RU25137U1

RU25137U1 - INDUCTION HEATER OF A PLANE BASIS OF A TILT CUT IN METAL PARTS, IN PARTICULAR, IN THE ADDRESSING BEAM OF THE RAILWAY CAR

Info

Publication number: RU25137U1
Application number: RU2002105117/20U
Authority: RU
Inventors: С.К. Земан; П.Г. Бабенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Магнит"
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2002-09-10

Abstract

1. Индукционный нагреватель плоского основания наклонного выреза в металлической детали, в частности, в надрессорной балке железнодорожного вагона, состоящий из катушки в виде однослойной архимедовой спирали из электропроводного материала, размещенной на электро- и теплоизоляционном основании, подключенной к источнику переменного тока, с концентратором магнитного потока, отличающийся тем, что обмотка выполнена в виде эллипса, вытянутого в направлении наклона поверхности, а концентратор магнитного потока состоит из симметричных параллельных пластин прямоугольного сечения, размещенных вдоль меньшей оси вытянутого основания выреза и обеспечивающих замыкание магнитного потока через боковые стенки выреза.2. Индуктор по п. 1, отличающийся тем, что он имеет скобу из упругого материала на одной из коротких сторон эллиптической обмотки индуктора.1. Induction heater of a flat base of an inclined cutout in a metal part, in particular in a nadressornoj beam of a railway carriage, consisting of a coil in the form of a single-layer archimedean spiral of conductive material placed on an electric and heat-insulating base connected to an alternating current source with a magnetic hub flow, characterized in that the winding is made in the form of an ellipse elongated in the direction of inclination of the surface, and the magnetic flux concentrator consists of symmetrical parallels Rectangular section plates placed along the smaller axis of the elongated base of the cut and providing magnetic flux closure through the side walls of the cut. 2. The inductor according to claim 1, characterized in that it has a bracket of elastic material on one of the short sides of the elliptical winding of the inductor.

Description

Индукционный нагреватель плоского основания наклонного выреза вInduction heater of the flat base of the inclined notch in

металлической детали, в частности, в надрессорной балкеmetal parts, in particular in a nadressornoj beam

железнодорожного вагона.railway wagon.

Полезная модель относится к индукторам для нагревательных устройств, работающих на токах высокой частоты, а именно, устройств для нагрева оснований наклонных вырезов в металлических деталях, когда нагрев необходимо производить равномерно ио всей нлощади наклонной поверхности.The utility model relates to inductors for heating devices operating at high frequency currents, namely, devices for heating the bases of inclined cuts in metal parts when it is necessary to heat uniformly from the entire area of the inclined surface.

Полезная модель предназначена для технологического оборудования вагоноремонтных предприятий железнодорожного транспорта и предназначена для предварительного нагрева до температуры 250 - 300°С перед восстановлением путем наплавки плоских поверхностей, в частности, наклонного выреза надрессорной балки железнодорожного вагона, которое представляет из себя наклонное прямоугольное углубление в металлической балке, имеющее наклонное основание и боковые стенки выреза. Трудность при нагреве такой детали заключается в равномерном прогреве всего основания. Равномерный нагрев основания затруднен неравномерным распределением массы металла вокруг основания, вызванный наличием стенок выреза. Кроме того, следует заметить, что надрессорная балка имеет два симметричных наклонных выреза, которые в ряде случаев целесообразно нагревать в одной операции.The utility model is intended for technological equipment of car repair enterprises of railway transport and is intended for preheating to a temperature of 250-300 ° C before restoration by surfacing of flat surfaces, in particular, an inclined cut-out of a pressure rail of a railway carriage, which is an inclined rectangular recess in a metal beam, having an inclined base and side walls of the cutout. The difficulty in heating such a part lies in the uniform heating of the entire base. Uniform heating of the base is hindered by the uneven distribution of the mass of metal around the base, caused by the presence of cut walls. In addition, it should be noted that the nadressornoj beam has two symmetrical inclined cutouts, which in some cases it is advisable to heat in one operation.

12002105 Ij12002105 Ij

H05B6/44H05B6 / 44

Известны устройства для индукционного нагрева плоских поверхностей, например, низкочастотный индукционный нагреватель для прогрева стенок стальных изделий, включающий катушку и электроизоляционное основание, причем катушка выполнена в виде однослойной архимедовой спирали (см. описание к патенту РФ №2098928, Б№34, 97). Недостатком устройства является большая рассеиваемая MontHOCTb. Кроме того, недостатком указанного устройства является невозможность равномерного прогрева основания. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является индукционный нагреватель плоских вытянутых поверхностей (полезная модель РФ № 15828. Индукционный нагреватель состоит из катушки в виде однослойной архимедовой спирали из электропроводного материала, размеш;енной на электро- и теплоизоляционном основании, подключенной к источнику переменного тока высокой частоты, и концентратора магнитного потока, расположенного вдоль большой оси вытянутой детали со стороны катушки, не обращенной к нагреваемой поверхности. Недостатком указанного нагревателя является определенноерасположением концентратора магнитного потока (Иобразная форма), которая значительно сокращает полезную площадь для расположения индуцирующего провода, а также делает невозможным равномерный нагрева основания, а именно областей прилегающих к боковым стенкам выреза, за счет узко концентрированной зоны нагрева.Known devices for induction heating of flat surfaces, for example, a low-frequency induction heater for heating the walls of steel products, including a coil and an electrical insulating base, and the coil is made in the form of a single-layer Archimedean spiral (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2098928, No. 34, 97). The disadvantage of this device is the large dissipated MontHOCTb. In addition, the disadvantage of this device is the impossibility of uniform heating of the base. Closest to the claimed utility model is an induction heater of flat elongated surfaces (utility model of the Russian Federation No. 15828. An induction heater consists of a coil in the form of a single-layer archimedean spiral made of electrically conductive material, placed on an electric and heat insulating base, connected to a high-frequency alternating current source , and a magnetic flux concentrator located along the major axis of the elongated part from the side of the coil, not facing the heated surface. the heater is definitely the location of the magnetic flux concentrator (Figurative shape), which significantly reduces the useful area for the location of the induction wire, and also makes it impossible to uniformly heat the base, namely the areas adjacent to the side walls of the cutout, due to the narrowly concentrated heating zone.

Задача полезной модели - создание устройства, с помощью которого можно равномерно нагревать наклонную поверхность основания выреза до требуемой температуры, при наличии боковых стенок выреза, в одной операции за оптимально короткое время нагрева.The objective of the utility model is to create a device with which it is possible to uniformly heat the inclined surface of the base of the cut to the desired temperature, in the presence of side walls of the cut, in one operation for an optimally short heating time.

Поставленная задача решается тем, что в указанном индукторе для нагрева наклонных плоских поверхностей, имеющих боковые стенки, содержащем обмотку в виде однослойной архимедовой спирали, выполненной из электропроводного материала в электроизоляции, размещенной на электро- и теплоизоляционном основании, подключенной к источнику переменного тока высокой частоты, и концентратора магнитного потока, обмотка выполнена в виде эллипса, вытянутого в направлении наклона поверхности, а концентратор магнитного потока состоит из симметричных параллельных пластин прямоугольного сечения, размещенных вдоль меньшей оси вытянутого основания выреза и обеспечивающих замыкание магнитного потока через боковые стенки выреза и магнитопровод, расположенный в центре обмотки .The problem is solved in that in the indicated inductor for heating inclined flat surfaces having side walls, containing a winding in the form of a single-layer Archimedean spiral made of electrically conductive material in electrical insulation, placed on an electric and heat insulating base connected to a high-frequency alternating current source, and a magnetic flux concentrator, the winding is made in the form of an ellipse elongated in the direction of inclination of the surface, and the magnetic flux concentrator consists of symmetrical parallel plates of rectangular cross-section, placed along the smaller axis of the elongated base of the notch and providing closure of the magnetic flux through the side walls of the notch and the magnetic circuit located in the center of the winding.

Кроме того, для крепления на нагреваемой детали, а также для соединения со вторым идентичным нагревателем, обеспечивающим нагрев симметричного выреза в надрессорной балке, индуктор имеет скобу из упругого материала на одной из коротких его сторон.In addition, for mounting on a heated part, as well as for connecting to a second identical heater, which ensures heating of a symmetrical cutout in the nadressornoj beam, the inductor has a bracket of elastic material on one of its short sides.

требуемой температуры, в одной операции за оптимально короткое время нагрева, перед их восстановлением наплавкой.required temperature, in one operation for an optimally short heating time, before restoring them by surfacing.

Далее сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором схематически представлен общий вид индуктора для нагрева наклонного выреза в двух проекциях.Further, the essence of the utility model is illustrated in the figure, which schematically shows a General view of the inductor for heating an inclined cut in two projections.

Наклонный вырез в надрессорной балке 1 состоит из основания прямоугольной формы 2, с боковыми стенками выреза 3.The inclined cutout in the nadressornoj beam 1 consists of a rectangular base 2, with side walls of the cutout 3.

Индуктор содержит теплоизоляционное основание 4, скобу из упругого материала 5, эллиптическую обмотку для нагрева плоского основания выреза 2, выполненную в виде витков проводника 6, соединенного с источником питания высокой частоты, и концентратора магнитного потока, состоящего из симметричных параллельных пластин 7, прямоугольного сечения, обеспечивающих замыкание магнитного потока через боковые стенки 3 и центральную пластину концентратора магнитного потока 8.The inductor comprises a heat-insulating base 4, a bracket of elastic material 5, an elliptical winding for heating the flat base of the cutout 2, made in the form of turns of a conductor 6 connected to a high-frequency power source, and a magnetic flux concentrator consisting of symmetrical parallel plates 7, of rectangular cross section, providing closure of the magnetic flux through the side walls 3 and the Central plate of the hub of the magnetic flux 8.

Число витков обмотки определяется из величины выходного напряжения преобразователя частоты и требуемой мощности, которую необходимо выделить на основании 2.The number of turns of the winding is determined from the magnitude of the output voltage of the frequency converter and the required power, which must be allocated on the basis of 2.

Устройство работает следующим образом. Индуктор размещается на основании 2 выреза, через тепло- и электро изоляцию 4. После установки индуктора включается подача высокочастотного переменного напряжения, например, 55В и частотой 7-10 кГц на его обмотки. При протекании переменного тока по виткам индуктора 6, генерируется переменное магнитноеThe device operates as follows. The inductor is placed on the basis of 2 cutouts, through heat and electrical insulation 4. After installing the inductor, the supply of high-frequency alternating voltage, for example, 55V and a frequency of 7-10 kHz to its windings, is turned on. When AC flows through the turns of the inductor 6, an alternating magnetic

поле, индуктирующее вихревые токи в поверхностном слое нагреваемого основания, приводящие к его нагреву. В соответствии с известным пазовым эффектом, при размещении концентратора 7 и 8 магнитного потока происходит замыкание обратного пути для магнитных линий со стороны индуктора не обращенной к поверхности нагреваемой детали через боковые стенки выреза 3 и концентратор 8, тем самым уменьшается рассеивание магнитного потока и концентрация его в областях примыкающих к боковым стенкам выреза. Использование в данном индукторе стенок выреза 3 в качестве пути, по которому замыкается магнитный поток обмотки индуктора, дает возможность не применять П-образные концентраторы для достижения ярко выраженного пазового эффекта. Данная конструкция индуктора и конфигурация магнитного потока дает возможность равномерного нагрева основания. При достижении температуры нагрева основания до требуемой, работа индуктора может быть переведена в режим термостата, для более полного и равномерного прогрева детали. После этого можно приступать к дальнейшим мероприятиям по восстановлению детали.field inducing eddy currents in the surface layer of the heated base, leading to its heating. In accordance with the known groove effect, when the magnetic flux concentrator 7 and 8 are placed, the return path for the magnetic lines is closed from the inductor side not facing the surface of the heated part through the side walls of the cutout 3 and concentrator 8, thereby reducing the magnetic flux dispersion and its concentration in areas adjacent to the side walls of the cutout. The use of the walls of cutout 3 in this inductor as a path along which the magnetic flux of the inductor winding closes makes it possible not to use U-shaped concentrators to achieve a pronounced groove effect. This design of the inductor and the configuration of the magnetic flux enables uniform heating of the base. Upon reaching the base heating temperature to the required, the inductor can be switched to thermostat mode, for a more complete and uniform heating of the part. After this, you can proceed with further measures to restore the part.

Конструкция нагревателя достаточно проста и эффективна для нагрева деталей такого типа, в которых очень трудно достигнуть равномерного нагрева по всей, подлежащей восстановлению, области. Кроме того, конструкция нагревателя предусматривает возможность одновременного нагрева двух симметричных вырезов надрессорной балки.The design of the heater is quite simple and effective for heating parts of this type in which it is very difficult to achieve uniform heating over the entire area to be restored. In addition, the design of the heater provides for the possibility of simultaneous heating of two symmetrical cut-outs of the overpressor beam.

Claims

1. Induction heater of a flat base of an inclined cutout in a metal part, in particular in a nadressornoj beam of a railway carriage, consisting of a coil in the form of a single-layer archimedean spiral of conductive material placed on an electric and heat-insulating base connected to an alternating current source with a magnetic hub flow, characterized in that the winding is made in the form of an ellipse elongated in the direction of inclination of the surface, and the magnetic flux concentrator consists of symmetrical parallels casting plates of rectangular cross section, placed along the smaller axis of the elongated base of the cutout and providing closure of the magnetic flux through the side walls of the cutout.

2. The inductor according to claim 1, characterized in that it has a bracket of elastic material on one of the short sides of the elliptical winding of the inductor.