close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2840

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2840
(13)
C1
(51)
(12)
6
H 05B 3/60,
H 05B 1/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СРЕД
(21) Номер заявки: 960007
(22) 1996.01.05
(46) 1999.06.30
(71) Заявитель: Белорусский аграрный технический
университет (BY)
(72) Авторы: Герасимович Л.С., Прищепов М.А.,
Рутковский И.Г. (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский
аграрный
технический университет (BY)
BY 2840 C1
(57)
Электронагреватель токопроводящих сред, содержащий вертикальные плоскопараллельные электроды, образующие в емкости с обрабатываемой средой межэлектродное пространство и подключенные к источнику питания
через пару нормальноразомкнутых контактов коммутирующего аппарата, отличающийся тем, что электронагреватель имеет дополнительное межэлектродное пространство, образованное тремя дополнительными вертикальными плоскопараллельными электро-
Фиг. 1
BY 2840 C1
дами, два из которых меньшие, расположены вертикально один над другим, а третий — напротив их, при этом меньшие электроды подключены к источнику питания, параллельно которому также подключены два последовательно соединенных резистора, один из которых переменный, так, что вместе с участками обрабатываемой среды, находящимися между двумя меньшими электродами и третьим, дополнительного межэлектродного пространства образован
измерительный мост питающийся от источника питания, с измерительной диагональю, образованной между общей
точкой соединения двух последовательно соединенных резисторов и третьим электродом, через первую группу двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов подключенной ко входам четырех усилителей, выполненных
в виде транзисторов, коллекторы которых являются выходами усилителей, причем общая точка двух последовательно
соединенных резисторов соединена с базами транзисторов через соответствующие регулируемые резисторы, а третий
электрод подключен к центральному подводящему контакту первой группы двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов, первый отводящий контакт которого через первую пару нормальнозамкнутых контактов первого
реле соединен с эмиттером транзистора первого усилителя, при этом эмиттеры остальных транзисторов подключены
ко второму отводящему контакту первой группы двухпозиционного переключателя режимов, причем эмиттер транзистора второго усилителя через пару нормальнозамкнутых контактов второго реле, обмотка которого через первую пару нормальнозамкнутых контактов третьего реле и первую пару нормальноразомкнутых контактов четвертого реле
подключена к источнику питания, при этом через пару нормальноразомкнутых контактов третьего реле и подключенную параллельно ей вторую пару нормальноразомкнутых контактов четвертого реле обмотка последнего соединена с
источником питания, эмиттер транзистора третьего усилителя подключен ко второму отводящему контакту первой
группы двухпозиционного переключателя режимов через вторую пару нормальнозамкнутых контактов третьего, третью пару нормальноразомкнутых контактов четвертого и первую пару нормальнозамкнутых контактов пятого реле,
эмиттер транзистора четвертого усилителя через вторую пару нормальнозамкнутых контактов пятого реле подключен
ко второму отводящему контакту первой группы двухпозиционного переключателя режимов, к выходам первого,
второго, третьего и четвертого усилителей через соответствующие диоды и к одному из полюсов источника питания
подключены обмотки первого, третьего, пятого и шестого реле соответственно, к каждой из которых параллельно
подключен соответствующий конденсатор, центральный подводящий контакт второй группы двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов подключен к одному из полюсов источника питания, ее первый отводящий контакт через нормальноразомкнутые контакты реле времени с выдержкой времени на замыкание — к первому выводу
обмотки коммутирующего аппарата, второй вывод которой соединен с другим полюсом источника питания и через
вторую группу нормальнозамкнутых контактов первого реле с первым выводом обмотки реле времени, второй вывод
которой соединен с центральным подводящим контактом второй группы двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов, второй отводящий контакт которой через третью пару нормальнозамкнутых контактов пятого
реле соединен с первым выводом обмотки коммутирующего аппарата, а через добавочный резистор и нормальноразомкнутые контакты шестого реле к источнику питания подключен газоразрядный индикатор.
(56)
Электротехнология/В.А. Карасенко и др. - М.: Колос, 1992, стр. 135-139.
Предлагаемое изобретение относится к устройствам прямого электронагрева сопротивлением и может
быть использовано для тепловой обработки токопроводящих сред.
Известны устройства для электронагрева токопроводящих сред, содержащие корпус, плоскопараллельные фазные
и нулевые электроды подключенные к источнику питания через коммутирующий аппарат, а также горловину для отбора пара, и систему управления процессом термообработки [1].
Основными недостатками указанных устройств являются возможность вести процесс термообработки
только в режиме нагрева или парообразования, а также сложность регулирования интенсивности процесса
парообразования.
Задача, которую решает данное изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства, т.е. обеспечении им как возможности нагрева, так и парообразования среды, и кроме того, обеспечении поддержания заданной интенсивности процесса парообразования среды.
Устройство, решающее указанную задачу, содержит вертикальные плоскопараллельные электроды, образующие в
емкости с обрабатываемой средой межэлектродное пространство и подключенные к источнику питания с напряжением Uc через пару нормальноразомкнутых контактов коммутирующего аппарата, согласно изобретению электронагреватель имеет дополнительное межэлектродное пространство, образованное тремя дополнительными вертикальными плоскопараллельными электродами, два из которых меньшие, расположены вертикально один над
другим, а третий - напротив их, при этом меньшие электроды подключены к источнику питания, параллельно которому также подключены два последовательно соединенных резистора, один из которых переменный, так, что
вместе с участками обрабатываемой среды, находящимися между двумя меньшими электродами и третьим, дополнительного межэлектродного пространства образован измерительный мост питающийся от источника питания,
с измерительной диагональю, образованной между общей точкой соединения двух последовательно соединенных
резисторов и третьим электродом, через первую группу двухгруппового двухпозиционного переключателя режи2
BY 2840 C1
мов подключенной ко входам четырех усилителей, выполненных в виде транзисторов, коллекторы которых являются выходами усилителей, причем общая точка двух последовательно соединенных резисторов соединена с базами транзисторов через соответствующие регулируемые резисторы, а третий электрод подключен к центральному
подводящему контакту первой группы двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов, первый отводящий контакт которого через первую пару нормальнозамкнутых контактов первого реле соединен с эмиттером
транзистора первого усилителя, при этом эмиттеры остальных транзисторов подключены ко второму отводящему
контакту первой группы двухпозиционного переключателя режимов, причем эмиттер транзистора второго усилителя через пару нормальнозамкнутых контактов второго реле, обмотка которого через первую пару нормальнозамкнутых контактов третьего реле и первую пару нормальноразомкнутых контактов четвертого реле подключена
к источнику питания, при этом через пару нормальноразомкнутых контактов третьего реле и подключенную параллельно ей вторую пару нормальноразомкнутых контактов четвертого реле обмотка последнего соединена с источником питания, эмиттер транзистора третьего усилителя подключен ко второму отводящему контакту первой
группы двухпозиционного переключателя режимов через вторую пару нормальнозамкнутых контактов третьего,
третью пару нормальноразомкнутых контактов четвертого и первую пару нормальнозамкнутых контактов пятого
реле, эмиттер транзистора четвертого усилителя через вторую пару нормальнозамкнутых контактов пятого реле
подключен ко второму отводящему контакту первой группы двухпозиционного переключателя режимов, к выходам первого, второго, третьего и четвертого усилителей через соответствующие диоды и к одному из полюсов источника питания подключены обмотки первого, третьего, пятого и шестого реле соответственно, к каждой из которых параллельно подключен соответствующий конденсатор, центральный подводящий контакт второй группы
двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов подключен к одному из полюсов источника питания,
ее первый отводящий контакт через нормальноразомкнутые контакты реле времени с выдержкой времени на замыкание - к первому выводу обмотки коммутирующего аппарата, второй вывод которой соединен с другим полюсом источника питания и через вторую группу нормальнозамкнутых контактов первого реле с первым выводом
обмотки реле времени, второй вывод которой соединен с центральным подводящим контактом второй группы
двухгрупового двухпозиционного переключателя режимов, второй отводящий контакт который через третью пару
нормальнозамкнутых контактов пятого реле соединен с первым выводом обмотки коммутирующего аппарата, а
через добавочный резистор и нормальноразомкнутые контакты шестого реле к источнику питания подключен газоразрядный индикатор.
Техническим результатом при использовании предложенного устройства является расширение функциональных возможностей устройства и обеспечение им точного поддержания температуры обрабатываемой
среды в режиме подогрева и заданной интенсивности процесса парообразования, без применения сложных
средств автоматики.
На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема электронагревателя токопроводящих сред; на
фиг. 2 - диаграмма изменения информационного сигнала ∆U в измерительной диагонали моста при различных режимах работы электронагревателя; на фиг. 3 - диаграммы изменения напряжений при работе электронагревателя в режиме нагрева: на базе-эмиттере транзистора первого усилителя Uбз1, на обмотках первого
реле Up1, реле времени Uрв и коммутирующего аппарата Uk, соответственно; на фиг. 4 - диаграммы изменения напряжений при работе электронагревателя в режиме парообразования: на базе-эмиттере транзистора
второго усилителя Uбэ2, на обмотках третьего Up3, четвертого Up4 и второго Up2 реле, соответственно, на базе-эмиттере транзистора третьего усилителя Uбэ3, на обмотках пятого реле Up5 и коммутирующего аппарата
Uk, соответственно.
Электронагреватель токопроводящих сред содержит вертикальные плоскопараллельные электроды 1, образующие в емкости 2 с обрабатываемой средой межэлектродное пространство 3 и подключенные к источнику питания через пару нормальноразомкнутых контактов 4 коммутирующего аппарата, электронагреватель имеет дополнительное межэлектродное пространство 5, образованное тремя дополнительными вертикальными
плоскопараллельными электродами 6..8, два из которых меньшие 6, 7, расположены вертикально один над другим,
а третий 8 - напротив их, при этом меньшие электроды 6, 7 подключены к источнику питания, параллельно которому также подключены два последовательно соединенных резистора 9, 10, один из которых 10 переменный, так,
что вместе с участками обрабатываемой среды, находящимися между двумя меньшими электродами 6, 7 и третьим
8, дополнительного межэлектродного пространства 5 образован измерительный мост питающийся от источника
питания, с измерительной диагональю, образованной между общей точкой соединения двух последовательно соединенных резисторов 9, 10 и третьим электродом 8, через первую группу 11 двухгруппового двухпозиционного
переключателя режимов 12 подключенной ко входам четырех усилителей 13..16, выполненных в виде транзисторов, коллекторы которых являются выходами усилителей, причем общая точка двух последовательно соединенных
резисторов 9, 10 соединена с базами транзисторов 13..16 через соответствующие регулируемые резисторы 17..20, а
третий электрод 8 подключен к центральному подводящему контакту 21 первой группы 11 двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов 12, первый отводящий контакт 22 которого через первую пару нормальнозамкнутых контактов первого реле 23 соединен с эмиттером транзистора первого усилителя 13, при этом эмиттеры
остальных транзисторов 14..16 подключены ко второму отводящему контакту 24 первой группы 11 двухпозиционного переключателя режимов 12, причем эмиттер транзистора второго усилителя 14 через пару нормальнозамкну3
BY 2840 C1
тых контактов второго реле 25, обмотка которого 26 через первую пару нормальнозамкнутых контактов третьего
реле 27 и первую пару нормальноразомкнутых контактов четвертого реле 28 подключена к источнику питания,
при этом через пару нормальноразомкнутых контактов третьего реле 29 и подключенную параллельно ей вторую
пару нормальноразомкнутых контактов четвертого реле 30 обмотка 31 последнего соединена с источником питания, эмиттер транзистора третьего усилителя 15 подключен ко второму отводящему контакту 24 первой группы 11
двухпозиционного переключателя режимов 12 через вторую пару нормальнозамкнутых контактов третьего 32,
третью пару нормальноразомкнутых контактов четвертого 33 и первую пару нормальнозамкнутых контактов пятого реле 34, эмиттер транзистора четвертого усилителя 16 через вторую пару нормальнозамкнутых контактов пятого реле 35 подключен ко второму отводящему контакту 24 первой группы 11 двухпозиционного переключателя
режимов 12, к выходам первого, второго, третьего и четвертого усилителей 13..16 через соответствующие диоды
36..39 и к одному из полюсов источника питания подключены обмотки первого, третьего, пятого и шестого реле
40..43 соответственно, к каждой из которых параллельно подключен соответствующий конденсатор 44..47, центральный подводящий контакт 48 второй группы 49 двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов
12 подключен к одному из полюсов источника питания, ее первый отводящий контакт 50 через нормальноразомкнутые контакты реле времени 51 с выдержкой времени на замыкание - к первому выводу обмотки коммутирующего аппарата 52, второй вывод которой 52 соединен с другим полюсом источника питания и через вторую группу
нормальнозамкнутых контактов 53 первого реле с первым выводом обмотки реле времени 54, второй вывод которой соединен с центральным подводящим контактом 48 второй группы 49 двухгрупового двухпозиционного переключателя режимов 12, второй отводящий контакт 55 который через третью пару нормальнозамкнутых контактов
пятого реле 56 соединен с первым выводом обмотки коммутирующего аппарата 52, а через добавочный резистор
57 и нормальноразомкнутые контакты шестого реле 58 к источнику питания подключен газоразрядный индикатор 59.
Работает электронагреватель в двух режимах, режиме нагрева «Н» и парообразования «П», следующим образом. Обрабатываемая среда нагревается в двух межэлектродных пространствах 3 и 5. Измерительный мост образованный сопротивлением обрабатываемой среды между электродами 6, 8 и 7, 8, а также резисторами 9 и 10 разбалансируется в процессе нагрева за счет перераспределения подогретой жидкости по высоте емкости 2
электронагревателя путем естественной конвекции. Потенциалы напряжения разбаланса моста ∆U с электрода 8
прикладываются на первую группу 11 двухпозиционного переключателя режимов 12, а с точки соединения резисторов 9, 10 на базы транзисторов четырех усилителей 13...16 через переменные резисторы 17...20. При положении
двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов 12 в положении «Н», когда замкнуты контакты 21 и 22
первой группы 11, а также 48 и 50 второй группы 49 напряжение разбаланса моста через первую пару нормальнозамкнутых контактов первого реле 23 и регулируемый резистор 17 прикладывается на базу-эмиттер транзистора
первого усилителя 13. По мере нагрева обрабатываемой среды сигнал разбаланса моста ∆U увеличивается, который далее усиливается первым усилителем 13 и прикладывается к обмотке 40 первого реле. При достижении напряжения на обмотке первого реле равного напряжению его срабатывания Ucp.1 оно срабатывает и контактом 53
отключает обмотку 54 реле времени. Контакт 51 реле времени с выдержкой времени на замыкание отключает обмотку 52 коммутирующего аппарата от источника питания, который также отключает напряжение с электродов 1,
путем размыкания контакта 4. Кроме этого, первое реле размыкает контакт 23 и отключает транзистор первого
усилителя 13. По мере разрядки конденсатора 44 напряжение на обмотке 40 первого реле уменьшается, когда оно
достигнет величины равной напряжению отпускания первого реле Uотп.1, замкнутся первый и второй контакты первого реле 23 и 53, при этом снова сигнал разбаланса моста поступит на первый усилитель 13, а также через замкнувшийся второй контакт первого реле 53, обмотка реле времени 54 включится на напряжение питания. Если температура обрабатываемой среды имеет требуемую величину, то напряжение разбаланса моста ∆U также имеет
высокое значение и срабатывание первого реле произойдет практически мгновенно за промежуток времени τ1, который меньше времени срабатывания нормальноразомкнутого контакта 51 реле времени с выдержкой времени на
замыкание. Если время τ1 превысит время τ2 произойдет срабатывание коммутирующего аппарата и замыкание
контакта 4. Срабатывание коммутирующего аппарата с некоторой задержкой времени τ2 исключает частые кратковременные включения электронагревателя при температуре обрабатываемой среды равной заданной, или незначительно отличающейся от нее. Время в течении которого происходит нарастание напряжения Up1 до Ucp.1 является
временем работы нагревателя τр, время в течении которого происходит уменьшение этого напряжения Up1 до Uотп.1
является временем паузы τП. Тогда время цикла работы нагревателя τЦ состоит из суммы времен τР+τП. Время паузы
τП в течении всей работы электронагревателя будет оставаться постоянным и будет зависеть от величины емкости
конденсатора 44, чем выше значение емкости конденсатора 44 тем продолжительнее время паузы τП. Время работы τР будет зависеть от значения температуры, обрабатываемой среды в данный момент времени. Работа электронагревателя в режиме нагрева поясняется временными диаграммами изменения напряжения на элементах схемы
представленными на фиг. 3. Установку температуры обрабатываемой среды производят путем изменения коэффициента усиления усилителя 13 изменяя значение сопротивления переменного резистора 17 включенного в цепь базы транзистора. При увеличении значения сопротивления резистора 17 коэффициент усиления усилителя 13
уменьшается, соответственно, задаваемая температура обрабатываемой среды увеличивается, при уменьшении значения сопротивления резистора 17 - она также уменьшается.
4
BY 2840 C1
При положении двухгруппового двухпозиционного переключателя режимов 12 в положении «П», т.е. когда
замкнуты контакты 21 и 24 первой группы 11, а также 48 и 55 второй группы 49 нагреватель работает в режиме
парообразования. Напряжение разбаланса моста ∆U через нормальнозамкнутый первый контакт второго реле 25 и
регулируемый резистор 18 прикладывается на базу-эмиттер транзистора второго усилителя 14. По мере нагрева
обрабатываемой среды сигнал разбаланса моста ∆U увеличивается, а далее усиливается вторым усилителем 14 и
поступает на обмотку 41 третьего реле. При достижении напряжения на обмотке третьего реле равного напряжению его срабатывания Ucp.3 оно срабатывает и через нормальноразомкнутый контакт третьего реле 29 прикладывает напряжение питания к обмотке 31 четвертого реле, которое также срабатывает, а затем нормальноразомкнутым
контактом 30 заблокирует питание своей обмотки и аналогично через нормальноразомкнутый контакт четвертого
реле 28 прикладывает напряжение питания к обмотке 26 второго реле. Срабатывание второго реле произойдет
только лишь при замыкании нормальнозамкнутого контакта 27 третьего реле, который замкнется при достижении
на его обмотке 41 напряжения равного напряжению отпускания Uотп.3. Снижение напряжения на обмотке 41
третьего реле происходит вследствие снижения напряжения разбаланса моста ∆U при переходе процесса нагрева в
режим слабого кипения (фиг. 2). Практически одновременно при срабатывании второго реле напряжение разбаланса моста ∆U через нормальнозамкнутый контакт 32 третьего реле, нормальноразомкнутый контакт 33 четвертого реле, нормальнозамкнутый контакт 34 пятого реле и регулируемый резистор 19 поступает на базу-эмиттер
транзистора третьего усилителя 15, а размыканием нормальнозамкнутого контакта 25 второго реле прекратится
подача напряжения разбаланса моста ∆U на базу-эмиттер второго усилителя. Далее срабатывание и отпускание пятого реле будет происходить аналогично как и первого и по мере достижения на его обмотке напряжения срабатывания Ucp.5 и напряжения отпускания Uотп.5. Включение и отключение коммутирующего аппарата будет производиться нормальнозамкнутым контактом пятого реле 56. Работа электронагревателя в режиме парообразования
поясняется временными диаграммами изменения напряжения на элементах схемы представленными на фиг. 4. Коэффициент усиления второго усилителя регулируется аналогично как и первого резистором 18 так, чтобы третье
реле срабатывало практически при достижении максимального значения напряжения разбаланса моста в режиме
нагрева равного ∆Umax (фиг. 2). При понижении уровня среды в режиме парообразования напряжение разбаланса
моста ∆U превышает значение ∆Umax (фиг. 2), поэтому используя четвертый усилитель на базе транзистора 16 и
подключая на его вход нормальнозамкнутым контактом 35 пятого реле, во время отключения коммутирующего
аппарата, напряжение разбаланса моста и отстраивая его коэффициент усиления переменным резистором 20 добиваются срабатывания реле, обмотка которого 43 подключена на выход усилителя, при пониженном уровне среды.
При этом срабатывая шестое реле своим нормальноразомкнутым контактом 58 коммутирует на напряжение сети
газоразрядный индикатор 59, тем самьм сигнализируя о понижении уровня среды. Частота световых импульсов в
момент паузы работы электронагревателя будет определяться величиной емкости конденсатора 47, чем меньше
емкость конденсатора, тем выше частота световых импульсов.
Использование предложенной конструкции электронагревателя и электрической схемы управления позволяет в 1,2..1,25 раза уменьшить потери электроэнергии на технологический процесс, упростить эксплуатацию, а также повысить надежность работы электронагревателя.
5
BY 2840 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
6
BY 2840 C1
Фиг. 4
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
165 Кб
Теги
патент, by2840
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа