Brevet FR2640166A1 — publié le 19900615

La présente invention concerne des dispositifs pour le nettoyage et la prévention de la formation de dépôts sur des surfaces, par vibrations de la surface à nettoyer, et elle a notamment pour objet un dispositif pour nettoyer des surfaces en éliminant, de celles-ci, les matières y ayant adhéré. L'invention peut s'utiliser pour le nettoyage des parois des trémies, des séchoirs, des cyclônes, des tuyauteries et autres équipements analogues pour l'élimination des dépôts de glace et d'encrassement y ayant adhéré, ainsi que des substances meubles donnant un effet de voûte. Il existe un dispositif pour nettoyer des surfaces en en éliminant des encrassements (SU, A, 875198) qui comporte une bobine électromagnétique en galette, une plaque paramagnétique, une tringle et un poussoir pour transmettre les impulsions de force qui sont produites par la bobine électromagnétique à la surface à nettoyer, ainsi qu'une plaque paramagnétique auxiliaire disposée à la face opposée de la bobine électromagnétique. La plaque paramagnétique est reliée à la surface par l'intermédiaire du poussoir et la plaque paramagnétique auxiliaire est reliée à la surface à nettoyer par l'intermédiaire de la tringle. Le présent dispositif ne permet pas d'obtenir une impulsion d'une force suffisante parce que la bobine électromagnétique a la forme d'une spirale monocouche ayant un nombre aléatoire de spires. Outre cela, dans le cas où la bobine électromagnétique est du type en galette, la valeur de la profondeur équivalente de pénétration du champ magnétique dans le métal de la bobine électromagnétique peut dépasser notablement la hauteur de la barre conductrice spiralée, ce qui diminue sensiblement le couplage électromagnétique de la bobine électromagnétique avec les plaques paramagnétiques. Ainsi, le dispositif considéré ne crée pas une impulsion d'une force suffisante appliquée à la surface à nettoyer, ce qui aboutit à une faible efficacité de nettoyage de cette surface. Il existe également un dispositif pour nettoyer des surfaces par l'élimination de matières adhérentes (SU, A, 918220) qui comporte une bobine électromagnétique, une source de courant impulsionnel branchée sur la bobine électromagnétique, une plaque paramagnétique en une matière de haute conductibilité électrique, disposée entre la face frontale de la bobine électromagnétique et la surface à nettoyer, une tige sollicitée par un ressort et un plateau.Le dispositif est muni d'une plaque paramagnétique auxiliaire en une matière de haute conductibilité électrique disposée du côté opposé de la bobine électromagnétique, qui est élastiquement liée à celle-ci et à la plaque paramagnétique principale par la tige à ressort, ainsi que d'une cage reliée à la plaque paramagnétique auxiliaire à l'aide d'un moyen de transmission, et qui est disposée coaxialement à la bobine électromagnétique. La plaque paramagnétique est fixée dans la partie de fond d'une douille dont la surface latérale porte le moyen de transmission. La douille est reliée au plateau par l'intermédiaire d'éléments élastiques et est placée entre la bobine électromagnétique et la cage avec possibilité de déplacement. Le dispositif considéré a un faible rendement de conversion d'énergie de la source de courant impulsionnel en énergie mécanique de la surface à nettoyer parce que la bobine électromagnétique est monocouche avec un nombre aléatoire de spires, ce qui réduit notablement l'impulsion de force appliquée à la surface à nettoyer. Ceci, à son tour, diminue l'efficacité de l'élimination des matières qui adhèrent à la surface à nettoyer. Donc, le dispositif donné est caractérisé par une efficacité insuffisante de nettoyage des surfaces. L'invention vise à créer un dispositif pour nettoyer des surfaces par l'élimination de matières y adhérant, dont l'exécution constructive permettrait, par l'augmentation de l'impulsion de force appliquée à la surface à nettoyer, d'augmenter le rendement de la conversion de l'énergie de la source de courant impulsionnel en énergie mécanique de la surface à nettoyer et d'augmenter ainsi l'efficacité du nettoyage de cette surface. Le problème posé est résolu par le fait que, dans un dispositif pour nettoyer des surfaces par l'élimination des matières y adhérant, qui comporte une bobine électromagnétique, une source de courant impulsionnel branchée sur la bobine, une plaque paramagnétique en une matière de haute conductibilité électrique disposée entre la surface à nettoyer et la face frontale de la bobine électromagnétique, selon l'invention, la bobine électromagnétique est multicouche, le nombre w de ses spires est compris entre deux et cinq, chaque couche a la forme d'une spirale en barre électroconductrice de section rectangulaire, les couches de la bobine électromagnétique sont disposées dans des plans parallèles et sont branchées en accord entre elles, alors que le nombre w des spires dans chaque couche pour une bobine électromagnétique bicouche est compris entre 0,4w1 et 1,lu1, et la hauteur h de la barre conductrice est comprise entre 8 et 1,5 a , pour une bobine tricouche, le nombre w de spires dans chaque couche se trouve dans les limites comprises entre 0,35w1 et 0,9w et la hauteur h de la barre conductrice est comprise entre 0,8 ss et A , pour une bobine quadricouche, le nombre w de spires dans chaque couche est compris entre 0,32w1 et 0,75w1 et la haute h de la barre conductrice est comprise entre 0,75 t et 0,9 ss , pour une bobine à cinq couches, le nombre w de spires dans chaque couche est compris entre 0,3wl et 0,65w1 et la hauteur h de la barre conductrice est comprise entre 0,7 & et 0,8 h , w étant le nombre optimal de spires, t étant la profondeur équivalente de pénétration du champ magnétique dans le métal de la bobine électromagnétique. Le présent dispositif pour le nettoyage de surfaces par l'élimination des matières qui y adhèrent permet d'augmenter les impulsions mécaniques de force qui sont appliquées à la surface à nettoyer, de diminuer l'énergie électrique consommée par le dispositif de nettoyage, d'automatiser le processus de nettoyage, d'exclure tout travail manuel et de prolonger la durée d'utilisation de l'équipement nettoyé. De même, l'invention revendiquée permet d'augmenter l'efficacité de l'élimination des matières ayant adhéré à la surface. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 montre une vue d'ensemble d'un dispositif pour nettoyer des surfaces par l'élimination des matières qui y adhèrent, en coupe longitudinale, selon l'invention ; - la figure 2 montre une bobine électromagnétique tricouche branchée sur une source de courant impulsionnel, selon l'invention - la figure 3 montre une courbe d'impulsion de force S appliquée à la surface à nettoyer en fonction du nombre w de spires dans une couche pour une bobine électromagnétique tricouche selon l'invention ; et - la figure 4 montre une courbe d'impulsion de force S appliquée à la surface à nettoyer en fonction de la hauteur h de la barre conductrice, selon l'invention. Le dispositif pour le nettoyage de surfaces par l'élimination des matières qui y adhèrent comporte une bobine électromagnétique 1 que l'on peut voir à la figure 1 qui est branchée, par un conducteur 2, à une source de courant impulsionnel 3 et une plaque paramagnétique 4 en une matière de haute conductibilité électrique. La plaque paramagnétique 4 est disposée entre une surface à nettoyer 5 et la face frontale de la bobine électromagnétique 1. La bobine 1 est enrobée d'un composé époxy 6, ce qui augmente notablement sa longévité. La bobine électromagnétique 1 est réalisée en une barre électroconductrice 7 en cuivre, de section rectangulaire, d'une hauteur h et d'une largeur b. La bobine électromagnétique 1 est multicouche avec un nombre n de couches 8 qui est égal au moins à deux, mais qui ne dépasse pasecinq. Dans le cas considéré, le nombre n de couches 8 est égal à trois. Dans chaque couche 8, le nombre w de spires 9 est égal à neuf. Sur la figure 1, les cotes de la bobine électromagnétique 1 sont désignées comme suit D1, D2:diamètres extérieur et intérieur b : largeur de la barre électroconductrice .7 de la couche 8 bol : épaisseur de l'isolement de la barre électroconductrice 7 h : hauteur de la barre électroconductrice 7 de la couche 8 h : hauteur de la bobine électromagné tique 1. On peut employer, pour la source de courant impulsionnel 3, un montage connu (L.N. karpenko "Dispositifs de débranchement électrodynamiques rapides", 1973, "Energia" (Léningrad), pages 31 à 35). Dans le cas général, pour une bobine électromagnétique bicouche 1, le nombre w de spires 9 est compris entre 0,4w1 et 1,lwl et la hauteur h de la barre conductrice 7 est comprise entre d et 1,5 t , où w1 est le nombre optimal de spires 9 dans une couché 8 de la bobine 1 et A est la profondeur équivalente de pénétration du champ magnétique dans le métal de la bobine électromagnétique 1. Pour une bobine électromagnétique tricouche 1, le nombre w de spires 9 se trouve dans les limites de 0,35w1 à 0,9w1 et la hauteur h de la barre conductrice 7 est comprise entre 0,8 L et ss .Pour une bobine électromagnétique quadricouche 1, le nombre w de spires 9 est compris entre 0,32w1 et 0,75w1 et la hauteur h de la barre conductrice 7 est comprise entre 0,75 t et 0,9 ss Pour une bobine électromagnétique 1 à cinq couches, le nombre w de spires 9 dans chaque couche 8 est compris entre 0,3w1 et 0,65w1 et la hauteur h de la barre conductrice 7 est comprise entre 0,7 A et 0,8 A Sur la figure 2, une bobine électromagnétique tricouche 1 est représentée branchée à la source de courant impulsionnel 3. Les couches 8 de la bobine électromagnétique 1 sont disposées dans des plans parallèles, sont branchées en accord entre elles et les bornes de la barre conductrice 7 des couches extrêmes 8 sont branchées, à travers les conducteurs 2, à la source de courant impulsionnel 3. Sur la figure 3, la courbe A représente une impulsion de force S en fonction du nombre w de spires 9 dans la couche 8 pour une bobine électromagnétique tricouche 1 dans laquelle D1 = 40 mm et D2 = 10 mm. La courbe A montre la plage de variation du nombre w de spires 9 dans la couche 8. Dans ce cas concret, on a 0,35w1 # w # 0,9 w1, où : (D1 - D2) W1 = (1) 12bl Le nombre w de spires 9 se trouve dans les limites de 7 4 w 419. Dans cette plage de variation du nombre w de spires 9 dans la couche 8, l'impulsion de force S developpée entre la bobine 1 et la plaque paramagnétique 4 acquiert une valeur maximale qui est comprise entre 0,56 N.s et 0,72 N.s.La valeur de l'impulsion de force S de la bobine électromagnétique tricouche 1 ayant un nombre w de spires 9 dans la couche 8 qui est plus important que 0,9w1 et plus faible que 0,35w1 devient commensurable avec la valeur de l'impulsion de force S de la bobine électromagnétique monocouche 1 de mêmes dimensions. La hauteur h de la barre électroconductrice 7 de la bobine électromagnétique 1 est choisie à l'aide de la courbe représentée à la figure 4. La courbe B montre l'impulsion de force S en fonction de la hauteur h de la barre conductrice 7. La courbe B montre la plage de variation de la hauteur h. Pour ce cas concret, c'est-à-dire pour n = 3, D1 = 4Q mm, D2 = 10 mm, w = 9, la hauteur h de la barre conductrice 7 doit être au moins égale à 0,75 # et ne pas dépasser 0,9 #, soit 1,8 mm 4 h -4 2,16 mm, ce qui correspond à une impulsions de force S dans les limites comprises entre 0,66 N.s et 0,69 N.s.La profondeur équivalente de pénétration du champ magnétique dans le métal de la bobine électromagnétique 1 est définie par la relation suivante dans laquelle c est la capacité de la source de courant impulsionnel 3 L1 est l'inductance de la bobine électromagnétique 1 L2 est l'inductance de la plaque paramagnétique 4 M est la mutuelle du système bobine électro magnétique 1 - plaque paramagnétique 4 est la conductibilité de la matière de la bobine électromagnétique 1 ,Ut est la constante magnétique. Si la hauteur h de la barre conductrice 7 est supérieure à 0,9 lui ou inférieure à 0,75 a , l'impulsion de force S produite par la bobine électromagnétique tricouche devient commensurable avec l'impulsion de force S produite par la bobine électromagnétique monocouche 1, avec les mêmes dimensions. Le dispositif représenté à la figure 1, pour nettoyer la surface 5 par élimination des matières qui y adhérent, fonctionne de la façon suivante. Lors de l'application d'une impulsion de courant, successivement à chaque couche 8 de la bobine électromagnétique 1 ayant un nombre w de spires 9, qui est égal, dans le cas présent à neuf, et une hauteur h de la barre électroconductrice 7 qui est égale à 2 mm, par le conducteur 2 de la source de courant impulsionnel 3, autour de la bobine électromagnétique tricouche 1, apparat un champ magnétique impulsionnel et la plaque paramagnétique 4 devient le siège de courants de Foucault. Par suite de l'interaction du champ magnétique impulsionnel avec les courants de Foucault, la plaque paramagnétique 4 se trouve soumise à l'action d'une impulsion de force S transmise à la surface à nettoyer 5. La surface à nettoyer 5 devient le siège d'oscillations élastiques, grâce à quoi se produit l'élimination des matières y ayant adhéré. L'efficacité du nettoyage augmente avec l'augmentation de l'impulsion de force S agissant sur la surface à nettoyer 5 aux frais de l'accroissement des forces agissant sur les matières qui adhérent. La valeur de l'impulsion de force S dépend notablement des paramètres de la bobine 1 et de son exécution constructive. L'exécution de chaque couche 8 de la bobine électromagnétique 1 sous la forme d'une spirale en barre électroconductrice 7 de section rectangulaire assure une face frontale plane de la bobine électromagnétique 1 avec un entrefer minimal entre la bobine 1 et la plaque paramagnétique 4 et augmente le coefficient de remplissage de la bobine électromagnétique 1.Le coefficient de remplissage K est déterminé à l'aide de l'expression suivante 2n w h b K = , (3) (D1 - D2) h dans laquelle n est le nombre de couches 8 w est le nombre de spires 9 dans une couche 8 h et b sont respectivement la hauteur et la largeur de la barre conductrice 7 D1 et D2 sont respectivement les diamètres extérieur et intérieur de la bobine électromagnétique 1 ; et h1 est la hauteur de la bobine 1. L'accroissement du coefficient de remplissage K de la bobine électromagnétique 1, permet à son tour de réduire la dissipation du flux magnétique et d'augmenter l'intensité du champ magnétique à la face frontale de la bobine électromagnétique 1. La pression magnétique que subit la plaque paramagnétique 4 est égale, en valeur, à la densité d'énergie totale du champ magnétique, ce qui entraîne l'augmentation de l'impulsion de force S et, par conséquent, l'augmentation de l'efficacité du nettoyage de la surface. Grâce au branchement en accord entre elles des couches 8 de la bobine électromagnétique 1 (figure 2), le flux magnétique total et l'intensité du champ magnétique à la face frontale de la bobine électromagnétique 1 augmentent et la disposition des couches 8 en plans parallèles permet d'assurer une pression magnétique homogène sur la plaque paramgnétique en sens axial ce qui, en fin de compte, augmente le rendement lors de la conversion dt l'énergie de la source de courant impulsionnel 3 ainsi que l'efficacité de nettoyage de la surface.L'exécution de la bobine électromagnétique multicouche 1 avec un nombre n de couches 8 qui se trouve dans les limites de deux à cinq permet d'assurer la conversion la plus efficace de l'énergie de la source de courant impulsionnel 3 en énergie mécanique de la surface 5 (voir figure 1) à nettoyer aux frais de l'augmentation de l'impulsion de force S appliquée à la suface à nettoyer 5. Dans ce cas, la surface à nettoyer 5 est soumise à une impulsion de force S dont la valeur est de 20 à 35 % supérieure à celle obtenue à l'utilisation des bobines électromagnétiques monocouches 1. Cela est obtenu grâce à l'augmentation de l'inductance et du facteur de qualité de la bobine électromagnétique multicouche 1 par rapport à une bobine électromagnétique monocouche 1.Avec l'augmentation du nombre n de couches 8 au-delà de cinq, la valeur de l'impulsion de force S diminue par suite de l'affaiblissement de la liaison électromagnétique de la plaque paramagnétique 4 avec les couches 8 les plus éloignées de la bobine électromagnétique 1 et devient commensurable avec la valeur de l'impulsion de force S développée par une bobine électromagnétique monocouche 1. Le choix du nombre w de spires 9 dans chaque couche 8 de la bobine électromagnétique se fait dans les gammes suivantes : pour une bobine électromagéntique bicouche 1, ce nombre sera supérieur ou égal à 0,4w1 et inférieur ou égal à 1,lu1 ; pour une bobine électromagnétique tricouche 1, il sera supérieur ou égal à 0,35w1 et inférieur ou égal à 0,9wu ; pour une bobine électromagnétique quadricouche 1, il sera supérieur ou égal à 0,32w1 et inférieur ou égal à 0,75w1 ; pour une bobine électromagnétique à cinq couches 1, il sera supérieur ou égal à 0,3w1 et inférieur ou égal à 0,65w1, w1 étant le nombre optimum de spires 9 dans la couche 8 que l'on trouve dans ke cas de l'absence d'inductances parasites et de résistances actives parasites de la source de courant impulsionnel 3 et du conducteur 2, sans tenir compte de la valeur de la résistance active de la plaque paramagnétique 4. Pour un nombre w de spires 9 dans la couche 8, inférieur à 0,4w1 dans le cas d'une bobine électromagnétique bicouche 1, inférieur à 0,35w1 dans le cas d'une bobine électromagnétique tricouche 1, inférieur à 0,32wu dans le cas d'une bobine électromagnétique quadricouche 1, et inférieur à 0,3w1 pour le cas d'une bobine électromagnétique à cinq couches 1, l'impulsion de force S agissant sur la plaque paramagnétique 4 diminue. Cela est dû à la diminution de la valeur de l'inductance L1 de la bobine électromagnétique 1 et de la mutuelle M entre la bobine électromagnétique 1 et la plaque paramagnétique 4.L'augmentation du nombre w de spires 9 dans la couche 8 au-delà de 1,lu1 pour une bobine électromagnétique bicouche 1, au-delà de 0,9w1 pour une bobine électromagnétique tricouche 1, au-delà de 0,75w1 pour une bobine électromagnétique quadricouche 1 et au-delà de 0,65w1 pour une bobine électromagnétique à cinq couches 1, entraîne l'accroissement de l'inductance L1 de la bobine 1 et de la mutuelle M. Or, dans ces conditions, l'influence notable passe aux pertes de l'énergie sur la résistance active de la bobine électromagnétique 1 ce qui provoque la diminution de l'impulsion de force S avec réduction du rendement du dispositif, par conséquent, diminution de l'efficacité du nettoyage de la surface. La hauteur h de la barre conductrice 7 est choisie, pour une bobine électromagnétique bicouche 1, supérieure ou égale à h et inférieure ou égale à 1,5 pour une bobine électromagnétique tricouche 1, supérieure ou égale à 0,8 t et inférieure ou égale à b , pour une bobine électromagnétique quadricouche 1, supérieure ou égale à 0,75 6 et inférieure ou égale à 0,9 ss , pour une bobine électromagnétique à cinq couches I, supérieure ou égale à 0,7 6 et inférieure ou égale à 0,8 S , b étant la profondeur équivalente de pénétration du champ magnétique dans le métal de la bobine électromagnétique 1. Pour une hauteur h de la barre conductrice 7 inférieure à t pour une bobine électromagnétique bicouche 1, inférieure à 0,8 pour une bobine électromagnétique tricouche 1, inférieure à 0,75 ti pour une bobine électromagnétique quadricouche 1 et inférieure à 0,7 t pour une bobine électromagnétique à cinq couches 1, la résistance active de la bobine électromagnétique croît et le facteur de qualité diminue. Cela entraîne l'augmentation des pertes de l'énergie sur la résistance active et la diminution de l'impulsion de force S (voir la courbe B de la figure 4). L'augmentation de la hauteur h de la barre conductrice 7 (figure 1), au-delà de 1,5 , pour une bobine électromagnétique bicouche 1, au-delà de pour une bobine électromagnétique tricouche i, 'au-delà de 0,9 & pour une bobine électromagnétique quadricouche 1 et au-delà de 0,7t pour une bobine électromagnétique à cinq couches 1, entraîne l'affaiblissement du couplage électromagnétique entre les couches 8 de la bobine électromagnétique 1 et la plaque paramagnétique 4 (voir courbe B de la figure 4). Cela est dû à l'augmentation de l'entrefer entre la deuxième, la troisième, la quatrième et la cinquième couche 8 (figure 1) et la plaque paramagnétique 4, ce qui provoque la diminution de l'impulsion de force S (courbe B, figure 4). Ainsi, le dispositif proposé pour le nettoyage des surfaces par l'élimination des matières adhérentes permet, aux frais de l'augmentation de l'impulsion de force S appliquée à la surface 5 à nettoyer, d'augmenter le rendement lors de la conversion de l'énergie de la source de courant impulsionnel 3 en énergie mécanique de la surface 5 à nettoyer et donc d'augmenter l'efficacité de nettoyage de la surface. REVENDICATION Dispositif pour nettoyer des surfaces par élimination des matières qui y adhérent, du type comportant une bobine électromagnétique, une source de courant impulsionnel qui est branchée à la bobine, une plaque paramagnétique en une matière de haute conductibilité électrique, disposée entre une surface à nettoyer et la face frontale de la bobine électromagnétique, caractérisé en ce que la bobine électromagnétique (1) est multicouche, le nombre n de ses couches (8) étant compris entre deux et cinq, chaque couche 8 ayant la forme d'une spirale en une barre électroconductrice (7) de section rectangulaire, en ce que les couches (8) de la bobine électromagnétique (1) se trouvent dans des plans parallèles est sont connectées en accord entre elles, en ce que, pour une bobine électromagnétique bicouche (1), le nombre w de spires (9) dans chaque couche (8) est compris entre 0,4w1 et 1,lu1, la hauteur h de la barre électroconductrice est comprise entre t et 1,5 L , pour une bobine électromagnétique tricouche (1), le nombre w de spires (9) dans chaque couche (8) est compris entre 0,35w1 et 0,9w1, la hauteur h de la barre conductrice (7) est comprise entre 0,8 et & , pour une bobine électromagnétique quadricouche (1), le nombre w de spires (9) dans chaque couche (8) est compris entre 0,32w1 et 0,75w1, la hauteur h de la barre électroconductrice (7) est comprise entre 0,75t et 0,9h, pour une bobine électromagnétique à cinq couches (1), le nombre w de spires (9) dans chaque couche (8) est compris entre 0,3w1 et 0,65w1, la hauteur h de la barre électroconductrice (7) est comprise entre 0,7a et 0,8 n, étant le nombre optimal de spires (9) et & étant la profondeur équivalente de pénétration du champ magnétique dans le métal de la bobine électromagnétique (1).