Индуктор для нагрева

 

1, ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА, содержащий две плоские катушки,включенные встречно и установленные в горизонтальных плоскостях оппозитно одна к другой с зазором, каждая из которых выполнена по меньшей мере из одного {индуктирующего проводника в виде плоского прямоугольного зигзага , параллельные стороны которого образуют активные участки, а соединякхцие их стороны - лобовые участки, отлич ающий с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева концов прутковых заготовок, активные участки каждой катушки уста - -«. 7...... ..д, О 5НБЛйдТ.новлены наклонно к лобов.ым и с шагом , определяемым по формуле :C

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Н 05 В 6/36

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

:, (21) 3530003/24-07 .(22) 21 ° 10 ° 82 (46) 07 ° 08 ° 84, Бюл, Ю 29 (72) В.Ф.Баглаев, Д.Л.Зубер, Л.Л.Кочергин и В.И.Смирнов (53) 621.365.52 (088.8) (56) 1.Слухоцкий A.E. и др. Индукторы для индукционного нагрева, 1975, с, 252 °

2.Патент США Р 3301991, 219-10 ° 79, 1970. (54) (57) 1. ИНдуктср для нлгрявд, содержащий две плоские катушки,включенные встречно и установленные в горизонтальных плоскостях оппозитно одна к другой с зазором, каждая иэ которых выполнена по меньшей мере из одного индуктирующего проводника в виде плоского прямоугольного зигзага, параллельные стороны которого обраэуют активные участки, а соединяющие .их стороны - лобовые участкй, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева концов прутковых заготовок, активные участки каждой катушки уста„„SU,, 1107349 A новлены наклонно к лобовым н с шагом, определяемым по формуле i = (3,5- Ф5) Ь+ C co s g а ширина активных участков определяется по формуле

Ь=1,2Ьsind. 05 9si 2aL где Т - шаг активных участков индуктирующего провода, м

Ь - зазор между катушками, м1 — длина активных участков,м1 с - острый угол, оьраэуемый активными и лобовыми участкамн;

Ь - ширина активных участков, 2. Индуктор по п.1, о т л и ч а - д ю шийся тем, что прн выполнении Е катушек нз двух и трех индуктирующих проводников параллельные стороны проводников устанавливаются вплот ную одна к другой.

3. Индуктор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что при выполнении катушек из трех индуктирующих проводников ширина крайних проводников составляет 0,6-0,8 ширины среднего проводника.

11О З49!

4зобретение относится к электрогермии и предназначено для индукционного нагрева концов заготовок под ,,пластическую деформацию.

Известен щелевой индуктор для нагрева концов заготовок, выполненный из прямоугольной трубки, на концах которой выполнены П-образные перемычки, под которыми проходят концы заготовок при входе и выходе иэ индухтора. йндуктирующий провод индук- 10 тора снабжен магнитопроводом, имеющим собственную систему охлаждения, и тепловыми экранами из жаростойкого теплоизолирующего материала (11.

Недостаток данного индуктора чизкий КПД при нагреве концов заготовок большой длины, так как в этом случае длина П-образных перемычек оказывается сравнимой с длиной всего индуктирующего провода. 20

Наиболее близким к предлагаемому является индуктор для нагрева, содержащий две плоские катушки, включенные встречно и установленные в горизонтальных плоскостях оппоэитно од- 25

«а к другой с зазором, каж ая иэ которых выполнена по меньшей мере из одного индуктирующего проводника в виде плоского прямоугольного зигзага, параллельные стороны которого образуют активные участки, а соединя:ощие их стороны — лобовые участки f23.

Недостатком известного индуктора является неравномерный нагрев заготовок по поперечному сечению и как следствие пониженная производительность. Это объясняется тем, что индуцированные токи достигают максимальной величины в частях заготовок

У бл «жайших к активным участкам индук- и-« тирующего провода, и, взаимно уничтожаясь, падают до нуля в частях эа готовок, равноудаленных от активных участков индуктирующего провода. Это в свою очередь требует выдержки за- 45 готовок для выравнивания температуры по их поперечному сечению за счет теплопроводности, неизбежно приводит к снижению производительности процесса нагрева, 50

Цель изобретения — повышение равномерности нагрева концов прутковых заготовок.

Поставленная цель достигается тем, что в индукторе для нагрева,содержащем две плоские катушки, включен- 55 ные встречно и установленные в гориэонтальных плоскостях оппозитно .одна к другой с зазором, каждая иэ которых выполнена по меньшей мере иэ одного индуктирующего проводника в виде плоского прямоугольного зигзага, параллельные còoðoíû которого образуют активные участки, а соединяющие их стороны — лобовые участки, активные участки каждой катушки установлены наклонно к лобовым и с шагом, определяемым по формуле

7 =(3,5 — 4,5) h + 0 со52 а ширина активных участков определя. тся по формуле э«п с«. + 0,53 sin 2 шаг активных участков индуктирующего провода, м; зазор между катушками, м„ длина активных участков, м; острый угол, образуемый активными и лобовыми участками; ширина активных участков, м В

b=l,2Ú где т

При выполнении катушек из двух и трех индуктирующих проводников параллельные стороны проводников устанавливаются вплотную одна к другой.

Кроме того, при выполнении катушек из трех индуктирующих проводников ширина крайних проводников составляет 0,6-0,8 ширины среднего проводника.

Выполнение активных участков индуктирующего провода под острым углом к лобовым частям индуктора позволяет индуцировать в каждой иэ нагреваемых заготовок дополнительную ветвь тока, протекающего по их поверхности в плоскости, перпендикулярной продольным осям заготовок.

Этот ток повышает равномерность нагрева поверхности заготовок и тем самым одновременно сокращает технологически необходимое время нагрева, т.е. повышает производительность процесса. Выполнение ветвей индуктирующего провода с указанным шагом позволяет уменьшить взаимодействие магнитных полей соседних один с другим активных участков, принадлежащих одной ветви индуктирующего провода, ток в которых направлен в противоположные стороны. Это позволяет сузить зоны на поверхности нагреваемой заготовки, в которой составляющая индуцированного тока, протекающего вдоль заготовки, падает до нуля, и тем са ым повысить равномерность нагрева, а следовательно, повысить производительность нагрева.

Выполнение активных участков индуктирующего провода указанной ширины позволяет обеспечить более равномерное магнитное поле между активными участками индуктирующего провода и тем самым повысить равномерность нагрева заготовок по периметру, расширив зоны существования составляющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заго1107349

50 товок, и сузив зоны, в которых эта составляющая падет до нуля.

Установка в каждой из параллельных катушек индуктора двух или более электроизолированных одна от другой, включенных электрически согласно и пространственно смещенных одна относительно другой на ширину активной части ветвей индуктирующего провода, позволяет добиться более равномерного принудительного 10 распределения плотности тока по ширине активных частей и тем самым создать между ними более равномерное магнитное поле. Это в свою очередь позволяет повысить равномерность нагрева заготовок по периметру за счет расширения зон существования составляющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заготовок. 20

При установке каждой иэ параллельных катушек индуктора трех и более ветвей индуктирующего провода выполнение крайних в группе активных участков индуктирующего провода ши- 25 риной, равной 0,6-0,8 ширины активных участков, заключенных между ними, позволяет повысить напряженность магнитного поля под крайними активными участками и тем самым расширить зону существования составляющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заготовок, что повышает равномерность нагрева и снижает технологически минимально необходимое время нагрева заготовок, т.е. повышает производительность процесса.

На фиг. 1 изображен индуктор для нагрева, вид спереди; на фиг. 2 разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — 40 схема протекания токов в системе индуктор-заготовка; на фиг. 4 — распределение продольной составляющей плотности индуцированных токов по поперечному сечению нагреваемых за- 45 готовок и переменного магнитного поля в системе индуктор-заготовка; на фиг. 5 — разрез по автивным частям индуктирующего провода катушки, выполненной иэ двух ветвей; на фиг. 6 — то же, выполненной из трех ветвей, Индуктор выполнен иэ верхней 1 и нижней 2 катушек индуктирующего провода, состоящих из активных участков 3 и лобовых частей 4, изготовленных иэ медной водоохлаждаемой трубки. Активные участки 3 установлены под острым углом к лобовым частям 4, изготовлены шириной

5 и расположены параллельно один 60 другому с шагом 6;

С пол(ощью шпилек 7 катушки 1 и 2 индуктирующего провода закреплены на электроизолирующих платах 8 и 9.

Для защиты от излучения нагретых 65 заготовок 10 они заформованы в футерсвку 11 иэ теплоизолирующей, электроизолирующей керамической массы. Платы 8 и 9 с закрепленными на них катушками 1 и 2 индуктирующего провода установлены параллельно одна другой и оппозитно. Верхняя плата 8 соединена с приводом 12, обеспечивающим ее вертикальное поступательное перемещение. Нижняя плата

9 установлена на основании индукционного нагревателя (не показан) .

Для поддержки концов нагреваемых заготовок 10 на футеровке 11 нижней платы 9 установлена водоохлаждаемая направляющая 13.

Для повышения равномерности нагрева на каждой из электроизолирующих плат 8 и 9 могут быть размещены две и более ветвей индуктирующего провода (фиг. 5 и 6) . В этом случае активные участки 3, 14 и 15, принадлежащие различным ветвям индуктирующего провода, установлены вплотную один к другому. При установке на каждой из плат 8 и 9 более двух ветвей индуктирующего провода активные участки выполнены шириной 16, составляющей 0,06-0,08 от ширины участков 3, заключенных между ними.

Индуктор работает следующим образом.

При включении индуктора по верхней 1 и нижней 2 катушкам индуктирующего провода протекает переменный ток 17, благодаря чему вокруг активных участков 3 катушек 1 и 2 индуктирующего провода создается переменное магнитное поле. Поскольку активные участки 3 н клонены под углом к лобовым частям 4, а за. готовки 10 при нагреве расположены перпендикулярно к лобовым частям 4 и параллельно плоскостям электроизо. лирующих плат 8 и 9, силовые линии 8 переменного магнитного поля лежат в плоскостях, пересекающих продольные оси заготовок 10 также .под углом. Это приводит к тому, что плотность индуцированных в заготовках 10 токов имеет две составляющие 19 и 20, продольную составляющую 19, направленную вдоль продольной оси заготовок

10, и азимутальную составляющую 20, направленную перпендикулярно продольной оси заготовок 10. При этом составляющая 20 обеспечивает более равномерный нагрев заготовок 10 (по сравнению со случаем ее отсутствия), По мере нагревания заготовки 10 дискретно перемещают через индуктор, при этом шаг перемещения заготовок

10 равен шагу 6 акт: вных участков

3 индуктирующего провода. Мощность, подводимую к индуктору, и время. нагрева заготовок 10 выбирают из условия достижения заготовками требу1107349 емой температуры на выходе из индуя= тора и обеспечения техиологически допустимого температурного переПада по их поперечному сечению.

Постоянство зазора между катушками 1 и 2 индуктирующего провода и нагреваемыми заготовками 10 при переходе от одного типоразмера за" готовок 10 к другому осуществляется с помощью привода 12. Это позноляет поддерживать на достаточно высоком уровне постоянным кПД индуктора независимо от типоразмера нагреваемых заготовок.

5 Предлагаемый индуктор обеспечивает более равномерный наГрев заго" тонки при одновременном повышении производительности процесса нагрева.

1107349

1107349

Составитель О.Щедрина

Редактор A.Ìoòûëü Техред М. Кузьма Коррректор A. Обручар

Заказ 5780/45 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4