ES2829826T3 - Conjunto de inductor plano de doble cara - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de extracción (30) para un conjunto de inductor, comprendiendo el conjunto de extracción (30): un dispositivo magnético primario estacionario (32a) montado en una estructura de montaje primaria estacionaria (81), teniendo el dispositivo magnético primario estacionario (32a) un dispositivo magnético de alimentación de energía (32a') y un dispositivo magnético de retorno de energía (32a"); un dispositivo magnético secundario (32b) que tiene un dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b') y un dispositivo magnético de energía de retorno de inductor (32b"), estando el dispositivo magnético secundario (32b) montado de manera deslizante con respecto al dispositivo magnético primario estacionario (32a) y configurado para un movimiento entre: una posición de calentamiento por inducción cuando el dispositivo magnético de alimentación de energía (32a') está alineado con el dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b'), y el dispositivo magnético de energía de retorno (32a") está alineado con el dispositivo magnético de energía de retorno del inductor (32b") y configurado para una corriente alterna suministrada al dispositivo magnético de energía de alimentación (32a') y al dispositivo magnético de energía de retorno (32a") para transferir el flujo respectivamente al dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b') y al dispositivo magnético de energía de retorno de inductor (32b"); y una posición de no interferencia de la pieza de trabajo cuando el dispositivo magnético de energía de alimentación (32a') no está alineado con el dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b') y el dispositivo magnético de alimentación de retorno (32a") no está alineado con el dispositivo magnético de alimentación de retorno de inductor (32b") para aislar magnéticamente el dispositivo magnético primario estacionario (32a) del dispositivo magnético secundario (32b); un conductor eléctrico de alimentación de salida secundaria del conjunto de extracción (88a) conectado al dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b'), una primera sección terminal del inductor (12a) del conjunto de inductor conectado eléctricamente al dispositivo magnético de energía de alimentación del inductor (32b') mediante el conductor eléctrico de alimentación secundario del conjunto de extracción (88a); un conductor eléctrico de retorno de salida secundario del conjunto de extracción (88b) conectado al dispositivo magnético de energía de retorno del inductor (32b"), una segunda sección terminal del inductor (14a) del conjunto de inductor conectado eléctricamente al dispositivo magnético de energía de retorno del inductor (32b") mediante el conductor eléctrico de retorno de salida secundario del conjunto de extracción (88b) para formar un conjunto inductor adjunto; y un accionador de extracción conectado al dispositivo magnético secundario (32b) con el conjunto inductor unido para el movimiento del dispositivo magnético secundario (32b) y el conjunto inductor unido entre la posición de calentamiento por inducción y la posición de no interferencia de la pieza de trabajo.
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de inductor plano de doble cara
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un conjunto de extracción para un movimiento de conjunto de inductor entre una posición de calentamiento por inducción para calentar una pieza de trabajo y una posición de no interferencia de la pieza de trabajo cuando el conjunto de inductor no se alimenta con corriente alterna.
Antecedentes de la invención
En algunos procesos de fabricación resulta ventajoso calentar simultáneamente por inducción eléctrica dos piezas de trabajo separadas que, por ejemplo, pueden ser diferentes entre sí y se unen entre sí después del calentamiento. Un ejemplo de tales procesos de fabricación se divulga en la Patente de Estados Unidos n.° 6.825.450 B2 (Ribeiro et al.) donde las dos piezas de trabajo separadas son una parte superior de la corona de un pistón y la segunda parte es la parte inferior de la corona de un pistón que complementa la parte superior y cuando se unen forman el pistón. La parte superior de la corona también se puede llamar corona y la parte inferior de la corona también se puede llamar faldón. Los lados complementarios de las partes superior e inferior de la corona se calientan primero, por ejemplo, por inducción eléctrica, y luego se unen entre sí, por ejemplo, empujando y girando simultáneamente los lados complementarios de las partes superior e inferior de la corona. La Patente de Estados Unidos n.° 6.637.642 B1 (Lingnau) describe uno de esos procesos de unión. Es ventajoso calentar las partes superior e inferior de la corona simultáneamente para proporcionar perfiles de calentamiento similares en las partes superior e inferior de la corona para el proceso de soldadura posterior que une las partes superior e inferior de la corona. Además, los documentos US 5.410.134 y US 2.866.880 divulgan conjuntos de inductores que emplean solo un inductor deslizable sobre un perno.
En una realización que no forma parte de la presente invención, se muestra un conjunto de inductor plano de doble cara para el calentamiento simultáneo por inducción de dos piezas de trabajo separadas en un proceso de fabricación.
En una realización que no forma parte de la presente invención, se muestra un conjunto de inductor plano de doble cara para el calentamiento por inducción simultáneo de lados complementarios o caras de dos piezas de trabajo separadas en un proceso de fabricación y retirada rápida del conjunto de inductor lejos de lados complementarios de las dos piezas de trabajo separadas para facilitar la unión de los lados complementarios calentados.
Breve sumario de la invención
En una realización que no forma parte de la presente invención, se muestra un aparato y un método para insertar y extraer un conjunto de inductor plano de doble cara entre las dos piezas de trabajo separadas.
El aspecto de la presente invención es un aparato de extracción por inductor de alta velocidad.
El aspecto anterior de la invención se expone en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos, como se resumen brevemente a continuación, se proporcionan para una comprensión ejemplar de la invención, y no limitan la invención como se expone en el presente documento.
La figura 1 (a) es una vista en alzado lateral de un primer lado de la pieza de trabajo de un ejemplo de un conjunto de inductor plano de doble cara.
La figura 1 (b) es una vista en sección transversal del conjunto de inductor plano de doble cara a través de la línea 1 -1 en la figura 1 (a).
La figura 2 es una vista en perspectiva lateral del primer lado de la pieza de trabajo del conjunto de inductor plano de doble cara mostrado en la figura 1 (a).
La figura 3(a) es una vista en alzado lateral de un segundo lado de la pieza de trabajo de un ejemplo de un conjunto de inductor plano de doble cara.
La figura 3(b) es una vista en sección transversal del conjunto de inductor plano de doble cara a través de la línea 3 3 en la figura 3(a).
La figura 4 es una vista lateral en perspectiva del segundo lado de la pieza de trabajo del conjunto de inductor plano de doble cara mostrado en la figura 3(a).
La figura 5 es una vista en alzado desde un extremo del conjunto de inductor plano de doble cara mostrado en la figura 1 (a) a la figura 4.
La figura 6 es una vista en alzado lateral de un ejemplo de un primer inductor de pieza de trabajo extraído de un marco inductor de un conjunto de inductor plano de doble cara con el segundo inductor de pieza de trabajo colocado detrás del primer inductor de pieza de trabajo.
La figura 7 es una vista en alzado desde un extremo de un ejemplo de inductores de pieza de trabajo primero y segundo extraídos de sus marcos de inductor.
La figura 8 es una vista en alzado lateral de un ejemplo de un segundo inductor de pieza de trabajo extraído de un marco de inductor de un conjunto de inductor plano de doble cara con el primer inductor de pieza de trabajo colocado detrás del segundo inductor de pieza de trabajo.
La figura 9 es la vista en perspectiva lateral del primer lado de la pieza de trabajo del conjunto de inductor plano de doble cara mostrado en la figura 2 con una primera pieza de trabajo colocada adyacente a una cara del primer inductor de pieza de trabajo para calentamiento por inducción.
La figura 10 es la vista lateral en perspectiva del segundo lado de la pieza de trabajo del conjunto de inductor plano de doble cara mostrado en la figura 4 con una segunda pieza de trabajo colocada adyacente a la cara del segundo inductor de pieza de trabajo para calentamiento por inducción.
La figura 11 es una vista en alzado desde un extremo de un ejemplo del primer y segundo lados de un conjunto de inductor plano de doble cara con la primera y segunda piezas de trabajo respectivamente colocadas adyacentes a las caras del primer y segundo inductores de pieza de trabajo.
La figura 12(a) y la figura 12(b) ilustra un ejemplo de un primer inductor de pieza de trabajo.
La figura 12(c) y la figura 12(d) ilustran un ejemplo de un segundo inductor de pieza de trabajo.
La figura 13(a) es una vista en alzado frontal de un ejemplo de un conjunto de extracción de inductor de doble cara de la presente invención para un conjunto de inductor plano de doble cara.
La figura 13(b) es una vista en alzado posterior del conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en la figura 13(a).
La figura 13(c) es una vista lateral del conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en la figura 13(a).
La figura 13(d) es una vista frontal en perspectiva del conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en la figura 13(a).
La figura 14(a) es una vista en alzado frontal de un ejemplo de un conjunto de inductor plano de doble cara de la presente invención unido al conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en las figuras 13(a) a 13(d) en la posición de calentamiento por inducción.
La figura 14(b) es una vista en perspectiva frontal del conjunto de inductor plano de doble cara unido al conjunto de extracción de inductor mostrado en la figura 14(a).
La figura 14(c) es una vista en alzado lateral del conjunto de inductor plano de doble cara unido al conjunto de extracción del inductor mostrado en la figura 14(a).
La figura 14(d) es una vista en perspectiva frontal del conjunto de inductor plano de doble cara de la presente invención unido al conjunto de extracción de inductor mostrado en la figura 14(a) con la primera y segunda piezas de trabajo en la posición de calentamiento por inducción.
La figura 14(e) es una vista en alzado lateral del conjunto de inductor plano de doble cara unido al conjunto de extracción del inductor mostrado en la figura 14(a) con una primera y segunda pieza de trabajo en la posición de calentamiento por inducción.
La figura 15(a) es una vista en perspectiva frontal de un conjunto de inductor plano de doble cara unido a un ejemplo de un conjunto de extracción de inductor con el inductor y los conjuntos de extracción en una posición de extracción posterior al calor por inducción.
La figura 15(b) es una vista en alzado lateral del conjunto de inductor plano de doble cara unido al conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en la figura 15(a).
La figura 15(c) es una vista en perspectiva trasera del conjunto de inductor plano de doble cara unido al conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en la figura 15(a) con una primera y una segunda piezas de trabajo.
La figura 15(d) es una vista en alzado lateral del conjunto de inductor plano de doble cara unido al conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en la figura 15(a) con una primera y una segunda piezas de trabajo.
La figura 16 es una representación esquemática de un circuito eléctrico para la realización del conjunto de extracción de inductor de doble cara mostrado en las figuras.
Descripción detallada de la invención
La figura 1(a) a la figura 12(d) ilustran una realización de un conjunto de inductor plano de doble cara 10 que comprende un primer inductor de pieza de trabajo 12 y un segundo inductor de pieza de trabajo 14 montados respectivamente en un primer marco de inductor 16 y un segundo marco de inductor 18. Por conveniencia, la primera pieza de trabajo 90a en este ejemplo también se denomina faldón y el primer marco de inductor de pieza de trabajo 16 se etiqueta correspondientemente "FALDÓN" en algunas de las figuras. De manera similar, la segunda pieza de trabajo 90b en este ejemplo también se denomina corona y el segundo marco inductor de pieza de trabajo 18 está correspondientemente etiquetado como CORONA en algunas de las figuras. Los marcos de inductor se configuran según se requiera para su uso en una aplicación particular y se representan en las figuras en una realización.
Como se muestra en una realización, el primer inductor 12 de la pieza de trabajo comprende una primera sección terminal 12a del inductor (también denominada pie 12a del inductor de faldón), una primera sección 12b del elevador del inductor (también denominada pata 12b del inductor del faldón) y una primera sección 12c de la bobina inductora (también denominada bobina 12c del faldón).
Como se muestra en una realización, el segundo inductor 14 de la pieza de trabajo comprende una segunda sección terminal 14a del inductor (también denominada pie 14a del inductor de la corona), una segunda sección 14b del elevador del inductor (también denominada pata 14b del inductor de la corona) y una segunda sección 14c de la bobina inductora (también denominada bobina 14c de la corona).
La primera sección del elevador del inductor y la segunda sección del elevador del inductor son opcionales en otras realizaciones y son un medio para interconectar eléctricamente la primera sección de la bobina inductora a la primera sección del terminal del inductor, y la segunda sección de la bobina inductora a la segunda sección del terminal del inductor, respectivamente, si existe el requisito de separar físicamente las secciones de la bobina inductora de las secciones de los terminales del inductor.
En esta realización, la primera y segunda secciones de la bobina inductora 12c y 14c tienen cada una forma de bobina de inducción enrollada en espiral (o inductor) que a veces se denomina bobina de "panqueque". El espacio entre las espiras del inductor enrollado en espiral puede variar en función de la geometría de la pieza de trabajo que se está tratando térmicamente. Por ejemplo, la separación simétrica entre todas las espiras de la bobina puede dar como resultado un efecto de anillo electromagnético donde se producen campos magnéticos más fuertes en la región radial interna de la cara de la pieza de trabajo que se está tratando térmicamente en comparación con las regiones radiales externas. Para compensar, en algunas realizaciones, las espiras exteriores pueden estar más juntas que las espiras interiores. Por ejemplo, en la figura 1(a) las dos espiras exteriores de las primeras secciones de bobina inductora 12c’ y 12c" están más estrechamente separadas entre sí y más separadas de la única espira de bobina interior 12c'" para proporcionar un calentamiento por inducción más uniforme en toda la superficie (o cara) de la pieza de trabajo con sensibilidad reducida en la posición de la bobina con respecto a la superficie de la pieza de trabajo. En otras realizaciones, se pueden proporcionar otras disposiciones de espiras de bobina para compensar regiones seleccionadas de la primera o segunda pieza de trabajo en una aplicación particular.
Generalmente, la primera sección de bobina inductora y la segunda sección de bobina inductora, como se describe en el presente documento, se pueden denominar sección de bobina orientada planamente, estando las dos secciones de bobina orientadas planamente dispuestas opuestas entre sí. Las desviaciones de plana, por ejemplo, el perfilado descrito en el presente documento, están dentro de la terminología de una sección de bobina orientada planamente. Aunque la realización de las secciones de la bobina inductora mostrada en los dibujos es circular, se pueden usar otras configuraciones en otras realizaciones. En otras realizaciones, el primer inductor de pieza de trabajo completo y el segundo inductor de pieza de trabajo completo pueden denominarse inductores de orientación plana, estando los dos inductores de orientación plana dispuestos de manera plana opuestos entre sí.
El primer y segundo inductores de la pieza de trabajo se unen de forma adecuada eléctricamente, por ejemplo, mediante soldadura fuerte para formar un circuito eléctrico en serie entre la primera y la segunda secciones terminales del inductor 12a y 14a. El primer inductor 12 de la pieza de trabajo y el segundo inductor 14 de la pieza de trabajo están conectados eléctricamente en serie como se muestra esquemáticamente en la figura 16 para la orientación de la corriente eléctrica a través de los inductores que permite que los flujos magnéticos generados por cada inductor se complementen entre sí en lugar de permitir que la densidad máxima de corriente alterna la densidad de corriente eléctrica cambie hacia respetivas espiras de los dos inductores, lo que da como resultado una reducción drástica de la eficiencia de calefacción de respectivas áreas de la primera pieza de trabajo (faldón) 90a y la segunda pieza de trabajo (corona) 90b.
Como se muestra en la figura 6, la primera sección 12b del elevador del inductor incluye la subsección de interfaz de elevador-bobina 12b’. De manera similar, en la figura 8, la segunda sección 14b del elevador del inductor incluye la subsección de interfaz de elevador-bobina 14b’. En esta realización, el pie 14a del inductor de la corona está preferiblemente al ras con la superficie exterior del pie 12a del inductor del faldón en el lado FALDÓN del conjunto inductor para facilitar las conexiones a una fuente de corriente alterna monofásica (no mostrada en las figuras) en algunas realizaciones.
En esta realización, el terminal interior de la bobina 12c’ de la bobina de faldón 12c está conectado eléctricamente al terminal interior de la bobina 14c' de la bobina de corona 14c como se muestra en las figuras 6, 7 y 8 mediante el elemento de conexión eléctrica 13, que como se mencionó anteriormente, se puede lograr soldando los terminales de la bobina interna de la primera y segunda bobinas inductoras para formar un circuito en serie desde el inductor de faldón 12 y el inductor de corona 14 entre la sección del terminal del faldón 12a y la sección del terminal de corona 14a, que están conectadas a las salidas de una fuente de alimentación de corriente alterna monofásica adecuada. La conexión eléctrica del terminal interior de la bobina 12c’ al terminal interior de la bobina 14c' se puede lograr por cualquier medio adecuado, por ejemplo, mediante soldadura fuerte (es decir, formando una unión soldada entre el terminal interior de la bobina inductora del faldón 12 y el terminal interior de la bobina inductora de la corona 14). Medios alternativos para conectar eléctricamente las dos bobinas inductoras en serie pueden ser, por ejemplo, un conductor eléctrico conectado adecuadamente entre los terminales interiores de la bobina u otros terminales de la bobina para otras disposiciones de bobinas inductoras.
El material aislante eléctrico intermedio 94 adecuado, por ejemplo, formado por TEFLON®, se coloca según sea necesario entre: (1) el pie 12a del inductor del faldón, el ala 12b del inductor del faldón y la bobina del faldón 12c; y (2) el pie 14a del inductor de la corona, la pata 14b del inductor de la corona y la bobina de la corona 14c para proporcionar un medio de aislamiento eléctrico entre el inductor del faldón 12 y el inductor de la corona 14. Cualquier otro tipo de material aislante (dieléctrico), incluyendo el aire, puede usarse en otras realizaciones para proporcionar aislamiento eléctrico entre el inductor del faldón y de la corona.
En esta realización, el primer 16 y el segundo 18 marcos de inductores están formados cada uno de un material no conductor de electricidad, tal como una placa fenólica o una placa aislante eléctrica de GLASTIC®.
La figura 1(b) ilustra en sección transversal en esta realización, los concentradores de faldón y corona interiores 12d y 14d, respectivamente; clavijas centrales de faldón y corona 12e y 14e, respectivamente; y bobinas de faldón y corona 12c y 14c, respectivamente. Los concentradores de faldón interior y corona como se muestra en la figura 1 (b) proporcionan la máxima intensidad magnética en la sección de la bobina inductora respectiva cuando está al ras con la cara de calentamiento (12ccara o 14ccara) de la respectiva espira interior de la sección de bobina inductora. Si la cara interna de la superficie de una pieza de trabajo en particular a tratar térmicamente está demasiado caliente, los concentradores internos se pueden reposicionar o cambiar de tamaño para reducir la eficiencia de calentamiento de la espira interior de la sección de la bobina inductora para proporcionar un medio para controlar el proceso de calentamiento por inducción que puede rectificar el desequilibrio de calentamiento entre las caras radial interna y externa de la pieza de trabajo. Por ejemplo, uno o más de los concentradores en forma de L usados en esta realización pueden tener la parte superior de un concentrador en forma de L acortada adyacente a su respectiva cara de calentamiento para reducir selectivamente la intensidad magnética para una aplicación de calentamiento por inducción particular. En otras realizaciones, los concentradores pueden tener una forma diferente a la de L para adaptarse a una aplicación particular de calentamiento por inducción.
La figura 3(b) ilustra en sección transversal en esta realización, material aislante eléctrico 92a y 92b que separa eléctricamente el pie del inductor del faldón 12a del pie del inductor de la corona 14a. La figura 9 y la figura 10 también ilustran cómo en esta realización el pie del inductor de la corona 14a está nivelado con la superficie exterior del pie del inductor del faldón 12a en el lado FALDÓN del conjunto inductor de la figura 9 para facilitar las conexiones a una fuente de corriente alterna monofásica, ya sea directamente (no se muestra en la figura) o mediante un conjunto de extracción como se describe en el presente documento, mientras que el pie del inductor del faldón 12a no se extiende al lado del inductor de la corona como lo indica el espacio abierto 18b en el marco del inductor de la corona 18 de la figura 10.
El montaje del primer y segundo inductores de la pieza de trabajo y el primer y segundo marcos del inductor puede ser, por ejemplo, mediante construcción atornillada (u otros medios de sujeción adecuados).
En esta realización, la figura 9 y la figura 10 ilustran la primera pieza de trabajo (faldón) 90a en posición sobre la bobina del faldón 12c para el calentamiento por inducción de la primera pieza de trabajo 90a simultáneamente con el calentamiento por inducción de la segunda pieza de trabajo (corona) 90b en posición sobre la bobina de la corona 14c, y también en una vista de extremo en la figura 11, donde la bobina del faldón rebajada y la bobina de la corona no son visibles.
En esta realización, la bobina inductora del faldón 12c y la bobina inductora de la corona 14c están rebajadas respectivamente en el marco del inductor del faldón 16 y el marco del inductor de la corona 18 como se indica por las regiones rebajadas de marco 16a y 18a, por ejemplo, en la figura 2 y la figura 4, respectivamente.
En algunas aplicaciones, la geometría de cualquiera de las piezas de trabajo puede no ser uniforme y tener cambios sustanciales de masa en varios cuadrantes radiales de la pieza de trabajo. Estos cambios de masa crean desequilibrios térmicos durante el calentamiento. Para compensar esto, las superficies de calentamiento de la respectiva sección de bobina inductora pueden perfilarse en cuadrantes radiales angulares para formar una sección o región perfilada correlacionada con los diferentes cuadrantes de la pieza de trabajo de masa variable. A continuación, la pieza de trabajo debe colocarse en la posición de calentamiento por inducción en una orientación específica para mantener la relación deseada entre la sección de la bobina inductora y la pieza de trabajo.
El conjunto de inductor 10 se puede conectar al aparato accionador que mueve el conjunto de inductor a la posición de calentamiento entre la primera y la segunda piezas de trabajo (mostradas en la figura 11) y una posición retraída hacia abajo (en la dirección Z negativa) de modo que las superficies calentadas del faldón 90a y de la corona 90b se puedan juntar simultáneamente (en direcciones X opuestas) y girar alrededor del eje X para unir el faldón 90a y la corona 90b. Alternativamente, en otras realizaciones, una de las dos piezas de trabajo puede permanecer estacionaria y la otra pieza de trabajo se puede mover para empujar contra la pieza de trabajo estacionaria.
El aparato accionador se ilustra en una realización de la invención en la figura 13(a) a la figura 13(d) como conjunto de extracción de inductor de doble cara 30. El dispositivo magnético primario 32a está adecuadamente montado en una estructura fija, tal como una placa de montaje primaria 81 que puede formarse a partir de un dieléctrico. Unos conductores eléctricos de alimentación primarios 86a y 86b también están montados en la placa de montaje primaria 81 (a través de postes separadores 81a en esta realización). Los conductores eléctricos de alimentación primarios se ilustran como barras colectoras en el ejemplo y pueden ser cualquier tipo de conductores eléctricos adecuados. Unos cables de fuente de alimentación 82a y 82b (tres cables de alimentación y tres de retorno en esta realización) desde una fuente de corriente alterna monofásica adecuada están conectados respectivamente a los conductores eléctricos 86a y 86b. Los cables de fuente de alimentación pueden ser cualquier tipo de conductores eléctricos de fuente de alimentación adecuados, tal como barras colectoras.
El dispositivo magnético secundario 32b está conectado eléctricamente a unos conductores eléctricos de salida secundarios 88a y 88b. El dispositivo magnético secundario y los conductores eléctricos de salida secundarios están conectados a un accionador de extracción adecuado (no mostrado en los dibujos) que en esta realización mueve el dispositivo magnético secundario y los conductores eléctricos de salida secundarios linealmente en la dirección más o menos Z como se describe más adelante. En otras realizaciones de la invención, el movimiento de extracción puede ser en otra dirección lineal, una dirección rotacional o una combinación de direcciones lineales y rotacionales.
La figura 14(a) a la figura 14(e) ilustran un ejemplo de conjunto de inductor plano de doble cara 10 conectado eléctricamente al conjunto de extracción mostrado en la figura 13(a) a la figura 13(d). En esta realización, la primera sección de terminal de inductor 12a y la segunda sección de terminal de inductor 14a están conectadas respectivamente a los conductores eléctricos 88a y 88b en el conjunto de extracción 30.
Los cables de medio de fluido refrigerante opcionales 84a y 84b y 84c y 84d suministran y devuelven un medio de fluido refrigerante a los inductores de faldón y corona a través del conjunto de extracción en este ejemplo.
En la figura 13(a) a la figura 14 (e), el conjunto de extracción 30 y el conjunto inductor plano de doble cara unido 10 se muestran en la posición de calentamiento por inducción con las piezas de trabajo en su lugar para el calentamiento por inducción como se muestra en las figuras 14(d) y 14(e) con el dispositivo magnético primario alineado con el dispositivo magnético secundario para la transferencia de flujo entre los dispositivos magnéticos de energía de alimentación y retorno y los dispositivos magnéticos de energía de retorno y alimentación del inductor. El accionador de extracción del inductor (no se muestra en las figuras) mueve el dispositivo magnético secundario y los conductores eléctricos de salida secundaria con el conjunto de inductor plano de doble cara unido 10 hacia abajo hasta la posición de extracción del conjunto del inductor (calentamiento posterior a la inducción) donde se encuentra el conjunto de inductor plano de doble cara no interfiere con el acoplamiento de las dos piezas de trabajo en un proceso industrial después de haber sido calentado por inducción, por ejemplo, cuando se mueven las dos piezas de trabajo juntas.
La figura 16 es un ejemplo de un circuito eléctrico para los componentes del conjunto de extracción del inductor de doble cara mostrado en las figuras. En esta realización, los dispositivos magnéticos primario y secundario comprenden cada uno dos dispositivos magnéticos eléctricamente aislados. Cuando el conjunto de extracción está en la posición de calentamiento por inducción y se suministra corriente alterna a través de los cables de fuente de alimentación 82a y 82b, el circuito eléctrico de alimentación y retorno al conjunto de inductor plano de doble cara se completa mediante el acoplamiento de flujo entre los dispositivos magnéticos primarios y los dispositivos magnéticos secundarios. Cuando el conjunto de extracción 30 mueve el conjunto de inductor 10 a la posición de extracción posterior al calentamiento por inducción, no hay acoplamiento de flujo magnético entre los dispositivos magnéticos primarios y los dispositivos magnéticos secundarios mientras el conjunto de inductor está libre del espacio entre las dos piezas de trabajo calentadas por inducción. Este método de extracción del conjunto de inductor proporciona un método de alta velocidad para despejar el espacio entre las dos piezas de trabajo calentadas por inducción mientras se desconecta electromagnéticamente una alimentación de energía al conjunto de inductor en comparación con el movimiento mecánico de todo un conjunto de inductor, incluyendo, por ejemplo, el trabajo en bus y cables de alimentación conectados a una fuente de alimentación. Cuando el conjunto de extracción 30 comienza a hacer la
transición del conjunto de inductor 10 desde la posición de calentamiento por inducción a la posición extraída del conjunto de inductor (calentamiento posterior por inducción), la potencia de salida de corriente alterna desde la fuente de alimentación PS en la figura 16 podría apagarse y los inductores extraídos 12 y 14 del conjunto de inductor 10 quedarían sin potencia durante la transición entre las dos posiciones.
Si la primera o segunda pieza de trabajo tiene una o más protuberancias enfrentadas a la bobina que evitarían la retracción del conjunto de inductor, una región de la bobina deprimida en una cara plana de la bobina, tal como las muescas en V 99 mostradas en la figura 1(a), la figura 1(b) y la figura 2 se pueden proporcionar en la bobina para dejar espacio a medida que se retrae el inductor. Dependiendo de la longitud del arco de la muesca en V, la pieza de trabajo orientada hacia la bobina se puede girar en la posición de calentamiento por inducción durante el calentamiento para asegurar que la región de la superficie de la pieza de trabajo orientada hacia la región de la muesca en V se caliente suficientemente. En la realización con una región de muesca en V relativamente corta, tal como la región 99, cuando la muesca en V es menor de 90 grados, el componente circunferencial de la corriente parásita inducida podría proporcionar un efecto de calentamiento suficiente de la región de la pieza de trabajo que corresponde a la ubicación de la muesca en V y, por lo tanto, elimina la necesidad de rotación de la pieza de trabajo durante el calentamiento.
En este ejemplo, la primera sección de bobina inductora 12c tiene regiones perfiladas, por ejemplo, en la parte superior de la bobina que son regiones perfiladas (contorneadas) 99’ en la dirección X (es decir, la altura de la sección de bobina de inducción). Las regiones 99’ se elevan por encima del plano de calentamiento de la cara normal de la sección de bobina 12c a cada lado de las muescas en V 99 para compensar el bajo calor inducido en las regiones de las muescas en V de la bobina. Este perfilado se puede utilizar para adaptarse a la cara de la sección de bobina adyacente a la cara de la pieza de trabajo que se está calentando. En otros ejemplos, las secciones de bobina primera y segunda pueden tener otras formas y contornos para adaptarse a la forma de las piezas de trabajo primera y segunda correspondientes para calentar cada pieza de trabajo por calentamiento de proximidad.
En esta realización, para mejorar la uniformidad térmica en las regiones de transición 98 (figura 1(a) y figura 2) donde hay una transición entre la espira exterior a la espira media y la espira media a la espira interior del par de tres bobinas de espiras que proporcionan el calentamiento simultáneo de la primera y segunda piezas de trabajo, existen regiones perfiladas 98'. En este ejemplo, las regiones 98’ se perfilan en la dirección X y se elevan por encima del plano de calentamiento de la cara normal de la sección de bobina para compensar la menor intensidad de calor debido a una generación de calor reducida.
En el método anterior, el acoplamiento electromagnético entre el dispositivo magnético primario 32a y el dispositivo magnético secundario 32b permite que el inductor se retraiga radialmente (dirección Z) alejándose de las piezas de trabajo. Por ejemplo, en esta realización, el dispositivo magnético secundario puede montarse de forma deslizante junto a un dispositivo magnético primario estacionario de modo que el dispositivo magnético secundario puede deslizarse hacia abajo con respecto al dispositivo magnético primario. No hay contacto físico entre los dispositivos primario y secundario, lo que permite que la mitad secundaria que forma un circuito de circuito cerrado eléctricamente, con el inductor de doble cara unido, se extienda rápidamente a la posición de calentamiento por inducción y se retraiga a la posición de extracción posterior al calentamiento por inducción. Esto se ilustra esquemáticamente en el circuito de la figura 16, donde el circuito primario está en negrita y está conectado al circuito secundario no en negrita cuando hay acoplamiento de flujo magnético entre los dispositivos magnéticos primario y secundario. Este movimiento permite retirar el conjunto de inductor para que un proceso industrial, tal como la fusión de las dos piezas de trabajo, pueda producirse en una fracción de segundo después del calentamiento por inducción para minimizar la disipación de calor debido al efecto combinado de conducción térmica, radiación térmica y convección por calor.
Cada dispositivo magnético primario puede ser cualquier dispositivo que cree un flujo magnético a partir de un flujo de corriente alterna a través del dispositivo y cada dispositivo magnético secundario puede ser cualquier dispositivo que acople magnéticamente el flujo magnético alterno primario para la transferencia de energía entre los dispositivos magnéticos primarios y secundarios a través de un acoplamiento del transformador sin que exista una conexión física entre los dispositivos magnéticos primarios y los dispositivos magnéticos secundarios. Por ejemplo, en una realización de la invención, cada dispositivo magnético primario (32a’ y 32a") y secundario (32b' y 32b") pueden ser dos núcleos magnéticos en C unidos para formar un núcleo magnético cerrado rectangular con una abertura central en la que un parte de los conductores eléctricos 86a, 86b, 88a u 88b se colocan de manera que cuando la corriente alterna fluye a través de los conductores eléctricos de alimentación primario 86a y 86b se crea un campo de flujo magnético que se acopla con el correspondiente dispositivo magnético secundario cuando el conjunto de extracción 30 ha colocado los inductores en el conjunto del inductor en la posición de calentamiento por inducción. Cada dispositivo magnético primario y secundario también puede denominarse núcleo bobinado.
Los términos faldón y corona se utilizan aquí de forma intercambiable con otros pares de piezas de trabajo en los que es ventajoso calentar simultáneamente por inducción las dos piezas de trabajo. Además, el proceso que sigue al calentamiento simultáneo puede unir las caras opuestas de las piezas de trabajo, pero no se limita a ese proceso siempre que el proceso pueda beneficiarse del calentamiento por inducción simultáneo.
El conjunto de extracción de la presente invención se puede utilizar con otras configuraciones y cantidad de inductores en un conjunto de inducción en procesos industriales donde la transferencia de alta velocidad del conjunto de inductor desde una posición de calentamiento por inducción a una posición de no interferencia de la pieza de trabajo donde la pieza de trabajo se puede procesar adicionalmente es deseable.
Aunque la realización descrita del presente ejemplo usa un par de tres bobinas de espiras en serie, en otras realizaciones el número de espiras de la bobina puede ser singular o cualquier número de espiras múltiples. En otras realizaciones, el número de espiras de la bobina puede ser diferente para cada bobina en el par de bobinas.
En la descripción anterior, a efectos de explicación, numerosos requisitos específicos y varios detalles específicos se han establecido con el fin de proporcionar una comprensión completa del ejemplo y las realizaciones. Las realizaciones particulares descritas no se proporcionan para limitar la invención, sino para ilustrarla.
La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a "un ejemplo o realización", "un ejemplo o realización", "uno o más ejemplos o realizaciones" o "diferentes ejemplos o realizaciones", por ejemplo, significa que puede incluirse una característica particular en la práctica de la invención. En la descripción, a veces se agrupan varias características en un solo ejemplo, realización, figura o descripción de las mismas para racionalizar la divulgación y ayudar a comprender varios aspectos de la invención.
La presente invención se ha descrito en términos de ejemplos y realizaciones preferidas. Equivalentes, alternativas y modificaciones, aparte de los expresamente establecidos, son posibles y están dentro del alcance de la invención.
Claims (6)
1. Un conjunto de extracción (30) para un conjunto de inductor, comprendiendo el conjunto de extracción (30): un dispositivo magnético primario estacionario (32a) montado en una estructura de montaje primaria estacionaria (81), teniendo el dispositivo magnético primario estacionario (32a) un dispositivo magnético de alimentación de energía (32a') y un dispositivo magnético de retorno de energía (32a”);
un dispositivo magnético secundario (32b) que tiene un dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b') y un dispositivo magnético de energía de retorno de inductor (32b"), estando el dispositivo magnético secundario (32b) montado de manera deslizante con respecto al dispositivo magnético primario estacionario (32a) y configurado para un movimiento entre:
una posición de calentamiento por inducción cuando el dispositivo magnético de alimentación de energía (32a') está alineado con el dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b'), y el dispositivo magnético de energía de retorno (32a") está alineado con el dispositivo magnético de energía de retorno del inductor (32b") y configurado para una corriente alterna suministrada al dispositivo magnético de energía de alimentación (32a') y al dispositivo magnético de energía de retorno (32a") para transferir el flujo respectivamente al dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b') y al dispositivo magnético de energía de retorno de inductor (32b"); y
una posición de no interferencia de la pieza de trabajo cuando el dispositivo magnético de energía de alimentación (32a') no está alineado con el dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b') y el dispositivo magnético de alimentación de retorno (32a") no está alineado con el dispositivo magnético de alimentación de retorno de inductor (32b") para aislar magnéticamente el dispositivo magnético primario estacionario (32a) del dispositivo magnético secundario (32b);
un conductor eléctrico de alimentación de salida secundaria del conjunto de extracción (88a) conectado al dispositivo magnético de energía de alimentación de inductor (32b'), una primera sección terminal del inductor (12a) del conjunto de inductor conectado eléctricamente al dispositivo magnético de energía de alimentación del inductor (32b') mediante el conductor eléctrico de alimentación secundario del conjunto de extracción (88a); un conductor eléctrico de retorno de salida secundario del conjunto de extracción (88b) conectado al dispositivo magnético de energía de retorno del inductor (32b"), una segunda sección terminal del inductor (14a) del conjunto de inductor conectado eléctricamente al dispositivo magnético de energía de retorno del inductor (32b") mediante el conductor eléctrico de retorno de salida secundario del conjunto de extracción (88b) para formar un conjunto inductor adjunto; y
un accionador de extracción conectado al dispositivo magnético secundario (32b) con el conjunto inductor unido para el movimiento del dispositivo magnético secundario (32b) y el conjunto inductor unido entre la posición de calentamiento por inducción y la posición de no interferencia de la pieza de trabajo.
2. Un conjunto de extracción de inductor de la reivindicación 1, en el que cada uno de los dispositivos magnéticos de alimentación y retorno (32a’ y 32a") y los dispositivos magnéticos de alimentación y retorno del inductor (32b' y 32b") comprende un núcleo bobinado.
3. Un conjunto de extracción de inductor de la reivindicación 1, en el que:
el dispositivo magnético de alimentación de energía (32a') comprende un núcleo magnético abierto rectangular de alimentación de energía con un conductor eléctrico de alimentación (86a) dispuesto dentro del núcleo magnético abierto rectangular de energía de alimentación, estando el conductor eléctrico de alimentación (86a) conectado a una fuente de corriente alterna;
el dispositivo magnético de energía de retorno (32a") comprende un núcleo magnético abierto rectangular de energía de retorno con un conductor eléctrico de retorno (86b) dispuesto dentro del núcleo magnético abierto rectangular de energía de retorno, estando el conductor eléctrico de retorno (86b) conectado a la fuente de la corriente alterna; el dispositivo magnético de alimentación de energía de inductor (32b') comprende un núcleo magnético abierto rectangular del inductor de alimentación con el conductor eléctrico de alimentación de salida secundario del conjunto de extracción (88a) dispuesto dentro del núcleo magnético abierto rectangular del inductor de alimentación; y el dispositivo magnético de energía de retorno de inductor (32b") comprende un núcleo magnético abierto rectangular del inductor de retorno con el conductor eléctrico de retorno de salida secundario del conjunto de extracción (88b) dispuesto dentro del núcleo magnético abierto rectangular del inductor de retorno.
4. Un conjunto de extracción (30) de la reivindicación 1 o 2, que incluye un conductor eléctrico de alimentación (86a) y un conductor eléctrico de retorno (86b) montado en la estructura de montaje primaria estacionaria (81), conectando los conductores eléctricos de alimentación y retorno el dispositivo magnético primario estacionario (32a) a una alimentación de corriente alterna.
5. Un conjunto de extracción (30) de las reivindicaciones 1, 2, 3 o 4, en el que el accionador de extracción está configurado para un deslizamiento lineal del dispositivo magnético secundario (32b) montado de manera deslizante con respecto al dispositivo magnético primario estacionario (32a).
6. Un conjunto de extracción (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye al menos un cable de medio de fluido refrigerante de alimentación (84a, 84b) y al menos uno de retorno (84c, 84d) para una alimentación y retorno de un medio fluido refrigerante a y desde un circuito de refrigeración del conjunto de inductor.
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