Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11706
.pdf
Улучшения, относящиеся к Glass Tan Lks или связанные с ними.
Мы, компания SIMPLEX ENGINEEILING, зарегистрированная в соответствии с законодательством штата
Делавэр, Соединенные Штаты Америки, по адресу: Washington Trust Building, Вашингтон, штат Пенсильвания,
Соединенные Штаты Америки (правопреемники Уолтера О. А. г-жи Ли Р., гражданки Соединенных Штатов
Америки, проживающей по адресу: 1665, Watova Road, Толедо, штат Огайо, Соединенные Штаты Америки),
настоящим заявляем о характере данного изобретения и способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к изготовлению и рафинированию стекла и заключается в
усовершенствовании формы и структуры емкости, в которой плавится и рафинируется стекло, и из которой
полученное расплавленное и рафинированное стекло формуется и затвердевает в полезную форму; а также
способа, который осуществляется в процессе работы конструкции. Целями изобретения являются
экономичность конструкции и процесса, а также превосходство в качестве продукции.
В заявке на получение патента № 21194 от 1932 года (серийный номер)
40 ( 5,012), мы показали и описали определенные улучшения в конструкции резервуара и, как следствие,
улучшения в производстве стекла. Настоящее изобретение развивается в том же направлении и открывает
новую и более широкую область.
В резервуарах такого типа ранее предлагалось соединять плавильную камеру и камеру плавления суженным
горлышком, но в некоторых случаях, в отличие от конструкции, описанной в настоящем документе, это было
затруднено наличием поплавков.
Согласно настоящему изобретению, резервуар имеет сплошные стенки, поднимающиеся во всех точках на
такую высоту, что он приспособлен для удержания единого тела расплавленного стекла с непрерывной
свободной и беспрепятственной поверхностью на равномерном уровне по всей своей протяженности. В этом
едином теле циркуляционные потоки могут поддерживаться по всей его протяженности, при этом резервуар
включает в себя плавильную камеру, рабочую камеру и канал уменьшенной глубины, соединяющий две
камеры.
Плавильная камера имеет больший объем, чем рабочая камера, и большую глубину, чем канал, поперечное
сечение которого не превышает одной четверти площади плавильной камеры.
Длина канала определяется формулой 6 f Qs + Qr Qdc n, где Qs = суммарное количество теплоты,
переносимой в канал стеклом, вытекающим из плавильной камеры, Q'r представляет собой тепло,
излучаемое в канал из плавильной камеры, Qd' представляет собой количество тепла, отводимого из рабочей
камеры, а N представляет собой потери тепла на погонный фут канала.
На прилагаемых чертежах изображен стеклянный резервуар, воплощающий данное изобретение. На фиг. 1
показан вид резервуара в продольном разрезе; на фиг. 2 — вид в продольном разрезе в плоскости,
обозначенной линией II-II на фиг. 1; на фиг. 2 — фрагментарный вид, соответствующий фиг. 2 и
иллюстрирующий изменение деталей; на фиг. 3 и 4 — виды в большем масштабе и в поперечном разрезе в
плоскостях, обозначенных соответственно на III-II и IV-II на фиг. 1; на фиг. 5 и 6 показаны в поперечном
разрезе и в продольном разрезе стеклянные резервуары двух печей стандартных типов,
усовершенствованием которых является печь, описанная в настоящем изобретении.
Все тела жидкости, которые в разных частях своего объема имеют неравную температуру, создают внутри
себя течения, стремящиеся к выравниванию температуры. Иллюстрации этого принципа можно наблюдать в
течениях океанов, а также в небольших масштабах в системах отопления домов циркуляцией горячей воды и
в термосифонных системах, используемых в радиаторах автомобильных двигателей. Стекло плавится в
резервуаре с помощью пламени, которое распространяется по части поверхности загрузки; Вся масса
расплавленного стекла внутри резервуара, нагретая до 0°C, ',( 404,934 404,934, будучи таким образом
расплавленной и поддерживаемой в расплавленном состоянии, подчиняется тому же принципу; потоки текут
поверхностно наружу из области, над которой играет пламя, к боковым стенкам резервуара; а у дна
резервуара обратные потоки текут внутрь от боковых стенок к той части расплавленного тела, над которой
играет пламя; у боковых стенок потоки текут вниз, а под областью, над которой играет пламя, стекло течет
восходящим столбом.
Обратимся сначала к рис. 5 и 6. На рис. 5 показана обычная мостовая и горловая печь, которая обычно
используется для изготовления стекла для посуды, столовых приборов, прессованной посуды и т. д.; а на рис.
6 — обычная печь для листового стекла. На планах этих двух печей области, обведенные стрелками
сплошной линией, — это области с самой высокой температурой, «горячие зоны», на которых воздействует
пламя печи. Под этими областями стекло внутри резервуара движется восходящим потоком; от этих областей
на поверхности потоки стекла текут наружу к стенкам резервуара; при температуре -30°C к стенкам потоки
поворачивают вниз; В то время как в нижней части резервуара поток направлен внутрь, от стенок к
восходящему потоку, упомянутому ранее (сравните поперечные сечения). Печь мостового типа, изображенная
на рис. 5, характеризуется перемычкой 8, которая проходит по всей длине резервуара от боковой стенки до
боковой стенки, разделяя пространство внутри резервуара на два отсека, которые сообщаются друг с другом
только через вертикально суженное горло 9 в нижней части резервуара. Отсек 10 позади перемычки (справа,
рис. 5) является плавильным отсеком; отсек 11 спереди является рабочим отсеком, из которого извлекается
стекло. Печи этого типа обеспечивают максимальную коммерческую производительность, если горячая зона
центрируется в точке на расстоянии от половины до одной трети расстояния от загрузочного конца (правого
конца, рис. 5) до перемычки S.
Вдоль печи циркуляция организована в два потока (сравните с рис. 5; снова поперечный разрез). Эти два
потока различаются как первичный контур (в котором стекло на поверхности течет к задней стенке, в
загрузочном конце печи – вправо, рис. 5) и вторичный контур (в котором направление потока с поверхности – к
перемычке). Именно в первичный контур постепенно загружаются сырьевые материалы, и в нем происходит
большая часть рафинирования. Если горячая зона сместить от указанного оптимального положения к
перемычке, вторичный контур внутри плавильной камеры практически полностью исчезает, и циркуляция идет
по линиям, указанным пунктирными стрелками b; тогда неочищенное стекло в увеличенном количестве
попадает через горловину 9 в рабочую камеру 11; и продукт печи 75 становится более серьезно дефектным.
Из-за ограничений в качестве стекла, которое можно получить в печи мостового типа (рис. 5), для
производства листового стекла и оконного стекла используется более дорогая и менее экономичная печь,
показанная на рис. 6.
Здесь нет стены моста; Имеется лишь одно отделение. Важная функция мостика в уже описанной печи 85
заключается в снижении температуры стекла с температуры, необходимой для рафинирования
(приблизительно 500 °F), до рабочей температуры (приблизительно 2000 °F). В печи на рис. 6, в которой
отсутствует мостик, вторичный контур свободно простирается до передней стенки, то есть до рабочего конца
резервуара; и, чтобы достичь на рабочем конце необходимой относительно низкой температуры, резервуар
обязательно значительно удлинен. Объем стекла, которое в печи на рис. 0 возвращается с рабочего конца в
горячую зону, во много раз больше объема, отводимого из печи; и, поскольку все стекло, протекающее по
вторичному контуру, с каждым циклом охлаждается до рабочей температуры и снова нагревается до
температуры рафинирования, очевидно, что операция 105 связана с расходом больших количеств тепла,
которые не вносят прямого вклада в производство.
Во всех операциях по разжижению стекла партия будет успешно превращена в стекло при максимально
возможной температуре, не вызывая слишком быстрого разрушения содержащей ее структуры; это означает,
на практике, что максимальная температура стекла внутри камеры составляет около 2°C. Даже при таких
температурах стекло остается настолько вязким, что мелкие пузырьки газа не могут выйти на поверхность,
если они находятся на глубине более одной десятой дюйма ниже поверхности; и именно по этой причине в
камере рафинирования стекло должно многократно, много раз, проходить через первичный контур.
r'I'h, seel of 1 ' lookingo,ncld reirinog (lass depends upon the number of times that, 125 within a given interval, each
portion of the mass is brought to the surface in a high temperature region. The temperature of 2650 () is, however,
much higher than that at that that the glass can be processed, "T -404,934 and, practically, the glass coming from the
melting and refining, area, must reach the area of difficile at the temperature approxing 20000 F.
В упомянутом выше варианте применения мы сформировали по всей длине резервуара перегородку,
проходящую от боковых стенок частично по ширине резервуара и разделяющую его на плавильную камеру и
охлаждающую камеру, сообщающиеся через суженное сбоку горлышко. Настоящее изобретение
предполагает дальнейшую модификацию конструкции и расположения резервуара.
Обращаясь к фиг. 1-4 чертежей, резервуар данного изобретения включает в себя плавильную камеру,
обозначенную цифрой 1, относительно небольшую рабочую камеру или колодец 2 и сравнительно длинный
узкий и неглубокий соединительный канал 3. Однако эти три части резервуара предназначены для
размещения единого тела расплавленного стекла, поверхность которого непрерывно и в одной плоскости
проходит по всей длине резервуара. Это лучше всего показано на фиг. 2.
Желаемые условия плавления поддерживаются в плавильной камере, и, как показано здесь, пламя течет по
подковообразной траектории, обозначенной стрелками b-c, от порта к порту, между портами 4 и 5,
расположенными рядом друг с другом на задней стенке печи. Показаны регенераторы 6 и 7, сообщающиеся с
портами. Это подковообразное пламя, само по себе старое, особенно подходит для наших целей, поскольку
ось горячей зоны находится на центральной линии печи, и практически вся поверхность ванны -4° в
плавильной камере может быть охвачена рафинировочным пламенем, что является условием максимальной
эффективности.
Рабочий отсек 2 относительно невелик, но может быть глубоким; его стенки хорошо изолированы, чтобы
снизить тепловое излучение и поддерживать температуру стеклянных элементов внутри отсека как можно
более равномерной. Однако будет некоторая утечка тепла и, как следствие, некоторая циркуляция стекла
внутри отсека для подачи.
Соединительный канал 3 является очень важным элементом резервуара нашего изобретения, и благодаря
тщательному проектированию и изготовлению этого элемента изобретение реализовано. В результате
тщательных экспериментов и наблюдений стало возможным определить оптимальные размеры канала,
чтобы поддерживать в рабочем отсеке стеклопластиковое тело в наилучшем состоянии для его надлежащей
работы.
Для правильного определения пропорций канала необходимо знать, прежде всего, оптимальные
температуры, которые должны поддерживаться как в плавильной камере, так и в рабочей камере. Они могут,
например, составлять 26500 и 20000 °F соответственно. Канал, включая арку, которая закрывает его сверху,
изготовлен из таких материалов и имеет такие размеры, что теплопотери через стенки будут практически
равны подводимому теплу из плавильной камеры через пространство над поверхностью расплавленного
стекла, плюс явная теплота входящего потока стекла, минус явная теплота обратного потока в плавильную
камеру (поскольку через канал и рабочую камеру поддерживается вторичный контур), и минус явная теплота
стекла, отводимого из рабочей камеры. (В этом утверждении предполагается, что никакое тепло не будет
поступать к арке, которая закрывает канал сверху, или от нее, ни из плавильной камеры, ни в камеру отвода,
из-за потока газов.) Это возможно при правильном управлении 9 Q заслонок в дымовой трубе для
установления такого равновесия давления газа относительно свода канала, но исключение этого фактора из
расчета оставляет возможность, путем манипулирования такими заслонками, компенсировать изменяющиеся
погодные условия и другие переменные, а также постоянно поддерживать оптимальную температуру в отсеке
подачи. 1 OO Ширина канала определяется шириной рабочего колодца, а это, в свою очередь, определяется
потребностями машины или машин, которые получают из рабочего колодца расплавленное стекло. Мы
заметили, что чем уже канал, тем короче он может быть; чем он мельче, тем короче он может быть, и чем
меньше пространство между поверхностью стекла и сводом, открытым на 110 дюймов в сторону плавильного
конца, тем короче может быть канал. Кроме того, материал для стенок канала может быть выбран таким
образом, чтобы наиболее экономично получить желаемый охлаждающий эффект; Очевидно, что чем выше
теплопроводность материала, из которого построены стены (и это может быть изменено в пределах
конструктивной безопасности), тем быстрее происходит потеря тепла, и, соответственно, тем короче должен
быть канал. И мы выяснили, как для любого заданного материала можно рассчитать длину канала для
достижения оптимальных результатов. В целом, мы обнаружили, что площадь поперечного сечения канала
должна быть меньше одной четверти, а предпочтительно — меньше одной шестой части площади
плавильной камеры.
Существует предел, за которым площадь поперечного сечения канала 130 не должна уменьшаться: объем
потока стекла в замкнутом контуре через канал превышает объем 01 окси-ри-рава L из рабочего
компартмента, t Aleend, так что корпус A i( 11 ( хинг-отсек должен CO, i'u Ilk, t ant motion.
Расчет Ii l's'i i,) в конкретной установке SO приводится, например, следующим образом.
В данном случае дно резервуара было построено из блоков Кохарта толщиной 6 дюймов, уложенных на слой
глиняного кирпича толщиной 299 дюймов; боковые стенки были построены из кремнеземного кирпича
толщиной 9 дюймов, расположенного на расстоянии не более 4,5 дюймов от глиняного кирпича; а верхняя
часть резервуара была построена из кремнеземного кирпича толщиной 9 дюймов.
Ширина канала 4 составляет 50 футов.
Глубина остекления в канале 1 составляет 25 футов.
Площадь поперечного сечения пространства в канале над стеклом: 8,2 кв. фута.
Температура стекла, достигаемая в плавильном цехе, составляет 26500 °F.
Температура стекла при поставке: 20000.
-2 Вес расплавленного стекла на кубический фут: 152 фунта.
Удельная теплоемкость стекла на фунт составляет 151 B.TA Ts.
Вес стекла, извлекаемого за час, составляет 635 фунтов.
Постоянная излучения черного тела 901 % в час составляет 155 БТ мкс.
«Cohart» — это торговая марка непористых блоков для печей, изготовленных из одной части кремнезема и
двух частей оксида алюминия.
На основании этих данных и характеристик теплопередачи входящих в состав материалов были рассчитаны
теплопотери данного класса, протекающего по каналу, на фут длины внешней поверхности канала, которые
составили 55 530 БТ·Ус в час.
В результате наблюдений были установлены следующие факты:
Скорость движения по поверхности в час (h lannel 95 футов).
Глубина вытекающего потока в русле составляет 48 футов.
Глубина возвращающегося потока в русле составляет 77 футов.
Температура возвратного стекла 25000.
Имея эти данные, необходимо решить следующее уравнение:
lTn+ 460 4 Tw+ 460)1 В этом уравнении Z 5 Qua обозначает тепло, излучаемое в канал из плавильных камер;
A обозначает площадь отверстия плавильной камеры в канал над стеклом, и в рассматриваемом случае она
составляет 8 2 кв. фута; Коэффициент 155 — это коэффициент излучения и поглощения поверхностей,
подверженных воздействию тепла, излучаемого в канал с плавильного конца. Он определяется
экспериментально и представляет собой численное выражение 65 в B T Ub в час на кв. фут; Trm —
температура стекла в плавильной камере на входе в канал; и Tie — температура g 11 ass in 70 the work out
well.
С учетом всех этих факторов формула продолжает работать, и значение Qr, то есть тепла, излучаемого в
канал из плавильной камеры, составляет 75 509 000 B T Us в час.
Qs, суммарное количество теплоты, переносимой в канал стекловолокном, определяется путем умножения
площади входящего потока, средней скорости, удельного веса на кубический фут, удельной теплоемкости,
температуры и среднего расхода через канал (в виде уменьшаемого значения) и вычитания из него
умноженных друг на друга значений (в виде вычитаемого значения).
Вес стекла в обратном потоке (85%), удельная теплоемкость и температура возвращаемого стекла. Остаток
от приведенных выше данных составляет 520 200 B T Us в час.
Qd обозначает количество теплоты, выделяемой при вытягивании стекла. Оно будет произведением веса
вытянутого стекла, удельной теплоемкости и температуры, и на основе приведенных данных это составит 192
000 B T Us.
В час 95 Qt, что означает общее количество тепла, которое должно быть рассеяно в канале, будет равно Qs +
Qi Qd, и это составит = 837 500 B T Us в час.
Поскольку канал будет рассеивать в среднем 55 530 BTU 7 с в час на фут длины, длина, необходимая для
доставки стекла в отсек доставки при 20000 В, составит 837 500 o 3 = 15 1 фут.
55,5 На рис. 2а показано усовершенствование конструкции канала, благодаря которому печь может быть
адаптирована к различным требованиям, и благодаря которому в процессе эксплуатации она может быть
приспособлена к изменяющимся условиям. В боковых стенках канала и выше уровня стекла образованы
воздушные отверстия 12, а в крыше – дымоход 13 с регулируемой заслонкой. Таким образом, охлаждающий
поток воздуха (который при желании может быть полностью перекрыт) подается на стекло, продвигающееся
по каналу, и объем этого потока, а следовательно, и его охлаждающий эффект, может в определенных
пределах изменяться по желанию.
Следует отметить, что при работе описанной печи стекло, благодаря сужению резервуара в канале -4 404,934
404,934, охлаждается с относительно высокой скоростью при перемещении из зоны нагрева в зону отвода;
при этом скорость охлаждения является переменной и находится под контролем оператора.
Вес набранного стекла обычно относительно невелик и может считаться не более чем одной пятой объема
потока, циркулирующего через приемное отделение.
В таком случае, подобные изменения скорости извлечения, которые могут быть связаны с обычной работой,
практически не влияют на температуру стекла в отсеке подачи.
Мы обнаружили, что, в то время как в печах, которые обычно используются, хорошим считается производство
35 % стекла высшего качества, в описанной печи мы можем производить стекло, 95 % и более которого имеют
высокое качество.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы заявляем, это: 1. Стеклянный резервуар, имеющий сплошные стенки, поднимающиеся во всех
точках на такую высоту, что он приспособлен для хранения единого тела расплавленного стекла с
непрерывной свободной и беспрепятственной поверхностью на равномерном уровне по всей своей
протяженности, в котором могут поддерживаться циркуляционные потоки единого тела по всей его
протяженности, резервуар включает в себя плавильную камеру, рабочую камеру и канал уменьшенной
глубины, соединяющий две указанные камеры, причем плавильная камера имеет большую вместимость, чем
рабочая камера, и указанная плавильная камера имеет большую глубину, чем...
канал, при этом площадь поперечного сечения канала не превышает одной четверти площади плавильного
отсека.
2
Стеклянный резервуар, имеющий сплошные стенки, поднимающиеся во всех точках на такую высоту, что он
приспособлен для удержания единого тела расплавленного стекла с непрерывной поверхностью,
находящейся на равномерном уровне по всей его протяженности, в котором могут поддерживаться
циркуляционные потоки по всей его протяженности, при этом резервуар включает в себя плавильную камеру,
рабочую камеру и канал уменьшенной глубины, соединяющий a.
два указанных отсека, причем глубина этих двух отсеков больше глубины канала, а площадь поперечного
сечения канала не превышает одной четверти площади поперечного сечения соединительного элемента.
Часть 60.
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_404935.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=404935&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB404935A
[]
-' A @ W, <,,i'O l 9
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (США): 14 августа 1931 года.
Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 20 июня 1932 года.
Завершено: 22 января 1934 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
4045935 № 17435/12.
Усовершенствования в области электродвигателей.
Мы, Bru Eiou Gcis AD Di NG MACHIIINF, (COMJ 1 'Ax Y, корпорация, должным образом организованная в
соответствии с законами штата Мичиган, Соединенные Штаты Америки, по адресу: 6071, Второй бульвар,
Детройт, штат Мичиган, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляем о характере данного изобретения
и о том, каким образом оно должно быть выполнено, что будет подробно описано и установлено в следующем
заявлении. Данное изобретение относится к электродвигателю. Оно относится, в частности, к универсальному
двигателю, то есть к двигателю, который может работать как от постоянного, так и от переменного тока.
Двигатель был разработан специально для привода вычислительных и бухгалтерских машин, и на двух
чертежах показано его использование в этих целях.
Вычислительные машины рассчитаны на работу на определенных нормальных скоростях, и, если они не
работают на этих скоростях, часто не обеспечивают удовлетворительной работы. Если пусковой момент
двигателя, приводящего в движение такую машину, невелик, машина будет работать медленно. С другой
стороны, если пусковой момент высок, машина будет работать с рывками, что будет вредно для успешной
работы и опасно для самой машины. В некоторых случаях вычислительные машины используются всего
несколько раз в день, и вносимые в них данные представляют собой небольшие цифры, требующие работы
только части механизма, тогда как в других офисах машины работают почти постоянно днем и ночью, и
вносимые данные могут быть большими, требующими работы всего механизма. Электропитание в разных
городах, штатах и странах сильно различается по своим характеристикам, то есть оно может быть
постоянным или переменным, его напряжение может меняться, а частота, при использовании переменного
тока, часто также меняется. Двигатель, приводящий в движение вычислительные машины, должен быть
способен обеспечивать одинаковый пусковой момент при всех этих изменяющихся условиях.
Наиболее подходящим для этих условий типом двигателя является двигатель с последовательным обмоткой
и коммутатором, и изобретение относится именно к этому типу двигателя. Трудность с двигателями с
последовательным обмоткой и коммутатором заключается в том, что крутящий момент обычно намного
больше при постоянном токе, чем при переменном. Это в значительной степени связано с тем, что при работе
двигателя на постоянном токе поток через якорь преодолевается только сопротивлением обмотки и
противодействующей электродвижущей силой якоря, тогда как при работе двигателя на переменном токе
потоку противодействует не только сопротивление обмотки и противодействующая электродвижущая сила
якоря, но и самоиндукция или реактивное сопротивление обмотки возбуждения и якоря. Последний фактор
значительно уменьшает величину переменного тока, который будет протекать через якорь при заданном
напряжении, и, поскольку крутящий момент является функцией величины протекающего тока, крутящий
момент двигателя При использовании с переменным током он значительно меньше, чем при использовании с
постоянным током. 75 Настоящее изобретение включает в себя создание небольшого двигателя с
последовательной обмоткой и коммутатором, который будет иметь практически одинаковый пусковой момент
как на переменном, так и на постоянном токе. 80 Общая цель изобретения — создание улучшенного
универсального двигателя.
Ещё одной целью является создание усовершенствованной конструкции двигателя, в которой реактивное
сопротивление обмоток переменному току более или менее снижено.
Ещё одна цель — создание чрезвычайно простой и недорогой конструкции двигателя.
Ещё одной целью является создание двигателя, который будет очень маленьким, чтобы его можно было
разместить в небольшом пространстве вычислительной машины, и очень лёгким, чтобы он не сильно
увеличивал вес вычислительной машины. Другие цели и преимущества изобретения станут ясны из
следующего описания и чертежей.
Согласно настоящему изобретению, мы предлагаем электродвигатель с последовательным коммутатором,
предназначенный для использования как с переменным, так и с постоянным током, характеризующийся тем,
что корпус возбуждения включает в себя независимые группы пластин из магнитопроницаемого материала,
расположенных на значительном расстоянии друг от друга и имеющих магнитное сопротивление.
Материал непроницаем для влаги, а обмотки возбуждения устроены таким образом, чтобы обеспечивать
одинаковую полярность в чередующихся полюсных наконечниках, причем на каждую группу пластин
приходится два полюсных наконечника.
На прилагаемых чертежах показан вариант осуществления изобретения, в котором:
На рисунке 1 представлен перспективный вид двигателя.
На рисунке 2 показан вид с торца, при этом одна из торцевых крышек снята, чтобы продемонстрировать
внутреннюю конструкцию; вид сделан со стороны коминутатора двигателя.
На рисунке 3 представлен разрез по линии 3-3 на рисунке 2, но с установленной торцевой крышкой двигателя.
Рисунок 4 представляет собой изображение, аналогичное рисунку 2, но с схематически показанными
обмотками, при этом некоторые части показаны более четко.
На рисунке 5 представлен схематический вид, наглядно иллюстрирующий положение точки А; линии потока с
улучшенными конструкциями поля.
Рисунок 6 представляет собой схематическое изображение, аналогичное рисунку 5, показывающее пути
линий потока в конструкции старого типа; это изображение приведено для целей сравнения.
Рисунок 7 представляет собой еще один скелетонизированный вид с установленным якорем,
демонстрирующий распределение линий магнитного потока через якорь.
На рисунке S представлен вид, аналогичный рисунку 7, с конструкцией якоря старого образца; этот вид
приведен для сравнения.
Двигатель представляет собой двигатель с последовательным коллектором, в котором обмотка якоря
соединена последовательно с обмоткой возбуждения. Как уже упоминалось, потоку постоянного тока через
такой двигатель противодействует главным образом сопротивление обмоток возбуждения и якоря, а также
противодействующая сила якоря. С другой стороны, потоку переменного тока противодействует не только
сопротивление якоря и возбуждения и противодействующая сила якоря, но и самоиндукция или реактивное
сопротивление якоря и возбуждения.
Для того чтобы пусковой момент двигателя был приблизительно одинаковым при переменном и постоянном
токе, необходимо, чтобы величина переменного тока, протекающего через якорь, была практически такой же,
как и при постоянном токе. Поэтому одна из проблем заключается в уменьшении реактивного сопротивления
якоря и самоиндукции поля таким образом, чтобы протекал больший переменный ток, чем обычно, с целью
увеличения момента переменного тока и/или уменьшения момента, развиваемого при использовании
постоянного тока, чтобы он приближался к моменту переменного тока.
Одной из особенностей настоящего изобретения, способствующих достижению этого результата, является
новая конструкция поля.
Обращаясь к рисункам 1 и 5, можно заметить, что ламинированные пластины в полевых условиях
расположены группами или комплектами. В изображенном двигателе, являющемся 6-полюсным, таких групп
три. Эти группы будут обозначены как 10, 11 и 12 соответственно.
Каждая группа состоит из множества дугообразных пластин, снабженных выступающими частями 13 и 14 (рис.
5), образующими полюсные наконечники, вокруг которых могут быть намотаны обмотки возбуждения. Каждая
группа пластин прочно скреплена между собой болтами или заклепками 15, проходящими через пластины;
через торцевые пластины 16 и 17 (рис. 1); и через кольцевые соединительные пластины 18 и 19,
изготовленные из немагнитного металла. Таким образом, каждая группа пластин жестко скреплена между
собой, и группы механически соединены и удерживаются в надлежащем положении относительно друг друга,
но каждая группа магнитно отделена от другой, то есть отсутствует металл, проводящий линии магнитного
потока от одной группы пластин к другой.
Это приводит к концентрации магнитного потока в трех группах в шестиполюсном двигателе, как показано на
рис. 5, который является воспроизведением фактического распределения магнитного потока без
установленного якоря, как показано в демонстрационном тесте с железными опилками. Распределение без
установленного якоря показано для наглядности, распределение с установленным якорем показано на рис. 7.
Можно заметить, что большая часть линий магнитного потока для любой группы пластин, например, группы 10
на рис. 5, проходит между северным и южным полюсами этой группы с очень небольшим просачиванием в
другие группы. Это в значительной степени связано с тем, что нет обратного пути от железных пластин из
групп 11 и 12 к группе 10. Самый простой путь для линий магнитного потока — от северного к южному полюсу
группы 10, а не через другие группы пластин. В результате магнитный поток, генерируемый обмотками
возбуждения группы 10, концентрируется между северный и южный полюса этой группы. Такое же
распределение потока наблюдается, когда якорь установлен на месте, как показано на рис. 7.
Такое распределение потока значительно отличается от распределения, полученного при использовании
старого типа конструкции поля, показанного на рисунке.
На рис. 6 воспроизведен результат 125-кратного демонстрационного испытания с железными опилками типа
полевой рамы, изображенной на рис. 6, без установленного якоря. Видно, что у старого типа магнитный поток
рассеивается по всему пространству якоря и не ограничен между какими-либо двумя полюсами и не
концентрируется в каком-либо конкретном месте.
Преимуществом новой конструкции является снижение самоиндукции катушек магнитного поля. Катушка
должна быть полностью окружена железом, чтобы иметь максимальную самоиндуктивность. Когда часть пути
для потока, создаваемого катушкой, проходит через воздух, катушка имеет меньшую самоиндукцию, чем когда
катушка полностью окружена железом. В данной конструкции катушки поля имеют железный путь только с
одной стороны, и поэтому они не имеют такой большой самоиндукции, как когда железо находится с двух
сторон, как показано на рис. 6.
Еще одно преимущество заключается в том, что ламинированные изделия могут быть изготовлены из узких
металлических полос с гораздо меньшим количеством отходов, чем при старой конструкции. Например,
ламинированные изделия старого типа, показанные на рис. 6, должны быть изготовлены из металлического
листа размером со все ламинированное изделие на рис. 6, тогда как небольшие ламинированные изделия
соответствующих групп на рис. 5 могут быть изготовлены из узких металлических полос и, во многих случаях,
из обрезков, оставшихся после других операций.
Ещё одним преимуществом является меньший вес конструкции, поскольку в каркасе используется меньше
тяжёлого металла. Пространство между группами ламелей, вместо заполнения тяжёлым железом, остаётся
пустым. Торцевые пластины 18 и 19 могут быть изготовлены из лёгкого немагнитного металла, такого как
алюминий, и таких относительно тонких пластин всего две. Это облегчение конструкции является важным
фактором при использовании двигателей в устройствах, которые необходимо часто перемещать, например, в
портативных вычислительных машинах.
Полевые обмотки 20 намотаны вокруг полюсов, как схематически показано на рис. 4, при этом обмотки
соединены последовательно. Предпочтительно, эти обмотки имеют форму свободного мотка, как показано на
рис.
2
и 3, поскольку такая конструкция снижает реактивное сопротивление и способствует улучшению
характеристик двигателя.
Характеристики двигателя дополнительно улучшаются за счет конструкции якоря, используемой в сочетании с
обмоткой возбуждения.
Обращаясь к рис. 7, можно заметить, что пластины якоря 30 имеют кольцевую форму и лишь немного
превышают по радиальной глубине пазы якоря 31.
Эти ламинированные пластины встроены в корпус из фенольного конденсата типа, известного под
зарегистрированной торговой маркой «Бакелит 32», который отлит на валу якоря 33, при этом вал имеет
шероховатую часть 34, показанную на фиг. 3, что позволяет отформованному фенольному конденсату прочно
удерживаться на валу, не проворачиваясь.
Проворачивание пластин якоря в фенольном конденсате предотвращается с помощью пазов или шпоночных
пазов 35, в которые фенольный конденсат заливается во время изготовления якоря. Якорь изготавливается
путем сборки кольцевых пластин в подходящем приспособлении, установки вала якоря на место, помещения
порошкообразного фенольного конденсата или подобного вещества в центральное отверстие и
последующего воздействия тепла и давления, в результате чего фенольный конденсат превращается в
твердую массу. Пластины прочно удерживаются вместе фенольным конденсатом, который также удерживает
их на валу якоря и изолирует от него. Фенольный конденсат также служит опорой для концов обмоток якоря
36, как показано на рис. 3, где кольцевые ступицы 37 и 38 на корпусе фенольного конденсата поддерживают
концы обмоток якоря.
Обмотки якоря, предпочтительно кольцевые, соединены с коммутатором 40, поддерживаемым валом якоря
33, при этом обмотка якоря соединена последовательно с обмотками возбуждения известным способом.
Такая конструкция якоря снижает реактивное сопротивление якоря за счет уменьшения количества железа в
цепи якоря (95%).
Реактивное сопротивление изменяется в зависимости от количества железа, так что, уменьшая количество
железа в якоре, реактивное сопротивление якоря уменьшается. Это достигается без уменьшения полезного
магнитного потока, создающего крутящий момент, поскольку силовые линии концентрируются в кольцевых
пластинах, в которых расположены проводники якоря, а внутренние кромки кольцевых пластин 105 более
насыщены, чем железо в обычной конструкции, хотя, конечно, пластина не должна быть насыщена при
использовании переменного тока. В конструкции старого типа, такой как показано на рисунке 110, 8, где
пластины имеют дискообразную, а не кольцевую форму, и где они прикреплены к стальному валу, внутренняя
часть якоря и вал образуют железный путь для магнитного потока, который не является сильно насыщенным
и который увеличивает количество железа в цепи без увеличения крутящего момента. Часть энергии
расходуется на нагрев вала якоря из-за ненасыщенного характера 120. вал.
Еще один важный момент заключается в том, что крутящий момент якоря уменьшается при постоянном токе.
В якоре старого типа, имеющем дисковые пластины, соединенные 125 непосредственно со стальным валом
якоря, внутренние части дисков и вал якоря образуют железный путь для магнитного потока, что позволяет
постоянному току создавать максимальный магнитный поток. В новой конструкции 130 404,935 кольцевые
пластины становятся...
Насыщение происходит быстрее, и отсутствует дополнительный железный путь для магнитного потока.
Поэтому, когда двигатель работает на постоянном токе, изоляционный материал не образует такого пути, и
вал якоря отделен от пластин этим изоляционным материалом, так что магнитный поток не может легко
достичь вала. Это приводит к уменьшению магнитного потока, создаваемого постоянным током, и,
следовательно, к уменьшению крутящего момента.
Указанные преимущества способствуют тому, что характеристики крутящего момента двигателя i5 при
переменном и постоянном токе становятся практически одинаковыми. За счет уменьшения реактивного
сопротивления протекает больший ток, и крутящий момент увеличивается при работе на переменном токе
(B1). Уменьшение потока, создаваемого постоянным током, приводит к снижению крутящего момента при
постоянном токе, в результате чего крутящие моменты при постоянном и переменном токе сближаются.
Еще одно преимущество конструкции 2i заключается в том, что якорь легче и, следовательно, имеет меньшую
инерцию. Это обеспечивает быстрый запуск и остановку. Учитывая, что этот результат достигается без
уменьшения крутящего момента при работе от переменного тока, следует отметить, что получаются гораздо
лучшие характеристики запуска и остановки.
Еще одна отличительная особенность данного двигателя — способ его соединения с вычислительной
машиной для привода. На рис. 3 показана одна из боковых пластин 50 вычислительной машины, через
которую выступает главный приводной вал 33 машины. Вместо отдельного двигателя, соединенного через
муфту и редуктор с приводным валом вычислительной машины, якорь двигателя установлен
непосредственно на приводном валу и поддерживается им. Приводной вал также поддерживает коммутатор
40, поскольку на левом конце якоря отсутствует подшипник, как показано на рис. 3. Такая конструкция стала
возможной благодаря малому весу якоря и тому факту, что якорь может быть жестко закреплен на
относительно большом приводном валу, имеющем достаточную опору на одном конце. Полевая рама
поддерживается независимо от якоря боковой рамой 50 вычислительной машины. Болты 51 проходят через
Соседние файлы в папке патенты