RU2433193C1 - Continuous action plant for symmetrical induction heating of ball-shaped items - Google Patents
Continuous action plant for symmetrical induction heating of ball-shaped items Download PDFInfo
- Publication number
- RU2433193C1 RU2433193C1 RU2010121970/02A RU2010121970A RU2433193C1 RU 2433193 C1 RU2433193 C1 RU 2433193C1 RU 2010121970/02 A RU2010121970/02 A RU 2010121970/02A RU 2010121970 A RU2010121970 A RU 2010121970A RU 2433193 C1 RU2433193 C1 RU 2433193C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ball
- spiral
- feeder
- induction heating
- balls
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для термической обработки изделий шарообразной формы, в частности в массовых производствах мелющих тел, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах, в том числе высокоизносостойких шариков в запорных клапанах глубинных насосов для нефтедобычи и др.The invention relates to equipment for heat treatment of products of spherical shape, in particular in the mass production of grinding media, ball bearings and valves in hydraulic systems, including highly wear-resistant balls in shut-off valves of deep pumps for oil production, etc.
Известна установка непрерывного действия для симметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы, содержащая, последовательно, расходный бункер, снабженный механизмом перемещения его в горизонтальной и вертикальной плоскостях, подбункерный питатель, задающий желоб от питателя к индуктору, снабженный шарнирными и телескопическим сочленениями, индуктирующий провод, навитый вокруг направляющего профиля в виде желоба корытообразного U-сечения, изогнутого в цилиндрическую винтовую спираль с вертикальной осью симметрии (патент №2316603, БИ №4, 2008 г.), или в фасонную спираль с переменной кривизной витков, вписанную в поверхность однополостного гиперболоида, либо в другую поверхность второго порядка (патент №2370550, БИ №29, 2009 г.).A continuous installation for symmetric induction heating of products of a spherical shape is known, comprising, in sequence, a feed hopper equipped with a mechanism for moving it in horizontal and vertical planes, a sub-hopper feeder, defining a trough from the feeder to the inductor, equipped with articulated and telescopic joints, an induction wire wound around guide profile in the form of a trough of a trough U-section, curved into a cylindrical spiral spiral with a vertical axis of symmetry (pat nt No. 2316603, BI No. 4, 2008), or in a shaped spiral with variable curvature of turns inscribed on the surface of a single-cavity hyperboloid, or on another second-order surface (patent No. 2370550, BI No. 29, 2009).
Авторы обоих упомянутых изобретений-аналогов решают техническую задачу достижения искомой симметричности нагрева, основываясь на идее непрерывного изменения направления осей собственного вращения шаров при движении в спиральных индукторах с перемещением положения «околополюсных» и «экваториальных» относительно встречного магнитного потока, поверхностей на 90° (т.е. меняя их местами).The authors of the two analogous inventions mentioned above solve the technical problem of achieving the desired symmetry of heating, based on the idea of continuously changing the direction of the axes of proper rotation of the balls when moving in spiral inductors with the movement of the “near-pole” and “equatorial” surfaces relative to the oncoming magnetic flux by 90 ° (t .e. swapping them).
Общим недостатком указанных двух изобретений (патенты №2316603 и №2370550) является конструкция направляющего профиля для скатывания внутри индукторов нагреваемых изделий в виде желобов корытообразного -сечения, исключающая возможность свободного качения шаров без проскальзывания и верчения.A common disadvantage of these two inventions (patents No. 2316603 and No. 2370550) is the design of the guide profile for rolling inside the inductors of heated products in the form of troughs -sections excluding the possibility of free rolling of balls without slipping and spinning.
Неизбежность проскальзывания с верчением предопределена одновременным и непрерывным динамическим взаимодействием скатывающихся шаров с двумя взаимно перпендикулярными плоскими поверхностями корыта - беговой дорожки и наружной его стенки. При этом побуждающие к повороту суммированного направления оси собственного вращения шара моменты сил трения качения по указанным поверхностям разнонаправлены (90°).The inevitability of slipping with spinning is predetermined by the simultaneous and continuous dynamic interaction of the rolling balls with two mutually perpendicular flat surfaces of the trough - the treadmill and its outer wall. At the same time, the moments of rolling friction forces inducing a rotation of the summed direction of the axis of the ball’s own rotation on the indicated surfaces are multidirectional (90 °).
Комплексный и изменчивый характер сил трения, суммировано действующих на пути движения шара по всей криволинейной длине направляющего желоба с -образной конфигурацией сечения (трения качения по беговой дорожке и обкатывания вертикальной стенки, трения скольжения и верчения по тем же поверхностям), настолько осложняет проведение необходимых предпроектных расчетно-теоретических обоснований геометрических параметров такого термического оборудования, обеспечивающих симметричный индукционный нагрев изделий шарообразной формы, что возможность практического использования этих механико-математических исследований для проектирования представляется весьма неопределенной.The complex and variable nature of the friction forces, summarized acting on the path of movement of the ball along the entire curved length of the guide trough with -shaped configuration of the cross section (rolling friction on the treadmill and rolling around the vertical wall, sliding friction and spinning on the same surfaces), so complicates the necessary pre-design theoretical calculations of the geometric parameters of such thermal equipment, providing symmetrical induction heating of products of spherical shape, which makes it possible The practical use of these mechanical and mathematical studies for design seems very uncertain.
Технической задачей изобретения является исключение проскальзывания и верчения нагреваемых изделий при их движении по направляющему профилю.An object of the invention is to prevent slipping and spinning of heated products when they move along the guide profile.
Для достижения этого технического результата в установке непрерывного действия для симметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы, содержащей расходный бункер, снабженный механизмом перемещения его в горизонтальной и вертикальной плоскостях, подбункерный питатель дискретного действия, задающий желоб от питателя к индуктору, снабженный шарнирными и телескопическим сочленениями, индуктирующий провод, навитый вокруг направляющего профиля, изогнутого в пространственную спираль с вертикальной осью симметрии, индуктирующий провод навит вокруг направляющего профиля кольцевого или полукольцевого сечения, изогнутого в фасонную спираль с переменной кривизной витков, вписанную в поверхность однополостного гиперболоида или другую поверхность второго порядка.To achieve this technical result, in a continuous installation for symmetric induction heating of spherical shaped products containing a feed hopper equipped with a mechanism for moving it in horizontal and vertical planes, a discrete action sub-hopper feeder defining a chute from the feeder to the inductor, equipped with articulated and telescopic joints, inducing wire wound around a guide profile bent into a spatial spiral with a vertical axis of symmetry, inductor The guide wire is wound around a guide profile of an annular or semi-circular section, bent into a shaped spiral with a variable curvature of the turns inscribed in the surface of a one-sheeted hyperboloid or another second-order surface.
Предлагаемое техническое решение в предпочтительном варианте спирали, вписанной в поверхность однополостного гиперболоида (двойной поворот направления оси вращения: горизонт-90°-горизонт), иллюстрируется фиг.1 - главный вид; фиг.2 - вид А на фиг.1 на n-й (эн-ный) виток направляющего профиля выше фокальной плоскости в частично раскрытом виде; фиг.3 - сечения А-А на фиг.1 по прямым участкам индуктора на входе и выходе шаров; фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2 (промежуточное положение); фиг.5 - сечение В-В на фиг.2.The proposed technical solution in the preferred embodiment of the spiral inscribed on the surface of a single-cavity hyperboloid (double rotation of the direction of the axis of rotation: horizon-90 ° -horizont), is illustrated in figure 1 - main view; figure 2 - view And figure 1 on the n-th (nth) turn of the guide profile above the focal plane in a partially opened form; figure 3 - section aa in figure 1 along the straight sections of the inductor at the input and output of the balls; 4 is a section bB in figure 2 (intermediate position); figure 5 - section bb in figure 2.
Спецификация к фиг.1, 2, 3, 4, 5:The specification for figures 1, 2, 3, 4, 5:
1 - расходный бункер;1 - feed hopper;
2 - механизм перемещения расходного бункера в вертикальной и горизонтальной плоскостях;2 - mechanism for moving the feed hopper in the vertical and horizontal planes;
3 - подбункерный питатель дискретного действия;3 - sub-hopper feeder discrete action;
4 - подающий желоб;4 - feed chute;
4-1, 4-2 - шарнирные сочленения;4-1, 4-2 - articulated joints;
4-3 - телескопическое сочленение;4-3 - telescopic articulation;
5 - индуктирующий провод;5 - induction wire;
6 - прямой участок направляющего профиля на входе шаров в индуктор;6 - a straight section of the guide profile at the entrance of the balls to the inductor;
7 - направляющий профиль кольцевого или полукольцевого сечения, изогнутый в фасонную спираль, вписанную в поверхность однополостного гиперболоида (или сходную с ней);7 - a guide profile of an annular or semi-annular section, curved into a shaped spiral inscribed on the surface of a single-sheet hyperboloid (or similar to it);
8 - прямой участок направляющего профиля на выходе шаров из индуктора;8 - a straight section of the guide profile at the exit of the balls from the inductor;
9 - условная пространственная траектория выкатывания шаров на другую спиральную орбиту под воздействием возросшей центробежной силы;9 - conditional spatial trajectory of rolling balls into another spiral orbit under the influence of increased centrifugal force;
F - фокусы образующих гиперболоидной поверхности.F - foci forming a hyperboloid surface.
Из фиг.3, 4, 5 видно, что на внутренней торообразной поверхности трубы можно сколько угодно выделить желобчатых сегментов криволинейной протяженности, пригодных для самоустанавливающегося местоположения шаров, при условии приемлемого соотношения размеров шара d и внутреннего диаметра D кольцевого сечения направляющего профиля (примерно ). Такими функциональными сегментами в предлагаемом направляющем профиле являются:From Figs. 3, 4, 5, it can be seen that on the inner toroidal surface of the pipe, it is possible to select grooved segments of curvilinear length, suitable for the self-aligning location of the balls, provided that the ratio of the dimensions of the ball d and the inner diameter D of the annular section of the guide profile is acceptable (approximately ) Such functional segments in the proposed guide profile are:
на фиг.3 - в нижней части по оси Y (беговая дорожка по малой спиральной орбите);figure 3 - in the lower part along the Y axis (treadmill in a small spiral orbit);
на фиг.5 - сегмент по оси X, дальний от оси симметрии спирали направляющего профиля (поверхность обкатывания под воздействием центробежной силы по увеличенной орбите).figure 5 is a segment along the X axis, farthest from the axis of symmetry of the spiral guide profile (the surface of the run-in under the influence of centrifugal force in an increased orbit).
На фиг.2 показана на некоем n-ном витке условная пространственная траектория 9 от п.«а» до п.«б» выкатывания шара в желобчатый сегмент по оси Х (фиг.4 и 5). Это траектория свободного гипоциклоидного качения шара по внутренней поверхности изогнутой в спираль направляющей трубы в нижней четверти ее сечения м/о Х и Y под комплексным воздействием взаимно перпендикулярных сил тяжести и центробежной с непрерывным стереометрическим (трехмерным) суммированием изменения направления оси собственного вращения шара, завершающегося искомым ее поворотом на 90° от исходного горизонтального направления без проскальзывания, ибо предложенным техническим решением исключаются причины возникновения такого явления. На фиг.3 и 5 иллюстрируется разделение местоположения шаров в поле таких сечений на угол 90° относительно центра окружности сечения от горизонтального направления оси собственного вращения шара до повернутого на 90°. Ниже фокальной плоскости на i-м витке с ослаблением центробежной силы (уменьшение кривизны спирали) произойдет скатывание шара по возвратной траектории в желобчатый сегмент по оси Y малой орбиты с восстановлением горизонтального направления оси вращения.Figure 2 shows a certain n-th turn of the conditional spatial trajectory 9 from p. "A" to p. "B" rolling the ball into the grooved segment along the x-axis (Figures 4 and 5). This is the trajectory of free hypocycloid rolling of the ball along the inner surface of the guide tube bent into a spiral in the lower quarter of its cross section m / o X and Y under the combined action of mutually perpendicular gravity and centrifugal with continuous stereometric (three-dimensional) summation of the change in the direction of the axis of proper rotation of the ball, ending with the desired by turning it 90 ° from the original horizontal direction without slipping, because the proposed technical solution eliminates the causes of such about the phenomenon. Figures 3 and 5 illustrate the separation of the location of the balls in the field of such sections by an angle of 90 ° relative to the center of the circumference of the section from the horizontal direction of the axis of the ball’s own rotation to 90 ° rotated. Below the focal plane on the i-th coil with the weakening of centrifugal force (reducing the curvature of the spiral), the ball rolls along the return path into the grooved segment along the Y axis of the small orbit with the restoration of the horizontal direction of the rotation axis.
Условные обозначения для выведения условия симметричного индукционного нагрева шаров в предлагаемой установке:Symbols for deriving the conditions of symmetric induction heating of balls in the proposed installation:
tгП - суммарное время движения шара с горизонтальным направлением оси вращения по прямым участкам индуктора (поз.5 и 7 на фиг.1);t GP - the total time of movement of the ball with the horizontal direction of the axis of rotation along the straight sections of the inductor (pos. 5 and 7 in figure 1);
tгС1 - время движения шара с горизонтальным направлением оси вращения в начале спиральной части индуктора (выше фокальной плоскости);t gS1 - time of the ball with the horizontal direction of the axis of rotation at the beginning of the spiral part of the inductor (above the focal plane);
tгС2 - то же, ниже фокальной плоскости;t gC2 - the same, below the focal plane;
tв - время движения шара с направлением оси вращения, повернутым на 90° (фиг.5, средняя часть гиперболоидной поверхности, опоясывающая фокальное сечение).t in - time of movement of the ball with the direction of the axis of rotation rotated by 90 ° (Fig. 5, the middle part of the hyperboloid surface surrounding the focal section).
Условие симметричностиSymmetry condition
tв=tгП+tгС1+tгС2 t in = t gP + t gC1 + t gC2
На переходных по направлению осей вращения участках движения шаров по траектории «а» - «б» (фиг.2) и аналогичном на i-м витке ниже фокальной плоскости по возвратной траектории происходят прогревы, нивелирующие стыки между парными, взаимно перпендикулярными серповидными прогревами во время движения с горизонтальным направлением оси вращения и повернутым на 90° (показано на фиг.6).On the transitional in the direction of the axis of rotation sections of the movement of the balls along the path "a" - "b" (Fig.2) and similar on the i-th turn below the focal plane along the return path, warm-ups occur, leveling the joints between paired, mutually perpendicular crescent-shaped heating movement with the horizontal direction of the axis of rotation and rotated 90 ° (shown in Fig.6).
На фиг.7 показано полукольцевое сечение направляющего профиля более рациональное относительно магнитоэлектрического КПД без устройства сложных (фасонных) магнитопроводов, но менее технологичное в части практического изготовления.Figure 7 shows a semicircular section of the guide profile more rational with respect to magnetoelectric efficiency without the construction of complex (shaped) magnetic cores, but less technological in terms of practical manufacturing.
Выбор варианта - в зависимости от размеров шаров и электрических режимов нагрева.The choice of option - depending on the size of the balls and electrical heating modes.
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
1. Исходное статическое состояние (см. фиг.1):1. The initial static state (see figure 1):
расходный бункер 1 опорожнен, подбункерный питатель 3 выключен, индуктирующий провод 5 обесточен.the feed hopper 1 is empty, the sub-hopper feeder 3 is turned off, the
2. Последовательность запуска установки в работу:2. The sequence of starting the installation into operation:
включением механизма 2 порожний бункер устанавливается в положение, обеспечивающее необходимые угол α наклона и длину подающего желоба 4 для придания нужной начальной скорости движения шаров на входе в прямолинейный участок 6 направляющего профиля индуктора;by turning on the mechanism 2, the empty hopper is installed in a position that provides the necessary angle α of inclination and the length of the feed chute 4 to give the desired initial speed of the balls at the entrance to the straight section 6 of the guide profile of the inductor;
загрузка расходного бункера 1 шарами;loading hopper 1 balls;
нажатием кнопки «пуск» включается индуктирующий провод 5, следом срабатывает подбункерный питатель дискретного действия 3, после чего шары по задающему желобу 4 скатываются с интервалами между ними в направляющий профиль 6, 7 индуктора;by pressing the “start” button, the
далее симметрично нагретые ТВЧ в спиральной части индуктора шары до заданной температуры и глубины прогрева сбрасываются из прямого участка 8 направляющего профиля в закалочное устройство с охлаждающей средой.Then the balls symmetrically heated in the spiral part of the inductor to a predetermined temperature and heating depth are discharged from the straight section 8 of the guide profile into the quenching device with a cooling medium.
Техническим результатом заявляемой совокупности существенных признаков является исключение проскальзывания и верчения шаров при скатывании по спиральному направляющему профилю индуктора, что предопределяет повышение точности расчетно-теоретических обоснований геометрических и магнитоэлектрических параметров спирального индуктора, благодаря чему сократятся издержки на опытно-конструкторские, экспериментальные и пусконаладочные работы при осуществлении изобретения.The technical result of the claimed combination of essential features is the exclusion of slipping and spinning of the balls when rolling along the spiral guide profile of the inductor, which determines the increase in the accuracy of the theoretical and theoretical justifications of the geometric and magnetoelectric parameters of the spiral inductor, thereby reducing the cost of development, experimental and commissioning work inventions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121970/02A RU2433193C1 (en) | 2010-05-28 | 2010-05-28 | Continuous action plant for symmetrical induction heating of ball-shaped items |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121970/02A RU2433193C1 (en) | 2010-05-28 | 2010-05-28 | Continuous action plant for symmetrical induction heating of ball-shaped items |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2433193C1 true RU2433193C1 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44997227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121970/02A RU2433193C1 (en) | 2010-05-28 | 2010-05-28 | Continuous action plant for symmetrical induction heating of ball-shaped items |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2433193C1 (en) |
-
2010
- 2010-05-28 RU RU2010121970/02A patent/RU2433193C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8387429B2 (en) | Regenerative laying pipe | |
US20130075516A1 (en) | Rolling mill coil-forming laying head with path or pipe having nested layer construction | |
RU2433193C1 (en) | Continuous action plant for symmetrical induction heating of ball-shaped items | |
TW201809292A (en) | Continuous heating device for coil spring and heating method using the same device | |
RU2370550C1 (en) | Continuous operation inductor to heat "hyperboloid-lipetsk" ball-shaped products | |
RU2013120284A (en) | BORIED ROTARY PIPE | |
RU2691354C1 (en) | Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles | |
CN103256359A (en) | Axial adjuster | |
RU2491223C1 (en) | Screw conveyor | |
CN105479102A (en) | Manufacturing device and manufacturing method of ball mill steel ball | |
CN209531794U (en) | A kind of hand power screw pipe process equipment | |
RU2581111C1 (en) | Screw conveyor with flexible working member | |
RU2485872C2 (en) | Loose material washing machine | |
RU148725U1 (en) | CONTINUOUS ACTION Inductor for uniform axisymmetric induction heating of spherical "COMBISPIRAL" | |
RU2505470C2 (en) | Screw conveyor | |
RU2511324C2 (en) | Rod-type concrete mixer | |
RU2453612C1 (en) | Continuous action inductor for symmetric heating of ball-shaped objects | |
RU148346U1 (en) | DEVICE FOR PNEUMOTIC TRANSPORT OF BULK MATERIALS DENSE FLOW (OPTIONS) | |
RU2514334C1 (en) | Drum cooler | |
RU2519874C2 (en) | Tubular mill | |
RU2611838C1 (en) | Rod mill | |
CN106903169B (en) | A kind of plug elongator | |
RU2561568C1 (en) | Rocking roasting furnace for roasting of building materials | |
CN107206449A (en) | Coil formation spinning head system and application method | |
RU2566239C1 (en) | Axial rotary furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120529 |