Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии

Устройство для плавки металла во взвешенном состоянии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ, со держащее тороидальный индуктор, выполненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее одним из участков вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и тороидальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка. а внутренняя - электропроводного стержня, причем вторичный виток на втором участке между индуктором и плавильной камерой выполнен с разъемом в горизонтальной плоскости, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, вторичный виток на втором участке обхватьшает с зазором электропроводный стержень, образуя коаксиальный токопровод, на первом участке - первичную обмотку без зазора, а электропроводный стержень в горизонтальной плоскости выполнен с разъемом. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что плавиль (Л ная камера снабжена системой созда ния вакуума и подачи инертного газа, выполнена вакуум-плотной, и разъемы коаксиального токопровода снабжены вакуумными уплотнениями. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что плавильная камера снабжена соединенной с ней литниковой системой. -ч| 30 Эд л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ае (и) А эцио Н 05 В 6/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НСМИТЕТ ССС (21) 3558935/24 -07 (22) 02.03.83. (46) 07.10.84. Еюл. В.37 (72) А.В. Иванов, И.И. Иульмеико и A.М. Уржумсков (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.365.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Я 630757, кл. H 05 В 6/32, 1978

2. Авторское свидетельство СССР

В 688998, кл. Н 05 В 6/32, 1978. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВКИ

МКТАЛЛА ВО ВЗВКШКННОИ СОСТОЯНИИ, содержащее тороидальный индуктор, выполненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее одним из участков вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и тороидальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка, а внутренняя — электропроводного, стержня, причем вторичный виток на втором участке между индуктором и плавильной камерой выполнен с разьемом в гориэоитаяьной плоскости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, вторичный виток на втором участке обхватывает с зазором электропроводный стержень, образуя коаксиальный токопровод, на первом участке — пер« вичную обмотку без зазора, а электропроводный стержень в горизонтальной плоскости выполнен с разъемом.

2. -Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что плавильная камера снабжена системой созда" ния вакуума и подачи инертного газа, выполнена вакуум-плотной, и разъемы коаксиального токопровода снабжены

O вакуумными уплотнениями.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что плавильная камера снабжена соединенной с ней литниковой системой.

865 3

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащем тороидальный индуктор, вы полненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее.одним из участков вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и тороидальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка, а внутренняя - электропроводного стержня, причем вторичный виток на плавильной камерой выполнен с разь-, емом в горизонтальной плоскости, вторичный виток на втором участке обхватывает с зазором электропроводный стержень, образуя коаксиальный токопровод, на первом участке — первичную обмотку без зазора, а электропроводный стержень в горизонтальной плоскости выполнен с разъемом.

Плавильная камера может быть снабжена системой создания вакуума и подачи инертного газа, выполнена вакуум-плотной, .и разъемы коаксиального токопровода снабжены вакуумными уплотнениями.

Плавильная камера также может быть соединена с литниковой системой.

На фиг. 1 приведено устройство, разрез, с указанием узлов системы охлаждения; на фиг. 2 — вариант конструкции плавильной камеры в виде вакуумной камеры с литниковой системой.

Устройство (фиг. 1) содержит электрически связанные коробообразные элементы 1 и 2 вторичного витка и центральный водоохлаждаемый электропроводный стержень, состоящий из двух отрезков 3 и 4, проходящий через оба коробообразных элемента 1 и 2 и электрически соединяющий их, тороидальную первичную обмотку 5 на коль цевом сердечнике 6, размещенную в элементе 1, причем элемент 2 служит плавильной камерой ° Злементы 1 и 2 снабжены металлическими крышками 7 . и 8, в которых выполнены кольцевые зазоры 9 и 10 Электрическая связь между элементами 1 и 2 образована посредством соосных электропроводному стержню коаксиальных токопроводов

1 1117

Изобретение относится к индукционному нагреву, в частности к устройствам для плавки и удержания металлов во взвешенном состоянии, и может быть использовано для обестигельной индукционной плавки в вакууме или защитной атмосфере (особенно в тех случаях, когда недопустимо даже малейшее загрязнение расплава мате риалов тигля, а также для точного . 1п литья

Известно устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, в котором расплавленный металл удерживается многовитковым индуктором, охватывающим тороидальную полость (1) .

Однако функциональные возможности втором участке ме у индуктором и этого устройства очень ограничены изза необходимости высокого (несколько сотен вольт) питающего напряжения, что приводит к неизбежным пробоям при плавке в вакууме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащее тороидаль. ный индуктор, выполненный в виде кольцевого сердечника с первичной обмоткой, обхватывающий ее вторичный виток, электропроводный стержень, расположенный внутри индуктора и электрически связанный с вторичным витком, и торондальную плавильную камеру, установленную под индуктором, внешняя поверхность которой образована продолжением вторичного витка, а внутренняя — электропроводного стержня, а вторичный виток на участке между индуктором и плавильной камерой выполнен с разъемом в горизонтальной плоскости (2) .

Однако иэ-за наличия слоя теплоизоляции между расплавом и первичной обмоткой вторичный виток обладает повышенной индуктивностью рассеяния, что делает невозможным достижение предельного для тороидального трансформатора КПД.

Необходимость вакуумной камеры для размещения в ней всего устройства, высокое напряжение на выводах первичной обмотки, находящихся в вакууме, и жесткая механическая связь плавильной камеры с трансформатором

Крайне ограничивают функциональные воэможности известного устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение

КПД устройства.

1117865 ромагнитное поле в плавильной камере, которое за счет вихревых токов нагревает тороидальной формы расплав и за счет электродинамического взаимодействия с вихревыми токами удержйвает его во взвешенном состоянии.

При необходимости плавка может о вестись в вакууме, который создается

7, в герметичной плавильной камере уст10 ройством 17 или в среде инертного газа, которым плавильная камера saполняется нз устройства 18. В случае, если плавильная камера снабжена литниковой системой 19, устройство может использоваться для точного литья, при этом вследствие эффекта ток протекает по внутренней поверхности верхнего отсека плавильной камеры, нагревая и поддерживая расплав, в

20 нижнем отсеке камеры поле практически отсутствует. После окончания плавки и выдержки металла плавно уменьшают ток, потребляемый от источника, в результате чего происходит опуска25 ние тороидального расплава и заполнение им полостей литниковой системы. Далее нижний отсек с литниковой системой отделяется для извлечения изделий.

3

11 и 12, сопряженных с краями зазоров 9 и 10.

Участок коаксиальной линии, соеди няющий элементы 1 и 2, снабжен разьемом, образованным контактными фланцами 13 и 14, фланцами токопроводов

11 и .12 и накидной гайкой 15.

Внутренняя полость коробообразног металлического элемента 1 с крышкой внутри которого размещена тороидальная обмотка 5, выполнена по высоте, внешнему и внутреннему диаметру совпадающей с соответствующими размерами обмотки 5.

В коаксиальном разъеме установлена упругая прокладка 16, обеспечивающая вакуумное уплотнение плавильной камеры.

На фиг. 2 дополнительно показаны системы для создания вакуума 17 и подачи инертного газа 18, а также литниковая система 19.

Устройство работает следующим образом.

В первичную обмотку 5 поступает ток от источника повышенной частоты, который возбуждает переменный поток в кольцевом сердечнике 6, в результате чего наводится переменная ЗДС во вторичном витке на краях кольцевых зазоров 9 и 10. Под действием этой

ЭДС возникает переменный ток, протекающий последовательно по внешнему и внутреннему элементам вторичного тороидального витка, через .коаксиальные токопроводы 11 и 12 вторичного витка, коаксиальное разъемное соедикение, коаксиальные токопроводы 11 и 12 плавильной камеры и по элементам 2 тороидальной плавильной камеры.

Этот ток возбуждает переменное электУстройство может снабжаться плавильными камерами различных.типоразмеров и назначений, так как соединение камеры с трансформатором производится унифицированными. разъемами коаксиальной линией связи с высокими энергетическими показателями.

Использование изобретения позволит на 6-8Х повысить KHg устройства

40 для плавки металла во взвешенном состоянии и существенно расширить ,его функциональные возможности.

ИНИИПИ Закаэ 7280/45

ТиРал 782 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Yaropoa, ул. Проектная, 4