CN110839338A - 一种用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，属于直流感应加热技术领域，磁屏蔽结构套在直流感应加热装置的工件抓手上，隔离工件抓手与直流感应加热装置的两个铁芯间的磁场；包括支撑外筒，支撑外筒内设有可轴向滑动的屏蔽内筒；支撑外筒和屏蔽内筒均与所述工件抓手的旋转轴同轴。本发明采用高导磁材料作为磁屏蔽结构，降低了金属工件两端的工件抓手区域的磁场强度，避免了金属工件及工件抓手在加热过程中两端过热现象的发生；磁屏蔽结构为固定结构，不随工件、工件抓手、电机等旋转，稳定性好，使用安全；可以调节屏蔽的范围，提高了实用性，实现了较好的屏蔽效果；适用于所有的直流感应加热场合，包括超导直流感应加热、永磁体直流感应加热。

Description

一种用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构

技术领域

本发明涉及直流感应加热技术领域，具体涉及一种用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构。

背景技术

超导直流感应加热技术相比于传统的交流感应加热技术，其加热效率更高，可以达到80％以上，比之传统交流感应加热技术提高了有30％左右，更为节能环保。在超导直流感应加热技术中，金属工件是在超导磁体产生的横向直流磁场中由电机驱动旋转，从而在其内部感应出交变的涡流，由于自身电阻的存在而产生焦耳热，进而被加热。

但是，超导直流感应加热也有一定的缺陷性。在加热金属工件时需要有工件抓手与工件紧密接触，如，铝棒则需要利用抓手固定然后在电机的带动下低速或者中高速旋转，因此在加热过程中，工件抓手不可避免的被同时加热，工件抓手被加热会导致感应加热器能量利用率的降低，这与超导直流感应加热技术提出时的初衷相违背。为了将铝棒抓牢，工件抓手通常采用比预热工件密度和硬度更大的不锈钢材料，而没有可以用来代替的非导电材料。同时，在金属工件加热过程中，工件会随温度升高而变软，尤其在铝棒直径较大时两端温度最高，会严重影响工件抓手对工件抓握的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降低工件抓手区域和工件两端的磁场强度、使工件抓手不被加热或减少工件抓手中产生的热量的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供一种用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，所述磁屏蔽结构套在所述直流感应加热装置的工件抓手上，用于隔离所述工件抓手与所述直流感应加热装置的两个铁芯间的磁场；

所述磁屏蔽结构包括支撑外筒，所述支撑外筒内设有可沿所述支撑外筒轴向滑动的屏蔽内筒；

所述支撑外筒和所述屏蔽内筒均与所述工件抓手的旋转轴同轴。

优选的，所述屏蔽内筒的外壁上安装有使所述屏蔽内筒沿所述支撑外筒轴向滑动的滑动部。

优选的，所述支撑外筒的内壁均匀设有多个轴向滑道，所述滑动部包括与所述轴向滑道对应的多个轴向滑轨。

优选的，所述支撑外筒上设有贯穿筒壁的轴向限位孔，所述滑动部还包括伸出所述轴向限位孔的手柄。

优选的，所述轴向滑轨上设有滑轮，所述滑轮沿所述支撑外筒轴向滚动。

优选的，所述支撑外筒的前端筒壁上设有多个与所述轴向滑道对应的贯穿筒壁的盲孔，所述盲孔内设有滚轮，所述滚轮沿所述支撑外筒轴向滚动，所述滚轮的直径大于所述支撑外筒的厚度。

优选的，所述屏蔽内筒的外径小于所述两个铁芯间的距离。

优选的，还包括固定台，所述固定台上安装有支架，所述支撑外筒安装在所述支架上。

优选的，所述轴向滑道的个数为5个。

优选的，所述屏蔽内筒由高导磁材料制成，所述滑动部由无磁金属材料制成。

本发明有益效果：采用高导磁材料作为磁屏蔽结构，将本该通过工件抓手的磁场吸引到屏蔽层中，使磁场穿屏蔽层而过，降低工件抓手区域的磁场强度；降低了金属工件两端与工件抓手的磁场强度，避免了金属工件在加热过程中两端过热现象的发生，有效减少工件抓手中产生的热量；磁屏蔽结构为固定结构，不随工件、工件抓手、电机等旋转，稳定性好，使用安全；可以调节屏蔽的范围，提高了实用性，以达到最好的屏蔽效果；适用于所有的直流感应加热场合，包括超导直流感应加热、永磁体直流感应加热，无论是永磁体旋转还是工件旋转均适用。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构立体图。

图2为本发明实施例所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构的支撑外筒结构图。

图3为本发明实施例所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构的屏蔽内筒结构图。

图4为本发明实施所述的直流感应加热装置的工作原理示意图。

图5为本发明实施例所述的直流感应加热装置的安装使用状态示意图。

其中：1-工件抓手；2-铁芯；3-磁场；4-支撑外筒；5-屏蔽内筒；6-滑动部；7-轴向滑道；8-轴向滑轨；9-轴向限位孔；10-手柄；11-滑轮；12-盲孔；13-滚轮；14-固定台；15-支架；16-待加工工件。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例

如图1至图5所示，本发明实施例提供一种用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，所述磁屏蔽结构套在所述直流感应加热装置的工件抓手1上，用于隔离所述工件抓手1与所述直流感应加热装置的两个铁芯2间的磁场3；从而降低工件两端的加热程度，以及有效抑制工件抓手1的加热温升。

所述磁屏蔽结构包括支撑外筒4，所述支撑外筒4内设有可沿所述支撑外筒4轴向滑动的屏蔽内筒5；所述支撑外筒4和所述屏蔽内筒5均与所述工件抓手1的旋转轴同轴。屏蔽内筒5的磁屏蔽作用主要由高导磁材料制成来实现。

所述屏蔽内筒5的外壁上安装有使所述屏蔽内筒5沿所述支撑外筒4轴向滑动的滑动部6。所述支撑外筒4的内壁均匀设有多个轴向滑道7，所述滑动部6包括与所述轴向滑道7对应的多个轴向滑轨8。所述支撑外筒4上设有贯穿筒壁的轴向限位孔9，所述滑动部6还包括伸出所述轴向限位孔9的手柄10。

所述轴向滑轨8上设有滑轮11，所述滑轮11沿所述支撑外筒4轴向滚动。所述支撑外筒4的前端筒壁上设有多个与所述轴向滑道7对应的贯穿筒壁的盲孔12，所述盲孔12内设有滚轮13，所述滚轮13沿所述支撑外筒4轴向滚动，所述滚轮13的直径大于所述支撑外筒4的厚度。

所述屏蔽内筒5的外径小于所述两个铁芯2间的距离。

还包括固定台14上，所述固定台14上安装有支架15，所述支撑外筒4安装在所述支架15上。使用固定台14和支架15可使支撑外筒和屏蔽内筒与工件抓手同轴，实现对工件抓手与工件两端磁场的均匀屏蔽。

所述轴向滑道7的个数为5个，所述轴向滑轨的个数与所述轴向滑道的个数相对应，以保证屏蔽内筒5可在支撑外筒4内稳定滑动。

在实际应用中，所述轴向滑道的个数并不受上述个数的限制，本领域技术人员可根据具体情况设置轴向滑道的个数。

所述屏蔽内筒5由高导磁材料制成，如硅钢片、以及各种铁制品和稀土元素形成的合金等，如高导磁(Fe Si B)98(Cu Nb)2非晶合金。所述滑动部6由无磁金属材料制成，如碳化钨，YSN15、YSN30和W85等无磁硬质合金，YEN21无磁金属陶瓷材料、高无磁钢属Fe—Mn—Al—C系列奥氏体，20Mn23AlV、45Mn17Al3(917)、30Mn20Al3、40Mn18Cr3、40Mn18Cr4V、50Mn18Cr4V等各种无磁钢。

图4所示为直流感应加热器的基本工作原理示意图。图中所示直流感应加热器主要包括铁芯2、待加工工件16和工件抓手1。铁芯2形成的空气隙即为直流感应加热器的加热区域，在加热区域中分布有横向磁场3。在此主要是为了说明直流感应加热器的基本工作原理，因而只在图4中展示了直流感应加热器加热区域部分，铁芯2并未完整显示，其中产生磁场3的超导线圈或其他磁场源以及用来驱动待加热铝棒旋转的电动机也并未显示。直流感应加热器在正常工作时，工件抓手1与驱动电机的转轴连为一体，金属工件(即待加工工件16)被其两端的工件抓手1压紧，并在电机的带动下在铁心气隙中的横向磁场3中旋转。由于金属工件旋转过程中在一直切割磁感线，在其内部会产生涡流，在自身电阻的作用下产生焦耳热，焦耳热会转化为金属工件温度升高所需要的热能。

图5所示为磁屏蔽结构在直流感应加热器中的安装位置示意图。磁屏蔽结构采用内外筒套装方式的可伸缩结构，主要包括作为磁屏蔽层的屏蔽内筒5和作为支撑结构的支撑外筒4。磁屏蔽结构安装在工件抓手1周围，外筒位于铁芯两侧，与金属工件同轴心，并且不可移动；内筒内套于外筒中，并可以在在外筒中左右滑动，其同样与工件同轴心，且其外径小于铁心形成的气隙宽度，大于工件抓手的外径，这样可以确保内筒进入加热区域覆盖工件抓手，从而达到对工件抓手磁屏蔽的目的，并可以在外筒中进行滑动来调整其磁屏蔽范围，即内筒进入加热区域的深度。

图1所示为内外筒套装方式的可伸缩磁屏蔽结构示意图。该磁屏蔽结构主要包括支撑外筒4、屏蔽内筒5以及固定磁屏蔽结构的平台6。支撑外筒4的前后两侧中间部位具有贯穿筒壁的轴向限位孔9，外筒的右侧边缘位置有用来助力内筒进行滑动的滚轮13，滚轮13的直径大于外筒的壁厚，在本实施例中均匀分布有5个滚轮13，但不限于5个，外筒下侧设有固定用的支架。内筒的前后两侧均设有手柄，手柄与外筒前后两侧的轴向限位孔9进行配合，可以确保内筒在外筒中滑动时不会滑出外筒，也可以防止内筒绕轴自转。

图2所示为内外筒套装方式的可伸缩磁屏蔽结构的外筒结构示意图。其内筒壁相对于圆轮的另一侧设有梯形轴向滑道7，在实施例中均匀分布有5条滑道，但不限于5条，滑道并没有沿内筒壁完全贯穿。

图3所示为内外筒套装方式的可伸缩磁屏蔽结构的内筒结构示意图。安装有滑轮11的无磁金属材料制成的滑动部6，滑轮11安装在滑动部6外突的梯形截面拉伸体(即轴向滑轨8)中。梯形截面拉伸体沿滑动部呈环形均匀分布有5个，但不限于5个，其主要与轴向滑道相配合，滑轮11的作用在于是内筒在外筒中滑动更为省力。同时手柄同样安装在滑动部的两侧。内筒的磁屏蔽作用主要由高导磁材料制成来实现，磁屏蔽筒的内外径与滑动部相同，且同轴心固定在一起。滑动部9与磁屏蔽筒的总长度与外筒相同或更长。

综上所述，本发明实施例所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，即在工件抓手周围增加一圈高导磁材料，形成屏蔽层，将本该通过工件抓手所处的区域的磁场引导向屏蔽层，从而使工件抓手区域和工件两端的磁场降低，达到工件抓手不被加热或减少在工件抓手中产生热量的目的，同时也可以解决工件两端过热的问题。

采用高导磁材料作为磁屏蔽结构，将本该通过工件抓手的磁场吸引到屏蔽层中，使磁场穿屏蔽层而过，这样可以降低工件抓手区域的磁场。可以用来降低金属工件两端的磁场强度，解决金属工件在加热过程中两端过热的现象。采用的磁屏蔽结构为固定结构，不随工件、工件抓手、电机等旋转。

在具体应用中，采用的磁屏蔽结构为但不限于圆筒状，固定于工件抓手周围，与工件抓手保持适当距离，采用但不限于可伸缩结构，方便金属工件的投放和抓取。

采用的磁屏蔽可伸缩结构采用但不限于内外筒套装方式，采用的内外筒套装方式中，外筒为支撑结构，采用无磁材料，但不限于圆筒状，并且固定不动；内筒为磁屏蔽筒，可在外筒中自由滑动。这样可以保证磁屏蔽筒的完整性，也可以调节屏蔽的范围，以达到最好的屏蔽效果。

磁屏蔽可伸缩结构采用的内外筒套装方式中，内筒和外筒间设有滑道，避免磁屏蔽筒围绕轴自转。采用的内外筒套装方式中，内筒外表面远离工件一侧沿内筒外壁呈环形均匀设有可以转动的圆轮，便于内筒滑动。外筒靠近工件一侧同样设有一圈圆轮，同样是便于内筒滑动。

采用的内外筒套装方式中，外筒内壁的滑道并未全部贯通，因此，内筒在外筒中的滑动范围有限，不会从外筒中滑出。外筒两侧中间位置开有贯通筒壁的横槽，内筒外壁两侧则设有垂直于筒壁的手柄。通过横槽与手柄的配合，可以实现内筒在外筒中移动而不会滑出。适用于所有的直流感应加热场合，包括超导直流感应加热、永磁体直流感应加热，无论是永磁体旋转还是工件旋转均适用。

本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：

所述磁屏蔽结构套在所述直流感应加热装置的工件抓手(1)上，用于隔离所述工件抓手(1)与所述直流感应加热装置的两个铁芯(2)间的磁场(3)；

所述磁屏蔽结构包括支撑外筒(4)，所述支撑外筒(4)内设有可沿所述支撑外筒(4)轴向滑动的屏蔽内筒(5)；

所述支撑外筒(4)和所述屏蔽内筒(5)均与所述工件抓手(1)的旋转轴同轴。

2.根据权利要求1所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述屏蔽内筒(5)的外壁上安装有使所述屏蔽内筒(5)沿所述支撑外筒(4)轴向滑动的滑动部(6)。

3.根据权利要求2所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述支撑外筒(4)的内壁均匀设有多个轴向滑道(7)，所述滑动部(6)包括与所述轴向滑道(7)对应的多个轴向滑轨(8)。

4.根据权利要求3所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述支撑外筒(4)上设有贯穿筒壁的轴向限位孔(9)，所述滑动部(6)还包括伸出所述轴向限位孔(9)的手柄(10)。

5.根据权利要求4所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述轴向滑轨(8)上设有滑轮(11)，所述滑轮(11)沿所述支撑外筒(4)轴向滚动。

6.根据权利要求5所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述支撑外筒(4)的前端筒壁上设有多个与所述轴向滑道(7)对应的贯穿筒壁的盲孔(12)，所述盲孔(12)内设有滚轮(13)，所述滚轮(13)沿所述支撑外筒(4)轴向滚动，所述滚轮(13)的直径大于所述支撑外筒(4)的厚度。

7.根据权利要求6所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述屏蔽内筒(5)的外径小于所述两个铁芯(2)间的距离。

8.根据权利要求7所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：还包括固定台(14)，所述固定台(14)上安装有支架(15)，所述支撑外筒(4)安装在所述支架(15)上。

9.根据权利要求8所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述轴向滑道(7)的个数为5个。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于直流感应加热装置的磁屏蔽结构，其特征在于：所述屏蔽内筒(5)由高导磁材料制成，所述滑动部(6)由无磁金属材料制成。

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