RU2544050C1

RU2544050C1 - Cargo-lifting electromagnet

Info

Publication number: RU2544050C1
Application number: RU2013158232/11A
Authority: RU
Inventors: Леонид Фёдорович Салтыков
Original assignee: Леонид Фёдорович Салтыков
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: electromagnet has a housing with a base, internal and external poles, a control coil and a protective washer. Both poles are provided with expanders at the bottom, wherein the expanders increase the working surface of the poles, narrow and elongate the air gap in between. The expander of the external pole has the shape of a flat ring welded to the pole. The expander of the internal pole consists of a base, having the shape of a washer with a centre through-hole, on the outline of which the base is welded to the pole, and a plug filling the hole. The lateral surface of the expander of the internal pole has the shape of a cylinder or a regular polyhedron, or a cylinder with vertical protrusions which alternate with vertical depressions, and the internal surface of the expander of the external pole is equidistant thereto.

EFFECT: higher carrying capacity of the electromagnet when operating with loose cargo.

4 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузоподъемным электромагнитам, и может быть использовано при погрузочно-разгрузочных работах для захвата и удерживания грузов, содержащих магнитные материалы в достаточных долях.The invention relates to electrical engineering, namely to lifting electromagnets, and can be used during loading and unloading operations to capture and hold loads containing magnetic materials in sufficient proportions.

Особенно эффективно его применение при работах с малогабаритными телами: железорудными окатышами, стружкой, скрапом и другими, часто называемыми сыпучими грузами (материалами).Its use is especially effective when working with small-sized bodies: iron ore pellets, shavings, scrap and others, often called bulk goods (materials).

Уровень техникиState of the art

Грузоподъемные электромагниты отличаются большой грузоподъемностью при работе со стальными плитами и болванками и чрезмерно малой грузоподъемностью при работе со скрапом, стружкой и другими мелкими телами из магнитных материалов [Ю.Э. Южный, Грузоподъемные электромагниты и их ремонт, М., Энергия, 1974, с.10].Hoisting electromagnets are characterized by a large load capacity when working with steel plates and ingots and an excessively small load capacity when working with scrap, shavings and other small bodies of magnetic materials [Yu.E. South, Hoisting electromagnets and their repair, M., Energy, 1974, p.10].

Известен круглый грузоподъемный электромагнит серии CHPAF фирмы ANDRIN, содержащий корпус с основанием, внутренним, средним и наружным полюсами, обмотку управления, разделенную средним полюсом на две катушки: внутреннюю и наружную. Внутренняя катушка расположена между внутренним и средним полюсами и защищена шайбой из магнитной стали; наружная катушка расположена между средним и наружным полюсами и защищена шайбой из немагнитной стали. Внутренний и средний полюсы являются полюсами одной полярности.The round lifting electromagnet of the CHPAF series by ANDRIN is known, comprising a housing with a base, an inner, a middle and an outer pole, a control winding divided by a middle pole into two coils: an inner and an outer one. The inner coil is located between the inner and middle poles and is protected by a magnetic steel washer; the outer coil is located between the middle and outer poles and is protected by a non-magnetic steel washer. The inner and middle poles are poles of the same polarity.

Электромагниты серии CHPAF “рекомендуются для перемещения материалов россыпью”. Их “Грузоподъемность возрастает с 10 до 12% по сравнению с обычным исполнением” [рекламный проспект фирмы ANDRIN/Industrial Magnetism, F-54920, France, www.andrin.fr].The electromagnets of the CHPAF series are “recommended for moving materials in bulk”. Their “Lifting capacity increases from 10 to 12% compared to conventional performance” [ANDRIN / Industrial Magnetism brochure, F-54920, France, www.andrin.fr].

Из указанного проспекта следует, что грузоподъемность электромагнитов серии CHPAF по отношению к грузоподъемности для слябов составляет не более 2,75% для токарной стружки с плотностью 1000 кг/м³ и 4,55% для металлолома с плотностью 3000 кг/м³, хотя эти показатели являются высшими среди известных электромагнитов.From the above prospectus, it follows that the carrying capacity of the CHPAF series electromagnets with respect to the carrying capacity for slabs is no more than 2.75% for turning chips with a density of 1000 kg / m ³ and 4.55% for scrap metal with a density of 3000 kg / m ³ , although these indicators are the highest among known electromagnets.

Причины недостаточной грузоподъемности электромагнита серии CHPAF при работе с сыпучими грузами кроются в малой площади рабочих (контактирующих с захватываемым грузом) поверхностей полюсов и большом воздушном зазоре между наружным и средним, а также внутренним полюсами. И то, и другое создают большое сопротивление магнитному потоку (магнитное сопротивление) на внешнем участке магнитной цепи (ниже рабочих поверхностей полюсов).The reasons for the insufficient lifting capacity of the CHPAF electromagnet when working with bulk cargo lie in the small area of the working (in contact with the captured load) surfaces of the poles and the large air gap between the outer and middle, as well as the inner poles. Both that, and another create big resistance to a magnetic flux (magnetic resistance) on an external part of a magnetic circuit (below working surfaces of poles).

Прототипом предлагаемого изобретения служит круглый грузоподъемный электромагнит типа М42Б [Ю.Э. Южный, Грузоподъемные электромагниты и их ремонт, М., Энергия, 1974, с.13…17, 20…25]. Электромагнит содержит корпус с основанием, внутренним цилиндрическим и наружным кольцевым полюсами, катушку управления, герметизирующую (шунтирующую) шайбу, защитную шайбу из немагнитной высокомарганцовистой стали. Снизу оба полюса снабжены наконечниками, которые прикреплены к корпусу электродуговой сваркой. Наконечник внутреннего полюса имеет удлиненную форму, проходит через центральное отверстие в корпусе и приварен к нему сверху.The prototype of the invention is a round hoisting electromagnet type M42B [Yu.E. Southern, Hoisting electromagnets and their repair, M., Energy, 1974, p.13 ... 17, 20 ... 25]. The electromagnet contains a housing with a base, inner cylindrical and outer annular poles, a control coil, a sealing (shunting) washer, and a protective washer made of non-magnetic high-manganese steel. From the bottom, both poles are equipped with tips that are attached to the body by electric arc welding. The tip of the inner pole has an elongated shape, passes through a central hole in the housing and is welded to it from above.

Полюсные наконечники служат для защиты полюсов от износа и закрепления частей электромагнита в корпусе [С.Е. Баннов, Ремонт электрооборудования металлургических заводов, М., Металлургия, 1975, с.295].Pole lugs serve to protect the poles from wear and fasten parts of the electromagnet in the housing [S.E. Bannov, Repair of electrical equipment of metallurgical plants, M., Metallurgy, 1975, p.295].

Электромагнит типа М42Б имеет малую грузоподъемность при работе с сыпучими грузами из-за малой площади рабочих поверхностей полюсов и большого расстояния между этими поверхностями. Кроме того, наконечник внутреннего полюса имеет сложную конструкцию, что усложняет конструкцию корпуса и производство электромагнита в целом.The M42B type electromagnet has a low carrying capacity when working with bulk cargo due to the small area of the working surfaces of the poles and the large distance between these surfaces. In addition, the tip of the inner pole has a complex structure, which complicates the design of the housing and the production of the electromagnet as a whole.

Позднее электромагниты серии М стали выпускаться без полюсных наконечников, за исключением электромагнита для подъема бойного шара [Ю.В. Алексеев и др., Крановое электрооборудование, Справочник, Под редакцией А.А. Рабиновича, М., Энергия,1979, с.129…136].Later, the M series electromagnets began to be produced without pole pieces, with the exception of the electromagnet for lifting the combat ball [Yu.V. Alekseev et al., Crane electrical equipment, Handbook, Edited by A.A. Rabinovich, M., Energy, 1979, S. 129 ... 136].

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей изобретения является существенное увеличение грузоподъемности электромагнита при работе с сыпучими грузами.The objective of the invention is a significant increase in the carrying capacity of an electromagnet when working with bulk cargo.

Это достигается тем, что снизу оба полюса снабжены расширителями, которые предназначены для увеличения рабочих поверхностей полюсов, сужения и удлинения воздушного зазора между ними и выступают далеко за пределы своих полюсов; расширитель наружного полюса имеет форму плоского кольца, приваренного к полюсу; расширитель внутреннего полюса состоит из основания, имеющего форму шайбы с расположенным в центре сквозным цилиндрическим отверстием, по контуру которого основание приварено к полюсу, и заглушки, заполняющей отверстие и приваренной к основанию заподлицо с рабочей поверхностью; боковая поверхность расширителя внутреннего полюса имеет форму цилиндра или правильного многогранника, или цилиндра с вертикальными выступами, чередующимися с вертикальными впадинами, а внутренняя поверхность расширителя наружного полюса является ее эквидистантой.This is achieved by the fact that both poles are equipped with extenders from below, which are designed to increase the working surfaces of the poles, narrow and extend the air gap between them and extend far beyond their poles; the outer pole expander is in the form of a flat ring welded to the pole; the extender of the inner pole consists of a base having the shape of a washer with a through cylindrical hole located in the center, along the contour of which the base is welded to the pole, and a plug filling the hole and welded to the base flush with the working surface; the lateral surface of the expander of the inner pole is in the form of a cylinder or a regular polyhedron, or a cylinder with vertical protrusions alternating with vertical depressions, and the inner surface of the expander of the outer pole is its equidistant.

Расширение рабочей поверхности полюсов (расширителей) влечет за собой при работе электромагнита соответствующее расширение тела сыпучего груза, захваченного каждым полюсом. Сокращение воздушного зазора между рабочими поверхностями полюсов ведет к увеличению высоты тела захваченного сыпучего груза под примыкающими к воздушному зазору зонами рабочих поверхностей, так как в этих зонах укорочены горизонтальные участки внешней магнитной цепи. Удлинение этого зазора, более равномерное распределение его по рабочей поверхности при помощи граней или выступов и впадин на боковой поверхности внутреннего полюса и эквидистантной ей (равноудаленной от нее) внутренней поверхности наружного полюса увеличивает более высокую часть тела груза.The expansion of the working surface of the poles (expanders) entails during the operation of the electromagnet a corresponding expansion of the body of the bulk cargo captured by each pole. Reducing the air gap between the working surfaces of the poles leads to an increase in the height of the body of the trapped bulk cargo under the zones of the working surfaces adjacent to the air gap, since horizontal sections of the external magnetic circuit are shortened in these zones. The elongation of this gap, its more even distribution over the working surface with the help of faces or protrusions and depressions on the side surface of the inner pole and the inner surface of the outer pole equidistant to it (equidistant from it) increases the higher part of the cargo body.

Три указанных фактора значительно увеличивают объем (массу) захваченного электромагнитом сыпучего груза.Three of these factors significantly increase the volume (mass) of bulk material captured by the electromagnet.

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг.1 схематично изображен круглый грузоподъемный электромагнит с расширителями, выступающими за пределы своих полюсов в направлениях взаимного сближения (элементы подвески и ввода кабеля не показаны).Figure 1 schematically shows a round lifting electromagnet with expanders protruding beyond their poles in the directions of mutual approach (suspension and cable entry elements are not shown).

На фиг.2 - то же, но с расширителями, выступающими за пределы своих полюсов в одинаковых направлениях, от центра.In Fig.2 - the same, but with expanders protruding beyond their poles in the same directions, from the center.

На фиг.3 - вид снизу электромагнита с выступами и впадинами на боковой поверхности расширителя внутреннего полюса и эквидистантной ей внутренней боковой поверхностью расширителя наружного полюса.Figure 3 is a bottom view of an electromagnet with protrusions and depressions on the side surface of the expander of the inner pole and the inner side surface of the expander of the outer pole equidistant to it.

На фиг.4 - то же, но с большей длиной воздушного зазора и более глубокими взаимными выступами расширителей.Figure 4 is the same, but with a greater length of the air gap and deeper mutual protrusions of the expanders.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Электромагнит содержит корпус с основанием 1, внутренним полюсом 2 и наружным полюсом 3, расширители 4 и 5,которые выступают за пределы своих полюсов вплоть до минимально допускаемой величины воздушного зазора между ними; катушку управления 6, герметизирующую шайбу 7, защитную шайбу 8 из немагнитного материала, заливочную массу 9. Расширители 4 и 5 прикреплены к полюсам электродуговой сваркой. Расширитель 4 наружного полюса имеет форму плоского кольца. Расширитель 5 внутреннего полюса состоит из основания 5.1 в форме шайбы с углублением в середине верхней части и сквозным цилиндрическим отверстием в центре, и из заглушки 5.2 равного с отверстием радиуса и высоты. Сначала основание 5.1 посажено углублением на полюс 2 и приварено к нему по контуру отверстия в основании; затем заподлицо с основанием 5.1 в это отверстие вставлена заглушка 5.2 и приварена к основанию 5.1 со стороны рабочей поверхности электромагнита.The electromagnet comprises a housing with a base 1, an inner pole 2 and an outer pole 3, expanders 4 and 5 that extend beyond their poles up to the minimum allowable air gap between them; a control coil 6, a sealing washer 7, a protective washer 8 of non-magnetic material, a casting mass 9. The expanders 4 and 5 are attached to the poles by electric arc welding. The expander 4 of the outer pole has the shape of a flat ring. The extender 5 of the inner pole consists of a base 5.1 in the form of a washer with a recess in the middle of the upper part and a through cylindrical hole in the center, and from the plug 5.2 equal to the hole of radius and height. First, the base 5.1 is planted with a recess on the pole 2 and is welded to it along the contour of the hole in the base; then flush with the base 5.1, a plug 5.2 is inserted into this hole and welded to the base 5.1 from the side of the working surface of the electromagnet.

Боковая поверхность расширителя 5 внутреннего полюса имеет форму цилиндра (фиг.1 и 2) или правильного многогранника, например квадратного параллелепипеда, или цилиндра с вертикальными выступами, чередующимися с вертикальными впадинами (фиг.3 и 4), а внутренняя поверхность расширителя 4 наружного полюса является ее эквидистантой (равноудаленной от нее поверхностью).The lateral surface of the expander 5 of the inner pole has the shape of a cylinder (FIGS. 1 and 2) or a regular polyhedron, for example a square parallelepiped, or a cylinder with vertical protrusions alternating with vertical cavities (FIGS. 3 and 4), and the inner surface of the expander 4 of the outer pole is its equidistant (equidistant surface from it).

Корпус и расширители 4 и 5 изготавливаются из малоуглеродистой стали с содержанием углерода не более 0,25%. Толщина (высота) расширителей 4 и 5 должна быть не менее половины толщины основания корпуса над вертикальной поверхностью внутреннего полюса 2; возможно ее уменьшение с приближением к воздушному зазору.The housing and expanders 4 and 5 are made of mild steel with a carbon content of not more than 0.25%. The thickness (height) of the expanders 4 and 5 must be at least half the thickness of the base of the housing above the vertical surface of the inner pole 2; its reduction is possible with approaching the air gap.

Минимально допускаемая величина воздушного зазора между расширителями 4 и 5 определяется допускаемой величиной магнитного потока через этот зазор (шунтирующего магнитного потока), минуя груз. Такая величина зазора приемлема для электромагнитов, предназначенных для грузов, состоящих из мелких частиц.The minimum allowable air gap between expanders 4 and 5 is determined by the allowable magnitude of the magnetic flux through this gap (shunting magnetic flux), bypassing the load. This amount of clearance is acceptable for electromagnets intended for cargo consisting of small particles.

Радиус окружности, ограничивающей максимальные выступы расширителя 5 внутреннего полюса, меньше радиуса внутренней поверхности наружного полюса 4 на минимально допускаемую величину воздушного зазора. В любом случае соблюдается равенство площадей рабочих поверхностей расширителей 4 и 5.The radius of the circle limiting the maximum protrusions of the expander 5 of the inner pole is less than the radius of the inner surface of the outer pole 4 by the minimum allowable air gap. In any case, the equality of the areas of the working surfaces of expanders 4 and 5 is observed.

Увеличение рабочей поверхности полюсов 2 и 3 (расширителей 4 и 5) влечет за собой при работе электромагнита соответствующее расширение тела сыпучего груза, захваченного каждым полюсом. Сокращение воздушного зазора между рабочими поверхностями полюсов 2 и 3 ведет к увеличению высоты тела захваченного сыпучего груза под примыкающими к воздушному зазору зонами рабочих поверхностей, так как в этих зонах укорочены горизонтальные участки внешней магнитной цепи. Удлинение этого зазора, более равномерное распределение его по рабочей поверхности при помощи граней или выступов и впадин на боковой поверхности расширителя 5 внутреннего полюса 2 и эквидистантной ей (равноудаленной от нее) внутренней поверхности расширителя 4 наружного полюса 3 увеличивает более высокую часть тела груза.An increase in the working surface of poles 2 and 3 (expanders 4 and 5) entails a corresponding expansion of the body of the bulk cargo captured by each pole during operation of the electromagnet. Reducing the air gap between the working surfaces of the poles 2 and 3 leads to an increase in the height of the body of the captured bulk cargo under the zones of the working surfaces adjacent to the air gap, since horizontal sections of the external magnetic circuit are shortened in these zones. Lengthening this gap, distributing it more evenly over the working surface using faces or protrusions and depressions on the side surface of the expander 5 of the inner pole 2 and the inner surface of the expander 4 of the outer pole 3 equidistant to it (equidistant from it) increases the higher part of the cargo body.

По сравнению с прототипом изобретение содержит следующие отличия: по случаю фиг.1 - площадь рабочей поверхности каждого полюса увеличена в три с лишним раза, а воздушный зазор между этими поверхностями сужен в шесть раз; по случаю фиг.2 - площадь рабочей поверхности каждого полюса увеличена в четыре с половиной раза, а воздушный зазор между этими поверхностями сужен в пять раз; по случаю фиг.3 - воздушный зазор между рабочими поверхностями удлинен в 1,6 раза, а по случаю фиг.4 - в 2,2 раза.Compared with the prototype, the invention contains the following differences: on the occasion of figure 1 - the area of the working surface of each pole is increased by more than three times, and the air gap between these surfaces is narrowed by six times; on the occasion of figure 2 - the area of the working surface of each pole is increased four and a half times, and the air gap between these surfaces is narrowed by five times; on the occasion of figure 3 - the air gap between the working surfaces is extended 1.6 times, and on the occasion of figure 4 - 2.2 times.

Выполнение расширителя 5 внутреннего полюса 2 сборным, из основания 5.1 и заглушки 5.2, обеспечивает крепление его электродуговой сваркой к нижней поверхности полюса 2 и позволяет использовать настоящее изобретение не только в изготавливаемых, но и в находящихся в эксплуатации электромагнитах, а также упростить корпус электромагнита по сравнению с прототипом.The implementation of the expander 5 of the inner pole 2 prefabricated, from the base 5.1 and the plug 5.2, secures it by arc welding to the lower surface of the pole 2 and allows the use of the present invention not only in manufactured but also in operation electromagnets, as well as to simplify the body of the electromagnet in comparison with the prototype.

Claims

A hoisting electromagnet comprising a housing with a base, inner and outer poles, a control coil, a protective washer, characterized in that both poles are equipped with expanders below, which are designed to increase the working surfaces of the poles, narrow and extend the air gap between them, and protrude far beyond their poles; the outer pole expander is in the form of a flat ring welded to the pole; the extender of the inner pole consists of a base having the shape of a washer with a through cylindrical hole located in the center, along the contour of which the base is welded to the pole, and a plug filling the hole and welded to the base flush with the working surface; the lateral surface of the expander of the inner pole is in the form of a cylinder or a regular polyhedron, or a cylinder with vertical protrusions alternating with vertical depressions, and the inner surface of the expander of the outer pole is its equidistant.