RU2522666C2 - Device for levitation of certain amount of material - Google Patents

Device for levitation of certain amount of material Download PDF

Info

Publication number
RU2522666C2
RU2522666C2 RU2012126938/07A RU2012126938A RU2522666C2 RU 2522666 C2 RU2522666 C2 RU 2522666C2 RU 2012126938/07 A RU2012126938/07 A RU 2012126938/07A RU 2012126938 A RU2012126938 A RU 2012126938A RU 2522666 C2 RU2522666 C2 RU 2522666C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coils
coil
levitation
magnetic fluid
pipe
Prior art date
Application number
RU2012126938/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012126938A (en
Inventor
Ирина Александровна Шабанова
Николай Сергеевич Кобелев
Вячеслав Михайлович Полунин
Максим Леонидович Боев
Петр Алексеевич Ряполов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2012126938/07A priority Critical patent/RU2522666C2/en
Publication of RU2012126938A publication Critical patent/RU2012126938A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522666C2 publication Critical patent/RU2522666C2/en

Links

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to electrical engineering. Device includes coils maintaining material levitation using alternate electric current in coils. Two coils, first and second one, generate variable electromagnetic field. Tube out of non-conductive material is positioned between the coils and some amount of material used and levitated between the first and the second coils as they move along central coil axis inside the tube. First coil is positioned above second coil and has more windings. Coils are connected via one current source, or each coil has a separate current source. The tube is positioned vertically, with top hole open and bottom hole closed, and is filled with magnetic fluid. First coil with smaller number of windings is positioned at input hole. Levitating material suspended between electromagnetic fields of the first and second coils moves from open input hole to closed output hole of the tube under effect of magnetic fluid pressure force.
EFFECT: levitation of both conducting and non-conducting materials, simplified maintenance of standard heat and mass exchange process by both heating of levitated material and material cooling by immersion of a part of material into magnetic fluid affected by alternate electromagnetic current of first and second coils.
1 dwg

Description

Изобретение относится к устройству для левитации некоторого количества проводящего материала, содержащему катушку для удерживания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушке.The invention relates to a device for levitation of a certain amount of conductive material, comprising a coil for holding material in levitation using a varying electric current in the coil.

Известно устройство для левитации некоторого количества проводящего материала (см. WO 03/071000 A1), содержащее катушку, в которую подается изменяющийся электрический ток, создающий электромагнитное поле и обеспечивающий нагревание проводящего материала до испарения с последующим покрытием подложек, таких как полосовой материал.A device is known for levitation of a certain amount of conductive material (see WO 03/071000 A1), comprising a coil, into which a varying electric current is applied, generating an electromagnetic field and heating the conductive material before evaporation, followed by coating substrates, such as strip material.

Недостатком данного устройства является одновременное использование изменяющегося электрического тока, как для обеспечения сил левитации, так и нагрева материала, с последующим возникновением дисбаланса тепломассобменного процесса, особенно когда требуется более высокая температура плавления и испарения, что резко ухудшает качество готового продукта.The disadvantage of this device is the simultaneous use of a varying electric current, both to provide levitation forces and heat the material, with the subsequent occurrence of an imbalance in the heat and mass transfer process, especially when a higher melting and evaporation temperature is required, which sharply affects the quality of the finished product.

Известно устройство для левитации некоторого количества проводящего материала (см. патент РФ №2370921 МПК H05B 6/32 опуб. 20.10.2009 бюл. №29), содержащее катушку для удержания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушке. При этом устройство содержит две катушки, первую и вторую катушку, которые во время использования создают переменное электромагнитное поле, при этом труба из непроводящего материала расположена внутри катушек так, что труба присутствует между катушками и некоторым количеством материала, используемого и удерживаемого в левитации между первой и второй катушкой по мере перемещения вдоль центральной оси катушек внутри трубы из непроводящего материала, причем первая катушка расположена под второй катушкой, имеет меньшее число обмоток и соединены через один источник тока или каждая имеет отдельный источник тока. Недостатком является узкая область использования, обусловленная обязательным наличием электропроводящего материала, подвергаемого левитации. При этом необходима сложная система поддержания температурного режима плавления и испарения проводящего материала при регулировании силы тока, обеспечивающего лишь его нагрев, а в условиях внезапного перегрева, наблюдаемого в практических условиях, отсутствует возможность охлаждения проводящего материала, то есть не осуществляется поддержание устойчивости тепломассообменного процесса.A device for levitation of a certain amount of conductive material (see RF patent No. 2370921 IPC H05B 6/32 publ. 10/20/2009 bull. No. 29), containing a coil for holding the material in levitation using a varying electric current in the coil. The device contains two coils, the first and second coils, which during use create an alternating electromagnetic field, while a pipe of non-conductive material is located inside the coils so that the pipe is present between the coils and some amount of material used and held in levitation between the first and the second coil as it moves along the central axis of the coils inside the pipe of non-conductive material, and the first coil is located under the second coil, has fewer windings and with are integrated through one current source or each has a separate current source. The disadvantage is the narrow area of use, due to the mandatory presence of electrically conductive material subjected to levitation. At the same time, a complex system is needed to maintain the temperature regime of the melting and evaporation of the conductive material while regulating the current strength, providing only its heating, and under the conditions of the sudden overheating observed in practical conditions, there is no possibility of cooling the conductive material, i.e., the stability of the heat and mass transfer process is not maintained.

Технической задачей является осуществление левитации некоторого количества не только проводящего, но и непроводящего материала, а также упрощение поддержания нормированного тепломассообменного процесса путем осуществления не только нагрева подвергаемого левитации материала, но и при необходимости его охлаждение путем погружения некоторого количества материала в магнитную жидкость, подвергающуюся воздействию переменного электромагнитного тока первой и второй катушек.The technical task is to levitate a certain amount of not only conductive, but also non-conductive material, as well as to simplify the maintenance of a normal heat and mass transfer process by not only heating the material being levitated, but also, if necessary, cooling it by immersing a certain amount of material in a magnetic fluid exposed to an alternating electromagnetic current of the first and second coils.

Технический результат по осуществлению левитации проводящего и непроводящего материалов достигается тем, что устройство для левитации некоторого количества материала, содержащее катушки для удержания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушках. При этом устройство содержит две катушки, первую и вторую катушку, которые во время использования создают переменное электромагнитное поле, при этом труба из непроводящего материала расположена внутри катушек так, что труба присутствует между катушками и некоторым количеством материала, используемого и удерживаемого в левитации между первой и второй катушкой по мере перемещения вдоль центральной оси катушек внутри трубы из непроводящего материала, причем первая катушка расположена над второй катушкой, имеет меньшее число обмоток и соединены через один источник тока или каждая имеет отдельный источник тока, при этом труба расположена вертикально с открытым верхним отверстием и закрытым нижним отверстием и заполнена магнитной жидкостью. При этом первая катушка с меньшим числом обмоток расположена у входного отверстия. Левитирующий материал, удерживаемый между электромагнитными полями первой и второй катушек, смещается от открытого входного отверстия к закрытому выходному отверстию трубы под воздействием сил давления магнитной жидкости.The technical result of the levitation of conductive and non-conductive materials is achieved by the fact that the device for levitation of a certain amount of material containing coils for holding the material in levitation using a varying electric current in the coils. The device contains two coils, the first and second coils, which during use create an alternating electromagnetic field, while a pipe of non-conductive material is located inside the coils so that the pipe is present between the coils and some amount of material used and held in levitation between the first and the second coil as it moves along the central axis of the coils inside the pipe of non-conductive material, the first coil being located above the second coil, has fewer windings and with are single through one current source or each has a separate current source, while the pipe is located vertically with an open upper hole and a closed lower hole and filled with magnetic fluid. In this case, the first coil with a smaller number of windings is located at the inlet. Levitating material held between the electromagnetic fields of the first and second coils is shifted from the open inlet to the closed outlet of the pipe under the influence of pressure forces of the magnetic fluid.

Устройство для левитации некоторого количества материала содержит (фиг.1) вертикально установленную трубу 1 из непроводящего материала, верхнее 2 открытое отверстие и нижнее 3 закрытое отверстие. При этом труба 1 заполнена магнитной жидкостью 4. Первая катушка 5 имеет меньшее число обмоток, чем вторая катушка 6, и находится у верхнего 2 открытого отверстия, а вторая катушка 6 расположена перед нижним отверстием 3. Материал 7, подвергающийся левитации по мере перемещения по центральной оси 8 катушек 5 и 6, занимает последующие положения а), б), и в) от верхнего 2 открытого отверстия до нижнего 3 закрытого отверстия трубы 1.A device for levitation of a certain amount of material contains (Fig. 1) a vertically mounted pipe 1 of non-conductive material, an upper 2 open hole and a lower 3 closed hole. In this case, the pipe 1 is filled with magnetic fluid 4. The first coil 5 has a smaller number of windings than the second coil 6, and is located at the top 2 of the open hole, and the second coil 6 is located in front of the lower hole 3. Material 7, undergoing levitation as it moves along the central axis 8 of coils 5 and 6, occupies the following positions a), b), and c) from the top 2 of the open hole to the bottom 3 of the closed hole of the pipe 1.

Устройство для левитации некоторого количества материала работает следующим образом. Материал (проводящий или непроводящий) помещается на поверхность магнитной жидкости 4 у верхнего 2 открытого отверстия вертикально установленной трубы 1 с первой 5 и второй 6 катушками. Вначале работы свободная поверхность магнитной жидкости 4 имеет плоскую горизонтальную форму. При подаче электрического тока на обмотки катушки 5 в ней генерируется электромагнитное поле, поверхность магнитной жидкости 4 сначала принимает вогнутую форму, а затем по мере увеличения тока на катушке 5 пондеромоторные силы, прижимая магнитную жидкость 4 к стенке трубы 1 одновременно втягивают ее в область максимального поля, в результате чего образуется магнитожидкостное кольцо в плоскости симметрии магнитного поля. При дальнейшем увеличении тока на обмотках катушки 5 пондеромоторные (магнитные) силы значительно превосходят силу тяжести, благодаря чему магнитожидкостное кольцо над материалом 7 утолщается. Под слоем магнитной жидкости 4 образуется изолированная газовая полость, перекрывающая сечение трубы 1. Далее толщина слоя магнитной жидкости 4 растет за счет перетекания магнитной жидкости 4 снизу, а воздушная полость с материалом 7 под действием сил левитации проталкивается вниз. При этом магнитная жидкость 4 действует как охлаждающий элемент материала 7. При подаче и увеличении электрического тока на обмотки катушки 6 плоскость симметрии магнитного поля смещается вниз, проталкивая воздушную полость с материалом 7 к нижнему отверстию 3.A device for levitation of a certain amount of material works as follows. The material (conductive or non-conductive) is placed on the surface of the magnetic fluid 4 at the top 2 of the open hole of the vertically mounted pipe 1 with the first 5 and second 6 coils. At the beginning of the work, the free surface of the magnetic fluid 4 has a flat horizontal shape. When applying electric current to the windings of coil 5, an electromagnetic field is generated in it, the surface of the magnetic fluid 4 first takes a concave shape, and then, as the current on the coil 5 increases, ponderomotive forces push the magnetic fluid 4 against the wall of the pipe 1 and simultaneously draw it into the region of the maximum field As a result, a magneto-liquid ring is formed in the plane of symmetry of the magnetic field. With a further increase in the current on the windings of the coil 5, the ponderomotive (magnetic) forces significantly exceed the force of gravity, due to which the magneto-liquid ring over the material 7 thickens. An insulated gas cavity is formed under the layer of magnetic fluid 4, overlapping the cross section of the pipe 1. Further, the thickness of the layer of magnetic fluid 4 increases due to the flow of magnetic fluid 4 from below, and the air cavity with material 7 is pushed down under the influence of levitation forces. In this case, the magnetic fluid 4 acts as a cooling element of the material 7. When applying and increasing the electric current to the windings of the coil 6, the plane of symmetry of the magnetic field shifts downward, pushing the air cavity with the material 7 to the lower hole 3.

Оригинальность предложенного изобретения заключается в том, что для левитации, как проводящего, так и непроводящего материала, используется магнитная жидкость, заполняющая вертикально установленную трубу, расположенную вдоль центральной оси электромагнитного поля, создаваемого катушками, при этом первая катушка расположена у входного открытого отверстия трубы для создания воздушной полости, а вторая перед выходным закрытым отверстием.The originality of the proposed invention lies in the fact that for levitation, both conductive and non-conductive material, a magnetic fluid is used to fill a vertically mounted pipe located along the central axis of the electromagnetic field created by the coils, while the first coil is located at the inlet open hole of the pipe to create air cavity, and the second in front of the outlet closed hole.

Claims (1)

Устройство для левитации некоторого количества материала, содержащее катушки для удержания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушках, при этом устройство содержит две катушки, первую и вторую, которые во время использования создают переменное электромагнитное поле, при этом труба из непроводящего материала расположена внутри катушек так, что труба присутствует между катушками и некоторым количеством материала, используемого и удерживаемого в левитации между первой и второй катушками по мере перемещения вдоль центральной оси катушек внутри трубы из непроводящего материала, причем первая катушка расположена над второй катушкой, имеет меньшее число обмоток, катушки соединены через один источник тока или каждая имеет отдельный источник тока, отличающееся тем, что труба расположена вертикально с открытым верхним отверстием и закрытым нижним отверстием и заполнена магнитной жидкостью, при этом первая катушка с меньшим числом обмоток расположена у входного отверстия, а левитирующий материал, удерживаемый между электромагнитными полями первой и второй катушек, смещается от открытого входного отверстия к закрытому выходному отверстию трубы под воздействием сил давления магнитной жидкости. A device for levitation of a certain amount of material, containing coils for holding the material in levitation using a varying electric current in the coils, while the device contains two coils, the first and second, which during use create an alternating electromagnetic field, while a pipe of non-conductive material is located inside coils so that the pipe is present between the coils and a certain amount of material used and held in levitation between the first and second coils as displacements along the central axis of the coils inside the pipe of non-conductive material, the first coil being located above the second coil, has fewer windings, the coils are connected through one current source or each has a separate current source, characterized in that the pipe is vertically open with its top opening and closed the bottom hole and is filled with magnetic fluid, while the first coil with fewer windings is located at the inlet, and the levitating material held between the electromagnetic E fields of the first and second coils displaced from the open inlet toward the closed outlet of the pipe under the influence of pressure forces of the magnetic fluid.
RU2012126938/07A 2012-06-27 2012-06-27 Device for levitation of certain amount of material RU2522666C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012126938/07A RU2522666C2 (en) 2012-06-27 2012-06-27 Device for levitation of certain amount of material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012126938/07A RU2522666C2 (en) 2012-06-27 2012-06-27 Device for levitation of certain amount of material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012126938A RU2012126938A (en) 2014-01-10
RU2522666C2 true RU2522666C2 (en) 2014-07-20

Family

ID=49884020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012126938/07A RU2522666C2 (en) 2012-06-27 2012-06-27 Device for levitation of certain amount of material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522666C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10128013B1 (en) 2017-11-30 2018-11-13 International Business Machines Corporation Electromagnetic trap cooling system with parallel dipole line trap
RU2693852C2 (en) * 2017-11-07 2019-07-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Device for levitation of certain amount of material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL233811B1 (en) * 2017-12-11 2019-11-29 Politechnika Slaska Im Wincent Device for multi-scale levitation melting

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2957064A (en) * 1958-09-30 1960-10-18 Westinghouse Electric Corp Stabilizing of levitation melting
US4993043A (en) * 1988-10-25 1991-02-12 Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft-Und Raumfahrt E.V. Device for positioning and melting electrically conductive materials without a receptacle
SU1700774A1 (en) * 1988-07-12 1991-12-23 Институт кибернетики им.В.М.Глушкова Method of non-contact containment of fluidal conductors
RU2198241C2 (en) * 1999-08-31 2003-02-10 Нитусов Юрий Евгеньевич Levitation transport facility for motion of articles inside vacuum space
WO2003071000A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-28 Corus Technology Bv Method and device for coating a substrate
RU2222725C2 (en) * 2001-08-17 2004-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатории Амфора" Method of noncontact displacement of movable element
RU2370921C2 (en) * 2004-08-23 2009-10-20 Корус Текнолоджи Бв Device and method for levitation of certain amount of conducting material

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2957064A (en) * 1958-09-30 1960-10-18 Westinghouse Electric Corp Stabilizing of levitation melting
SU1700774A1 (en) * 1988-07-12 1991-12-23 Институт кибернетики им.В.М.Глушкова Method of non-contact containment of fluidal conductors
US4993043A (en) * 1988-10-25 1991-02-12 Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft-Und Raumfahrt E.V. Device for positioning and melting electrically conductive materials without a receptacle
RU2198241C2 (en) * 1999-08-31 2003-02-10 Нитусов Юрий Евгеньевич Levitation transport facility for motion of articles inside vacuum space
RU2222725C2 (en) * 2001-08-17 2004-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатории Амфора" Method of noncontact displacement of movable element
WO2003071000A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-28 Corus Technology Bv Method and device for coating a substrate
RU2370921C2 (en) * 2004-08-23 2009-10-20 Корус Текнолоджи Бв Device and method for levitation of certain amount of conducting material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693852C2 (en) * 2017-11-07 2019-07-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Device for levitation of certain amount of material
US10128013B1 (en) 2017-11-30 2018-11-13 International Business Machines Corporation Electromagnetic trap cooling system with parallel dipole line trap

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012126938A (en) 2014-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AR109472A1 (en) AEROSOL GENERATOR DEVICE WITH INDUCTOR
RU2522666C2 (en) Device for levitation of certain amount of material
RU2018118564A (en) AEROSOL FEEDING SYSTEM AND METHOD OF OPERATION OF AEROSOL FEEDING SYSTEM
UA110630C2 (en) System of formation of aerosols with means for reducing the number determination of liquid substrate
RU2019107295A (en) PRODUCT FOR USE WITH A DEVICE FOR HEATING SMOKING MATERIAL
US8890041B2 (en) Device for warming food by means of inductive coupling and device for transferring energy
CN102856242B (en) Substrate material support unit and the substrate material processing apparatus including it
CN204733403U (en) A kind of paper mould trimmer mold electromagnetic heater
CN103971978A (en) Thermal expansion liquid contact microswitch for heating through induction
JP4275070B2 (en) Magnetic heating device
RU2008114808A (en) CHANNEL ELECTRIC INDUCTOR DEVICE
JP2018532544A (en) Uniform heating container for induction
CN103633003B (en) A kind of electrostatic chuck
RU2693852C2 (en) Device for levitation of certain amount of material
Cui et al. Research on the thermal field and active water cooling system design of an air-core compulsator
WO2018101802A3 (en) Heating assembly
AR085682A1 (en) ELECTRICAL INDUCTION HEATING SET
CN206507751U (en) Electromagnetic heating pot
CN105070463A (en) Self-radiating alarming electronic transformer
JP2017501941A (en) Sterilization unit with heater
CN205283862U (en) Electromagnetic -induction heating furnace
US10443889B2 (en) Super-high-efficiency induction hot water heater
CN202396015U (en) Pipeline local heating device
CN203530383U (en) Novel insulation device for steel wires subjected to water bath
CN202447116U (en) Electromagnetic heating water bath with nonmetal bath body

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140628