 … - целое положительное число) постоянных магнитов 5 с чередующейся полярностью. Вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены зазором 4 и дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала 3, выполняющего функцию радиального и/или упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой.A device for heating and transporting a liquid medium consists of a magnetic circuit 1 with a two- or three-phase network winding 2 located on it and a rotating squirrel-cage secondary winding made in the form of a hollow cylinder 6, on the inner surface of which “m” are formed and rigidly connected to it (m = 2, 3 ... is a positive integer) of the pressure vanes 7. On the outer surface of the hollow cylinder 6, "2n" (n = 1, 2 ... is a positive integer) of the permanent magnets 5 with alternating polarity are evenly placed. The rotating secondary winding and the magnetic circuit are separated by a gap 4 and an additional heat-insulating element of anti-friction non-conductive material 3, which acts as a radial and / or thrust sliding bearing and is integral with the magnetic circuit and the primary winding.

Устройство для нагрева и транспортирования жидкой среды работает следующим образом.A device for heating and transporting a liquid medium works as follows.

На сетевую обмотку 2 подается напряжение от сети переменного тока. Проходящий при этом по обмотке 2 ток создает намагничивающую силу и переменное вращающееся магнитное поле, которое на основании закона электромагнитной индукции наводит электродвижущую силу в полом цилиндре 6, обуславливающую ток, протекающий по цилиндру 6, что приводит к возникновению вращающего момента. В первый момент времени вследствие инерционности неподвижного цилиндра 6 постоянные магниты 5 не влияют на создание пускового вращающегося момента. Так как расположенный между внутренней поверхностью магнитопровода и внешней поверхностью полого цилиндра 6 дополнительный теплоизолирующий элемент выполнен из антифрикционного материала и представляет собой радиальный и/или упорный подшипник скольжения, цилиндр 6 приходит во вращение со скоростью, определяемой параметрами устройства и источника питания. Проходящий по цилиндру 6 ток является источником тепловой мощности, передаваемой жидкой среде. Количество теплоты, выделяемое вращающейся обмоткой, образованной цилиндром 6, зависит от скорости вращения и величины вторичного тока, определяемого наведенной электродвижущей силой и электрическим сопротивлением цилиндра 6. При этом частота вращения цилиндра ограничивается величиной скольжения, представляющего собой относительную разность скоростей вращения магнитного поля, создаваемого первичной обмоткой 2, и цилиндра 6. Величина скольжения зависит от параметров вращающейся обмотки 2. В режимах, близких к синхронным, то есть при сближении скоростей вращения магнитного поля и вращающейся обмотки, величина наведенной в цилиндре 6 электродвижущей силы стремится к нулю, но при этом начинает проявляться взаимодействие между полем постоянных магнитов 5 и магнитным полем первичной обмотки 2. В результате этого скорость вращения цилиндра 6 увеличивается и достигает значения, соответствующего скорости вращения магнитного поля первичной обмотки 2. При вращении обмотки, образованной полым цилиндром 6, на внутренней поверхности которого расположены напорные лопасти 7, нагреваемая жидкая среда транспортируется с производительностью, пропорциональной скорости вращения цилиндра 6. Величина производительности - количества транспортируемой жидкости в единицу времени, зависит от скорости вращения цилиндра 6, количества напорных лопастей 7 и площади поперечного сечения, определяющего гидравлическое сопротивление устройства.The mains winding 2 is supplied with voltage from the AC mains. The current passing through the winding 2 creates a magnetizing force and an alternating rotating magnetic field, which, on the basis of the law of electromagnetic induction, induces an electromotive force in the hollow cylinder 6, causing the current flowing through the cylinder 6, which leads to the appearance of torque. At the first time, due to the inertia of the stationary cylinder 6, the permanent magnets 5 do not affect the creation of a starting torque. Since the additional heat-insulating element located between the inner surface of the magnetic circuit and the outer surface of the hollow cylinder 6 is made of antifriction material and is a radial and / or thrust sliding bearing, cylinder 6 comes into rotation at a speed determined by the parameters of the device and the power source. The current passing through the cylinder 6 is a source of thermal power transmitted to the liquid medium. The amount of heat generated by the rotating winding formed by the cylinder 6 depends on the rotation speed and the magnitude of the secondary current, determined by the induced electromotive force and the electrical resistance of the cylinder 6. In this case, the rotation frequency of the cylinder is limited by the slip value, which is the relative difference in the rotation speed of the magnetic field generated by the primary winding 2, and cylinder 6. The magnitude of the slip depends on the parameters of the rotating winding 2. In modes close to synchronous, that is, when sat decreasing the rotation speed of the magnetic field and the rotating winding, the magnitude of the electromotive force induced in the cylinder 6 tends to zero, but at the same time, the interaction between the field of permanent magnets 5 and the magnetic field of the primary winding 2 begins to appear. the corresponding rotation speed of the magnetic field of the primary winding 2. When the rotation of the winding formed by the hollow cylinder 6, on the inner surface of which there are pressure blades 7, heating emaya liquid medium is transported with a capacity proportional to the rotational speed of the cylinder 6. The magnitude of the performance - the quantity of liquid transported per time unit depends on the rotation speed of the cylinder 6, the amounts of pressure blades 7 and cross sectional area, which determines the flow resistance of the device.

Использование постоянных магнитов для создания магнитного поля, обеспечивающего транспортирование жидкой среды, позволяет увеличить скорость углового перемещения вращающейся обмотки, что приводит к повышению производительности и улучшению эксплуатационных характеристик устройства.The use of permanent magnets to create a magnetic field for transporting a liquid medium allows to increase the speed of the angular movement of the rotating winding, which leads to increased productivity and improved operational characteristics of the device.

Claims

A device for heating and transporting a liquid medium containing a primary winding, a magnetic circuit, an additional heat-insulating element of anti-friction non-conductive material, which acts as a radial and / or thrust sliding bearing, and a rotating squirrel-cage secondary winding made in the form of a hollow cylinder, on the inner surface of which are formed and pressure blades are rigidly connected with it, characterized in that on the outer surface of the hollow cylinder with alternating polarity equal 2n (n = 1, 2 ... - a positive integer) of the permanent magnets are evenly placed.