Погружной индукционный нагреватель для металлического расплава

 

ПОГРУЖНОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ДГ1Я МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА по авт. св. № 1085023, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения производительности нагревателя , сквозной канал вьтолнен из чередующихся сужающихся и расширяющихся участков, причем стенки канала на участках, расширяющихся в сторону сквозного отверстия, вьтолнены из электропроводного материала. i С1 09 Ю S1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ONIWI

РЕСПУБЛИК

З(Я) Н 05 В 6 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЗФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

* й. (61) 1085023 (21) 3630902/24-07 (22) 10.08.83 (46) 30.12.84. Бюл. У 48 (72) Г.И. Майхрук, В.И. Шарамкин и Э.В. Щербинин(71) Винницкий политехнический институт и Институт физики АН Латвийской ССР (53) 621.365.511(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 1085023, кл. Н 05 В 6/10, 1982...SU„„1132371 А (54)(57) ПОГРУЖНОй ИНдукцИОнНЫй НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА по авт. св. N - 1085023, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения производительности нагревателя, сквозной канал выполнен из чередующихся сужающихся и расширяющихся участков, причем стенки канала на участках, расширяющихся в сторону сквозного отверстия, выполнены из электропроводного материала.

1132371 2 ками 3 и 4, подключенными к источнику переменного тока 5 синфазно.

Магнитопроводы 1 и 2 с обмотками 3 и 4 помещены в выполненный из жаропрочного материала кожух 6 со сквозным каналом 7 по оси. В кожухе 6 выполнено соединенное со сквозным каналом 7 сквозное отверстие 8, расположенное между магнитопровода1Î ми 1 и 2, Сквозной канал 7 имеет расширяющиеся и сужающиеся участки

9 и 10. Участки 10 сквозного канала

7, расширяющиеся в сторону сквозе нрго отверстия 8, выполнены со стен15 ками из электропроводного материала 11.

Устройство работает следующим образом.

После того, как нагреватель помещается в ванну с расплавом с пониженной температурой, обмотки 3 и 4 подключаются к источнику переменного тока 5 и начинается нагрев расплава.

В магнитопроводах 1 и 2 возбуждают25 ся переменные магнитные потоки. Угол сдвига фаз этих магнитных потоков равен нулю. В результате токи, индуцируемые в сквозном отверстии 8,. имеют противоположные направления и

ЗО взаимно компенсируются. Электромагнитные силы в сквозном отверстии 8 равны нулю.

В результате наличия на выходах сквозного канала 7 электромагнитных сил от взаимодействия индуцируемого тока, неоднородно растекающегося по расплаву, окружающему нагреватель, с собственным магнитным полем происходит всасывание металлического рас40 плава через сквозное отверстие 8 и выход его по обоим направлениям сквозного канала 7. Скорость течения расплавленного металла определяется величиной электромагнитных сил на

45 выходах сквозного канала 7 и электромагнитных сил в расширяющихся по ходу течения участках 9 канала 7.

Изобретение относится к нагревателям расплавов .металлов и может быть использовано для обработки металлов, сплавов и флюсов в литейном, машиностроительном и т.п. производствах.

По основному авт. св. N - 1085023 известен погружной индукционный нагреватель для металлического расплава, содержащий, кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен сквозной канал, охваченный заключенными в кожух симметрично двумя идентичными индукторами, выполненными в вид

1 кольцевых магнитопроводов с охватывающими их тороидальными обмотками, соединенными синфазно, а в кожухе по оси симметрии перпендикулярно каналу выполнено сквозное отверстие 11

В этом устройстве создается устой чивое течение расплава через канал. за счет дополнительного индуктора и сквозного отверстия. Однако количест во тепла, выделяемого в сквозном канале, особенно в случаях нагревания расплавов с высокой электропроводностью, зависит от длины сквозного канала, т.е. от габаритов нагревателя в целом, что ограничивает его производительность.

Цель изобретения — увеличение производительности нагревателя.

Поставленная цель достигается тем, что погружной индукционный нагреватель для металлического расплава, содержащий кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен сквозной канал, охваченный заключенными в кожух симметрично двумя идентичными индукторами, выполненными в виде кольцевых магнитопроводов с охватывающими их тороидальными обмотками, соединенными синфазно, а в кожухе по оси симметрии перпендикулярно каналу выполнено сквозное отверстие, сквозной канал выполнен из чере дующихся сужающихся и расширяющихся участков, причем стенки канала на участках, расширяющихся в сторону сквозного отверстия, выполнены из электропроводного материала.

На чертеже показан погружной ин-. дукционный нагреватель, общий вид (стрелками показано направление движения металлического расплава).

Погружной индукционный нагреватель содержит кольцевые магнитопроводы 1 и 2 с тороидальными обмотПри прохождении электрического тока по сквозному каналу 7 в сужающихся и расширяющихся участках 9 и 10 канала 7 возникают электровихревые течения, вызванные взаимодействием неоднородного растекающегося на этих. участках 9 и 10 электрического тока с собственным магнитным полем. Злектровихревые течения формируют струи, направленные в стороны снижения плотности тока. Однако на участках 10 с

11323

Составитель О, Щедрина

Редактор Т. Колб Техред Ж.Кастелевич Корректор М. Максимишинец

Заказ 9807/45 Тираж 782 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 электропроводными стенками 11 интенсивность этих струй значительно ниже, чем на участках 9, что приводит к дополнительному увеличению скорости сквозного течения через канал 7. Снижение интенсивности струй на участках 10 с электропроводными стенками

11 объясняется уменьшением на этих участках плотности тока и объемной электромагнитной силы в жидкости.

Часть электрического тока, которая благодаря скин-эффекту будет проходить ло электропроводной стенке 11, электромагнитного воздействия на жидкость оказывать не будет, а джоулево тепло, выделяемое в стенке 11, будет передаваться текущей в канале

7 жидкости. Причем процесс теплопередачи от стенки 11 тем эффективнее, чем выше электропроводность жидкого расплава в сквозном канале 7.

Как показали эксперименты на ртутных моделях, предлагаемая конст71

4 рукция сквозного канала 7 с расширяющимися и сужающимися участками 9 и 10 и электропроводными стенками

11 на участках 10 обеспечивает увеличение скорости течения через сквозной канал 7 на 207 по сравнению с прототипом. Увеличение на 20Х количества тепла, сообщаемого расплаву в канале 7, обеспечивается выбором материала и толщины электропроводной стенки 11. Кроме того, электровихревое течение на участках 9 и 10 непосредственно в зоне нагревания.

Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит возрастание скорости течения за счет электромагнитных сил в участках сквозного канала и возрастание тепловыделения за счет электропроводных стенок, поэтому производительность по сравнению с прототипом увеличивается в 1,2 раза без изменения габаритов нагревателя.