способ формирования бунтов металлической проволоки и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ формирования бунтов металлической проволоки, в частности стальной, при котором организуют падение предварительно образованных витков проволоки в шахту формирования, имеющую цилиндрическую стенку с верикальной осью, а витки, накладываясь друг на друга для формирования бунта, распределяются в шахте по окружности, отличающийся тем, что в процессе падения на витки воздействуют, радиальным усилием притяжения к стенке шахты путем создания вращающегося магнитного поля посредством равномерно распределенных по периферии шахты и питаемых циклически постоянным током электромагнитов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно запитывается лишь один электромагнит.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно запитывают два электромагнита, предпочтительно соседние.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанным усилием воздействуют на уровне верхней части формируемого бунта в процессе формирования.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанным усилием воздействуют на подающие витки над верхним уровнем формируемого бунта.

6. Устройство формирования бунтов металлической проволоки, в частности стальной, содержащее транспортер для подачи предварительно сформированной в витки проволоки, размещенную за транспортером шахту формирования бунтов с цилиндрической стенкой и вертикальной осью, подвижную вдоль вертикальной оси шахты опору для формируемого бунта и смонтированные в верхней части шахты средства создания вращающейся вокруг вертикальной оси радиальной центробежной силы для воздействия на падающие витки, отличающееся тем, что средства создания радиальной силы выполнены в виде электромагнитов, равномерно установленных по периметру стенки шахты, и средств циклического запитывания электромагнитов постоянным током, а стенка шахты на уровне электромагнитов выполнена из немагнитного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству формирования бунта металлической проволоки, в частности из стали, по которому обеспечивается падение предварительно сформированных витков проволоки в формирующую шахту, в которой витки накапливаются для формирования бунта.

Устройства такого типа используются, в частности, в установках протяжки металлической проволоки для формирования бунтов, которые, затем уплотняются и связываются.

На конце конвейера витки проволоки падают друг за другом в шахту с цилиндрической стенкой и вертикальной осью, диаметр которой немного превышает диаметр витков, где они штабелируются для формирования бунта, который затем удаляется из шахты для уплотнения и связывания перед складированием или использованием.

Известен способ формирования бунтов металлической проволоки, в частности стальной, при котором организуют падение предварительно образованных витков проволоки в шахту формирования, имеющую цилиндрическую стенку с вертикальной осью, а витки, накладываясь друг на друга для формирования бунта, распределяются в шахте по окружности.

Известно устройство для формирования бунтов проволоки, содержащее транспортер для подачи предварительно сформированной в витки проволоки, размещенную за транспортером шахту с цилиндрической стенкой и вертикальной осью, подвижную вдоль вертикальной оси шахты опору для формируемого бунта и смонтированные в вертикальной части шахты средства создания вращающейся вокруг вертикальной оси радиальной центробежной силы для воздействия на падающие витки.

Технической задачей изобретения является создание системы формирования бунтов, которая позволяет за счет упорядочения расположения витков, уменьшить габариты бунтов и избежать повреждения проволоки.

Сущность способа состоит в том, что витки проволоки, предварительно образованные, падают в шахту формирования с цилиндрической стенкой и вертикальной осью, распределяются в шахте по окружности, а в процессе падения витков в шахту на них воздействуют радиальным усилием прижатия витков к стенке шахты, причем это усилие направлено вокруг оси шахты.

Устройство для формирования бунтов металлической проволоки, сформированной предварительно в витки, имеющие шахту для формирования бунта с цилиндрической стенкой и вертикальной осью, отличается тем, что оно имеет средства для воздействия на витки центробежной радиальной силой, вращающейся вокруг оси шахты.

Предлагаемый способ и устройство обеспечивают упорядоченное расположение витков в бунте в процессе его формирования, при этом они располагаются наложенными друг на друга слоями, причем витки каждого слоя смещены по углу относительно друг друга. Иначе говоря, каждый виток или группа витков находится в контакте со стенкой шахты в соответствующих точке или точках контакта двух последующих витков или групп витков, равномерно смещенных по окружности. Таким образом оптимизируется разбухание витков в процессе формирования бунтов. Отсюда следует существенный выигрыш (при постоянной длине проволоки) и высоте бунтов, и, следовательно, в их габаритах. Кроме того, поскольку витки располагаются в бунтах равномерно, они имеют большую прочность и меньшую склонность к деформациям в процессе погрузочно-разгрузочных работ. Поскольку сформированные таким образом бунты более компактны, последующие операции уплотнения могут быть уменьшены или устранены, что может привести к устранению уплотнителей и снижению времени и стоимости изготовления или, по меньшей мере, к уменьшению риска повреждения проволоки в процессе уплотнения.

По специальному варианту изобретения способ применим к формированию бунтов проволоки из металла, который может быть притянут магнитом, а усилие притяжения витков генерируется вращающимся магнитным полем, причем это магнитное поле порождается предпочтительно такими индукторами, как электромагниты, равномерно расположенные по периферии шахты формирования и циклически запитываемые постоянным током.

Благодаря такому расположению циклическое притяжение металлических витков к стенке шахты формования бунта может быть выполнено очень просто без механических органов вмешательства внутрь шахты. Применение магнитного поля, создаваемого электромагнитами, позволяет, кроме того, легко регулировать интенсивность усилия притяжения, а также скорость вращения магнитного поля в зависимости от диаметра проволоки, размеров витков, скорости конвейера транспортировки витков и скорости падения витков в шахту.

Кроме того, применение электромагнитов, размещаемых вне шахты, позволяет легко применять предлагаемый способ на существующих установках без значительных модификаций шахт, причем лишь стенка шахты на высоте электромагнитов должна быть выполнена из немагнитного материала.

На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство формирования бунта, осевое сечение; на фиг. 2 то же, схематическое расположение электромагнитов, вид сверху.

Устройство (фиг. 1 и 2) имеет шахту 1 формирования бунтов стальной проволоки, стенка которой цилиндрическая с вертикальной осью. Эта стенка содержит верхнюю обечайку 2, верхняя часть которой может иметь небольшое расширение для формирования приемного устройства для витков проволоки 3, которые подаются туда конвейером 4, двигающимся по стрелке 5, на котором располагаются витки проволоки 3, лежащей плашмя и с частичным перекрытием; нижнюю обечайку 6, которая служит для направления и удержания сформированного бунта проволоки и снабжена средствами извлечения бунта из шахты (не показаны); промежуточную обечайку 7 из немагнитного материала.

Электромагниты 8 (5 шт в рассматриваемом примере) распределены по окружности по периферии промежуточной обечайки 7, на которой они закреплены. Высота электромагнитов 8 немного меньше высоты промежуточной обечайки, чтобы все линии магнитного поля, создаваемого электромагнитами, пересекали промежуточную обечайку.

Внутри шахты 1 находится горизонтальная плита 9, подвижная в вертикальном направлении, причем ее верхнее положение находится на уровне промежуточной обечайки 7. Эта плита предназначена для поддержания бунта 10 и постепенно опускается с тем, чтобы верхняя часть бунта в процессе формирования постоянно оставалась в зоне действия поля, создаваемого электромагнитами. На фиг. 1 устройство показано в начале формирования, причем бунт 10 образован лишь несколькими витками проволоки 3, расположенными на плите 9 в верхнем положении.

Плита 9 имеет кольцевую форму и окружает центральный вал 11, заканчивающийся вверху обтекателем 12, предназначенным для обеспечения дополнительного направления витков 3 проволоки в процессе их падения в шахту 1, в частности для предотвращения того, чтобы витки падали наклонно и мешали формированию бунта. Обтекатель 12, который находится на высоте промежуточной обечайки 7, выполняется предпочтительно из немагнитного материала. Этот обтекатель не является необходимым в процессе намотки проволоки большого диаметра вследствие того, что использование способа по изобретению имеет в качестве эффекта направление падения витков и упорядочение их положения в бунте.

В соответствии с конструкцией, показанной на фиг. 3, электромагниты 8 располагаются "горизонтально", т.е. так, чтобы общее направление линий поля, которое располагается между двумя полюсами одного и того же электромагнита, находилось бы в горизонтальной плоскости. Для этого электромагниты могут быть сформированы по схеме, представленной на фиг. 3, причем их магнитное ярмо имеет U-образную форму, а полюса, сформированные концами ветвей U, простираются вертикально на высоту, немного меньшую, чем высота немагнитной обечайки 7, и прижимаются к ее внешней поверхности.

В варианте возможно расположить электромагниты "вертикально", т.е. так, чтобы линии поля имели общее вертикальное положение.

Электромагниты 8 и их средства питания током разработаны так, чтобы влияние на витки поля, генерируемого каждым электромагнитом, было локализовано в части кольцевой зоны, заключенной между промежуточной обечайкой 7 и обтекателем 12 и расположенной напротив указанного электромагнита.

Иначе говоря, сила притяжения, воздействующая со стороны электромагнита на один или несколько витков, которые находятся на его уровне в момент, когда он запитан током, действует лишь на участок дуги этого или этих витков, которые расположены ближе всего к указанному электромагниту.

В такой установке внутренний диаметр шахты превышает диаметр витков. Например, диаметр шахты составляет 1150 мм, а диаметр витков приблизительно 1050 мм. Каждый виток имеет, таким образом, возможное горизонтальное биение внутри шахты, равное приблизительно 100 мм. Если один из электромагнитов возбужден, рассматриваемый падающий виток или витки, которые находятся на высоте промежуточной обечайки 7, могут оказаться удаленными от стенки этой обечайки, расположенной напротив указанного электромагнита, приблизительно на 100 мм или даже более с учетом того обстоятельства, что витки могут быть наклонены по отношению к горизонтали. Для того чтобы эти витки были подвергнуты воздействию притяжения, действующего со стороны этого электромагнита, необходимо, чтобы генерируемое или магнитное поле проникало внутрь шахты на глубину, по меньшей мере, равную этому расстоянию, т.е. в рассматриваемом случае приблизительно 150 мм.

Легко понять, что глубина проникновения магнитного поля в шахту должна быть согласована с диаметром шахты и витков, а также с наличием или отсутствием обтекателя и его диаметром.

Кроме того, с целью обеспечения вращения магнитного поля вокруг оси шахты устройство имеет средства (не показаны) для циклического питания электромагнитов 8 постоянным током. Эти средства позволяют запитывать электромагниты по нескольким различным циклам. Например, с учетом фиг. 3, на которой электромагниты обозначены a, b, c, d, e, можно запитывать один магнит и реализовать цикл питания в порядке a, c, e, b, d, a. Можно также запитывать одновременно два магнита, предпочтительно близких, например по следующим циклам:

a+b, c+d, e+a, b+c, d+ e

a+b, b+c, c+d, d+e, e+a

или a+c, b+d, c+e, d+a, e+b

Направление вращения может быть также инвертировано.

Устройство для формирования бунта работает следующим образом.

Перед поступлением первых витков, транспортируемых конвейером 4, электромагнита 8 запитываются в соответствии с предварительно определенными циклами.

Плита 9 приводится в свое верхнее положение, показанное на фиг. 1, на высоту промежуточной обечайки 7. Первые витки 3 падают в шахту 1 и на плиту. Следует уточнить, что в случае, когда устройство приспосабливается для установки типа, описанного в документе FR 2105309, к которому нужно обращаться в случае необходимости дополнительной информации, первые витки могут располагаться на выдвигаемых пальцах, которые проникают в шахту и обеспечивают поддержку бунта в ожидании возврата плиты в верхнее положение, причем эти пальцы втягиваются для обеспечения бунту возможности в процессе формирования расположиться на плите.

В процессе падения витки проволоки притягиваются электромагнитами и вследствие их циклического запитывания, которое создает вращение магнитного поля, витки распределяются по окружности, частично перекрываясь так, как это показано на фиг. 2. По мере осаждения витков и роста высоты бунта опускание плиты обеспечивают таким образом, чтобы верхняя часть бунта в процессе формирования располагалась на уровне промежуточной обечайки и оставалась, таким образом, подвергнутой воздействию магнитного поля.

Желательно, чтобы опускание плиты регулировалось так, чтобы удерживать верхний участок бунта вблизи нижней части зоны влияния электромагнитов. Таким образом, поле обеспечивает преобладающее влияние на витки в процессе падения, причем необходимое усилие притяжения указанных витков относительное слабое. Поле еще воздействует на витки, которые только что опустились, что позволяет предотвратить их возможное перемещение, которое может быть следствием, например, упругости витков. Расположенные ниже витки, находящиеся вне поля, не перемещаются вследствие давления на них верхних витков.

Когда все витки уложены, а бунт сформирован, плита опускается в нижнее положение и бунт эвакуируется.

Таким образом, благодаря равномерной укладке витков, высота бунта оказывается существенно сниженной по сравнению с высотой бунтов, выполненных по существующей ранее технологии, в которых витки распределяются нерегулярно, накладываясь друг на друга случайным образом.

В качестве примера в случае представленной выше установки, используемой за линией протяжки, производящей проволоку диаметром 5,5 мм, сформированную предварительно в витки диаметром 1050 мм, падающие в шахту со скоростью порядка 25 витков, каждый электромагнит запитывается постоянным током и работает при приблизительно 40000 Ампер-оборот в режиме намотки. Пять электромагнитов используются и запитываются последовательно, создавая магнитное поле, вращающееся со скоростью приблизительно 0,25 оборотов/с.

Таким образом, получено снижение высоты бунта более чем на 30%

Скорость вращения поля может быть изменена в большом диапазоне в зависимости от выбранного цикла питания электромагнитов, размерных характеристик проволоки и скорости падения витков. Она зависит также от времени подъема мощности электромагнитов, что требует минимальной длительности их запитывания для того, чтобы созданное магнитное поле могло оказать эффект достаточного притяжения витков.

Кроме того, необходимо учитывать остаточную намагниченность электромагнитов, которая приводит к запаздыванию в исчезновении магнитного поля по отношению к моменту отключения их электропитания, следовательно, нужно предусмотреть длительность цикла питания, достаточную для предотвращения того, чтобы эффекты поля, создаваемые различными электромагнитами, не возмущали друг друга или даже не сводили его к нулю.

Для этого электромагниты располагают предпочтительно так, чтобы смежные полюса двух соседних электромагнитов имели бы эту же полярность. С этой же целью можно предпочтительно запитывать электромагниты по циклу, в котором запитывают электромагнит, затем не смежный электромагнит, а следующий и так далее.

Кроме того, для снижения времени отклика электромагнитов можно постоянно поддерживать в них некоторое напряжение, например приблизительно 90 В, недостаточное для создания эффекта притяжения, но позволяющее снизить время подъема мощности в процессе цикла питания их под рабочим напряжением, порядка 200 В в этом случае.

Изобретение не ограничивается устройством и способом, описанным выше в качестве примера.

В частности, может быть изменено число магнитов и они могут располагаться так, чтобы смежные полюса двух смежных электромагнитов имели одинаковую полярность или инверсную полярность. В случае смежных полюсов одинаковой полярности число магнитов будет четным для предотвращения разрыва в распределении полюсов.

Вращающееся магнитное поле может также генерироваться любыми известными специалисту в области электромагнетизма способам, используя, например, многофазные индукторы или ярмо и обмотки, подобные обмоткам статора электродвигателя, запитываемым постоянным или же не постоянным током.

Магнитное поле может также воздействовать на большую или меньшую высоту и на более или менее близкий к верхнему торцу шахты уровень, причем соответствующие высоты промежуточной и верхней обечаек согласуются соответствующим образом.