ГРУЗОПОДЪЁМНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ
HOISTING ELECTROMAGNET

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к конструкциям грузоподъемных электромагнитов, предназначенных преимущественно для работы с сыпучими грузами: железорудными окатышами, агломератом, стружкой, скрапом, чугунными и стальными чушками и другими, в том числе горячими грузами.
Уровень техники
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].
В выпускаемых в настоящее время грузоподъемных электромагнитах улучшение указанного недостатка не велико.
Существенное увеличение грузоподъемности при работе с сыпучими грузами обеспечивает круглый грузоподъемный электромагнит, полюса которого снабжены расширителями рабочих поверхностей (патент RU №2544050, B66C 1/06, опубл. 2015).
Указанный электромагнит служит прототипом предлагаемого изобретения. Электромагнит содержит корпус с основанием, внутренним и наружным полюсами, катушку управления, герметизирующую (шунтирующую) шайбу, защитную шайбу из немагнитной стали. 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 (поверхностью, равноудаленной от нее).
Увеличение рабочей поверхности полюсов расширителями влечет за собой при работе электромагнита соответствующее расширение тела сыпучего груза, захваченного каждым полюсом. Сужение 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 внутренней поверхности наружного полюса удлиняет более высокую часть тела груза.
Три указанных фактора значительно увеличивают объем (массу) захваченного электромагнитом сыпучего груза.
Однако электромагнит имеет недостаток в том, что расширитель внутреннего полюса состоит из двух деталей. Это несколько усложняет его изготовление и монтаж. Следует отметить, что приварку расширителя непосредственно к полюсу приходится выполнять в опрокинутом на сторону подвески положении электромагнита. Затруднена разборка электромагнита при ремонте.
Кроме того, крепление указанного расширителя непосредственно к полюсу ограничивает возможность усовершенствования электромагнита с целью использования его при работах с горячими грузами, например в производственном процессе отливки чугунных или стальных чушек.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание конструкции электромагнита с расширителями полюсов, позволяющей упростить процессы сборки и разборки электромагнита при ремонте, а также обеспечить использование его при работах с горячими грузами.
Это достигается тем, что расширитель внутреннего полюса имеет форму цельной шайбы и закреплен на защитной шайбе, которая закреплена на расширителе наружного полюса, и тем, что между внутренним полюсом и его расширителем создан воздушный зазор или зазор, заполненный теплоизолирующим материалом с высокой теплостойкостью.
Описание чертежей
На фиг. 1 схематично изображен круглый грузоподъемный электромагнит с защитной шайбой, расположенной в зазоре между расширителями; расширитель внутреннего полюса опирается кольцевым выступом в его верхней части на защитную шайбу, которая опирается на кольцевой выступ расширителя наружного полюса (элементы подвески и ввод кабеля не показаны).
На фиг. 2 - то же, но расширитель внутреннего полюса имеет кольцевой выступ в нижней части и закреплен на защитной шайбе наложенными на нее и приваренными к расширителю дугообразными стальными полосами.
На фиг. 3 - то же, но расширитель наружного полюса выступает наружу и зафиксирован в расточке полюса стальным кольцом прямоугольного сечения.
На фиг. 4 - то же, что на фиг. 2, но между внутренним полюсом и его расширителем имеется зазор, заполненный теплоизолирующим материалом; при этом защитная шайба прикреплена к расширителю наружного полюса дугообразными стальными полосами.
На фиг. 5 изображена правая нижняя часть фиг. 4 в увеличенном масштабе.
На фиг. 6 изображен электромагнит с вертикальными выступами и впадинами на обращенных к воздушному зазору боковых поверхностях расширителей; между внутренним полюсом и его расширителем имеется теплоизолирующий зазор; при этом расширитель внутреннего полюса закреплен на частично заглубленной в него и зафиксированной в расточке наружного полюса защитной шайбе.
На фиг. 7 изображен вид сверху на блок защитной шайбы с расширителями электромагнита, изображенного на фиг. 6.
Осуществление изобретения
Электромагнит (фиг. 1) содержит корпус с основанием 1, внутренним полюсом 2 и наружным полюсом 3, расширители полюсов 4 и 5, катушку управления 6, герметизирующую шайбу 7, дистанцирующую шайбу 8, заливочную массу 9, защитную шайбу 11 из немагнитного материала и набивку 12. В качестве набивки использован теплоизоляционный базальтовый шнур марки ШБТ-Б. Расширители 4 и 5, шайбы 11 и 8 с набивкой 12 собираются в единый блок. При этом шайба 11 плотно входит в расточку расширителя 4, а расширитель 5 так же плотно - в отверстие шайбы 11; рабочие поверхности расширителей выверяются в одной плоскости; также должно быть обеспечено плотное прилегание расширителей к своим полюсам при монтаже блока на электромагнит. Монтаж выполняется опусканием головной части электромагнита на блок с последующим наложением сварного шва на стык наружного полюса 3 с его расширителем 4.
Максимальные механические нагрузки на шайбу 11 действуют только при выключенном электромагните: при боковых ударах электромагнита о предметы или резком опускании его на груз или пол. При захваченном же грузе на расширитель 5 действуют электромагнитная сила притяжения к полюсу 2 и сила прижатия к тому же полюсу грузом.
Шайба 8 подпирает шайбу 7 и ограничивает шунтирующий магнитный поток через шайбу 7 от одного расширителя к другому. Она выполнена из твердого теплостойкого материала, например из микалекса.
Вариант электромагнита на фиг. 2 отличается тем, что расширитель 15 внутреннего полюса 2 имеет кольцевой выступ в нижней части и закреплен на защитной шайбе 11 наложенными на нее и приваренными к расширителю 15 дугообразными стальными полосами 10. Рабочая поверхность расширителя 15 увеличена за счет кольцевого выступа.
По варианту фиг. 3 расширитель 14 наружного полюса 3, выступающий наружу, зафиксирован в расточке полюса стальным кольцом 13 прямоугольного сечения. Это позволяет сохранить величину рабочей поверхности, как у прототипа.
Вариант на фиг.4 отличается от фиг. 2 тем, что между внутренним полюсом 2 и его расширителем 15 имеется зазор 16, заполненный теплоизолирующим материалом; при этом защитная шайба 11 прикреплена к расширителю 4 наружного полюса 3 дугообразными стальными полосами 17. Это предотвращает нарушение зазора 16 при включении электромагнита или ударе о груз или пол.
На фиг. 5 изображена правая нижняя часть фиг. 4 в увеличенном масштабе.
При использовании электромагнита для транспортирования горячих изделий, например в потоке производства чугунных или стальных чушек, особенно сильно нагревается расширитель 15 и внутренний полюс 2, от которого перегревается заливочная масса 9 и изоляция катушки управления 6. В результате катушка управления часто выходит из строя. Поэтому зазор 16 заполнен картоном или плитой из базальтового или муллитокремнеземного (муллитокремнеземистого) волокна с малой теплопроводностью. Это исключает тепловое излучение от расширителя 15 к полюсу 2 и снижает теплопроводность этого участка.
Для шайбы 8 использована уплотненная плита из муллитокремнеземного волокна с глинистой связкой.
Величина зазора от 5 мм до 15 мм (в зависимости от наружного диаметра электромагнита) приемлемо снижает грузоподъемность электромагнита.
Зазор осуществим и в варианте фиг. 3.
У электромагнита с вертикальными выступами и впадинами на обращенных к воздушному зазору боковых поверхностях расширителей 24 наружного полюса 3 и 25 внутреннего полюса 2 (фиг. 6) защитная шайба 21 частично заглублена в оба расширителя, прикреплена к ним болтами 27 со стопорными шайбами 28 и зафиксирована в расточке наружного полюса 3. Между внутренним полюсом 2 и его расширителем 25 имеется теплоизолирующий зазор 26. Он задан распорным стальным кольцом 23. Зазор 26 заполнен тем же, что и зазор 16 на фиг. 4. Шайба 8 также выполнена из материала по варианту фиг. 4.
На фиг. 7 изображен вид сверху на блок защитной шайбы 21 с расширителями 24 и 25 электромагнита, изображенного на фиг. 6. В момент захвата хаотично лежащих фрагментов груза между расширителями 24 и 25 возникает дисбаланс горизонтальных составляющих электромагнитных сил, действующих на обе стороны каждого выступа расширителя 25, которые стремятся развернуть расширитель 25 вместе с защитной шайбой 21. Поэтому шайба 21 прикреплена к расширителю 24 болтами 27 со стопорными шайбами 28.
По сравнению с прототипом изобретение содержит ряд отличий.
Расширитель внутреннего полюса имеет форму цельной шайбы; он закреплен на защитной шайбе, которая закреплена на расширителе наружного полюса.
По четырем вариантам защитная шайба расположена в зазоре между расширителями; ее масса существенно снижена.
Место защитной шайбы заняла дистанцирующая шайба.
Эти отличия позволили: упростить конструкцию как самого расширителя внутреннего полюса, так и крепления его на магните; повысить технологичность процесса сборки и разборки электромагнита, его ремонтопригодность. Особой простотой отличается вариант по фиг. 1.
Кроме того, между внутренним полюсом и его расширителем создан воздушный зазор или зазор, заполненный теплоизолирующим материалом с высокой теплостойкостью. Вместе с дистанцирующей шайбой из аналогичного материала это позволяет более эффективно использовать электромагнит в работах с горячими грузами.