Индукционная установка

Индукционная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ШДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА, со-, держащая корпус с окном загрузки-вы:грузки , индуктор, СОСТОЯЩИЙ ИЗ горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью относительного взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол в ввде секторов и загрузочноразгрузочное устройство, о т л и чающая с.я тем, что, с целью повышения КПД установки, установка снабжена кольцевым экраном с окном, закрепленным на одной катушке и охватывающим другую катущку, а секторы поворотного стола выполнены из немагнитного жаропрочного материала. 2. Индукционная установка по п.1, сл о тличающая ся тем, что, с секторы поворотного стола выполнены в внде П-образных рамок с толщиной, определяемой из соотношения (} (,3) 503{pJ о - толщина материала, м; р - удельное сопротивление, Ом.м; ( - частота тока, Гц. сл сл сл а

1 (19) . (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(511 21 0 1 42 Н 05 В 6 36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 121) 3316240/22-02 (22) 09.07.81 (46) 30.11.83.Бюл. У 44 (72) Л.Л.Кочергин, О.А.Коченюк и В.М.Смирнов (53) 621.783(088.8) (56) 1. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е.

Индукторы для индукционного нагрева.

Л., "Энергия", с., 239-241.

2. Шамов И.А. Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. И;-Л., Иашгнз, 1963, с.89-90.

3. Патент Великобритании

N 907880, кл. 39-3, 1962.

4. Авторское свидетельство СССР

И 378427, кл. С 21 0 I/10, 1973.

5. Патент США Р 2419116, кл. 2!9-13, 1947.

6. Авторское свидетельство СССР

 841127, кл. С 21 Р 1/42, 1977. (54)(57) ИНДУКЦИОНН)Й УСТАНОВКА, со- держащая корпус с окном загрузки-вы,грузки, индуктор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью относительного взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол s виде секторов и загрузочноразгрузочное устройство, о т л и— ч а ю щ а я с,я тем, что, с целью повышения КПД установки, установка снабжена кольцевым экраном с окном, закрепленным на одной катушке и охватывающим другую катушку, а секторы ,поворотного стола выполнены нз немагнитного жаропрочного материала.

2. Индукционная установка по п.1, отличающаяся тем, что. секторы поворотного стола выполнены в виде П-образных рамок с толщиной, определяемой нз соотношения

g = (0,25-0,3) 503 PE с — толщина материала, м;

à — удельное сопротивление, Ом м; ф — частота тока, Гц.

1057556

Изобретение относится к индукцион-. ному нагреву заготовок под пласти-! ческую деформацию и может. быть использовано в кузнечном производстве любой отрасли промышленности.. 5

Известен индукционный нагреватель заготовок под пластическую деформацию

) который содержит цилиндрический или овальный индуктор, а также загрузочное и разгрузочное устройство. При ° 10 использовании подобных нагревателей для нагрева мерных заготовок в*индукторе одновременно находятся и подвергаются нагреву несколько заготовок, По мере нагрева" заготовки диск- 15 ретно перемещаются вдоль индуктора от его начала к концу, Во избежание разрушения футеровки индуктора заго" товкамн при их перемещении, заготовки располагаются иа направляющих (lj .

Недостатками нагревателя являются низкая стойкость направляющих в связи с постоянными.нагрузками;иа истирание, невозможность транспортировки через индуктор по одним и тем же направляющим заготовок переменного сечения и форм, а также перекашивание и заклинивание заготовок при движении их внутри индуктора, когда производится нагрев заготовок, диаметр, которых превосходит длину., или при производительности нагревателя более

1,5-2 т/ч нагретого металла. 1

Известен индукционный нагреватель заготовок под пластическую деформацнн1 которые содержат секционированный цилиндрический или овальный индуктор,. в которых нагрев мерных заготовок производится при их непрерывном перемещении через нндуктор. Направляющие в конструкциях этих нагревателей отсутствуют. Транспортировка заготовок осуществляется с помощью ведущих роликов, устанавливаемых между ceicциями индуктора 21 .

Нагреватели этой конструкции обладают несколько- большим КПД из-эа отсутствия потерь направляющих, исключают возможность .кострения: заготовок, однако при производительности порядка 3 т/ч нагретого металла индуктор и нагреватель становятся громоздкими, так как обладают длиной более 5 м. Кроме этого, транспортировка заготовок сложной конфигурации через нагреватель невозможна. 55

Известен индукционный нагреватель, .имеющий круглый поворотный cToë, на котором укреплены цилиндрические ин-, дукторы, равномерно расположенные по его окружности. Заготовки, подлежащие нагреву, устанавливаются на специальные подставки, связанные с поворотным столом и соединенные с толкателями, концы которых движутся по неподвижному копнру. Поворотный стол в процессе работы нагревателя осуществляет дискретное вращательное движение. при этом подставки с заготовками, подлежащими нагреву, с помощью толкателей вводятся внутрь цилиндрических индукторов. По завершению полного оборота поворотного стола каждая из заготовок вновь попадает на позицию загрузки-выгрузки, на которой вместе с подставкой выходит иэ индуктора. На позиции загруз ки-выгрузки йагреватель снабжен двумя механическими манипуляторами, один из которых снимает с подставки нагретые заготовки, другой устанавливает холодные. Питание нндукторов среднечастотной энергией Осуществляется с пОмОщью скОльзящих кОнтактОВ КоН» тактных колец, закрепленных на валу поворотного стола, и щеток (31 .

Недостатками указанного нагревателя являются :малая надежность контактного устройства, подводящего среднечастотную .энергию к индукторам, малая производительность нагревателя, так как мощность подводнмая к нему, ограничена скользящим контактным устройством, воэможность сваривания подставок с нагреваемыми заготовками, перегрев и быстрый выход из строя подставок, а также необходимость механической обработки торцов заготовок.

Известен индукционный нагреватель содержащий секционнрованный овальный индуктор и дополнительный индуктор, выл

, полненный в виде плоских катушек, при этом плоские катушки расположены так, что могут подогревать каждую из сторон заготовки, предварительно нагретой в секционированном овальном индукторе.

Каждая плоская катушка снабжена механизмом перемещения с гидравлическим приводом для регулирования зазора между заготовкой и катушкой, благода.ря чему должна регуЛироваться степень подогрева. В качестве устройства для транспортировки заготовок применяется рольганг Д1; г

° Р

Недостатками известного нагревателя являются принципиальная невозможность равномерного подогрева всей!

057556

50 .отсутствуют. Кроме этого, термостатирование способствует более равноповерхности заготовки, обращенной к плоской катушке, малый КПД торцовых катушек (катушек с горизонтальной осью),так как. их длина в несколько раз превышает нх шнрину, а ширина при этом соизмерима с зазором,между катушкой и нагреваемой заготовкой, резкая зависимость КПД плоских катушек от зазора между ними и подогреваемой заготовкой, так как каждая из них, не считая полей рассеивания, эаэкранирована от других трех массой заготовки, и,следова- . тельно, к каждой из них применены закономерности, характерные для плоского индуктора без магнитопровода.

Известен индукционный нагреватель, содержащий индуктор, выполненный из двух плоских коаксиальных горизонтальных параллельных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью взаимного перемещения .вдоль общей оси, загрузочно-разгрузочное устройство нагревателя, установленно до и после индуктора, приспособлено для тран. спортировки ленточных материалов $5)

Недостатки нагревателя — пониженное значение КПД из-за наличия значительных лобовых частей индуктора и большие габаритные размеры из-за малого коэффициента заполнения индуктора.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является ин дукционная установка, содержащая корпус с окном, индуктор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно, установленных с воэможностью относительно взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворот ный стол в виде секторов и загру.— зочно-разгрузочное устройство f6) .

Недостатками известной индукционной установки являются пониженный

КПД, обусловленный выделением тепла током индуцируемым нижней катушкой электромагнитной системы в поворотном столе и уносимым охлаждающей его водой, а также за счет излучения наружными торцами заготовок в пространство корпуса печи, неравномерность нагрева заготовок по длине из-за явления кольцевого эффекта, проявляемо.го в секторах поворотного стола. В

4 результате этого эффекта ток, индуцируемый в секторах, концентрируется на их внутреннем радиусе, что приводит к искажению формы поля и, соответственно перегреву торцов заготовок обращенных внутрь электромагнитной системы.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия устаf0 Ковки.

Для достижения поставленной цели индукционная установка, содерщая корпус с окном загрузки-выгрузки, индук» тор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спи- . ральных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью относительного Взаимно»

ro смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол в виде секторов и загрузочно-разгрузочное устройство, снабжена кольцевым экраном с окном, закрепленным на одной катушке н охватывающим другую катушку, а секторы поворотного стола выполнены нз немагнитного жаропрочного материала.

Кроме того, секторы выполнены в

30 виде П-образных рамок с толщиной

1 определяемой из соотношения

d -(O,25-O,3) 503/ р .д — толщина материала, м;

P — удельное сопротивление, Ом м;. — частота тока, Гц, Такое конструктивпае выполнение обеспечивает повышение МПД индукционной установки, так как секторы, изготовленные иэ немагнитшово жаропрочного материала с толщююй стенки

40 с) = {О, 25-0,3) 503ф„ становятся прозрачными для эле щрриагиитной волны нижней катуцкы, что исключает индуцирование токов и выделения мощности в них. В то же время наличие

4S кольцевого экрана предотвращает потерн лучистой энергии в пространстве корпуса установки, образуя с футеровкой верхней катушки камеру — термо,стат, в которой потери на излучение мерному нагреву заготовок.

Индукционный нагрев заготовок осуществляется благодаря взаимодействию поля нижней катушки с полем верхней катушки, что полностью исключает проявление кольцевого эффекта в секторах и обеспечивает бо1057556 нее равномерный нагрев заготовок по длине.

На фиг. 1 показана индукционная ус.тановка, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 — 5 разрез Б-Б на фиг.2 °

Индукционная установка содержит . индуктор, выполненный в виде двух коаксиальных горизонтальных параллельных спиральных катушек, включенных электрически встречно. Верхняя 1 и нижняя 2 катушки индуктора выполнены иэ медной водоохлаждаемой трубки. Верхняя катушка 1 заформована в теплоизоляцию 3 и по ее образующей !5 закреплен теплоизолнрующий экран 4 охватывающий нижнюю катушку 2. С помощью винта 5 и гайки 6, верхняя катушка 1 укреплена на несущей конструкции 7, через которую проходят 20 направляющие 8 верхней катушки 1.

Винт 5 через приводную шестерню 9 соединен с приводом механизма подьема (не показан).

Нижняя катушка 2 заформована в 25 теплоизоляцию 10 и закреплена на стойках 11. Между катушками 1 и 2 индуктора установлен поворотный стол 12, выполненный в виде отдельных секто- . ров 13 в виде П-образных рамок, Каж« дый сектор образован из двух водоохлаждаемьпс трубок 14, электрически соединенных и выполненных из немагнитного жаропрочного материала, например стали марки 20Х23Н12, с толщиной «„тенки, определяемой из соотношения

«3 (О, 25-0, 3) 503 P(g

В зависимости от частоты тока катушек толщина стенки трубки 14 выбирается в пределах 1„5-5 мм.

Поворотный стол 12 крепится к основанию 15, которое опирается на упорный подшипник 16, закрепленный на колонне 17. Подвижная часть подшипника 16 через поворотную трубу 18 связана с механизмом 19 вращения и фиксатором 20.

Конденсаторные батареи верхней и нижней катушек вынесены за пределы индукционной установки (не показаны). о с

Верхняя и нижняя 2 катушки индуктора, поворотный стол -12 и механизм 19 вращения закрыты теплоиэо" ляционным кожухом 21,.а также в теплоизолирующем экране 4 прорезаны загрузочно-разгрузочные окна 22 и 23, прикрываемые дверкой 24, снабженной приводом 25 возвратно-поступательного перемещения. 0 целью автоматизации работ установка снабжена мани пулятором 26.

Индукционная установка предлагаемой конструкции работает следующим образом.

В исходном положении дверка 24 открыта и поворотный стол 12 находится в положении, при котором один иэ его секторов совпадает с осью окна. Заготовка 27, подлежащая нагреву, манипулятором 26 через загрузочно-разгрузочные окна 22 и 23 укладывается на сектор !3 поворотного стола 12. Захват манипулятора 26 выводится из установки, а дверка 24 закрывается.

На индуктор подается напряжение, Ток, протекающий в нижней катушке

2, создае г электромагнитное поле, которое благодаря прозрачности для электромагнитной волны поворотного стола 12 взаимодействует с электро> магнитным полем, созданным током верхней катушки 1. Благодаря этому ,взаимодействию осуществляется индук" ционный нагрев заготовки 27. По прошествии определенного времени, зависящего от диаметра (размеров поперечного сечения)заготовки 27, требуемой температуры нагрева и производительности установки, поворотный стсьн 12 поворачивается на заданный угол так, что следующий сектор 13 занимает позицию против загрузочных окон 22 и 23. Фиксатор 20 строго фик" сирует положения поворотного стола

12. Затем дверка 24 открывается. Манипулятор 26 укладывает на сектор 13 повооротного стола 12 очередную заготовку и захват манипулятора 26 выводится иэ, установки, а дверка 24, йерекрывает доступ в нее. По истечении времени $t поворотный стол 12 вновь поворачивается на заданный угол, В подобном цикле нагреватель работает до тех пор, пока первая заготовка 27 не совершит полный оборот вместе с поворотным столом 12 и вновь не окажется против загрузочно-разгрузочных окон 22 и 23. С этого момента манипулятор 26 не. только загружает на поворотный стол 12 холодные заготовки, но и удаляет нагретые.

При настройке установки на определенный типоразмер заготовки регу- лируются расстояние между верхней катушкой н нижней катушкой 2, вре.1 057556

25 мя выдержки стола в заданном положении и подстроечная емкость.

Использование предлагаемой ин,дукционной установки позволит механизировать тяжелые работы в кузнечных цехах и поднять производительность труда в 3-5 раз; повысить КПД и равномерность нагрева для широкой номенклатуры заготовок.

Ф

Годовой экономический эффект от использования предлагаемого индукционного нагревателя на одном нз предприятий отрасли составит приблизительно

86 тыс.руб в год.

)057556

Фиг. 2

Составитель А.Денисова

Техред.Т.Маточка Корректор Г.Orap

Редактор Л.Пчелинская

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

Заказ 9525/32 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Л(-35, Раушская наб., д, 4/5