RU195393U1

RU195393U1 - INDUCTION DEVICE WITH MULTI-LAYER INDUCTOR FOR HEATING METAL Billets

Info

Publication number: RU195393U1
Application number: RU2019117266U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Кувалдин; Максим Андреевич Федин; Екатерина Сергеевна Герасименко
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-01-24

Abstract

Предлагаемое индукционное устройство относится к области электротехники, а конкретнее к электротермии и предназначено для нагрева, преимущественно, алюминиевых заготовок.Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении производительности и энергоэффективности.Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для индукционного нагрева, содержащее многослойный индуктор, корпус, систему охлаждения, согласно полезной модели снабжено магнитопроводом, охватывающим индуктор с внешней стороны и с торцов, система охлаждения выполнена двухконтурной, состоящей из первого контура, подключенного к выводам индуктора, второго контура, соединенного с источником охлаждающей среды и объединяющим их теплообменником, причем витки многослойного индуктора выполнены с воздушным зазором.Таким образом, использование данной конструкции устройства позволяется повысить энергетические и эксплуатационные характеристики установки в целом.Предлагаемое устройство окажется особенно эффективным при использовании в индукционных установках большой мощности, т.к. при этом уменьшается срок окупаемости дополнительного оборудования. 1 ил.The proposed induction device relates to the field of electrical engineering, and more specifically to electrothermics and is intended to heat mainly aluminum billets. The technical problem solved by the proposed device is to increase productivity and energy efficiency. This goal is achieved by the fact that the known device for induction heating, containing multilayer an inductor, a housing, a cooling system, according to a utility model, is equipped with a magnetic circuit covering the inductor from the outside and from the end s, the cooling system is double-circuit, consisting of a first circuit connected to the terminals of the inductor, a second circuit connected to a source of cooling medium and a heat exchanger uniting them, and the turns of the multilayer inductor are made with an air gap. Thus, the use of this design of the device allows increasing operational characteristics of the installation as a whole. The proposed device will be especially effective when using large power in induction installations spine, because this reduces the payback period of additional equipment. 1 ill.

Description

Предлагаемое индукционное устройство относится к области электротехники, а конкретнее к электротермии и предназначено для нагрева, преимущественно, алюминиевых заготовок.The proposed induction device relates to the field of electrical engineering, and more particularly to electrothermal and is intended for heating, mainly aluminum billets.

Известны различные варианты выполнения устройства для индукционного нагрева, состоящего из индуктора, корпуса и системы охлаждения.Various embodiments of the device for induction heating are known, consisting of an inductor, a housing and a cooling system.

Одним из аналогов предлагаемого индукционного устройства является многослойный индуктор с внутренним жидкостным охлаждением (Растворова И.И. Исследование и разработка энергосберегающих технологий индукционного нагрева легких сплавов: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. - СПб.: 2015). В данной работе индуктор представляет собой медную трубку, охлаждаемую дистиллированной водой. Другой аналог представляет собой индукционное устройство, в котором охлаждение осуществляется за счет применения системы внешнего испарительного криогенного охлаждения многослойного индуктора (см. патент ПМ №748918, СССР, 1980). Основная задача всех этих устройств - повышение производительности и энергоэффективности устройства за счет усовершенствования конструкции индуктора и его системы охлаждения.One of the analogues of the proposed induction device is a multilayer inductor with internal liquid cooling (Rastvorova II Research and development of energy-saving technologies for induction heating of light alloys: The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. - St. Petersburg: 2015). In this work, the inductor is a copper tube cooled by distilled water. Another analogue is an induction device in which cooling is carried out through the use of an external evaporative cryogenic cooling system for a multilayer inductor (see patent PM No. 748918, USSR, 1980). The main task of all these devices is to increase the productivity and energy efficiency of the device by improving the design of the inductor and its cooling system.

Наиболее близким прототипом из известных является индукционное устройство для сквозного нагрева (Баскаков П.А. Разработка и исследование индукционно-резистивного нагревателя для уничтожения боеприпасов. Автореф. дис. кан. тех. наук. - М.: 2016), содержащее многослойный индуктор, корпус, систему внешнего воздушного охлаждения. Основная задача устройства - повышение производительности за счет применения многослойной обмотки индуктора и внешнего воздушного охлаждения.The closest prototype of the known is an induction device for through heating (P. Baskakov. Development and research of an induction-resistive heater for the destruction of ammunition. Abstract of thesis. Canal of technical sciences. - M .: 2016), containing a multilayer inductor, housing external air cooling system. The main objective of the device is to increase productivity through the use of a multilayer winding of the inductor and external air cooling.

Недостатком указанного устройства является отсутствие магнитопровода, что приводит к ухудшению энергетических показателей, и воздушное охлаждение индуктора, что приводит к повышению его температуры и увеличению электрических потерь.The disadvantage of this device is the lack of a magnetic circuit, which leads to a deterioration in energy performance, and air cooling of the inductor, which leads to an increase in its temperature and an increase in electrical losses.

Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, состоит в повышении производительности и энергоэффективности.The technical problem solved by the proposed device is to increase productivity and energy efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для индукционного нагрева, содержащее многослойный индуктор, корпус, систему охлаждения, согласно полезной модели снабжено магнитопроводом, охватывающим индуктор с внешней стороны и с торцов, система охлаждения выполнена двухконтурной, состоящей из первого контура, подключенного к выводам индуктора, второго контура, соединенного с источником охлаждающей среды и объединяющим их теплообменником, причем витки многослойного индуктора выполнены с воздушным зазором.This goal is achieved by the fact that the known device for induction heating, comprising a multilayer inductor, a housing, a cooling system, according to a utility model is equipped with a magnetic circuit covering the inductor from the outside and from the ends, the cooling system is double-circuit, consisting of a first circuit connected to the terminals of the inductor , a second circuit connected to a source of cooling medium and a heat exchanger uniting them, and the turns of the multilayer inductor are made with an air gap.

На рисунке показано предлагаемое устройство для индукционного нагрева.The figure shows the proposed device for induction heating.

Индуктор 1 размещен в корпусе 2, на котором закреплен магнитопровод 3, охватывающий индуктор с внешней стороны и с торцов. Выводы 4 предназначены для подключения электропитания. К выводам 5 подключен первый контур охлаждения, содержащий насос 6 и расширительный бак 7. Второй контур охлаждения содержит реле протока 8, насос 9 и объединен с первым контуром через теплообменник 10. Теплоизоляция 11 уменьшает тепловые потери от нагреваемой металлической заготовки 12.The inductor 1 is placed in the housing 2, on which the magnetic circuit 3 is fixed, covering the inductor from the outside and from the ends. Conclusions 4 are intended for power supply connection. The terminals 5 are connected to the first cooling circuit containing the pump 6 and the expansion tank 7. The second cooling circuit contains a flow switch 8, pump 9 and is combined with the first circuit through the heat exchanger 10. Thermal insulation 11 reduces heat loss from the heated metal billet 12.

Устройство работает следующим образом. При подключении индукционной установки к источнику питания, ток в индукторе 1 создает переменное магнитное поле, в котором нагревается металлическая заготовка 12. Благодаря использованию магнитопровода 3 поле рассеивания уменьшается, соответственно увеличиваются электрический КПД и коэффициент мощности cos ϕ. Охлаждающая среда первого контура охлаждения в результате работы насоса 6 подается в корпус устройства 2. За счет этого происходит охлаждение индуктора 1. Расширительный бак 7 служит для компенсации температурного расширения охлаждающей среды. Тепловая энергия, забираемая охлаждающей средой от индуктора 1, в теплообменнике 10 передается охлаждающей среде второго контура охлаждения, движение которой обеспечивается циркуляционным насосом 9. Проток охлаждающей среды во втором контуре, необходимый для нормального функционирования системы охлаждения, контролируется с помощью реле протока 8.The device operates as follows. When the induction unit is connected to a power source, the current in the inductor 1 creates an alternating magnetic field in which the metal billet 12 is heated. Thanks to the use of the magnetic circuit 3, the dispersion field decreases, and the electric efficiency and power factor cos ϕ increase accordingly. The cooling medium of the first cooling circuit as a result of the operation of the pump 6 is fed into the housing of the device 2. Due to this, the inductor 1 is cooled. The expansion tank 7 serves to compensate for the thermal expansion of the cooling medium. The heat energy taken by the cooling medium from the inductor 1 in the heat exchanger 10 is transferred to the cooling medium of the second cooling circuit, the movement of which is provided by the circulation pump 9. The flow of the cooling medium in the second circuit, necessary for the normal functioning of the cooling system, is controlled by the flow switch 8.

Таким образом, использование данной конструкции устройства позволяется повысить энергетические и эксплуатационные характеристики установки в целом.Thus, the use of this design of the device allows to increase the energy and operational characteristics of the installation as a whole.

Предлагаемое устройство окажется особенно эффективным при использовании в индукционных установках большой мощности, т.к. при этом уменьшается срок окупаемости дополнительного оборудования.The proposed device will be especially effective when used in induction plants of high power, because this reduces the payback period of additional equipment.

Claims

A device for induction heating of metal billets, containing a multilayer inductor, a housing, a cooling system and characterized in that it is equipped with a magnetic circuit covering the inductor from the outside and from the ends, the cooling system is double-circuit, consisting of a first circuit connected to the terminals of the inductor, a second circuit connected to a source of cooling medium and a heat exchanger uniting them, and the turns of the multilayer inductor are made with an air gap.