Высокочастотное нагревательное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнд

Соинапнстнческнд

Республик

К ПАТГНТУ (6! ) Дополнительный к патенту (51) М. Кл.

Н 05 В 5/08 (22) Заявлено 0306.77 (2!) 1894551/

/2496 302/2 4 — 0 7 (23) Приоритет 28.02.73(32) 29. 02. 72

Государственный комитет

СССР во делам изобретений н открытий ()! ) 230234 (38) США

Опубликовано 051179.Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описаиия 05.1179 (53) УДК621. 365, .511 (088.8) (72) Автор изобретеиии

Иностранец!

Оджин Ииттелманн (СИА) Иностранная фирма Иллинойс Тул Воркс, ИНК (США) P3) Заявитель

{54) ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение касается индукционного нагрева, в частности узлов нагревателя в виде ручного портативного устройства.

Известны индукционные нагревательные устройства, в том числе и для местного локального нагрева поверхностей (1).

Однако в автомобильной промышиенности вследствие высокого типа массо- 1® вого производства автомобилей появилась необходимость иметь держатель, который можно было бы быстро прикре» плять при помощи клея к боковой стенке автомобиля в течение нескольких )!к секунд и который не повредил бы окончательно обработанную поверхность.

Появилась необходимость в разработке нагревательного узла, который должен иметь небольшие размеры и быть легким в управлении. Потери энергии в линиях связи между источником энергии и нагревательным блоком должны быть сведены к минимуму так, чтобы общий КПД системы был высоким и экономически целесообразным.

Наиболее близким из известных к изобретению является высокочастотное нагревательное устройство, содержащее индуктор, выполненный в виде первичной спиральной обмотки и охватывающего ее вторичного витка в форме незамкнутого цилиндра, образующего с первичной обмоткой емкостный элемент и съемный нагревательный элемент, электрически соединенный с вторичным витком (2).

Однако данное устройство не дает возможности получить достаточно высокий КНД и обеспечить работу в указанных условиях.

Целью изобретения является повьдаение КПД устройства.

Поставленная цель достигается тем, что первичная обмотка в устройстве расположена на изоляционном цилиндрическом основании и электроизолирована от вторичного витка, а нагревательный элемент снабжен по периметру со стороны, обращенной к надреваемому объекту, выступающими кромками и соединен со вторичным витком с одного из его торцов. Вторичный виток может быть выполнен в виде трех электроизолированных друг от друга токопроводящих слоев, прорези которых совмещены, а первичная спиральная обмотка одним концом подключена к соединенным последовательно наружным слоям витка, а другим — к его внутреннему слсео.

6970б 7

Первичная обмотка может быть выполнена из плоской ленты, а между ней и

Изоляционным основанием могут быть дополнительно размещены двa Koa«c)Lальных т 0 к а про в Од я щи х ц11ли l д р а ° э л с! к троизолированных друг 01". друга и OT

„первичной обмотки и образующих дополнительный емкостный эдеме:1, а длина вторичного витка выбрана больШе длины первичной обмотки,, На фиГ, 1 изображенс) предлагае1.1ое устройство, поперечный разрез," на фиг, 2 — узел устройства, поперечный разрез; на фиг. 3 — вариант выполнения устройства с тройным вторичным витком (часть устройства); на фиг,4

TO жЕ, СХеМа СоЕДинеНия, вторичного и первичного витков ус:тройства; на фиг, 5 — та же, схема соединения вторичного витка, первичной обмотки и нагревательного элемента устройства; на фиг, б — элек pH=lå:.".KHé узел другого варианта устрой тва с первичной обмоткой в -ид=- .Лепты; на фиг. 7 — то же, по< ере11гс)е сеченИе; на фиг. 8 — то же, эi!c! сри=ecкое соединение обмоток устройства. 25

Устройство содержит индуктор, выполненный в виде пс .рвичпо . с;пиральной 05IHoTKH 1 H 3 Hмек)к1ей но большое сечение мед О:-"; право.<аки или трубки с изолят ией, —;=111ример и; 3() тефлонового или лакаво1-0 11окрытня, предназначеннсга для электр=.:. -10 э<ай изоляции oт охватывающего =o вторичнОго витка 2 в виде незамкнуто о цHлиндра, и сьемный нагрева е).:.:Ный эле- З5 мент З„электрически соеди1-,<)LIHûé сз вторичным витком. Первичная Обмотка расположена на изоляционном цилиндре 4, а нагревательныи элемент снабжен по периметру выступающими кромкам1 5..

1 рогле того, устройство содержит ка)кух б цилиндрической формы, кожух

7, внутри которого размещены компоненты, необходимые для раба ", УOT"райства в целом, На втори Ili(æl::I

КЛЕЯ ПРИКРЕПЛЕН К НОВ -P-

Нагревательное устройствo п."одвадит тепловую энергию к мета)1ли 1е.< кому листу 10 в течение короткого промежуT ка времени, 2-4 сек так, чтобы сам металлический лист ззтем переда)! теп- 55 ла держателю 9. Держатель 9 и"..ест основное тело 11 кО.L îðoå мсжет содержать упругое зажимающее средстlo, детали которого не !;oKаэаны.- па тела 11 держателя 9 с. Одной стороны д нанесен термореактивный клей 12, котарый термически активируется при поднятии температуры до "-.00--400 < (98-204 Cj в течение 2--3 с:eK Металлический лист 10 быстро ра<-.oÿHâ, åT тепловую энергию и быстра охлаждает термореактивный клей, в результате

:его клей схватывается в течение

1 — 3 сек, Так как время схватывания ермореактивного кл:-я является относ.ительно коротким, Io нагревательное устройство может быть использовано для быстрой установки держателей отделки или подобных изделий на вертикальные стенки автомобиля, не опасаясь, что держатель отпадает в то время, как произойдет отверждение

:-ермореактизнаго клея.

Вторичный виток воспринимает высокочастотную энергию от первичной обмотки и подводит индукционный нагревательный ток к с.емнаму нагревательному элементу, который прикреплен к укаэанному витку винтами 13.

Вторичныи виток выполнен в виде ци.1индра с "1рорезью, причем противоположные кромки распалагаютс:я вдоль прорези„ в результате чего укаэанный цилиндр представляет собой разомкнутую цепь па периферии. Противоположные кроглки прорези соединены с оооТветствующими распила)кенными на рас" стоянии адин От другога злектричес"

"Ii)ñè вывО11ами элемQИTН Tак, чтО циp ,y)1HpóLo!L(Hå возбужда1вщие токи будут иметь замкнутую петлевую цепь.

Первичная обмотка включена в схему с ко:-.денсатором 14, который можеT образовать либо пас)::едовательный, либо параллсльны11 резонансный контур с указанной обмоткой . Высокочастотная энергия, подаваемая к конденсатору и индуктару, представляет собой прямОУГОльные импульсы< частота кОТОрых соответствует резонансной частоте контура и составляет 1 Мрц. Схема, неабхоцимая для работы нагревательного устройства, размещается в кожухе 7 и смонтирова)1а на плате 15.

ПОЗ ZO лями, подсоединяемыми I< нагревательг ному устройству,. является либо 1 .звол<ьтный дв тхll oвс)дный OHлoeoA кабель | либо силовой кабель гостаяннага тока, подающие возбужда1ощий ТоК к плате 15.

Пригадныс схемы питания и реле времени могут быть смонтированы на плате или м гут быть выполнены в виде отдельного блока, удаленного от нагре.;.:ательнога устройства, но подающего к нему только напряжение постоянна "o тока, а не высокочастотную энергию, что в противном случае вызвало бы

ВЫСОКИЕ IIOT<=PЧ ЭНОРГБИ В ЛИНИЯХ CBЯ зи, Так как -ла= à 15 и конденсатор 4 соединены друг с другом и расположены внутри кожуха 7 и первичная обмотка присоединена к конденсатору и моИта)<ной плате посредством пары относительно коротких гибких 11ровадников, то в этом случае фактически нет никаких потерь высокочастотной энергии

69 706 7

Устройство может быть конструктивно выполнено так, что первичная обмотка 1 намотана из плоской ленты и окружена изоляционными слоями 32, с одной стороны которой размещен вторичный виток 2, а с другой дополнительно размещены два кааксиальных токопроводящих цилиндра 33, электроизалин узле, вследствие чего достигается . . кий КПД.

Предпочтительно, чтобы съемный нагревательный элемент 3 был выполнен таким образом, что выступающие кром" ки 5 на нем имели тонкие стенки, бла- 5 годаря чему достигалась бы максимальная передача высокочастотной энергии в металлический лист 10. Конфигурация периферии съемного элемента 3 может иметь любую форму, точно соответствующую держателю 9. Элемент 3 выполнен съемным для того, чтобы можно было использовать нагреватели различной конфигурации за счет замены эле-, мента 3, Предпочтительно, чтобы элемент 3 имел полую центральную часть

16, которая герметично соединена с патрубком 17, который, в свою очередь, соединен с гибким шлангом 18.

На фиг,1 показана только часть гибкого шланга, присоединенная к патрубку. Другой конец гибкого шланга

18 присоединен к выходному отверстию 19 клапана 20, который размещается и кожухе 7, Клапан 20 снабжен резьбовым штуцером 21, который присоединяется либо к воздушной, либо к вакуумной линиям н зависимости от конструкции клапана, При использовании воздушной линии клапан будет иметь перепускной выход, вследствие З0 чего воздух под давлением, проходящий над отверстием внутри клапана, вызывает увеличение вакуума н шланге 18. Вследствие этого держатель 9 удержинается в элементе 3 до тех пор, 35 пока не будет закреплен на металлическом листе 1О.При нагревании термореактивнога клея 12 клапаном создается положительное давление н шланге 18, это облегчает отделение элемента 40

3 от держателя 9. Клапан 20 может быть выполнен в виде двухходового клапана, причем к одному входу подведено положительное давление, а к другому — отрицательное, вследствие чего вакуум .и избыточное давление могут быть использованы для удержания держателя 9 на своем месте перед установкой и для последующего отделения держателя 9 после установки его на поверхность металлического листа 10.

Цилиндр с прорезью упруго закреплен с возможностью перемещения внутри кожуха б так, что элемент 3 может находиться в плоскостном контакте пад давлением с металлическим листом 10 во время включения индукционного нагревательного устройства.

При надавливании съемного элемента 3 на поверхность металлического листа 60

10 вторичный виток 2, первичная обмотка 1 и все соединенные с ними компоненты перемещаются вверх в кожухе 6, сжимая винтовую пружину 8.

Изоляционный блок 22 прикреплен к нижнему концу вторичного витка 2 и соединяет патрубок 17 и гибкий шланг 18, являясь одновременно конструктивным опорным средством для элемента 3 и цилиндра с прорезью.

Вторичный ниток 2 имеет радиально выступающий наружу фланец 23, рас-! положенный н верхнем конце укаэанной обмотки, который взаимодействует с кольцом 24, закрепленным в корпусе 6 и сонме"òío со съемным наконечником образует узел индуктивности.

Кольцо 24 представляет собой упор для всего узла индуктивности, который выталкивается наружу пружиной 8. Кро" ме того, н кожухе 6 размещается выключатель 25, который имеет выступающий вниз толкатель, взаимодействующий с фланцем 23. Выключатель 25 включен в цепь, содержащую второй выключатель

26, который является пусковым выключателем и вместе с выключателем 25 вызывает включение нагревательного устройства только в том случае, когда оба выключателя замкнуты. Например, ныключатель 25 соединен последовательно с выключателем 26 и вызовет включение нагревательного устройства только тогда, когда съемный элемент 3 прочно прижат к листу 10, вследствие чего сдвигается весь узел индуктинности и замыкается выключатель 25. Когда выключатель 25 замкнут, тогда пусковой выключатель 26 может быть замкнут посредством нажатия на пусковую кнопку 27. Кнопка 27 имеет отходящую от нее часть 28, котарая соединена с клапаном 20 и предназначена для одновременного приведения в действие указанного клапана, Например, когда держатель 9 размещается внутри элемента

3, то удерживается н нем, а при замыкании выключателя 25 и последующем размыкании его держатель 9 будеТ вытолкнут положительным давлением и останется на поверхности металлического листа 10. Вторичный виток 2 может быть выполнен в виде трех токопроводящих слоев (фиг. 3, 2а, 2в, 2с), разделенных между собой электроизоляцией 29, наружные слои 2а и 2с вторичного нитка соединены между собой и верхней частью перничной обмотки 1 проводником 30, а центральный слой 2в вторичного нитка соединен с нижней частью первичной обмотки 1 проводником 31.

697067

27 рованных друг от друга и образующих дополнительный емкостный элемент.

Особенностью изобретения является также то, ITo длина вторичногo витка выбрана больше длины первичной обмотки. 5

Формула изобретения

1. Высокочастотное нагревательное устройство, содержащее индуктор, выполненный в виде первичной спиральной обмотки и охватывающегo ее вторичного витка в форме незамкнутого цилиндра, образующего с первичной обмоткой емкостный элемент, и съем ный нагревательный элемент, электрически соединенный со вторичным витком, о т л и ч а ю щ е е с я тем> что, с целью повышения КПД, первичная обмотка расположена на,изоляционном цилиндрическом основании и электроизолирована. от вторичного витка, 20 а нагревательный элемент снабжен по периметру со стороны, обращенной к нагревательному обьекту„ выступающими кромками и соединен со вторив:ным витком с одного иэ его торцов, 25

2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вторич:ный виток выполнен в виде трех электроиэолированных друг от друга токопроводящих слоев, прорези которых совмещены, а первичная спиральная обмотка одним концом подключена к соединенным последовательно наружным слоям витка, а другим — к его внутреннему слою.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первичная обмотка выполнена иэ плоской ленты, а между ней и изоляционным основанием дополнительно размещены два коаксиальных токопроводящих цилиндра, электроизолированных друг от друга и от первичной обмотки и образующих дополнительный емкостный элемент.

4, Устройство по art. 1-3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что длина вторичного витка выбрана больше длины первичной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Слухоцкий A.Е. и др. Индукторы для индукционного нагрева, 1974, с. 119-1бб.

2. Лозинский И„Г, Промлаленное применение индукционного нагрева.

1958. с. 198.

69 706 7 Риг. 4

4 иг. 5 фиг. Ю

4z 7

4tcz. Ф

Редактор В. Фельдман

Составитель О. Кедрина

Техред Y.Келемеш Корректор В.Братяга

Заказ 6620/60 Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква E-35 Ра шская наб д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4