Устройство для управления индукционнымнагревом

Устройство для управления индукционнымнагревом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюэ Советскими

Социалистических

Республюс

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Св ВТЕЛЬСТВУ

<111804290 (6)) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? (22) ???????????????? 0801.79 (21) 2745103>

Опубликовано 150281 бюллетень 89 6

Дата опубликования опмсаммя 150281

Р) М К„З

В 23 К 13/00

Государственный комнтет

СССР оо яелам кзобретений в открыткя (53) УДК 621. 791.77 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.Д. Корзан и В.М. Корсунов

Всесоюзный проектно-конструкторский технологический институт атомного машиностроения и котлостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫМ

НАГРЕВОМ

Изобретение относится к измерительным устройствам, применяемам при управлении стыковой сваркой с нагревом токами высокой частоты, и может быть.использовано в разлнчйых отрас- 5 лях машиностроения,в частности в атомном машиностроении и котлостроении при автоматизации процессов сварки, например, труб котлоагрегатов.

При управлении технологическим 10 процессом стыковой сварки с нагревом токами высокой частоты существует проблема измерения линейных перемещений и температуры нагрева изделий. !5

Известны пирометры излучения с фотопреобразователями, позволяющие производить бесконтактный контроль поверхностной температуры. В основе измерения температуры этих устройств 20 лежит метод сравнения. яркости объекта с яркостью эталонной пнрометрической лампы. Яркостный фотоэлектрический пнрометр содержит фотодиод, систему фокусирующих линз, эталонную 25 ,лампу, модуляционное устройство, усилитель сравнения, измерительную систему (1).

Однако модулирующее устройство, выполненное в виде вибратора, питае- 30 мого переменным током, сложно в изготовлении. Кроме того, быстродействие датчиков с учетом схем дешифрации электрических сигналов составляет несколько периодов сети, т.е. десятые доли секунды. При индукционном нагреве, где скорость достигает 1000 град/с, такая инерционность не позволяет вести эффективное управление термическим циклом. Таким образом, обеспечивая высокую точность пирометры сложны конструктивно и при использовании в системах управления температурой требуют специальной доработки.

Известны дифференциальные датчики для определения положения свариваемого стыка, например, содержащие блок введения магнитного потока и блок фиксации изменения магнитного потока, расположенные на общем магннтопроводе (2),или же датчик, содержащий блок ввода магнитного потока в виде изолированного проводника с током, укладываемого между свариваемыми кромками, и блок фиксации магнитного потока, расположенный на Ш-образном магнитопроводе (3).

Однако такие датчики имеют большие габариты и низкую чувствктель804290 общий вид; на фиг.2 - диаграмма, о ясняющая его работу.

Устрбйство содержит корпус 1, жестко связанный с индуктором 2, в котором размещены свариваемые трубы 3. В корпусе на оси А, параллельной вертикальной оси индуктора, закреплен

60 ность. Кроме того, с помощью таких датчиков нельзя измерять температуру свариваемого стыка.

Наиболее близким к предложенному является датчик температуры, содержащий закрепленные на индукторе фотоэлектрический преобразователь, расположенный на одной оси с эталонным источником излучения, и элемент модуляции. В исходном состоянии производится калибровка датчика. При включении нагрева фотопреобразователь с помощью электромагнита ориентируется

:в сторону ограничителя поля визирования. В процессе калибровки выходной сигнал датчика фиксируется аналоговым устройством памяти. При нагреве производится сравнение запомненного и текущего значений сигналов. В результате поверхностная температура изделий стабилизируется на уровне, определенном током лампы накалива- 20 ния (4) .

Однако наличие в этом устройстве шарнирных рычагов, связывающих электромагнит с фотопреобраэователем снижает надежность работы датчика, а также увеличивает его габариты. Последнее обстоятельство затрудняет измерения, так как прн индукционной сварке размеры зоны контроля ограничены. Кроме того, известный датчик имеет ограниченные технологические возможности вследствие того, что в конструкции его не предусмотрена возможность измерения линейных перемещений, которые производятся при использовании другой системы датчиков.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем совмещения в нем функций измерения температуры и линейных перемещений (для поиска зазора) при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления индукционным нагревом, содержащее закрепленные на иидукторе фотоэлектрический преобразователь, расположенный на одной оси с эталонным источником излучения, и элемент модуляции, снабжено дополнительными фотопреобразователем и эталонным источником излучения, расположенным на одной оси, симметрично вертикальной оси иидуктора, при этом один из фотопреобаазователей своей фотоприемной поверхностью расположен под углом к оси, проходящей через него и дополнительный эталонный источник излучения.

На фиг.1 изображено устройство, эталонный источник 4 излучения и под углом к нему фотопреобразователь 5 (например, фотореэистор) . Симметрично им относительно вертикальной оси индуктора на корпусе (ось B) закреплены источник 6 и фотопреобразователь

7. Устройство включает также стаби(лизатор тока, устройство продольной ориентации, устройство управления температурой (не показаны) .

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В начальном положении индуктор 2 находится в определенном положении, например справа от зазора между свариваемыми трубами 3.

По команде Пуск начинается ориентация индуктора 2, т.е. иидуктор движется влево относительно труб.

При совпадении оси A с зазором свет от эталонного источника 4 излучения попадает на фотопреобразователь 5, выходной сигнал которого U (см. фиг.2) определяет уровень калибровки и в дальнейшем запоминается аналоговым узлом памяти (не показан) .

Этот же сигнал поступает на устройство продольной ориентации, где начинается счет количества оборотов привода перемещения (не показан) индуктора 2. Количество оборотов привода перемещения пропорционально линейному перемещению индуктора 2.

Поскольку уровень калибровки задается стабилизатором тока и зависит от тока эталонного источника 4 излучения, то порог срабатывания устройства включения счетчика числа оборотов выбирается меньше значения сигна"а U< ° x,е По < „ .;„ ("к„;„ минимально возможное значение сйгиала калибровки) . При совпадении оси В с зазором свет от эталонного источника б излучения попадает на фотопреобразователь 7, формирующий сигнал, по которому устройство продольной ориентации выдает команду на останов и реверс привода пе ремещения индуктора, по этой же команде заканчивается счет числа оборотов.

Далее в устройстве ориентации число оборотов привода перемещения делится на два н при обратном ходе индуктора останов происходит на половине пути, T.е. при совпадении вертикальной оси индуктора с зазором. Ориентация заканчивается и начинается нагрев торцов труб. При этом излучение с Торцов нагреваемых труб фиксирует ся фотопреобразователем 5, расположенным своей фотоприемной поверхностью под углом ((к вертикальной оси A.

Сигнал с фотопреобразователя 5 поступает в ус тройс тво управления температурой, где производится сравнение с запомненныМ во время ориентации сигналом (сигнал калибровки).

804290

Разностный сигнал, воздействуя на источник ВЧ энергии (не показан), управляет температурой нагрева свариваемыХ. труб 3, которые в предлагаемом устройстве выполняют роль модулятора, т.е. периодически (каждый цикл) оптически связывают эталонный источник излучения с измерительным фотопреобразователем.

Для улучшения метрологических арак теристик датчика, а также качества управления температурным режимом, для управления температурой можно Использовать оба фотопреобразователя 5 и 7. При этом фотопреобразователь 7 необходимо повернуть так,чтобы и его фотоприемная поверхность составила угол Ч с .вертикальной осью В,и подсоединить к упомя нутому устройству управления температурой.

Таким образом, предложенное решение позволяет существенно расширить технологические воэможности устройства эа.счет совмещения в нем функций измерения температуры и поиска зазора. Кроме того, простая конструкция устройства, а именно наличие всего 2-х фотопреобразователей и 2-х эталонных источников излучения (лампочек), которые крепятся непосредственно на индукторе, а также тот факт, что в предложенном, устройстве в качестве модулятора используют само изделие (свариваемые труби), позволяют значительно уменьшить габариты устройства, что осо,бенно важно при индукционной сварке, где размеры зоны контроля ограничены.

Формула изобретения

Устройство для управления индукционные нагревом, содержащее закрепленные на индукторе фотоэлектрический преобразователь, расположенный на одной оси с эталонным источником излучения, и элемент модуляции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено дополнительными фотопреобразователем н эталонным источником излучения, рас положенными на одной оси, симметрично вертикальной оси индуктора, при этом один иэ фотопреобраэователей своей

30 фотоприемной поверхностью расположен под углам к оси, проходящей через него и соответствующий эталонный источник излучения.

Источники информации, э4 принятые во внимание при экспертизе

1. Мазаров В .Р. Автоматизация высокотемпературных процессов,"Энергия", 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 210985, кл. В 23 К 9/10, 1976.

3. Патент COL В 3021419, кл. 219-124, 1962.

4. Калашников В.Г., Варыкина Н.А. ,и Петунин Ю.A. Датчик температуры.

НИИИНФОРИТЯМИАШ, М 10-76-15.

804290 л спьаднлиэатору ака

У P S P

eean ePnnrypau с)Риск,лМЧии

Ф

Составитель Т. Сорокина

Редак тор С . Лыкова техред Н. Майорош Корректор В. Синицкая

Заказ 10774/21 тираж 1159 П одпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектная, 4