устройство для левитации некоторого количества материала

Формула изобретения

Устройство для левитации некоторого количества материала, содержащее катушки для удержания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушках, при этом устройство содержит две катушки, первую и вторую, которые во время использования создают переменное электромагнитное поле, при этом труба из непроводящего материала расположена внутри катушек так, что труба присутствует между катушками и некоторым количеством материала, используемого и удерживаемого в левитации между первой и второй катушками по мере перемещения вдоль центральной оси катушек внутри трубы из непроводящего материала, причем первая катушка расположена над второй катушкой, имеет меньшее число обмоток, катушки соединены через один источник тока или каждая имеет отдельный источник тока, отличающееся тем, что труба расположена вертикально с открытым верхним отверстием и закрытым нижним отверстием и заполнена магнитной жидкостью, при этом первая катушка с меньшим числом обмоток расположена у входного отверстия, а левитирующий материал, удерживаемый между электромагнитными полями первой и второй катушек, смещается от открытого входного отверстия к закрытому выходному отверстию трубы под воздействием сил давления магнитной жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для левитации некоторого количества проводящего материала, содержащему катушку для удерживания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушке.

Известно устройство для левитации некоторого количества проводящего материала (см. WO 03/071000 A1), содержащее катушку, в которую подается изменяющийся электрический ток, создающий электромагнитное поле и обеспечивающий нагревание проводящего материала до испарения с последующим покрытием подложек, таких как полосовой материал.

Недостатком данного устройства является одновременное использование изменяющегося электрического тока, как для обеспечения сил левитации, так и нагрева материала, с последующим возникновением дисбаланса тепломассобменного процесса, особенно когда требуется более высокая температура плавления и испарения, что резко ухудшает качество готового продукта.

Известно устройство для левитации некоторого количества проводящего материала (см. патент РФ № 2370921 МПК H05B 6/32 опуб. 20.10.2009 бюл. № 29), содержащее катушку для удержания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушке. При этом устройство содержит две катушки, первую и вторую катушку, которые во время использования создают переменное электромагнитное поле, при этом труба из непроводящего материала расположена внутри катушек так, что труба присутствует между катушками и некоторым количеством материала, используемого и удерживаемого в левитации между первой и второй катушкой по мере перемещения вдоль центральной оси катушек внутри трубы из непроводящего материала, причем первая катушка расположена под второй катушкой, имеет меньшее число обмоток и соединены через один источник тока или каждая имеет отдельный источник тока. Недостатком является узкая область использования, обусловленная обязательным наличием электропроводящего материала, подвергаемого левитации. При этом необходима сложная система поддержания температурного режима плавления и испарения проводящего материала при регулировании силы тока, обеспечивающего лишь его нагрев, а в условиях внезапного перегрева, наблюдаемого в практических условиях, отсутствует возможность охлаждения проводящего материала, то есть не осуществляется поддержание устойчивости тепломассообменного процесса.

Технической задачей является осуществление левитации некоторого количества не только проводящего, но и непроводящего материала, а также упрощение поддержания нормированного тепломассообменного процесса путем осуществления не только нагрева подвергаемого левитации материала, но и при необходимости его охлаждение путем погружения некоторого количества материала в магнитную жидкость, подвергающуюся воздействию переменного электромагнитного тока первой и второй катушек.

Технический результат по осуществлению левитации проводящего и непроводящего материалов достигается тем, что устройство для левитации некоторого количества материала, содержащее катушки для удержания материала в левитации с использованием изменяющегося электрического тока в катушках. При этом устройство содержит две катушки, первую и вторую катушку, которые во время использования создают переменное электромагнитное поле, при этом труба из непроводящего материала расположена внутри катушек так, что труба присутствует между катушками и некоторым количеством материала, используемого и удерживаемого в левитации между первой и второй катушкой по мере перемещения вдоль центральной оси катушек внутри трубы из непроводящего материала, причем первая катушка расположена над второй катушкой, имеет меньшее число обмоток и соединены через один источник тока или каждая имеет отдельный источник тока, при этом труба расположена вертикально с открытым верхним отверстием и закрытым нижним отверстием и заполнена магнитной жидкостью. При этом первая катушка с меньшим числом обмоток расположена у входного отверстия. Левитирующий материал, удерживаемый между электромагнитными полями первой и второй катушек, смещается от открытого входного отверстия к закрытому выходному отверстию трубы под воздействием сил давления магнитной жидкости.

Устройство для левитации некоторого количества материала содержит (фиг.1) вертикально установленную трубу 1 из непроводящего материала, верхнее 2 открытое отверстие и нижнее 3 закрытое отверстие. При этом труба 1 заполнена магнитной жидкостью 4. Первая катушка 5 имеет меньшее число обмоток, чем вторая катушка 6, и находится у верхнего 2 открытого отверстия, а вторая катушка 6 расположена перед нижним отверстием 3. Материал 7, подвергающийся левитации по мере перемещения по центральной оси 8 катушек 5 и 6, занимает последующие положения а), б), и в) от верхнего 2 открытого отверстия до нижнего 3 закрытого отверстия трубы 1.

Устройство для левитации некоторого количества материала работает следующим образом. Материал (проводящий или непроводящий) помещается на поверхность магнитной жидкости 4 у верхнего 2 открытого отверстия вертикально установленной трубы 1 с первой 5 и второй 6 катушками. Вначале работы свободная поверхность магнитной жидкости 4 имеет плоскую горизонтальную форму. При подаче электрического тока на обмотки катушки 5 в ней генерируется электромагнитное поле, поверхность магнитной жидкости 4 сначала принимает вогнутую форму, а затем по мере увеличения тока на катушке 5 пондеромоторные силы, прижимая магнитную жидкость 4 к стенке трубы 1 одновременно втягивают ее в область максимального поля, в результате чего образуется магнитожидкостное кольцо в плоскости симметрии магнитного поля. При дальнейшем увеличении тока на обмотках катушки 5 пондеромоторные (магнитные) силы значительно превосходят силу тяжести, благодаря чему магнитожидкостное кольцо над материалом 7 утолщается. Под слоем магнитной жидкости 4 образуется изолированная газовая полость, перекрывающая сечение трубы 1. Далее толщина слоя магнитной жидкости 4 растет за счет перетекания магнитной жидкости 4 снизу, а воздушная полость с материалом 7 под действием сил левитации проталкивается вниз. При этом магнитная жидкость 4 действует как охлаждающий элемент материала 7. При подаче и увеличении электрического тока на обмотки катушки 6 плоскость симметрии магнитного поля смещается вниз, проталкивая воздушную полость с материалом 7 к нижнему отверстию 3.

Оригинальность предложенного изобретения заключается в том, что для левитации, как проводящего, так и непроводящего материала, используется магнитная жидкость, заполняющая вертикально установленную трубу, расположенную вдоль центральной оси электромагнитного поля, создаваемого катушками, при этом первая катушка расположена у входного открытого отверстия трубы для создания воздушной полости, а вторая перед выходным закрытым отверстием.