本發(fā)明涉及磁性起重器，特別是涉及一種具有電永磁體的起重器，該起重器能夠安全地長時間地操作溫度高達(dá)600℃-700℃的鐵磁材料，諸如坯料、鋼錠、板坯等類似軋鋼產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
：已知根據(jù)所使用的磁體的類型，即永磁體、電磁體和電永磁體，磁力起重器被分成三類，每種類型的磁體具有其自身的優(yōu)點和缺點。具有永磁體的起重器的優(yōu)點在于：幾乎可忽略的功率消耗和產(chǎn)生的磁力是可靠地恒定的并且獨立于外部電源。另一方面，即使需要，也不可以增加磁力，并且磁體對于提升重物而言是極其笨重的。此外，負(fù)載釋放需要施加相當(dāng)大的機械功率，以便在起重器和負(fù)載之間產(chǎn)生足夠大的氣隙，以將磁力減小到小于負(fù)載重量的值?？蛇x地，磁體必須是可移動的，使得它們能夠移動遠(yuǎn)離負(fù)載，從而減小磁吸力，或者需要提供補償線圈以在負(fù)載中暫時產(chǎn)生與由永磁體產(chǎn)生的磁通量相反的磁通量，如在FR2616006中所述。相反，在具有電磁體的起重器中，可以通過簡單地調(diào)節(jié)在產(chǎn)生磁場的繞組中流動的電流來自由地改變磁力。然而，電源的任何故障，即使非常短，也會立即消除磁力，從而導(dǎo)致負(fù)載的釋放。因此，顯然，確保供應(yīng)連續(xù)性的安全系統(tǒng)是至關(guān)重要的。具有電永磁體的起重器通過將固定極化的永磁體與可逆類型的永磁體(即，其中極化通過施加電脈沖很容易被反轉(zhuǎn)的磁體)組合而成功克服了上述兩種類型的起重器的主要缺點。當(dāng)固定的和可逆的磁性物質(zhì)的極化導(dǎo)致北-南-北-南串聯(lián)時，磁通量在起重器內(nèi)短路，從而使起重器不工作；而當(dāng)可逆磁體的極化相反時，即北-南-南-北并聯(lián)時，磁通量分裂，通過極片進(jìn)入待移動的鐵磁材料，并且起重器進(jìn)行工作?？赡娲朋w由此產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的磁通量，其還可以引導(dǎo)與其組合的常規(guī)的不可逆的永磁體的通量，以便當(dāng)起重器被停用時使兩個磁體短路，或者將它們并聯(lián)布置以激活起重器。由于反轉(zhuǎn)可逆磁體僅需要電脈沖而不需要連續(xù)供應(yīng)，因此防止了影響電磁體的安全問題。同時，雖然使用永磁體，但也可以在一定限度內(nèi)改變磁力，并且負(fù)載釋放很容易以最小的功率消耗執(zhí)行且沒有用于移動磁體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。然而，就可以安全提升的材料溫度而言，直到今天所制造的具有電永磁體的起重器仍然有著顯著的使用限制。事實上，可逆磁體通常由居里點為約800℃的鋁-鎳-鈷合金(Alnico)制成，而固定極化磁體由居里點分別約為310℃和450℃的釹或鐵氧體制成。這意味著具有Alnico-釹電永磁體的起重器能夠毫無問題地操作溫度不大于150-200℃的鐵磁材料，而具有Alnico-鐵氧體磁體的起重器能夠操作高達(dá)350-400℃的材料。此外，控制可逆磁體的極化反轉(zhuǎn)的換向線圈具有其自己的最大工作溫度，由此一旦達(dá)到了這三個最大溫度(線圈，固定磁體和可逆磁體)中的一個時，起重器必須停止以冷卻，從而確保其完整性，以及熱鐵磁產(chǎn)品的提升和運輸操作的安全性。實際上，這意味著即使設(shè)置有釤鈷合金的最佳固定極化磁體的起重器(其具有約770℃的居里點)在約2小時的以60％的操作循環(huán)(即60％的時間與熱材料接觸，40％的時間和不與熱材料接觸)處理600℃鐵磁材料的操作之后也必須停止。事實上，在該操作時間之后，固定SmCo磁體的平均溫度為約350℃，這也是這種材料的制造商推薦的極限溫度，可逆Alnico磁體的溫度達(dá)到340℃，換向線圈具有180℃的平均溫度，這也接近溫度極限。這還取決于以下事實：在傳統(tǒng)的起重器中，極片固定到極，其中電路表面彼此完全接觸，即沒有氣隙，以減少磁路泄漏，從而使磁阻最小化。然而，當(dāng)這種布置用于提升和運輸溫度在400℃和650℃之間變化的軋鋼產(chǎn)品時，這種布置也會促進(jìn)向起重器內(nèi)部傳遞熱量。如上所述，這種熱傳遞極大地縮短了起重器的操作時間，因為這在相對短的時間內(nèi)在其關(guān)鍵部件中(即按時間順序為固定磁體、可逆磁體和換向線圈)導(dǎo)致了危險的溫度。技術(shù)實現(xiàn)要素：因此，本發(fā)明的目的是提供一種克服上述缺點的具有電永磁體的起重器。該目的通過其中極片不與極接觸(即氣隙不為零)的起重器實現(xiàn)，由于在極片和極之間存在密閉氣隙，大大地且保證次數(shù)地減少從熱材料至上述熱敏關(guān)鍵部件的熱傳遞。其他有利特征將在從屬權(quán)利要求中敘述。因此，該起重器的主要優(yōu)點在于，能夠?qū)⑦B續(xù)安全操作的范圍顯著地增加至比具有電永磁體的現(xiàn)有起重器可達(dá)到的范圍高出幾倍，以至少保證在鋼廠熱區(qū)內(nèi)8小時輪班的可操作性。根據(jù)本發(fā)明的起重器的另一個重要優(yōu)點在于其結(jié)構(gòu)簡單性，這使得其可靠且適合于現(xiàn)有起重器的升級。附圖說明根據(jù)本發(fā)明的起重器的其它優(yōu)點和特性對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將從下面參照附圖對其實施例的詳細(xì)描述中變得清楚，其中：圖1是沿著根據(jù)本發(fā)明的擱置在待提升的負(fù)載上的起重器的中平面的橫截面圖，以及放大的細(xì)節(jié)圖；和圖2是圖1的起重器的角部的底部平面圖的放大細(xì)節(jié)圖。具體實施方式參考這些圖，可以看出，根據(jù)本發(fā)明的具有電永磁體的起重器通常包括外部支承結(jié)構(gòu)、多個電永磁體和調(diào)控電路。該支承結(jié)構(gòu)包括設(shè)置有用于連接至提升裝置(例如吊車)的聯(lián)接器的頂蓋2、兩個周壁3、以及設(shè)置有隔熱屏9以保護(hù)磁體免受由待提升的熱鐵磁材料輻射的熱的底部閉合板10。與電路極1和極片5相同，所述結(jié)構(gòu)顯然由高導(dǎo)磁率材料(通常為低碳鋼)制成，以最小化磁路的磁阻，用于接觸待提升的負(fù)載的極片5在閉合板10下方突出且通過螺釘11固定至極1。每個電永磁體包括布置在極1頂部并與其接觸的可逆磁體6和由沿所述極1的側(cè)面放置的多個塊形成的固定極化磁體7。圍繞可逆磁體6布置有換向線圈8，其控制可逆磁體的極化反轉(zhuǎn)，以在圖1所示的極為北-南-北-南串聯(lián)的起重器的不工作狀態(tài)和極為北-南-南-北并聯(lián)的起重器的工作狀態(tài)之間換向。調(diào)控電路優(yōu)選地包括在EP0929904B1中所述類型的裝置。簡言之，所述裝置對于每個極性均包括靠近極1的基部布置的第一磁性傳感器和布置在固定磁體7和可逆磁體6之間的第二磁性傳感器，以基本上僅測量通過可逆磁體6的磁通量，還包括控制單元，該控制單元用于處理由所述磁性傳感器(圖中未示出)傳輸?shù)男盘柌⑶耀@得在可逆磁體6的磁化曲線上的起重器的操作點。在任何負(fù)載提升和運輸操作期間，上述裝置通過如下來確保絕對安全：檢查磁性物質(zhì)6、7的可逆損耗與起重器的鐵磁回路中，特別是待提升的熱材料中磁導(dǎo)率降低的總和是否仍然使得起重器達(dá)到根據(jù)EN13155標(biāo)準(zhǔn)(或其他國家使用的其他類似標(biāo)準(zhǔn))的提升安全系數(shù)。這種裝置還監(jiān)測優(yōu)選由鋁條或銅條制成的線圈8的效率，以使其體積最小化并且優(yōu)化由于焦耳效應(yīng)的熱耗散。線圈8被設(shè)計成使得它們能夠利用電流恒定或電壓恒定的反轉(zhuǎn)脈沖正確地操作，盡管考慮到高溫材料嚴(yán)苛的操作條件而優(yōu)選使用恒定電流裝置。調(diào)控電路還利用在起重器的各個關(guān)鍵部件內(nèi)延伸的熱探針(圖中未示出)的信號來檢查是否可以安全地執(zhí)行操作?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到本起重器的具體新穎性方面，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于本起重器所針對的特定應(yīng)用，有利的是使極片5不與極1接觸，而是留有小的氣隙，即使這意味著電路磁阻的增加和磁路泄漏的增加。為了克服這種根深蒂固的技術(shù)偏見，申請人已經(jīng)通過測試驗證了在要求起重器操作高達(dá)600-650℃的高溫鐵磁材料的操作溫度下，由于磁阻增加產(chǎn)生的缺點基本上被通過氣隙的熱傳遞的減少所抵消掉，該氣隙允許起重器在與傳統(tǒng)起重器相同的負(fù)載下操作更長的時間，而不必在幾個小時之后使其休息以使其冷卻。更具體地說，回到上述裝備有釤-鈷合金的固定極化磁體的傳統(tǒng)起重器的實例，起重器在600℃以60％的操作循環(huán)移動鐵磁材料，在操作兩個小時之后，與在操作開始時在20℃具有的100％相比，其最大強度提升降低至44％。此外，關(guān)鍵元件達(dá)到的溫度防止繼續(xù)安全地使用必須放置休息以冷卻的起重器。根據(jù)本發(fā)明的起重器面對相同的操作條件并且設(shè)置有高2mm的氣隙，其最初開始時在20℃的最大力由于氣隙而被減小到82％，但是在兩小時的操作之后仍然保留了43％的力。這意味著，盡管有2mm的氣隙，但由于這個密閉氣隙的存在，在兩小時的操作之后，由于磁性物質(zhì)的加熱而導(dǎo)致的損失的減少將兩個起重器的力之間的差值限制為1％，而最初為18％(考慮到EN13155的安全系數(shù)為3，這個差值在實踐中分別為0.33％和6％)。但是，與傳統(tǒng)的起重器相反，本起重器仍然能夠安全地操作，如下表所示，其顯示了即使在16-18小時的操作之后，關(guān)鍵元件的溫度升高尚未達(dá)到極限值，由此起重器仍保持約38％的力。時間(h)SmCo溫度(℃)Alnico溫度(℃)線圈溫度(℃)21069065620018014082292071601628125518018286260182附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例或最佳模式，其中通過在極片5和極1之間插入耐高溫的隔熱材料板4而獲得密閉氣隙，例如商業(yè)上稱為Pamitherm并且由通過硅樹脂聯(lián)接的白云母片材組成的層壓材料。對應(yīng)于每個極1，在板4中形成尺寸略小于極本身的矩形窗口，而在極片5的頂側(cè)和/或在極1的底側(cè)中獲得周邊凹部，例如寬7-12mm和高3-6mm，其形成用于定位板4的座。隨后，磁極1、極片5和板4已經(jīng)達(dá)到至少150℃的溫度以消除任何水分的存在，并且極片5的安裝螺釘11已經(jīng)被緊固以適當(dāng)?shù)貕嚎s板4，使板4充當(dāng)用于氣密地密封由此形成的氣隙12的墊圈。這些氣隙12根據(jù)溫度和操作時間優(yōu)選高度在1和3mm之間，由于干燥空氣極低的熱導(dǎo)率(大約為λ＝0.026W*m-1*K-1)，這些氣隙極大地減少了從溫度高達(dá)650℃的被提升材料接收到的熱傳遞。構(gòu)成板4的材料可以在450℃和800℃之間操作，具有≥300MPa壓縮阻力和非常低的熱導(dǎo)率λ＝0.18W*m-1*K-1(盡管材料的λ高達(dá)0.32W*m-1*K-1也是合適的)。上表中的溫度值是利用根據(jù)優(yōu)選實施例的包括具有這些參數(shù)的板4的起重器而獲得的。磁極1的典型尺寸優(yōu)選地包括寬度在200和350mm之間以及長度在800和1400mm之間，并且在所示的實施例中，板4的被壓縮在極片5和極1之間的部分形成寬10mm和高5mm的框架，雖然該框架具有減小的面積但是更容易傳遞熱量，因為它具有比密閉氣隙12的干燥空氣高約7倍的熱導(dǎo)率。為了最小化該熱量，優(yōu)選在極片5之間，在隔熱材料板4下方安裝散熱器13，每個散熱器13由布置在沿著兩個相鄰極片5的相對的側(cè)壁延伸的一對縱向元件之間的多個橫向元件形成。應(yīng)當(dāng)注意的是，尺寸縮小一半的散熱器13’同時布置在最外面的極片5的外側(cè)壁上，以實現(xiàn)最大的散熱效率，并且散熱器13,13’優(yōu)選地由銅制成，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為λ＝390W*m-1*K-1。由此制造和操作的具有電永磁體的起重器因此能夠安全地長時間地移動溫度為600℃-650℃的材料，諸如坯料、鋼錠、板坯等，并且因此適合于位于鋼廠中所述產(chǎn)品的熱軋線的出口處的冷卻板的排出操作循環(huán)。顯然，根據(jù)本發(fā)明的起重器的上述和圖示實施例僅僅是容許進(jìn)行各種修改的示例。尤其是，磁極的確切數(shù)量、形狀和布置可以根據(jù)具體應(yīng)用而變化，例如通過給起重器提供單個磁偶極或者三個或更多磁偶極，而不是本實施例中所示的兩個磁偶極。此外，能夠以其它方式獲得氣隙12，例如通過在極片5和極1之間布置容納在特定座中的合適材料且高度足夠的墊圈。當(dāng)前第1頁1 2 3