Индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к термообработке деталей. Индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты содержит полый кольцевой индуктирующий токопровод с зазором между торцами и жесткие токоподводящие шины. Токоподводящие шины расположены в плоскости токопровода на его концах. Индуктор снабжен съемными магнитопроводами. Магнитопроводы установлены на трубчатом токопроводе с пазовым разделением торцов с возможностью поворота вокруг трубчатого токопровода для переориентации на нагреваемые поверхности различной формы. Токоподводящие шины расположены со стороны центра токопровода. Изобретение позволяет повысить качество обработки путем увеличения нагрева поверхности, облегчить доступ к закаливаемым поверхностям, увеличить КПД и производительность. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к термообработке деталей, и может быть использовано для изготовления одновитковых индукторов, служащих для концентрации переменного электромагнитного поля в поверхностных слоях металлических изделий, подвергающихся нагреву под закалку.

Известен индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты, содержащий полый кольцевой индуктирующий токопровод с зазором между торцами и жесткие токоподводящие шины, расположенные в плоскости токопровода на его концах. Индуктор снабжен съемным магнитопроводом, жестко установленным на токопроводе с зазором между торцами, а токоподводящие шины расположены с внешней стороны токопровода [см. патент СССР 1779265, МКИ С 21 D 1/42].

Недостатками индуктора для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты являются, во-первых, невысокое качество обработки поверхностей, а именно закалки, поскольку закалка поверхности является результатом последовательной закалки ее составляющих участков, что вынуждено осуществляется из-за использования только той части индуктирующего токопровода, которая снабжена магнитопроводом; во-вторых, отсутствие возможности обработки поверхности полости углублений из-за того, что индуктирующий токопровод не снабжен съемными магнитопроводами, которые можно было бы рабочей стороной переориентировать на обработку поверхности полости, а токоподводящие шины, расположенные с внешней стороны индуктирующего токопровода, препятствуют введению индуктора в полость; в-третьих, низкий коэффициент полезного действия, поскольку для индукции магнитного поля используется только малая часть индуктирующего токопровода; в-четвертых, малая производительность при обработке поверхностей из-за невозможности максимально близко к поверхности расположить весь периметр индуктирующего токопровода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к заявляемому изобретению является индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты, содержащий полый кольцевой индуктирующий токопровод с зазором между торцами и жесткие токоподводящие шины, расположенные в плоскости токопровода на его концах. Концы трубчатого токопровода соединены между собой внахлест, а торцы токопровода выполнены с фигурной поверхностью. Токоподводящие шины расположены с внешней стороны токопровода [см. авт. св. СССР 1803435, МПК 5 С 21 D 1/10].

Недостатками индуктора для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты являются, во-первых, невысокое качество обработки поверхностей, а именно закалки плоской поверхности и полости, поскольку отсутствуют ориентированные на закаливаемые плоскости магнитопроводы; во-вторых, ограничение доступа к закаливаемым плоским поверхностям и полости из-за токоподводящих шин, расположенных с внешней стороны индуктирующего токопровода; в-третьих, низкий коэффициент полезного действия при обработке плоских поверхностей и поверхностей полости, поскольку при использовании магнитного поля во внешней области токопровода необходимы концентраторы магнитного поля, коими могли бы служить магнитопроводы; в-четвертых, малая производительность при обработке плоских поверхностей и поверхности полости из-за слабого магнитного поля во внешней области индуктирующего токопровода и отсутствие возможности максимально близко к поверхности расположить весь периметр индуктирующего токопровода.

Предлагаемым изобретением решается задача, во-первых, повышения качества обработки путем увеличения нагрева поверхности, во-вторых, облегчение доступа к закаливаемым поверхностям, в-третьих, значительного увеличения коэффициента полезного действия, в-четвертых, увеличения производительности.

Для достижения указанного результата индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты, содержащий полый кольцевой индуктирующий токопровод с зазором между торцами и жесткие токоподводящие шины, расположенные в плоскости токопровода на его концах, снабжен съемными магнитопроводами, установленными на трубчатом токопроводе с пазовым разделением торцов с возможностью поворота вокруг трубчатого токопровода для переориентации на нагреваемые поверхности различной формы, а токоподводящие шины расположены со стороны центра токопровода.

Повышение качества обработки в индукторе для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты обеспечено тем, что индуктор снабжен съемными магнитопроводами, установленными на трубчатом токопроводе с пазовым разделением торцов, с возможностью поворота магнитопроводов вокруг трубчатого токопровода, а токоподводящие шины расположены со стороны центра токопровода. Съемные магнитопроводы концентрируют магнитное поле во внешней области кольцевого индуктирующего токопровода и направляют сильное магнитное поле на подверженную нагреву под закалку поверхность, следовательно, обеспечивают высокую температуру этой поверхности. Повышение качества обработки получено по причине большей, чем в прототипе, однородности и симметрии магнитного поля во внешней области индуктирующего токопровода по всему периметру витка индуктирующего токопровода из-за сочетания пазового разделения торцов индуктирующего токопровода с образованием зазора и расположения токоподводящих шин со стороны центра токопровода.

Облегчен доступ к закаливаемым поверхностям, потому что стала возможной обработка поверхности внутри полости детали и плоских поверхностей, поскольку токоподводящие шины расположены со стороны центра токопровода.

Значительное увеличение коэффициента полезного действия получено из-за использования всего периметра индуктирующего токопровода для обработки и плоских поверхностей изделий и поверхностей внутри полости, поскольку обеспечивается возможность поворота магнитопроводов вокруг трубчатого токопровода. Ориентированные в плоскости индуктирующего токопровода магнитопроводы позволяют нагревать поверхность полости. Ориентированные перпендикулярно плоскости индуктирующего токопровода магнитнопроводы позволяют нагревать плоскую поверхность.

Увеличение производительности получено из-за использования всего периметра индуктирующего токопровода для обработки поверхностей изделий, тогда как в прототипе использовалась только часть периметра индуктирующего токопровода.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид индуктора для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты, на фиг. 2 - его вид сверху, на фиг. 3 - пазовое разделение торцов.

Индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты содержит полый кольцевой индуктирующий токопровод 1 со сложным зазором 2 между торцами 3, 4 и жесткие токоподводящие шины 5, 6, 7, 8. На индуктирующем токопроводе 1 установлены съемные магнитопроводы 9 с возможностью поворота вокруг трубчатого токопровода 1 для переориентации на нагреваемые поверхности различной формы. Концы 10, 11 индуктирующего токопровода 1 имеют пазовое разделение торцов 3, 4 с образованием зазора 2. Токоподводящие шины 5, 6, 7, 8 расположены со стороны центра токопровода 1. Индуктирующий токопровод 1 выполнен в виде одновитковой кольцеобразной и круглой трубки из сверхпроводящего материала. В индуктирующем токопроводе 1 имеется полость 12 между торцами 3 и 4. Образованный торцами 3 и 4 индуктирующего токопровода 1 зазор 2 служит для пазового разделения торцов 3, 4 друг от друга по току. Токоподводящие шины 5, 6, 7, 8 изготовлены из трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость. Токоподводящие шины 5, 6, 7, 8 присоединяются к концам 10 и 11 индуктирующего токопровода 1 по линиям раздела торцов 3 и 4 со сложным зазором 2. Присоединение токоподводящих шин 5, 6, 7, 8 к концам 10, 11 токопровода 1 обеспечивает протекание электрического тока по полному витку индуктирующего токопровода 1. Пазовое разделение торцов 3 и 4 у концов 10, 11 индуктирующего токопровода 1 и расположение токоподводящих шин 5, 6, 7, 8 со стороны центра токопровода 1 обеспечивают однородное распределение магнитного поля по всей окружности токопровода 1. Охлаждение токопровода 1 осуществляется подводимым по токоподводящим шинам 5, 6, 7, 8 и далее циркулирующим вдоль полости 12 охлаждающим агентом.

Предлагаемый индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты работает следующим образом.

Для формирования магнитного поля электрический ток пропускается по витку индуктирующего токопровода 1. Разность потенциалов подается на концы 10, 11 индуктирующего токопровода 1. При пропускании переменного электрического тока через токопровод 1 вокруг токопровода 1 возникает магнитное поле, напряженность которого изменяется по величине и по направлению в пространстве. Напряженность магнитного поля наибольшая внутри витка токопровода 1, а снаружи витка напряженность магнитного поля является наибольшей вблизи токопровода 1 и убывает по мере удаления от токопровода 1. С помощью магнитопроводов 9 магнитное поле концентрируется во внешней области токопровода 1 вблизи токопровода 1, что позволяет увеличить температуру нагрева и глубину нагрева поверхности под закалку. Локальная температура нагрева и глубина нагрева поверхности зависят также от профиля магнитного поля в области разделения торцов 3, 4 у концов 10, 11 токопровода 1. Профиль магнитного поля в области разделения торцов 3, 4, в свою очередь, зависит от формы токопровода 1 и конструкции концов 10 и 11. Пазовое разделение торцов 3 и 4 у концов 10, 11 токопровода 1 обеспечивает протекание переменного электрического тока по полному витку токопровода 1 и формирование однородного магнитного поля вокруг токопровода 1. Результирующее распределение индукции по радиусу индуктирующего токопровода таково, что получают снаружи витка токопровода 1 магнитное поле и зону нагрева. Магнитное поле во внешней области витка токопровода 1 осуществляет нагрев поверхности под закалку.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известными техническими решениями в этой области повышает качество обработки, поскольку в индукторе для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты индуктирующий токопровод снабжен съемными магнитопроводами и также по причине большей однородности и симметрии магнитного поля по всему периметру витка индуктирующего токопровода из-за пазового разделения торцов индуктирующего токопровода с образованием зазора и расположения токоподводящих шин внутри витка токопровода. Значительное увеличение коэффициента полезного действия и производительности получено из-за использования всего периметра токопровода для нагрева поверхностей изделий под закалку. Индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты удобен для нагрева поверхности полости и плоских поверхностей.

Формула изобретения

Индуктор для нагрева поверхностей изделий токами высокой частоты, содержащий полый кольцевой индуктирующий токопровод с зазором между торцами и жесткие токоподводящие шины, расположенные в плоскости токопровода на его концах, отличающийся тем, что он снабжен съемными магнитопроводами, установленными на трубчатом токопроводе с пазовым разделением торцов с возможностью поворота вокруг трубчатого токопровода для переориентации на нагреваемые поверхности различной формы, а токоподводящие шины расположены со стороны центра токопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к индукторам для нагревательных устройств, работающих на токах высокой частоты, а именно устройств для нагрева плоских поверхностей, таких, как торцевые поверхности узлов, подвергающихся нагреву для термообработки, дисков, пластин и т.п

Изобретение относится к области электротермии и может использоваться в установках индукционного нагрева в различных отраслях народного хозяйства, а именно в индукционных тигельных плавильных печах вертикального, горизонтального типа, в канальных печах, а также в нагревательных устройствах для поверхностного нагрева, закалки, сквозного нагрева заготовок для последующей их обработки давлением (прокатки, ковки, штамповки, гибки, сварки)

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для нагрева трубопроводов при сварке и изолировании стыков

Индуктор // 2174290
Изобретение относится к индуктору, который применяется для сварки или нагревания термопластического или покрытого термопластиком электропроводного закладочного материала, состоящему из электропроводника, соединенного с источником тока высокой частоты

Изобретение относится к электротермии, в частности к технологическим установкам индукционного нагрева токопроводящих тел

Изобретение относится к устройствам для непрерывно последовательной поверхностной закалки изделий с использованием индукционного нагрева, в частности к конструкции индуктора для нагрева внутренних фасонных поверхностей, например боковин рештаков угольных конвейеров

Изобретение относится к устройствам для индукционного нагрева и может быть использовано в любой отрасли промышленности при термической обработке деталей сложной формы и при испытаниях на прочность и долговечность

Изобретение относится к области техники и приборов токов высокой частоты и может быть использовано для индукционной наплавки изделий во всех отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к металлургии, а именно к восстановительной термической обработке сменных деталей печного металлургического оборудования, преимущественно отработанных печных роликов, радиационных и жаровых труб, изготовленных из жаростойких сталей

Изобретение относится к металлургии, а именно к восстановительной термической обработке сменных деталей печного металлургического оборудования, преимущественно отработанных печных роликов, радиационных и жаровых труб, изготовленных из жаростойких сталей

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к термообработке арматурного проката в прутках и мотках с прокатного нагрева в потоке мелкосортных и проволочных станов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству проката круглого сечения для последующего волочения

Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано при закалке листовых заготовок и других длинномерных деталей

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано для охлаждения движущегося мелкосортного проката и катанки в линии прокатного стана

Изобретение относится к металлургической теплотехнике и может быть использовано на металлургических и машиностроительных заводах при производстве различных метизов, например оцинкованной проволоки

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам временных покрытий, используемых при нагреве в процессе горячей обработки металлов давлением

Изобретение относится к термической обработке металлов, в частности к водомасляным закалочным средствам для поверхностной или объемной закалки стальных изделий

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству электротехнической стали, используемой в качестве магнитопроводов

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано для закалки труб в термических отделениях трубопроизводящих цехов
Наверх