RU161090U1

RU161090U1 - DEVICE FOR INDUCTION HEATING OF PRODUCTS OF NON-CYLINDRICAL FORM

Info

Publication number: RU161090U1
Application number: RU2015110754/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Алиферов; Роман Александрович Бикеев; Алексей Иванович Инкин; Андрей Эдуардович Морев; Владислав Алексеевич Промзелев
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-04-10

Abstract

Устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы, содержащее нагреваемое изделие нецилиндрической формы из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию, система постоянных магнитов установлена с возможностью вращения вокруг общей оси с нагреваемым изделием, ферромагнитное ярмо, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и концентраторы магнитного поля, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия, вертикально расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, отличающееся тем, что концентраторы электромагнитного поля выполнены в виде пакета пластин с воздушным зазором между смежно расположенными пластинами.A device for induction heating of non-cylindrical products, comprising a heated non-cylindrical product made of non-magnetic material and a permanent magnet system located coaxially to the heated product, the permanent magnet system is mounted to rotate around a common axis with the heated product, a ferromagnetic yoke on which the specified permanent magnet system is fixed, and magnetic field concentrators, rigidly fixed relative to the heated product, vertically located between the heating product and system of permanent magnets, characterized in that the electromagnetic field concentrators are made in the form of a package of plates with an air gap between adjacent plates.

Description

УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ НЕЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫDEVICE FOR INDUCTION HEATING OF PRODUCTS OF NON-CYLINDRICAL FORM

Полезная модель относится к области электротермии, а именно к устройствам индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы из электропроводящего материала в пульсирующем электромагнитном поле, создаваемом специальным устройством с постоянными магнитами и может быть использовано для нагрева изделий перед обработкой давлением и для операций термообработки.The utility model relates to the field of electrothermics, namely, devices for induction heating of non-cylindrical products from an electrically conductive material in a pulsating electromagnetic field created by a special device with permanent magnets and can be used to heat products before pressure treatment and for heat treatment operations.

Известно устройство индукционного нагрева («VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN ERWARMEN EINES WERKSTUCKS» патент Германия №102005061670 2008 г. В4Н05В 6/10; Н05В 6/44), включающее нагреваемое изделие и сверхпроводящую катушку охватывающую его, а так же дополнительные сверхпроводящие катушки, расположенные у/или на торцах нагреваемого изделия, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси. Нагреваемое изделие может быть установлено соосно со сверхпроводящей катушкой или его ось может составлять некоторый угол с осью сверхпроводящей катушки. Описанное устройство позволяет получить неравномерное температурное распределение по длине заготовки, т.к. плотность потока магнитного поля, пронизывающего заготовку, различна по длине оси вращения. В патенте рассматриваются различные варианты регулирования напряженности магнитного поля у концов нагреваемой заготовки как с помощью магнитов, так и с помощью дополнительных катушек, питающихся постоянным или переменным током. Изменяя направление и величину тока в этих катушках, можно как увеличивать напряженность магнитного поля с торцов заготовки для более интенсивного нагрева, так и компенсировать его для устранения перегрева концов.A device for induction heating is known ("VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN ERWARMEN EINES WERKSTUCKS" patent Germany No. 102005061670 2008, V4N05V 6/10; Н05В 6/44), including a heated product and a superconducting coil covering it, as well as additional superconducting coils located at or at the ends of a heated product mounted rotatably around its axis. The heated article may be mounted coaxially with the superconducting coil, or its axis may be at some angle with the axis of the superconducting coil. The described device allows to obtain an uneven temperature distribution along the length of the workpiece, because the flux density of the magnetic field penetrating the workpiece is different along the length of the axis of rotation. The patent discusses various options for regulating the magnetic field at the ends of a heated preform, both with magnets and with additional coils powered by direct or alternating current. By changing the direction and magnitude of the current in these coils, you can both increase the magnetic field strength from the ends of the workpiece for more intense heating, and compensate for it to eliminate overheating of the ends.

Однако указанное устройство не позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы с требуемым градиентом по его поверхности, что приводит к нарушению технологического режима механической обработки давлением.However, this device does not allow heating products of non-cylindrical shape with the required gradient along its surface, which leads to a violation of the technological regime of mechanical processing by pressure.

Кроме того, известно устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы (патент RU №140034 «УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ НЕЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ»), являющееся прототипом предлагаемой полезной модели, которое содержит нагреваемое изделие нецилиндрической формы из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию, система постоянных магнитов установлена с возможностью вращения вокруг общей оси с нагреваемым изделием, ферромагнитное ярмо, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и полюсные наконечники, которые жестко закреплены относительно нагреваемого изделия, расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненными в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.In addition, it is known a device for induction heating of non-cylindrical products (patent RU No. 140034 "DEVICE FOR INDUCTION HEATING OF NON-CYLINDRICAL FORM PRODUCTS"), which is the prototype of the proposed utility model, which contains a heated non-cylindrical product made of non-magnetic material and a system of permanent magnets located coaxially heated the system of permanent magnets is mounted to rotate around a common axis with the heated product, a ferromagnetic yoke, on which the decree is fixed a system of permanent magnets, and pole pieces, which are rigidly fixed relative to the heated product, located between the heated product and the system of permanent magnets, and made in a form that provides the configuration of the electromagnetic field corresponding to the required heating conditions in the heated product.

Возбуждение электрического тока для нагрева заготовки возникает при ее вращении в постоянном магнитном поле. Индуцируемый ток является источником резистивных потерь, за счет которых и происходит нагрев. Энергия, которая используется для нагрева, обеспечивается с помощью двигателя или другими устройствами, создающими вращательное или поступательное движение.Excitation of electric current for heating the workpiece occurs when it is rotated in a constant magnetic field. Induced current is a source of resistive losses, due to which heating occurs. The energy that is used for heating is provided by a motor or other devices that create rotational or translational motion.

Устройство снабжено ферромагнитным ярмом, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и полюсными наконечниками, жестко закрепленными относительно нагреваемого изделия, расположенными между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненными в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.The device is equipped with a ferromagnetic yoke, on which the indicated system of permanent magnets is fixed, and pole lugs, rigidly fixed relative to the heated product, located between the heated product and the permanent magnet system, and made in a form that provides the electromagnetic field configuration corresponding to the required heating conditions in the heated product.

Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение нагрева с требуемым градиентом температуры по поверхности.The objective of the claimed utility model is to provide heating with the required temperature gradient over the surface.

Поставленная задача достигается тем, что устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы, содержащее нагреваемое изделие нецилиндрической формы из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию, система постоянных магнитов установлена с возможностью вращения вокруг общей оси с нагреваемым изделием, ферромагнитное ярмо, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и концентраторы магнитного поля, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия, вертикально расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, причем концентраторы электромагнитного поля выполнены в виде пакета пластин с воздушным зазором между смежно расположенными пластинами.The problem is achieved in that the device for induction heating of non-cylindrical products, containing a heated non-cylindrical product made of non-magnetic material and a permanent magnet system located coaxially to the heated product, the permanent magnet system is mounted to rotate around a common axis with the heated product, a ferromagnetic yoke on which the specified system of permanent magnets is fixed, and magnetic field concentrators rigidly fixed relative to the heated product Vertically disposed between the heated product and a system of permanent magnets, and electromagnetic field concentrator are formed as a stack of plates with an air gap disposed between adjacent plates.

На чертеже приведен общий вид предлагаемого устройства индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы. Устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы содержит нагреваемое изделие 1, концентраторы магнитного поля 2, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия 1 и расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов 3, закрепленной на ферромагнитном ярме 4.The drawing shows a General view of the proposed device for induction heating of non-cylindrical products. The device for induction heating of non-cylindrical articles contains a heated article 1, magnetic field concentrators 2, rigidly fixed relative to the heated article 1 and located between the heated article and the system of permanent magnets 3, mounted on a ferromagnetic yoke 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: Ферромагнитное ярмо 4, обеспечивающее концентрацию магнитного поля внутри устройства, вместе с системой постоянных магнитов 3 вращается вокруг нагреваемого изделия 1 и концентраторов магнитного поля 2 с помощью электродвигателя, создавая вращающееся магнитное поле.The proposed device operates as follows: Ferromagnetic yoke 4, which provides a magnetic field concentration inside the device, together with a system of permanent magnets 3 rotates around a heated product 1 and magnetic field concentrators 2 using an electric motor, creating a rotating magnetic field.

Концентраторы электромагнитного поля, выполненные в форме пакета пластин с воздушным зазором между смежно расположенными пластинами, преобразуют вращающееся магнитное поле в пульсирующее электромагнитное поле в заготовке и обеспечивают требуемое распределение электромагнитного поля на поверхности заготовки, так же повышают активную мощность, выделяемую в заготовке, по сравнению с прототипом.Concentrators of the electromagnetic field, made in the form of a package of plates with an air gap between adjacent plates, convert a rotating magnetic field into a pulsating electromagnetic field in the workpiece and provide the required distribution of the electromagnetic field on the surface of the workpiece, also increase the active power released in the workpiece, in comparison with prototype.

Пульсирующее электромагнитное поле формирует в нагреваемой заготовке вихревые токи, обеспечивающие ее нагрев.A pulsating electromagnetic field forms eddy currents in the heated preform, which ensures its heating.

Предлагаемое устройство позволяет нагревать заготовку нецилиндрической формы равномерно или с требуемым градиентом температуры по ее поверхности, благодаря использованию пластинчатых пакетов концентраторов электромагнитного поля, которые обеспечивают необходимую для равномерного или градиентного нагрева конфигурацию переменного магнитного поля в нагреваемом изделии. Пакет концентраторов электромагнитного поля формируется так, чтобы магнитное поле, проходящее через систему концентраторов, распределяясь по всем пластинам пакета равномерно или по требуемому закону по поверхности изделия, что приводит к требуемому распределению мощности внутренних источников в нагреваемом изделии.The proposed device allows you to heat the billet non-cylindrical uniformly or with the desired temperature gradient on its surface, thanks to the use of plate packs of electromagnetic field concentrators, which provide the necessary for uniform or gradient heating configuration of an alternating magnetic field in the heated product. A package of concentrators of the electromagnetic field is formed so that the magnetic field passing through the system of concentrators is distributed evenly or according to the required law over the surface of the product across all the plates of the package, which leads to the required power distribution of internal sources in the heated product.

Claims

A device for induction heating of non-cylindrical products, comprising a heated non-cylindrical product made of non-magnetic material and a permanent magnet system located coaxially to the heated product, the permanent magnet system is mounted to rotate around a common axis with the heated product, a ferromagnetic yoke on which the specified permanent magnet system is fixed, and magnetic field concentrators, rigidly fixed relative to the heated product, vertically located between the heating product and system of permanent magnets, characterized in that the electromagnetic field concentrators are made in the form of a package of plates with an air gap between adjacent plates.