Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ, со держащее тороидальный индуктор, выполненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее одним из участков вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и тороидальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка. а внутренняя - электропроводного стержня, причем вторичный виток на втором участке между индуктором и плавильной камерой выполнен с разъемом в горизонтальной плоскости, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, вторичный виток на втором участке обхватьшает с зазором электропроводный стержень, образуя коаксиальный токопровод, на первом участке - первичную обмотку без зазора, а электропроводный стержень в горизонтальной плоскости выполнен с разъемом. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что плавиль (Л ная камера снабжена системой созда ния вакуума и подачи инертного газа, выполнена вакуум-плотной, и разъемы коаксиального токопровода снабжены вакуумными уплотнениями. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что плавильная камера снабжена соединенной с ней литниковой системой. -ч| 30 Эд л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ае (и) А эцио Н 05 В 6/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НСМИТЕТ ССС (21) 3558935/24 -07 (22) 02.03.83. (46) 07.10.84. Еюл. В.37 (72) А.В. Иванов, И.И. Иульмеико и A.М. Уржумсков (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.365.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Я 630757, кл. H 05 В 6/32, 1978

2. Авторское свидетельство СССР

В 688998, кл. Н 05 В 6/32, 1978. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВКИ

МКТАЛЛА ВО ВЗВКШКННОИ СОСТОЯНИИ, содержащее тороидальный индуктор, выполненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее одним из участков вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и тороидальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка, а внутренняя — электропроводного, стержня, причем вторичный виток на втором участке между индуктором и плавильной камерой выполнен с разьемом в гориэоитаяьной плоскости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, вторичный виток на втором участке обхватывает с зазором электропроводный стержень, образуя коаксиальный токопровод, на первом участке — пер« вичную обмотку без зазора, а электропроводный стержень в горизонтальной плоскости выполнен с разъемом.

2. -Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что плавильная камера снабжена системой созда" ния вакуума и подачи инертного газа, выполнена вакуум-плотной, и разъемы коаксиального токопровода снабжены

O вакуумными уплотнениями.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что плавильная камера снабжена соединенной с ней литниковой системой.

865 3

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащем тороидальный индуктор, вы полненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее.одним из участков вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и тороидальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка, а внутренняя - электропроводного стержня, причем вторичный виток на плавильной камерой выполнен с разь-, емом в горизонтальной плоскости, вторичный виток на втором участке обхватывает с зазором электропроводный стержень, образуя коаксиальный токопровод, на первом участке — первичную обмотку без зазора, а электропроводный стержень в горизонтальной плоскости выполнен с разъемом.

Плавильная камера может быть снабжена системой создания вакуума и подачи инертного газа, выполнена вакуум-плотной, .и разъемы коаксиального токопровода снабжены вакуумными уплотнениями.

Плавильная камера также может быть соединена с литниковой системой.

На фиг. 1 приведено устройство, разрез, с указанием узлов системы охлаждения; на фиг. 2 — вариант конструкции плавильной камеры в виде вакуумной камеры с литниковой системой.

Устройство (фиг. 1) содержит электрически связанные коробообразные элементы 1 и 2 вторичного витка и центральный водоохлаждаемый электропроводный стержень, состоящий из двух отрезков 3 и 4, проходящий через оба коробообразных элемента 1 и 2 и электрически соединяющий их, тороидальную первичную обмотку 5 на коль цевом сердечнике 6, размещенную в элементе 1, причем элемент 2 служит плавильной камерой ° Злементы 1 и 2 снабжены металлическими крышками 7 . и 8, в которых выполнены кольцевые зазоры 9 и 10 Электрическая связь между элементами 1 и 2 образована посредством соосных электропроводному стержню коаксиальных токопроводов

1 1117

Изобретение относится к индукционному нагреву, в частности к устройствам для плавки и удержания металлов во взвешенном состоянии, и может быть использовано для обестигельной индукционной плавки в вакууме или защитной атмосфере (особенно в тех случаях, когда недопустимо даже малейшее загрязнение расплава мате риалов тигля, а также для точного . 1п литья

Известно устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, в котором расплавленный металл удерживается многовитковым индуктором, охватывающим тороидальную полость (1) .

Однако функциональные возможности втором участке ме у индуктором и этого устройства очень ограничены изза необходимости высокого (несколько сотен вольт) питающего напряжения, что приводит к неизбежным пробоям при плавке в вакууме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащее тороидаль. ный индуктор, выполненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и торондальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка, а внутренняя — электропроводного стержня, а вторичный виток на участке между индуктором и плавильной камерой выполнен с разъемом в горизонтальной плоскости (2) .

Однако иэ-за наличия слоя теплоизоляции между расплавом и первичной обмоткой вторичный виток обладает повышенной индуктивностью рассеяния, что делает невозможным достижение предельного для тороидального трансформатора КПД.

Необходимость вакуумной камеры для размещения в ней всего устройства, высокое напряжение на выводах первичной обмотки, находящихся в вакууме, и жесткая механическая связь плавильной камеры с трансформатором

Крайне ограничивают функциональные воэможности известного устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение

КПД устройства.

1117865 ромагнитное поле в плавильной камере, которое за счет вихревых токов нагревает тороидальной формы расплав и за счет электродинамического взаимодействия с вихревыми токами удержйвает его во взвешенном состоянии.

При необходимости плавка может о вестись в вакууме, который создается

7, в герметичной плавильной камере уст10 ройством 17 или в среде инертного газа, которым плавильная камера saполняется нз устройства 18. В случае, если плавильная камера снабжена литниковой системой 19, устройство может использоваться для точного литья, при этом вследствие эффекта ток протекает по внутренней поверхности верхнего отсека плавильной камеры, нагревая и поддерживая расплав, в

20 нижнем отсеке камеры поле практически отсутствует. После окончания плавки и выдержки металла плавно уменьшают ток, потребляемый от источника, в результате чего происходит опуска25 ние тороидального расплава и заполнение им полостей литниковой системы. Далее нижний отсек с литниковой системой отделяется для извлечения изделий.

3

11 и 12, сопряженных с краями зазоров 9 и 10.

Участок коаксиальной линии, соеди няющий элементы 1 и 2, снабжен разьемом, образованным контактными фланцами 13 и 14, фланцами токопроводов

11 и .12 и накидной гайкой 15.

Внутренняя полость коробообразног металлического элемента 1 с крышкой внутри которого размещена тороидальная обмотка 5, выполнена по высоте, внешнему и внутреннему диаметру совпадающей с соответствующими размерами обмотки 5.

В коаксиальном разъеме установлена упругая прокладка 16, обеспечивающая вакуумное уплотнение плавильной камеры.

На фиг. 2 дополнительно показаны системы для создания вакуума 17 и подачи инертного газа 18, а также литниковая система 19.

Устройство работает следующим образом.

В первичную обмотку 5 поступает ток от источника повышенной частоты, который возбуждает переменный поток в кольцевом сердечнике 6, в результате чего наводится переменная ЗДС во вторичном витке на краях кольцевых зазоров 9 и 10. Под действием этой

ЭДС возникает переменный ток, протекающий последовательно по внешнему и внутреннему элементам вторичного тороидального витка, через .коаксиальные токопроводы 11 и 12 вторичного витка, коаксиальное разъемное соедикение, коаксиальные токопроводы 11 и 12 плавильной камеры и по элементам 2 тороидальной плавильной камеры.

Этот ток возбуждает переменное электУстройство может снабжаться плавильными камерами различных.типоразмеров и назначений, так как соединение камеры с трансформатором производится унифицированными. разъемами коаксиальной линией связи с высокими энергетическими показателями.

Использование изобретения позволит на 6-8Х повысить KHg устройства

40 для плавки металла во взвешенном состоянии и существенно расширить ,его функциональные возможности.

ИНИИПИ Закаэ 7280/45

ТиРал 782 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Yaropoa, ул. Проектная, 4