ТОКОПОДВОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

3
Полезная модель относится к конструкции электропечей мощностью в десятки кВА, применяемых в технической физике при лабораторном анализе материалов для определения физико-химических параметров образцов металлических расплавов объемом несколько см, в частности, путем измерения плотности лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии, а также при изучении кинематической вязкости и удельного электросопротивления таких образцов. Полезная модель может быть использована в лабораториях, в том числе при выполнении лабораторных работ в вузах и на металлургических предприятиях.
Известно устройство для определения вязкости и электросопротивления образцов металлических расплавов, содержащее вакуумную электропечь, закрепленную на угловом кронштейне, который закреплен в фундаменте, нижний съемный фланец электропечи, электронагреватель, токоподводы - см. патент на полезную модель РФ №117632 - аналог. Через электронагреватель протекает низковольтный ток величиной до нескольких кА, получаемый от вторичной обмотки силового 30-кВА трансформатора. Токоподводы к электропечи в виде изогнутых медных шин длиной 1 метр имеют в сечении прямоугольную форму (5×30 мм). Их фиксируют болтовыми соединениями на нижнем съемном фланце электропечи и на трансформаторе. Каждый токоподвод выполняют в виде полосы проката медной шины. Недостатками аналога являются, во первых, трудности замены электронагревателя, обусловленные необходимостью разборки электропечи и снятия, а потом и обратной сборки нижнего съемного фланца массой 15 кг и связанной с этим процедуры отсоединения и присоединения токоподводов. Во вторых, передача вибрации от силового трансформатора к крепежным элементам электропечи и через них - к электронагревателю и образцу металлического расплава, несмотря на наличие фундамента. Это, в конечном итоге, изменяет параметры расплава, а также уменьшает точность, достоверность и надежность результатов их определения.
Данный феномен наглядно виден при измерении вышеуказанной геометрии «большой капли», поскольку вместо предполагаемого гладкого овала контура этой капли возникает его волнообразный вид.
Известен токоподвод в виде гибкого кабеля - тросика, используемый для передачи тока в щеткодержателе коллекторных электродвигателях - см. Л.М. Пиотровский «Электрические машины», Госэнергоиздат, М. - Л., 1963, с.32, рис.1-14 - аналог. Такой токоподвод, представляющий собой короткий, длиной 1÷5 см, отрезок многожильного провода диаметром 2÷5 мм, обеспечивает сохранение целостности электрической цепи при взаимном произвольном поперечном перемещении коллектора, щеток и щеткодержателя, возникающие при неизбежных вибрациях во время работы электродвигателя. Однако, этот токоподвод не обеспечивает снижение уровня продольных вибраций, передаваемых вдоль токоподвода, прежде всего вследствие малой длины и отсюда - возможности его незначительного - на 1÷3 мм, тангенциального перемещения, перпендикулярно продольной оси токоподвода.
Прототипом предлагаемой полезной модели является токоподвод для электропечи, содержащий гибкую многожильную шину, соединяющую клеммы трансформатора и токовводы электропечи - см. сертификат качества на токоподвод ГС 400×1200, производство ООО «Кабель и арматура», г.Екатеринбург. Такие токоподводы, пеимущественно прямоугольного сечения, с жилами, выполненными из луженого провода АМГ-50, минимальны по длине, например, 1100÷1200 мм и оптимизированы для минимальных значений электросопротивления, при электротоке примерно 1,1 кА.
Недостатком прототипа является то, что механическая вибрация через эти токоподводы передается как к электронагревателям электропечи, так и к собственно расплаву, что в конечном итоге меняет собственно измеряемые параметры и уменьшает точность, достоверность и надежность результатов определения этих параметров.
Задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава. В конечном итоге это обеспечит увеличение точности, достоверности и надежности результатов измерения.
Поставленная задача решается с помощью полезной модели токоподвода для электропечи.
Токоподвод для электропечи, содержащий гибкую многожильную шину, соединяющую клеммы трансформатора и токовводы электропечи, отличающийся тем, что длина токоподвода по меньшей мере вдвое превышает расстояние между клеммами трансформатора и токовводами электропечи, а также по меньшей мере в 20 раз превышает его максимальный поперечный размер, причем токоподвод преимущественно в его средней части выполнен в виде по меньшей мере одного витка этой шины.
Кроме того, длина токоподвода равна по меньшей мере 1,5 метра;
Кроме того, виток шины имеет эллипсовидную спиралеобразную форму;
Кроме того, виток шины имеет вид дуги окружности.
Предложенная полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в уменьшение механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава. В конечном итоге это обеспечивает увеличение точности, достоверности и надежности результатов измерения.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:
фиг.1. Эскиз токоподвода;
фиг.2. Изображение капли расплава, полученное при экспериментах с предлагаемым токоподводом;
фиг.3. Изображение капли расплава, полученное при экспериментах с токоподводом по прототипу.
Токоподвод для электропечи содержит гибкую многожильную шину 1, с клеммными наконечниками 2, предназначенными для болтовых соединений, виток 3 гибкой многожильной шины 1.
Гибкая многожильная шина 1, приведенная на фиг.1, выполнена из переплетенных под углом  медных луженых проводников диаметром от 0,3 до 0,6 мм и имеет суммарное прямоугольное сечение, в зависимости от тока, например, 10 на 60 мм при токе до 1,5 кА частотой 50 Гц. Клеммные наконечники 2 луженые, выполнены из латуни и имеют 1 или 2 отверстия под болтовое соединение, например, М10. Виток 3 гибкой многожильной шины 1 имеет диаметр, например, 0,3÷0,5 метра, причем таких витков может быть несколько, при соответствующей увеличенной длине вышеупомянутой шины 1. Он также может быть выполнен в виде дуги окружности, например, в виде буквы Ω. (омега) аналогичного размера. Гибкая многожильная шина 1 электрически изолируется изоляционной лентой или помещается в изолирующую хлорвиниловую трубку, причем эта шина 1 размещается таким образом, чтобы обеспечить ей возможность свободного провисания и перемещения, вместе с витком 3, между клеммами трансформатора (на схеме не показано) и токовводами электропечи (на схеме не показано), расстояние между которыми составляет 0,5÷0,8 метра по прямой линии. Поэтому длина гибкой многожильной шины 1 равная 1,1÷1,5 метра оптимальна, поскольку ее дальнейшее увеличение влечет возрастание ее электросопротивления по отношению к электросопротивлению электронагревателя, трудности в изготовлении и удорожание, а уменьшение этой длины повлечет возрастание уровня вибраций в электропечи. Кроме того, поскольку гибкая многожильная шина 1 обладает определенной жесткостью и упругостью, целесообразно для их уменьшения иметь длину этой шины 1 по меньшей мере в 20 раз превышающей его поперечный размер, например, 30 мм.
Результат использования предлагаемой гибкой многожильной шины 1 проиллюстрирован на фиг.2, где показано изображение капли металлического расплава при его температуре +1630°С, полученное при экспериментах по методу «большой капли» с предлагаемой шиной 1, причем видно отсутствие вибрационных искажений изображения контура капли. На фиг.3 приведено изображение аналогичной капли этого же металлического расплава при его температуре +1670°С, полученное ранее при экспериментах с шиной 1 по прототипу, из которого видно наличие вибрационных искажений изображения контура капли. Сравнение изображений показывает преимущество использования предлагаемой гибкой многожильной шины 1 для уменьшения механической вибрации электропечи, электронагревателей и собственно расплава, что в конечном итоге обеспечивает увеличение точности, достоверности и надежности результатов измерения.
Техническое решение, содержащее вышеуказанные совокупности ограничительных и отличительных признаков, позволяет считать его имеющим уровень полезной модели.