Индукционная печь газостата

 

Изобретение относится к индукционным печам газостатов. Цель - упрощение конструкции и повышение.про изводительности за счет увеличения рабочей зоны печи. При помощи регулятора 16 и преобразователя 15 частоты к индуктору 3 подводится ток соответствукяцей частоты, обеспечивающий прогрев наружного слоя стакана 10. В случае, если показания термопары 12 выгае показания термопары 14,то по сигналу регулятора 16 частоты понижается и толщина прогреваемого слоя стакана 10 увеличивается. При этом большая часть энергии нагрева выделяется в зоне с более толстой стенкой . стакана, т.е. ближе к месту установки термопары 4. Таким образом, ется свести к минимуму разность впоказаниях термопар 12 и 14. В случае превышения показаний термопары 14 регулятор 16 частоты увеличивает частоту преобразователя 15, уменьшая глубину прогрева и температуру в зоне термопары 14, а также увеличивая температуру в зоне термопары 12. Применение печи обеспечивает упрощение конструкции и увеличение объема рабо-. чей зоны печи. I ил. i S

СО!СЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 15. ) 2,90. Бюп. N 46.; (21) 3986003/23-02 (22) 03.12.85 (7!) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения им. А.И.Целикова (72) В.И.Сноп, Г.А.Кривонос, А.Н.Дружинин, М.Е.Немировский и В.А.Янов (53) 621.762.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 820067, кл. Н 05 Н 3/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 I2I8566þ кл. В 22 F 3/14, 1984 ° (54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ ГАЗОСТАТА (57) Изобретение относится к индук" ционным печам газостатов. Цель — упрощение конструкции и повышение.производительности эа счет увеличения рабочей зоны печи. При помощи регулятора 16 и преобразователя 15 частоты к индуктору 3 подводится ток со„„SU„„1390920 A 1 (5!)5 В 22 F 3 1 Н 05 Н 3/00 ответствующей частоты, обеспечивающий прогрев наружного слоя стакана

10. В случае, если показания термопары !2 выше показания термопары 14,то по сигналу регулятора 16 частоты по" нижается и толщина прогреваемого слоя стакана 10 увеличивается. При .этом большая часть энергии нагрева выделяется в зоне с более толстой стенкой стакана, т.е. ближе к месту установки термопары 14. Таким образом, уда.ется свести к минимуму разность в показаниях термопар 12 и 14. В случае превышения показаний термопары

14 регулятор 16 частоты увеличивает частоту преобразователя 15, уменьшая глубину прогрева и температуру в зоне термопары l4, а также увеличивая температуру в зоне термопары 12. Применение печи обеспечивает упрощение конструкции и увеличение объема рабочей эоны печи. I ил.

1390920

40

Изобретение относится к лорошко1 вой металлургии, в частности к печам установок для газостатического прессования изделий иэ порошков.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение производительности за счет увеличения рабо. чей зоны печи.

На чертеже показана схема индукционной печи газостата.

Печь газостата выполнена следующим образом.

Печь 1 помещена в герметизируемый контейнер 2, в котором давление рабочей среды может меняться от 0,01 до

200 МПа. Она содержит индукционный нагреватель 3, выполненный в виде. цилиндрического индуктора, например,иэ молибдена, с контактами 4 5 для под вода питания. Снаружи нагревателя 3 и внутри него размещены газоплотные перевернутые стаканы 6, 7 с электрои теплоизоляционными материалом 8; между ними. Наружный стакан 6, выполненный из электропроводного материала, одновременно служит токоподводом и замыкает на себя электромагнитные силовые линии витков индуктора, предотвращая разогрев стенок контейнера.

Внутренний стакан 7 выполнен из маг-. нитопроницаемого во всем диапазоне частот материала, например из немагнитной стали, толщиной 0,3-0,5 мм.

Э

Во внутреннем стакане 7 на элект-. ро- и теплоизоляционной подставке 9, например, из нитрида кремния размещен электропроводный стакан 10 (или несколько стаканов) с иэделием 11. Стакан 10 (или стаканы) выполнен со ступенчатой наружной поверхностью с максимальной толщиной внизу и минималь ной вверху. Толщина стенки вверху и внизу, а также материал стакана (стаканов) 10 выбираются из условия эффективного прогрева одной иэ граничных частот индуктора и слабым прогревом другой. В зависимости от диаметра стакана 10 нижний предел частот может бь1ть 50 Гц, а верхний 10000 Гц.

Стакан 10 может быть выполнен, например, иэ графита.. В рабочей зоне печи 1 установлены по высоте термопары 12, 13, 14 (датчики температуры).

Система питания содержит преобразователь 15 частоты со средствами (на фиг.i не обозначены) изменения час" тоти. Системе управления снабжена регулятором 16 теипературы, вход которого соединен с двумя термопарами !

2, 14, а выход — со средствами изменения частотьг преобразователя 15, а также регулятором 17 напряжения, вход которого соединен с одной иэ указанных термопар, например 12, а выход— со входом преобразователя 15 частоты.

Индукционная печь газостата работает следующим образом, При низком

4 давлении в,контейнере газостата (до

5 ИПа) требуется практически равномерный по высоте прогрев стакана 10.

Для этого за счет регулятора 16 и преобразевателя 15 частоты к индуктору 13 подводится ток соответствующей частоты, обеспечивающий прогрев слоя стакана 10, по толщине, определяемой глубиной прогрева для данной частоты.

В случае, если показания термопарь 12 выше показаний термопары 14, то по сигналу регулятора 16 частоты, частота переменного тока понижается и толщина прогреваемого слоя стакана 10 увеличивается, при этом большая часть энергии нагрева выделяется на стакане 10 в зоне с более толстой стенкой; т.е. ближе к зоне установки термопары

14, Таким образом удается свести к минимуму разность в,показаниях термопар 12 и 14. В случае повышения показаний нижней термопары 14, регулятор 16 частоты увеличивает частоту преобразователя 15, уменьшая глубину прогрева (т,е. температуру в зоне установки термопары 14) и повышая температуру в зоне установки термопары 12.

Если-при этом температура в зоне установки термопары 12 меньше (больше) заданного уровня, то регулятор )7 напряжения увеличивает (уменьшает) напряжение на входе в преобразователь 15, изменяя. таким образом подводимую мощность, позволяя увеличить интенсивность нагрева нижней зоны и . снизить вверху. Положим, изменилось давление в контейнере, например, до

100 ИПа. Изменился характер теплопередачи. Конвекция газа и тепловой поток через контейнер резко увеличи лись. Это сказывается на показаниях термопар 12," 14. Упадет температура нижней эоны (термопара 14), а верхняя зона (термопара 12). начнет опережать нижнюю. По аналогии с вышеопи санным регулятор 16 температур выдает команду преобразователю 15 снизить частоту до такой величины, что

1390920 показания термопар 12, 14 выравняются, затем последует команда от регу-. лятора 17 напряжения соответственно изменить напряжение (т.е. мощность), подводимое к нагревателю 3 так, чтобы выйти на заданный уровень температуры (по показаниям термопары 12).

Создание одной вместо нескольких автономных систем питания и регулирования нагревателя в значительной степени упрощает конструкцию и увеличивает рабочую зону печи, т.е. производительность газостата. Особенно существенный выигрыщ рабочего пространства наблюдается в малых газостатах.

Ниже приведен конкретный пример выполнения и использования описанной печи. Ступенчатый стакан выполнен из графита ГЭ. При этом толщина стенки в верхней части стакана составляет

3 мм, в нижней части — 8 мм, высота донной части — 15 мм, внутренний диаметр стакана — 50 мм. Частота нагрева для верхней части стакана выбрана из диапазона 9 10 - 3 5 IO Гц, для э 4 нижней части - из диапазона 6 19 з

l,5 10 Гц. Использовался преобраэо0 ватель частоты с диапазоном 5-100 кГц

Рабочее напряжение на.индукторе 10 В, T0K - 1000 А.

В результате применения такой печи обеспечивается равномерный с точностью -20 С) нагрев изделий в рабочей зоне размером ф 50 мм х 160 мм. (вместо ф 40х80 мм — в известном варианте печи). Следовательно, объем

5 рабочей зоны печи увеличился в 2,5 раза, что приводит к увеличению производительности установки в целом.

Формула изобретения

Индукционная печь газостата, содержащая индуктор, цилиндрический стакан для размещения заготовки, выполненный из токопроводящего материа5 ла, регуляторы температуры и напряжения, датчики температуры, а также системы энергопитания и управления, включающие преобразователь частоты и средства изменения частоты переменного тока, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции,и повьппения производительности эа счет увеличения рабочей зоны печи, цилиндрический стакан выполнен со ступенчатой наружной поверхностью, причем участок меньщего диаметра расположен в верхней части стакана, при этом выход регулятора температуры соединен со средствами изменения час" тоты переменного тока, вход регулятора напряжения — с датчиком температуры, а выход — с входом преобразователя частоты.

1390920

Составитель Л.Гамаюнова

Редактор А.Кондрахина Техред M.Дидык Корректор Г. Решетник

Tr раж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ino делам изобретений и. открытий

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

Заказ 4334

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4