Индукционная нагревательная установка непрерывного действия

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности поддержания средней температуры нагреваемых заготовок в условиях сильного окисления поверхности. Установка содержит датчик тока 4 индуктора 1, сигнал с которого после возведения в квадрат в квадраторе 11 сравнивается с сигналом с задатчика 9, проходит интегратор 12 и подается на вход источника питания 3. При перемещении заготовок 2 в момент открытия свободного торца выходящей из индуктора заготовки по сигналу от датчика 13 температура торца заготовки запоминается в устройстве выборки-хранения 6 и не зависит от дальнейшего изменения показаний датчика температуры 5 из-за окисления поверхности заготовки. 5 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ вЂ” РЕСПУБЛИК (50 4 Н 05 В 6/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ WHT СССР (21) 4222836/24-07 (22) 06.04.87 (46) 15.05.89.Вил. !8 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) H.H..Смирнов, А.H..Никаноров, K М.Махмудов и В.С.Соколов (53) 621.365.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 541155, кл. Н 05 В 6/06, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 815975, кл. Н 05 В б/06, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1159179, кл. Н 05 В 6/06, 1984. (54) ИНДУКЦИОННАЯ 11АГРЕВАТЕЛЬНЛЯ

УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к электро„„Б0„„1480153 А1 технике. Цель изобретения — повышение точности поддержания средней температуры нагреваемых заготовок в условиях сильного окисления поверхности.

Установка содержит датчик 4 тока индуктора 1, сигнал с которого после возведения в квадрат в квадраторе 1! сравнивается с сигналом с эадатчика 9, проходит интегратор 12 и подается на вход источника 3 питания. При и еремещении заготовок 2 в момент открытия свободного торца выходящей из индуктора заготовки по сигналу от датчика 13 температура торца заготовки запоминается в устройстве выборкихранения 6 и не зависит от дальнейше- с

«Ю го изменения показаний датчика 5 температуры из-за окисления поверхности эаготвовки. 5 ил.

1480153

Изобретешп относится к .нн ктротермии и может быть использовано в млшиностроительной, металлургической и автомобильной промьппленности, где применяется индукционный »агре» заготовок перед их кузнечной обрлботкой. !

1ел> изобретения — повьииение точности поддержания средней температуры нагреваемьгх элгото»ок в условиях сильного окисления поверхности.

На фиг. 1. представлена фупкционлльнля схемл установки; на фиг, 2—

»нещняя хлрлктеристикл блокл нелинейности по температуре; на фиг,3 — IS блок нелинейности по температуре; нл фиг.4 — интегрирующее звено; нл фиг.5 — устройство выборки-хранения.

В индукторе 1 нлходятся нлгревлемые заготовки 2. Ипдуктор 1 подклю- 20 чен к силовым выходам источникл 3 пит;шия через датчик 4 тока . Датчик

5 темперлтуры торца выходящей иэ ипдукторл заготовки измеряет полное интегральное излучение торца заготовки, т.е. среднюю температуру элготовки 2. Выход датчикл 5 температуры подкпючен к входу устройствл вь>борки- хрлнения 6, выход последнего подключен к входу блокл 7 нелинейнос- 30 ти пО температуре чер "3 второй сум-." матор 8. Выход блока 7 нелинейности по температуре подключен к управляющему входу источш|ка 3 питания, Выход задатчикл 9 опорного напряжения подключен к инверсному входу первого сумматора 10, прямой вход которого соединен через квлдратор 11 с выходом датчика 4 токл. Выход сумматора 10 соединен с вторым входом сумма- 40 горл 8 через интегратор !2. Выход длтчикл 13 перемещения заготовок

11 ll соединен с управляющим входом Сброс иптегратора 12 и с управляющим входом устройстнл выборки-хранения 6, В качестве датчика 5 температуры может быть использован любой иэ пирометров излучения, имеющий необходимые пределы измерения, кроме того в элвисимости от заданного диамет- g0 ра нагревлемых заготовок необходимы

;показатели визирования. Например, при нагреве эагочo»oK 40-75 мм можно использовать радиационный пирометр "РАПИР" с телескопом "ТЕРЛ-50", имек>щий показатель ниэирования 1/20.

При изменении расстояния от объекта до линзы его телескопа в пределах

700-1500 мм диаметр площади ниэиромуле

Т + ЕТ9

I где Т ср средняя температура торца заготовки, полученная в момент его открытия; прирост средней температуры во время нахождения ванин изменяется от 40,по 75 мм беэ изменения ногрещности измерения, Блок 7 нелинейности по температуре может быть реализован по схеме, представленной нл фиг.3, на операционных усилителях 14-16. На усилителях 14 и 16 реллиэовань> прецизионные однополупериодные выпрямители с суммлторлми HA входе, нл опе— рлционном усилителе 15 — сумматор °

Интегратор 12 со сбросом реализован нл оперлционпом усилителе 17 с поле»к>м транзистором в цепи обратной с»я 3?I

Устройство выборки-хранения 6 мо>кет быть реализовано в виде последовательно соединенных трех блокон

18-70 по схеме, представленной ня фнг.5, Блок 18 представляет собой лпллого-цифровой преобразователь, блок 19 выполняет д>ункции регистра длнных для хранения информации, блок 20 представляет собой цифроаналоговый преобразователь.

Квлдрлтор 11 может быть реализован нл аналоговом перемножителе сигналов в интегральном исполнении.

В качестве датчика перемещения заготовок может быть использован конечный выключатель, срабатывающий при выходе заготовки иэ индукторл.

Работа установки основывается на следующих закономерностях.

Датчик температуры измеряет среднюю температуру визируемой поверхности, поэтому при визировании пол" ной площади торца заготовки можно получить значение средней температуры торца заготовки. Эта измеренная температура равна средней температуре заготовки только н момент открытия торца заготовки, тяк как вследствие более быстрого охлаждения торца заготовки температура торца может заметно отличаться от средней температуры заготовки.

Средняя температура выходной заготовки может быть получена по фор1 F801 53 (2 Р— 1 о) Кг

b,Т Р . (, ср .д

10! 1 I 1 о!!к!! lf;! !!!.!хО!!7!о1! (!О 1и!и!и ицлук то рл .

Прирос I сpE .ä)!eЙ TeмГ!ературы Q Т. ср связлт! с удельноЙ мощностью нл по нерхности элготовки зависимостью где Р— удельная. активная мощность о на поверхности заготовки; удельпля мощность теплоо ных потерь с понерхности элготонки; рлдиус заготовки;

Ф вЂ” удельная теплопроводность материала заготовки; ю

<=at/К вЂ” критерий !урье (л — темпе-, рлтуропроводность материала элготовки; t — абсолютное время).

Удельная мощность на поверхности заготовки пропорциональна квадрату тока индуктора, следонлтельно, сигнал по току индукторл можно преобрлэавать в сигнал по мощности с помощью квлдряторл.

Удельная мощность потерь с поверхности заготовки зависит от температуры ее поверхности и темпера— туры внутренней поверхности футеровки. В больн!инстве случаев с достаточной степенью точности можно принять удельнуи мощность потерь с поверхности выходной заготовки постоянной.

Интегрируя разность сигналов, пропорциональных удельной активной мощ!— ности на поверхности заготовки и удельной мощности тепловых потерь. получаем сигнал, пропорциональный приросту средней температуры выходной заготовки.

В соответствии с этим установка работает следующим образом.

В момент переталкивания заготовок 2 при открытии торца следующей заготовки пришедшей на выходную позиции индуктора 1, срабатывает датчик 13 и происходит сброс в "0" интегратора 12 и запись нового значения температуры в устройство выборкихранения 6. Сигнал с датчика 4 тока индуктора преобразуется в квадраторе 11 в сигнал, пропорциональный удельной мощности на поверхности эаготовки. Сигплл с выходя сумматора

10 поступает на интегратор 12. Сигнал с выхода устройства выборки-хранения

6 поступает на сумматор 8, где складынлется с сигналом с выходя интегратора 12. С выхода сумматора 8 сигнал по средней температуре заготовки 2 поступает ня вход блока 7 нелинейности по темперлтуре. Превышение средней температурной заготовки ее максимально допустимого значения

U исключается эл счет падающего участка характеристики блока 7 нелинейности по температуре заготовки выше заданной.

Входные и выходные сигналы отме ень Т1в и 11 вы!!

По сравнении с прототипом установка позволяет повысить качество нагрева заготовок путем повышения точности стабилизации средней температуры во всех режимах работы.

Формула изобретения

Индукционная нагревательная установка непрерывного действия, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания, датчик тока индуктора, выход которого через квадратор подключен к прямому входу первого сумматора, инверсный вход которого соединен с выходом задлтчика, датчик тем35 пературы торца выходящей из индуктора заготовки и второй сумматор,.выход которого через блок нелинейности по температуре с горизонтально падающей

40 внешней характеристикой соединен с управляющим входом источника питания, о т л и Ч а и щ я я с я тем, что, с целью повышения точности поддержания средней температуры нагре45 ваемых заготовок в условиях сильного . окисления поверхности, выход первого сумматора через введенный интегратор соединен с первым входом второго сумматора, к второму входу которого че50 рез введенное устройство выборки-хранения подключен выход датчика температуры, причем управляющие входы интегратора и устройства выборкихранения соединены с выходом введенного датчика перемещения заготовок.

14801 53

+Ant

Фиг 3

Cb uc

Составитель О.Турпак

Редактор М.Петрова Техред .П.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 2561/57 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîpîä, ул. Гагарина,!01