CN104684126B - 距离可调式的电磁感应加热线圈 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种距离可调式的电磁感应加热线圈，包括：进水管、进水管接头、连接件、中间接头、变向接头、辅助铜管、出水管接头、出水管、线圈分段、支撑件等。本发明有益的效果是：(1)根据工件被加热区域直径设计分段式电磁感应加热线圈加热区域的直径，可显著调节工件加工区域与线圈加热区域之间距离，提高加热效率。(2)采用分段式的电磁感应加热线圈代替整体式加热线圈，能够改善铜管在制作线圈过程中由加工硬化现象造成的加工不便性。(3)采用扩孔式管接头,结构简单，装配维修方便。综上所述，本申请提高了电磁感应加热线圈的加热效率，其能够减小工件加热区域与电磁感应加热线圈之间的距离，其具有重要的实际应用意义。

Description

距离可调式的电磁感应加热线圈

技术领域

本发明涉及一种电磁感应加热线圈，特别涉及一种可调节与被加热工件之间距离的电磁感应加热线圈。

背景技术

电磁感应加热具有可控性好、易于实现高温和局部加热等优点，广泛应用于现代工业。电磁感应加热的关键部件是电磁感应加热线圈，电磁感应加热线圈的结构会直接影响电磁感应加热效率。当电磁感应加热线圈为螺旋式时，高频电流主要沿线圈内侧流动，在螺旋线圈内部产生的磁场不是均匀分布的，在越靠近电磁感应加热线圈的区域，磁场越强，产生涡流的能量越高，加热效率越高。

加热棒料时，为便于固定工件，工件两端的直径往往设计的要远大于中间被加热区域的直径；同时在加热过程中，电磁感应加热线圈会产生大量的热量，为保证电磁感应加热线圈能够持续高效的工作，在电磁感应加热线圈内部通水冷却，因此现阶段设计的螺旋式电磁感应加热线圈都是整体式，即加热线圈由一根空心的铜管环绕成型。

当工件从整体式的电磁感应加热线圈的内孔中穿过并移动到指定区域进行加热时，若使工件的端部能够穿过电磁感应加热线圈，电磁感应加热线圈的直径就会加工的很大，导致工件加热区域表面远离电磁感应加热线圈，大大降低了加热效率。

发明内容

发明目的：本发明提供一种距离可调式的电磁感应加热线圈，其目的在于解决现有整体结构型的螺旋式电磁感应加热线圈加热棒料工件时，工件被加热区域易与电磁感应加热线圈之间产生较大距离造成加热效率较低的缺陷。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：该线圈由进水单元及出水单元构成，进水单元与出水单元由辅助铜管连接；

进水单元包括进水管、两个进水连接件及多个进水线圈分段，进水连接件包括主流通道、设置在主流通道上部的上支流通道和设置在主流通道下部的下支流通道，上支流通道和下支流通道均与主流通道连通，进水线圈分段由中间的加热区及两端的非加热区部分组成，两端的非加热区部分分别连接两个进水连接件，进水线圈分段包括上进水线圈分段和下进水线圈分段，上进水线圈分段的两端连接两个进水连接件的上支流通道，下进水线圈分段的两端连接两个进水连接件的下支流通道，进水管连接第一进水连接件；

出水单元包括出水管、两个出水连接件及多个出水线圈分段，出水连接件包括主流通道、设置在主流通道上部的上支流通道和设置在主流通道下部的下支流通道，上支流通道和下支流通道均与主流通道连通，进出水线圈分段由中间的加热区及两端的非加热区部分组成，两端的非加热区部分分别连接两个出水连接件，出水线圈分段包括上出水线圈分段和出进水线圈分段，上出水线圈分段的两端连接两个出水连接件的上支流通道，下出水线圈分段的两端连接两个出水连接件的下支流通道，出水管连接第一出水连接件；

第二出水连接件的主流通道通过辅助铜管与第二进水连接件的主流通道连通；

多个进水线圈分段和多个出水线圈分段的中间的加热区集中在一起形成围绕在待加热工件外、形状与待加热工件相适应的加热区域。

进水管通过进水管接头连接至第一进水连接件的主流通道，出水管通过出水管接头连接第一出水连接件的主流通道，辅助铜管为U形管，该管的一端通过第一变向接头连接第二进水连接件的主流通道，另一端通过第二变向接头连接第二出水连接件的主流通道。

在第一进水连接件与第一出水连接件之间设置有支撑件，在第二进水连接件与第二出水连接件之间也设置有支撑件。

进水线圈分段和出水线圈分段的中间加热区为半圆形结构，两侧非加热区采用以加热区为中心的对称结构。

两侧非加热区在同一平面，中间加热区所在的面与两侧非加热区所在的面垂直。

进水线圈分段及出水线圈分段的结构形式有如下两种：中间加热区的半圆形的转折点与两侧非加热区所在的面相同；中间加热区的半圆形的转折点与两侧非加热区所在的面不同。

该进水线圈分段及出水线圈分段通过管路和弯头形成可拆结构；多个线圈分段之间为并联连接。

加热区域的尺寸由带加热工件的加热区域的直径所决定，非加热区的尺寸由四个连接件与工件加热区域的空间位置所决定；加热区域与工件加热部位的距离可以通过改变加热区域的直径来调节。

连接件的主流通道与上下支流通道相互贯通且分别在端部设置有螺纹。

所有管路的接头及连接件均为铜或者导电性能较好材质组成，表面为经过绝缘处理的结构；支撑件为陶瓷或其它绝缘材料。

优点及效果：本发明提供一种距离可调式的电磁感应加热线圈，包括：进水管、进水管接头、连接件、中间接头、变向接头、辅助铜管、出水管接头、出水管、线圈分段、支撑件等。

本发明有益的效果是：

(1) 根据工件被加热区域直径设计分段式电磁感应加热线圈加热区域的直径，可显著调节工件加工区域与线圈加热区域之间距离，提高加热效率。

(2) 采用分段式的电磁感应加热线圈代替整体式加热线圈，能够改善铜管在制作线圈过程中由加工硬化现象造成的加工不便性。

(3) 采用扩孔式管接头,结构简单，装配维修方便。

综上所述，本申请提高了电磁感应加热线圈的加热效率，其能够减小工件加热区域与电磁感应加热线圈之间的距离，其具有重要的实际应用意义。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2本发明实例的连接件的结构剖示图；

图3为本发明实例的管接头结构示意图；

图4为本发明实例的线圈分段结构图；

图5为本发明的冷却水流向示意图；

图6为本发明的冷却水流向示意图；

图7为本发明的俯视图及电流流向示意图；

图8为本发明实例的第二种实施方式；其中图8-1为第二种实施方式整体示意图，图8-2为图8-1中的圆圈部分的放大示意图；

图9为本发明实例线圈分段的第二种结构图；

图10为本发明实例的第三种实施方式。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，本发明提供一种距离可调式的电磁感应加热线圈，该线圈由进水单元及出水单元构成，进水单元与出水单元由辅助铜管6连接；

进水单元包括进水管1、两个进水连接件及多个进水线圈分段，进水连接件包括主流通道31、设置在主流通道31上部的上支流通道32和设置在主流通道31下部的下支流通道33，上支流通道32和下支流通道33均与主流通道31连通，进水线圈分段由中间的加热区及两端的非加热区部分组成，两端的非加热区部分分别连接两个进水连接件，进水线圈分段包括上进水线圈分段和下进水线圈分段，上进水线圈分段的两端连接两个进水连接件的上支流通道32，下进水线圈分段的两端连接两个进水连接件的下支流通道33，进水管1连接第一进水连接件3a；

出水单元包括出水管9、两个出水连接件及多个出水线圈分段，出水连接件包括主流通道31、设置在主流通道31上部的上支流通道32和设置在主流通道31下部的下支流通道33，上支流通道32和下支流通道33均与主流通道31连通，进出水线圈分段由中间的加热区及两端的非加热区部分组成，两端的非加热区部分分别连接两个出水连接件，出水线圈分段包括上出水线圈分段和出进水线圈分段，上出水线圈分段的两端连接两个出水连接件的上支流通道32，下出水线圈分段的两端连接两个出水连接件的下支流通道33，出水管9连接第一出水连接件3d；

图中的标号11—18就是其中一部分的线圈分段。

其中，连接件3的结构如图2所示，支流通道的个数通过线圈的圈数确定。

第二出水连接件3c的主流通道通过辅助铜管6与第二进水连接件3b的主流通道连通；

多个进水线圈分段和多个出水线圈分段的中间的加热区集中在一起形成围绕在待加热工件外、形状与待加热工件相适应的加热区域。

进水管1通过进水管接头2连接至第一进水连接件3a的主流通道31，出水管9通过出水管接头8连接第一出水连接件3d的主流通道31，辅助铜管6为U形管，该管的一端通过第一变向接头5连接第二进水连接件3b的主流通道31，另一端通过第二变向接头7连接第二出水连接件3c的主流通道31。

在第一进水连接件3a与第一出水连接件3d之间设置有支撑件19，在第二进水连接件3b与第二出水连接件3c之间也设置有支撑件19。

进水线圈分段和出水线圈分段的中间加热区61为半圆形结构，两侧非加热区62采用以加热区为中心的对称结构。

两侧非加热区62在同一平面，中间加热区61所在的面与两侧非加热区所在的面垂直。

进水线圈分段及出水线圈分段的结构形式有如下两种：如图9所示，中间加热区51的半圆形的转折点111与两侧非加热区52所在的面相同；如图4所示，中间加热区的半圆形的转折点111与两侧非加热区62所在的面不同。

该进水线圈分段及出水线圈分段通过管路和弯头形成可拆结构；多个线圈分段之间为并联连接。

加热区域的尺寸由带加热工件的加热区域的直径所决定，非加热区的尺寸由四个连接件与工件加热区域的空间位置所决定；加热区域与工件加热部位的距离可以通过改变加热区域的直径来调节。

连接件的主流通道与上下支流通道相互贯通且分别在端部设置有螺纹。

所有管路的接头及连接件均为铜或者导电性能较好材质组成，表面为经过绝缘处理的结构。

支撑件为陶瓷或其它绝缘材料。

中间接头4的结构如图3所示，由接头体40、螺母41、管套42组成，管套支撑铜管，安装时容易对中，密封效果好，能吸收并减小管路振动。装配时，将铜套42与接头体连接一端扩成喇叭口，旋紧螺母，使其紧压在接头体的锥面上，形成金属密封。本发明中所涉及的接头均为扩孔式管接头，其中进水管接头2、第一变向接头5、第二变向接头7、出水管接头8为同一规格。管接头材质为铜，在装配后表面经过绝缘处理。

线圈分段11—18的结构如图4所示，其中，线圈分段11、12、13、14两端分别通过中间接头4与连接件3c、3d的上支流通道32相连；线圈分段15、16、17、18两端分别通过中间接头4与连接件3c、3d的下支流通道33相连；线圈分段11—18、连接件3c和3d构成本发明的出水单元，图中的另一部分为进水单元；图1和图5中的两个单元为对称结构。

本发明线圈分段加热区61的半圆直径小于试样10两端的直径，因此，在试样10安装完毕后，出水单元和进水单元合拢，并通过支撑件19连接支撑。其中支撑件19为绝缘材料，且尺寸由线圈距试样的距离确定。

试验前，根据试样10的被加热区域直径确定线圈分段加热区61的半圆直径，按照上文叙述安装试样及本发明线圈；试验时，先启动水泵，通过进水口1为电磁感应加热线圈通入循环冷却水，再启动电源，如图5、6所示，冷却水通过进水管1、进水管接头2进入第一进水连接件3a，分别通过第一进水连接件3a的上支流通道31和下支流通道32流入各线圈分段，并最后汇集在第二进水连接件3b；通过第一变向接头5、辅助铜管6、第二变向接头7，冷却水进入第二出水连接件3c，分别通过第二出水连接件3c的上支流通道31和下支流通道32流入各线圈分段，并最后汇集在第一出水连接件3d；最后通过出水管接头8、出水管9流出。

如图7所示，高频交变电流由进水管1通过进水管接头2流向第一进水连接件3a，经第一进水连接件3a电流分流进入各线圈分段,并在第二进水连接件3b处汇集，经第一管接头5、辅助铜管6、第二管接头7流向第二出水连接件3c,并经过第二出水连接件3c分流进入各线圈分段,并在第一出水连接件3d处汇集，最后经出水管接头8及出水管9流出形成电流回路。

为保证相邻两个连接件上的管接头能够方便的装配在连接件上，相邻两个连接件上安装进水管活出水管的螺纹孔之间的最小距离H（如图8）必须设计的足够大，当工件加热区域直径小于最小距离H或相差不大时，设计以下两种电磁感应加热线圈结构：

如图8所示为本发明实例的一实施方式，其特点在于：连接件55、57直接放置在连接件56、58上（各连接件表面均经过绝缘处理）且采用如图9所示的线圈分段结构，即各线圈分段除中间半圆形拱起的加热部位51外，两侧非加热热区52均在同一平面上。连接件55、57为两个进水连接件，56、58为两个出水连接件，或者相反。

图10所示为本发明的另一种实施方式，其特点在于：电磁感应加热线圈的上半部分进水线圈分段及出水线圈分段由进水管1、进水管接头2、第一进水连接件3a、中间接头4、第二进水连接件3b及如图4所示的线圈分段(各线圈分段并联）组成，

电磁感应加热线圈的下半部分线圈分段由第二出水连接件3c、第一出水连接件3d、中间接头4、出水管接头8、出水管9及如图9所示的线圈分段(各线圈分段并联）组成，上部分的进水单元与下部分的出水单元通过变向接头5和辅助铜管6连接，上下两单元为非对称结构。非对称的结构有利于电磁感应加热线圈更好的包络在工件加热部位周围。

Claims (6)

1.一种距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：该线圈由进水单元及出水单元构成，进水单元与出水单元由辅助铜管（6）连接；

进水单元包括进水管（1）、两个进水连接件及多个进水线圈分段，进水连接件包括主流通道（31）、设置在主流通道（31）上部的上支流通道（32）和设置在主流通道（31）下部的下支流通道（33），上支流通道（32）和下支流通道（33）均与主流通道（31）连通，进水线圈分段由中间的加热区及两端的非加热区部分组成，两端的非加热区部分分别连接两个进水连接件，进水线圈分段包括上进水线圈分段和下进水线圈分段，上进水线圈分段的两端连接两个进水连接件的上支流通道（32），下进水线圈分段的两端连接两个进水连接件的下支流通道（33），进水管（1）连接第一进水连接件（3a）；

出水单元包括出水管（9）、两个出水连接件及多个出水线圈分段，出水连接件包括主流通道（31）、设置在主流通道（31）上部的上支流通道（32）和设置在主流通道（31）下部的下支流通道（33），上支流通道（32）和下支流通道（33）均与主流通道（31）连通，进出水线圈分段由中间的加热区及两端的非加热区部分组成，两端的非加热区部分分别连接两个出水连接件，出水线圈分段包括上出水线圈分段和下出水线圈分段，上出水线圈分段的两端连接两个出水连接件的上支流通道（32），下出水线圈分段的两端连接两个出水连接件的下支流通道（33），出水管（9）连接第一出水连接件（3d）；

第二出水连接件（3c）的主流通道通过辅助铜管（6）与第二进水连接件（3b）的主流通道连通；

多个进水线圈分段和多个出水线圈分段的中间的加热区集中在一起形成围绕在待加热工件外、形状与待加热工件相适应的加热区域；

进水线圈分段和出水线圈分段的中间加热区（61）为半圆形结构，两侧非加热区（62）采用以加热区为中心的对称结构；

两侧非加热区（62）在同一平面，中间加热区（61）所在的面与两侧非加热区所在的面垂直；

加热区域的尺寸由带加热工件的加热区域的直径所决定，非加热区的尺寸由四个连接件与工件加热区域的空间位置所决定；加热区域与工件加热部位的距离通过改变加热区域的直径来调节。

2.根据权利要求1所述的距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：进水管（1）通过进水管接头（2）连接至第一进水连接件（3a）的主流通道（31），出水管（9）通过出水管接头（8）连接第一出水连接件（3d）的主流通道（31），辅助铜管（6）为U形管，该管的一端通过第一变向接头（5）连接第二进水连接件（3b）的主流通道（31），另一端通过第二变向接头（7）连接第二出水连接件（3c）的主流通道（31）。

3.根据权利要求1所述的距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：在第一进水连接件（3a）与第一出水连接件（3d）之间设置有支撑件（19），在第二进水连接件（3b）与第二出水连接件（3c）之间也设置有支撑件（19）。

4.根据权利要求1所述的距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：进水线圈分段及出水线圈分段的结构形式有如下两种：中间加热区的半圆形的转折点（111）与两侧非加热区所在的面相同；中间加热区的半圆形的转折点（111）与两侧非加热区所在的面不同。

5.根据权利要求1所述的距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：该进水线圈分段及出水线圈分段通过管路和弯头形成可拆结构；多个线圈分段之间为并联连接。

6.根据权利要求1所述的距离可调式的电磁感应加热线圈，其特征在于：连接件的主流通道与上下支流通道相互贯通且分别在端部设置有螺纹。