CN114688870A - 一种高温感应加热炉用感应器、感应加热炉 - Google Patents
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Abstract
一种高温感应加热炉用感应器，包括加热线圈(1)和镶套式冷却线圈(2)，所述加热线圈(1)是不等匝间距的螺旋线圈；镶套式冷却线圈(2)螺旋镶嵌在加热线圈(1)的匝间空隙中；所述加热线圈(1)和镶套式冷却线圈(2)均为通水的金属管，所述加热线圈(1)与电源电连接；所述感应器还包括浇注层(6)，浇注层(6)将加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)包裹在内。该感应器具有加热温度均匀，炉膛温度高，感应器的浇注层厚度均匀，不易开裂，寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及感应器，尤其涉及一种高温感应加热炉用感应器；本发明还涉及一种采用该感应器的高温感应加热炉。
背景技术
随着科学技术的不断发展，高温材料对热处理温度要求越来越高，某些高温材料希望热处理温度能达到或超越3000℃，感应加热炉是一种可满足3000℃热处理工艺要求的理想热处理装备，但现有感应加热技术由于感应器设计不合理等原因，导致炉膛温度无法达到3000℃以上。
公开号为CN203940735U的实用新型专利公开了一种永磁合金熔炼电炉，该实用新型中炉体内布置有螺旋的冷却水管，加热线圈与冷却水管并列布置，冷却线圈设置在电磁线圈的内侧。但该实用新型的加热线圈工作完成后，再启动冷却水循环，目的是使炉体和加热线圈快速冷却，为下一次工作做准备。而该电炉用于永磁合金熔炼，对温度要求低，该种加热线圈由于没有采用绝缘浇注层包裹，无法使用导电的粉体保温材料，炉胆内温度不能均匀的达到3000℃,该炉设置冷却水管的目的是在液态永磁合金熔炼完毕出炉后,降低炉胆内的余热温度,为下一炉永磁合金熔炼做准备,或是在加热时调节电磁线圈的温度,对提高炉温没有实际作用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高温感应加热炉用感应器，具有炉膛温度高，加热炉可靠性高，使用寿命长等优点。
一种高温感应加热炉用感应器，包括加热线圈(1)和镶套式冷却线圈(2)，所述加热线圈(1)是不等匝间距的螺旋线圈；镶套式冷却线圈(2)螺旋镶嵌在加热线圈(1)的匝间空隙中；所述加热线圈(1)和镶套式冷却线圈(2)均为通水的金属管，所述加热线圈(1)与电源电连接；所述感应器还包括浇注层(6)，浇注层(6)将加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)包裹在内。该感应加热炉在3000℃高温下工作，需要在发热体四周设置保温层，常规的碳毡等保温材料在很短的时间内即产生烧损开裂，因此为提高保温层使用寿命，需要采用粉体保温材料。感应器的浇注层内壁与发热体外壁之间形成了粉体保温层的两个外壁，其中间填充粉体保温材料，构成粉体保温层。
进一步地，所述加热线圈(1)上端或/和下端匝间距小于中部匝间距，镶套式冷却线圈(2)螺旋镶嵌在加热线圈(1)匝间距较大的匝间空隙中。
进一步地，所述加热器还包括上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)，所述上冷却线圈(3)和下冷却线圈(4)分别设置在加热线圈(1)上下两侧。
进一步地，所述上冷却线圈与镶套式冷却线圈(2)连接在一起，即镶套式冷却线圈(2)可以超出加热线圈(1)的高度，超出的部分形成了上冷却线圈；下冷却线圈同样也可以与镶套式冷却线圈(2)连通。
进一步地，加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)，下冷却线圈(4)之间均绝缘布置。
进一步地，所述镶套式冷却线圈(2)的数量可以是单个，也可以是多个，在多个模式下，由多个相互绝缘布置的镶套式冷却线圈(2)顺序螺旋镶嵌在加热线圈(1)的匝间空隙中。
进一步地，镶套式冷却线圈(2)还可以由多轨迹螺旋线圈并列布置在加热线圈(1)的匝间空隙中。
进一步地，镶套式冷却线圈(2)还可以由多轨迹和/或多段螺旋线圈布置在加热线圈(1)的匝间空隙中。
进一步地，所述感应器还包括环形底座(8)、环形端板(7)、支撑条(5)；加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)绝缘固定在支撑条(5)上；支撑条(5)上端固定在环形端板(7)上，底部固定在环形底座(8)上；线圈浇注时，将浇注内模10设置在环形底座8、环形端板7的中孔中，浇注完毕再拆除浇注内模10。
进一步地，加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)均为通水金属管，金属管的截面形状一般为方形，也可为圆形或其它形状,所述金属管优选为铜管。
进一步地，加热线圈(1)与中频电源电连接，其余线圈通水不通电。
进一步地，所述感应器还包括浇注层，所述浇注层(6)将加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)包裹其中，浇注层(6)由绝缘耐火水泥浇注而成。浇注层内包裹发热线圈，并且作为粉体保温层的外壁，需要绝缘水泥浇注形成绝缘层，避免粉体保温层中导电的炭黑等保温材料与发热线圈发生打火现象。
进一步地，本发明还提供一种感应加热炉，采用上述感应器。所述感应加热炉为立式感应加热炉、卧式感应加热炉、间歇感应加热炉或连续感应加热炉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
根据不同高温生产工艺设置加热线圈匝间空隙，在炉膛温度满足高温生产工艺要求的前提下，减小发热体局部过度烧损，延长发热体使用寿命。设置的浇注层，可以使感应器与发热体之间填充粉体保温材料，提高感应加热炉的使用寿命；浇注层具有绝缘功能,粉体保温层中填充的炭黑等材料具有导电性能,绝缘浇注层能避免线圈与导电的粉体保温层之间产生打火现象。冷却线圈镶嵌在加热线圈匝间空隙中，加强浇注层的整体冷却效果和高温强度，使浇注层冷却均匀，不易开裂，避免粉体从裂纹中渗透到感应器中，与发热线圈发生短路。
附图说明
图1一种高温感应加热炉用感应器结构示意图；
图2多路嵌套式冷却线圈的感应器结构示意图；
图3一种高温感应加热炉用感应器结构示意图；
图4一种高温感应加热炉。
具体实施方式
实施例1
一种高温感应加热炉用感应器，用于立式高温感应加热炉，如图4所示。加热炉炉身中部为发热体21，发热体中心为容纳物料的炉膛50。发热体21为桶状，发热体21外侧设有保温层，包括套筒保温层22、上保温层23和下保温层24，保温层将发热体21包裹在内，套筒保温层22包裹在发热体21侧面，套筒保层22顶部设有盖板2201，上保温层23和下保温层24分别设在发热体21上方和下方，炉膛50顶部设有内盖2301，上保温层23设在内盖上，上保温层中部设有测温管25，测温管25贯穿上保温层23和内盖2301。本发明中的感应器设在套筒保温层外侧，与炉膛对应设置。感应器内壁与发热体外壁之间填充粉体保温材料，构成套筒式粉体保温层，本实施例中保温材料为炭黑。
如图1所示，感应器设有浇注层6，浇注层6内设有加热线圈1和镶套式冷却线圈2，浇注层6用耐1500℃以上高温的氧化物绝缘水泥浇注而成。所述加热线圈1是螺旋盘绕在套筒保温层外侧的螺旋线圈；镶套式冷却线圈2螺旋镶嵌在加热线圈1的匝间空隙中。加热线圈1两端匝间空隙小，无需设置镶套式冷却线圈2，只需在中间匝间空隙大的空隙中设镶套式冷却线圈2，因此镶套式冷却线圈2的高度不高于加热线圈1的高度。为了冷却加热线圈1上下两侧的位置，感应器还设置了上冷却线圈3、下冷却线圈4，所述上冷却线圈3和下冷却线圈4分别设置在加热线圈1上下两侧。可以单独设置上冷却线圈或下冷却线圈，也可以同时设置。加热线圈1、镶套式冷却线圈2、上冷却线圈3、下冷却线圈4均为通水铜管。加热线圈1与中频电源电连接，其余线圈通水不通电。加热线圈1、镶套式冷却线圈2、上冷却线圈3和下冷却线圈4均包裹在浇注层6内。
炉膛内通常中间温度高，两端温度低，为了缩小炉膛两端温度与中间温度的差距，加热线圈1设为不等匝间距的螺旋线圈，将两端的匝间距缩小，中间的匝间距放大，两端的电磁感应功率大，温度稍高，用于平衡与中间的温差。镶套式冷却线圈2用于冷却，当加热线圈两端或任一端的匝间空隙接近或小于镶嵌式冷却线圈金属管截面大小时，则不设置镶套式冷却线圈2，加热线圈自身的管道中的冷却水可以达到冷却目的，镶套式冷却线圈2只螺旋镶嵌在加热线圈1匝间距较大的匝间空隙中。
本实施例中加热线圈1、镶套式冷却线圈2、上冷却线圈3，下冷却线圈4之间均绝缘布置。各线圈之间也可以不绝缘布置，只要各线圈内部没有短路，即使各线圈之间没有绝缘，除加热线圈1外，其它线圈上也只存在电位而没有电流，设备仍然可以运行。
所述镶套式冷却线圈2设有多个，即多个镶套式冷却线圈2首尾顺序螺旋镶嵌在加热线圈1的匝间空隙中。
所述感应器还包括环形底座8、环形端板7、支撑条5；加热线圈1、镶套式冷却线圈2、上冷却线圈3、下冷却线圈4绝缘固定在支撑条5上；支撑条5上端固定在环形端板7上，底部固定在环形底座8上；线圈浇注时，将浇注内模10设置在环形底座8、环形端板7的中孔中，浇注料从开口槽或通孔7002中注入，浇注完毕再拆除浇注内模10。
本发明还提供一种感应加热炉，采用上述的感应器。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1不同之处在于，炉体感应器中间的加热线圈1匝间间隙较大，中间的匝间空隙设置两路镶套式冷却线圈，镶套式冷却线圈2和镶套式冷却线圈2001。加热线圈1的两端的匝间不设冷却线圈。
镶套式冷却线圈根据加热线圈匝间空隙的大小和变化，可以调整镶套式冷却线圈金属管截面大小和形状，以满足不同的加热线圈匝间空隙。或将镶套式冷却线圈2和镶套式冷却线圈2001中的一个设为长线圈，另一个设为短线圈，通过调整镶嵌式冷却线圈的长短来满足不同的加热线圈匝间空隙。
其它实施例中，将镶套式冷却线圈2设置成多路和/或多段，可进一步满足加热线圈匝间空隙大小变化的工况需求。多路是指冷却线圈并列设置,多段是指每段冷却线圈首尾连接设置。
实施例3
如图3所示，本实施例与实施例1不同之处在于，感应器发热线圈1两端的匝间空隙也较大，可以设置镶套式冷却线圈2，镶套式冷却线圈2超出了发热线圈1的上端面和下端面，超出的部分分别形成了上冷却线圈3和下冷却线圈4，即镶套式冷却线圈2与上冷却线圈3和下冷却线圈4互相连通。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于：包括加热线圈(1)和镶套式冷却线圈(2)，所述加热线圈(1)是不等匝间距的螺旋线圈；镶套式冷却线圈(2)螺旋镶嵌在加热线圈(1)的匝间空隙中；所述加热线圈(1)和镶套式冷却线圈(2)均为通水的金属管，所述加热线圈(1)与电源电连接；所述感应器还包括浇注层(6)，浇注层(6)将加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)包裹在内。
2.根据权利要求1所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，所述加热线圈(1)上端或/和下端匝间距小于中部匝间距，镶套式冷却线圈(2)螺旋镶嵌在加热线圈(1)匝间距较大的匝间空隙中。
3.根据权利要求1所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，所述加热器还包括上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)，所述上冷却线圈(3)和下冷却线圈(4)分别设置在加热线圈(1)上下两侧。
4.根据权利要求3所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，所述上冷却线圈(3)或/和下冷却线圈(4)与镶套式冷却线圈(2)连通。
5.根据权利要求3所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)，下冷却线圈(4)之间均绝缘布置。
6.根据权利要求2所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，所述镶套式冷却线圈(2)设有多段，由多段镶套式冷却线圈(2)顺序螺旋镶嵌在加热线圈(1)的匝间空隙中。
7.根据权利要求2所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，镶套式冷却线圈(2)由多轨迹螺旋线圈并列布置在加热线圈(1)的匝间空隙中。
8.根据权利要求1所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，所述感应器还包括环形底座(8)、环形端板(7)、支撑条(5)；加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)绝缘固定在支撑条(5)上；支撑条(5)上端固定在环形端板(7)上，底部固定在环形底座(8)上。
9.根据权利要求1所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)均为通水铜管。
10.根据权利要求8所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，加热线圈(1)与中频电源电连接，其余线圈通水不通电。
11.根据权利要求1或2所述一种高温感应加热炉用感应器，其特征在于，所述浇注层(6)将加热线圈(1)、镶套式冷却线圈(2)、上冷却线圈(3)、下冷却线圈(4)包裹其中，浇注层(6)由绝缘耐火水泥浇注而成。
12.一种感应加热炉,其特征在于,采用权利要求1-11任一所述的感应器。
13.根据权利要求12所述感应加热炉,其特征在于，所述感应加热炉为立式感应加热炉、卧式感应加热炉、间歇感应加热炉或连续感应加热炉。
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