RU2594770C1

RU2594770C1 - Device for induction heating

Info

Publication number: RU2594770C1
Application number: RU2015107179/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Овчинников; Николай Иванович Петриди; Анатолий Викторович Старцев; Евгений Васильевич Токарев; Андрей Александрович Белкин; Даниэль Иванович Куртуа
Original assignee: Ооо "Катран"
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-08-20

Abstract

FIELD: electronics.

SUBSTANCE: invention relates to induction heating. To increase reliability of device for induction heating current lead is made of eight equal-length flexible copper insulated wires, wherein in pairs: first-second and seventh-eighth rows of straight branch, and third-fourth and fifth-sixth rows arranged along edges of back branch, in middle of device cross change in rows, wherein ends of first-second and seventh-eighth rows of straight branch occupy middle rows of back branch, and ends of third-fourth and fifth-sixth rows of back branch occupy middle rows of straight branch.

EFFECT: heating.

1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к индукционному нагреву металлических изделий, например труб, и может быть использовано для местного нагрева трубопроводов при сварке и изолировании стыков труб.The invention relates to induction heating of metal products, such as pipes, and can be used for local heating of pipelines during welding and insulating pipe joints.

Известны устройства для индукционного нагрева, представляющие собой гибкий кабель-индуктор, который наматывают на участок трубы, подлежащий нагреву (А.Б. Кувалдин. Низкотемпературный индукционный нагрев стали. - М.: Энергия, 1976, с. 48).Known devices for induction heating, which is a flexible cable-inductor, which is wound on a portion of the pipe to be heated (AB Kuvaldin. Low-temperature induction heating of steel. - M .: Energy, 1976, p. 48).

К недостаткам данных устройств следует отнести:The disadvantages of these devices include:

1. Ограниченный ресурс работы. Ввиду тяжёлых температурных режимов работы изоляции ресурс таких устройств ограничен 50-100, а при циклической работе (нагрев-охлаждение) - 20-25 циклами, что снижает надёжность работы устройств.1. Limited work resource. Due to the severe temperature conditions of the insulation, the resource of such devices is limited to 50-100, and during cyclic operation (heating-cooling) - 20-25 cycles, which reduces the reliability of the devices.

2. Пониженные удобства эксплуатации, связанные с тем, что каждый раз при переходе от одного нагреваемого объекта к другому необходим демонтаж устройства с предыдущего объекта и последующий его монтаж на другом объекте. Кроме того, эти устройства при нагреве внешней изоляции требуют установки дополнительных защитных втулок.2. Reduced ease of use associated with the fact that each time you switch from one heated object to another, you need to dismantle the device from the previous object and its subsequent installation on another object. In addition, these devices, when heating the external insulation, require the installation of additional protective bushes.

3. Повышенные потери в кабеле-индукторе, связанные с рассеянием магнитного поля, что снижает его КПД.3. Increased losses in the cable-inductor associated with the scattering of the magnetic field, which reduces its efficiency.

Известно также устройство для индукционного нагрева (Патент России № 2174291, H05B 6/36. Опубл. 27.09.2001), содержащее две изолированные секции с участками полуцилиндрической формы, соединённые шарниром, ось которого параллельна осям полуцилиндров, причём секции выполнены в виде прямоугольных катушек с витками, проходящими по поверхности полуцилиндров, и первая секция имеет два контактных вывода; вторая секция выполнена в виде зеркального отображения первой, контактные выводы секций расположены на половинах секций, прилегающих к оси шарнира, при этом первая пара зеркально расположенных контактных выводов соединена гибкой проводящей перемычкой, а вторая пара служит для подключения к источнику питания.A device for induction heating is also known (Russian Patent No. 2174291, H05B 6/36. Publ. September 27, 2001) containing two insulated sections with sections of a semicylindrical shape connected by a hinge, the axis of which is parallel to the axes of the semicylinders, and the sections are made in the form of rectangular coils with turns passing over the surface of the half-cylinders, and the first section has two contact terminals; the second section is made in the form of a mirror image of the first, the contact conclusions of the sections are located on half of the sections adjacent to the axis of the hinge, while the first pair of mirrored contact leads are connected by a flexible conductive jumper, and the second pair is used to connect to a power source.

Недостатками устройства являются:The disadvantages of the device are:

1. Сложность изготовления, связанная с тем, что, во-первых, две изолированные секции должны иметь полуцилиндрическую форму, изготовление которых не простая задача. Во-вторых, эти секции должны быть соединены шарниром и ось этого соединения должна быть обязательно параллельна осям полуцилиндров, что также вызывает трудности в изготовлении и снижает надёжность работы, так как при эксплуатации (со временем) нарушается параллельность оси шарнира с осями полуцилиндров.1. The complexity of manufacturing, due to the fact that, firstly, two insulated sections must have a semi-cylindrical shape, the manufacture of which is not an easy task. Secondly, these sections must be hinged and the axis of this connection must be parallel to the axes of the half-cylinders, which also causes difficulties in manufacturing and reduces the reliability, since during operation (over time) the parallelism of the axis of the hinge with the axes of the half-cylinders is violated.

2. Пониженный КПД за счёт дополнительных потерь в гибкой проводящей перемычке, которая также снижает надёжность работы устройства, так как перемычка при больших токах перегревается и может выйти из строя.2. Reduced efficiency due to additional losses in the flexible conductive jumper, which also reduces the reliability of the device, since the jumper overheats at high currents and may fail.

3 Пониженные удобства эксплуатации. Данное устройство пригодно для местного нагрева трубопровода при сварке труб и изолировании стыков труб одного диаметра. Для нагрева труб другого диаметра необходимы и изолированные секции с участками полуцилиндрической формы других размеров, что снижает надёжность работы устройства.3 Reduced ease of use. This device is suitable for local heating of the pipeline when welding pipes and insulating pipe joints of the same diameter. To heat pipes of a different diameter, isolated sections with semi-cylindrical sections of other sizes are also required, which reduces the reliability of the device.

Известно устройство для индукционного нагрева, выбранное в качестве прототипа заявляемого изобретения (Патент России RU № 2356186, C21D 1/42. Опубл. 20.05.2009. Бюл. № 14), содержащее магнитопровод, токопровод, расположенный внутри магнитопровода, крепёжные элементы, термоизоляцию, при этом токопровод, выполненный из гибкого медного изолированного провода, образует плоскую полосу с прямой и обратной ветвями, концы которых заканчиваются байонетными соединителями, а по всей длине прямой и обратной ветвей токопровода равномерно закреплены полуовальные сердечники магнитопровода из ленты аморфных сплавов, которые максимально приближены к поверхности нагреваемого объекта, причём для закрепления токопровода по всей длине использованы крепёжные элементы из изоляционного материала, а для закрепления самого устройства для индукционного нагрева на нагреваемом объекте дополнительно введены стяжные ленты, проходящие через крепёжные элементы над прямой и обратной ветвями токопровода; пряжка и панель с замком, при этом магнитопровод, токопровод с крепёжными элементами из изоляционного материала и дополнительная панель размещены в чехле из механически прочной ткани, защищённым чехлом из термостойкого материала, а стяжные ленты проходят через отверстия в чехлах.A device for induction heating is known, selected as a prototype of the claimed invention (Russian Patent RU No. 2356186, C21D 1/42. Publ. 05/20/2009. Bull. No. 14), containing a magnetic circuit, a magnetic circuit located inside the magnetic circuit, fasteners, thermal insulation, at the same time, the current lead made of a flexible insulated copper wire forms a flat strip with straight and reverse branches, the ends of which end with bayonet connectors, and semi-oval uniformly fixed along the entire length of the direct and reverse branches of the current lead Magnetic core cores made of a tape of amorphous alloys that are as close as possible to the surface of the heated object, and for fixing the current path along the entire length, fasteners made of insulating material are used, and to fasten the device for induction heating on the heated object, additional tie rods are inserted through the fastening elements above direct and reverse branches of the current lead; a buckle and a panel with a lock, while the magnetic circuit, the current path with fasteners made of insulating material and an additional panel are placed in a cover made of mechanically strong fabric, protected by a cover made of heat-resistant material, and the tie straps pass through the holes in the covers.

Недостатком данного устройства является неравномерное распределение тока по параллельным рядам токопровода и, как следствие, неравномерный нагрев этих рядов. Причиной такого распределения являются, во-первых, разная длины проводов в рядах (например, наружный провод и внутренний) и охватываемая ими площадь и, во-вторых, взаимное электромагнитное влияния рядов друг на друга (эффект близости).The disadvantage of this device is the uneven distribution of current in parallel rows of the current lead and, as a consequence, the uneven heating of these rows. The reason for this distribution is, firstly, the different lengths of the wires in the rows (for example, the outer wire and the inner one) and the area covered by them and, secondly, the mutual electromagnetic influence of the rows on each other (proximity effect).

Разная длина проводов (соответственно, разное омическое сопротивление) приводит также к разности и их активного сопротивления; а площадь витка определяет его индуктивное сопротивление. В результате, полное сопротивление провода (от которого зависит ток в конкретном ряду) и влияние эффекта близости, проявляющегося в вытеснении тока к крайним рядам прямой и обратной ветвей устройства, приводит к токовой недозагрузке проводов одних рядов и недопустимой перегрузке других, что на практике приводит к выходу из строя всего устройства, снижая надёжность его работы.Different lengths of wires (respectively, different ohmic resistance) also lead to a difference in their active resistance; and the area of the coil determines its inductive resistance. As a result, the total resistance of the wire (on which the current in a particular row depends) and the influence of the proximity effect, which manifests itself in the displacement of current to the extreme rows of the forward and reverse branches of the device, leads to current underloading of wires in some rows and unacceptable overloading of others, which in practice leads to failure of the entire device, reducing the reliability of its operation.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надёжности работы устройства за счёт выравнивания токов, протекающих через параллельные ряды токопровода путём изготовления этих рядов из гибкого медного изолированного провода одной и той же длины, образующие плоскую полосу с прямой и обратной ветвями, крайние ряды которых в середине устройства перекрёстно меняются рядами.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the reliability of the device by aligning the currents flowing through parallel rows of the current lead by manufacturing these rows of flexible insulated copper wires of the same length, forming a flat strip with straight and reverse branches, the extreme rows which in the middle of the device cross cross in rows.

Задача решается тем, что в устройстве для индукционного нагрева, содержащем магнитопровод, токопровод, расположенный внутри магнитопровода, крепёжные элементы, термоизоляцию, при этом токопровод, выполненный из гибкого медного изолированного провода, образует плоскую полосу с прямой и обратной ветвями, концы которых заканчиваются байонетными соединителями, а по всей длине прямой и обратной ветвей токопровода равномерно закреплены полуовальные сердечники магнитопровода из ленты аморфных сплавов, которые максимально приближены к поверхности нагреваемого объекта, причём для закрепления токопровода по всей длине использованы крепёжные элементы из изоляционного материала, а для закрепления самого устройства для индукционного нагрева на нагреваемом объекте дополнительно введены стяжные ленты, проходящие через крепёжные элементы над прямой и обратной ветвями токопровода; пряжка и панель с замком, при этом магнитопровод, токопровод с крепёжными элементами из изоляционного материала и дополнительная панель размещены в чехле из механически прочной ткани, защищённым чехлом из термостойкого материала, а стяжные ленты проходят через отверстия в чехлах, - токопровод выполнен из восьми равных по длине гибких медных изолированных проводов, при этом попарно: первый - второй и седьмой - восьмой ряды прямой ветви, а третий - четвёртый и пятый - шестой ряды, расположенные по краям обратной ветви, - на середине устройства перекрёстно меняются рядами, причём концы первого - второго и седьмого - восьмого рядов прямой ветви - занимают средние ряды обратной ветви, а концы третьего - четвёртого и пятого - шестого рядов обратной ветви - занимают средние ряды прямой ветви.The problem is solved in that in the device for induction heating, containing a magnetic circuit, a current path located inside the magnetic circuit, fasteners, thermal insulation, while the current path made of a flexible copper insulated wire forms a flat strip with direct and reverse branches, the ends of which end with bayonet connectors , and along the entire length of the direct and reverse branches of the current lead, the semi-oval cores of the magnetic core from a tape of amorphous alloys are uniformly fixed, which are as close as possible to the the surface of the heated object, and for fixing the current path along the entire length, fasteners made of insulating material were used, and to fasten the device for induction heating on the heated object, additional tie rods are inserted through the fasteners above the direct and reverse branches of the current lead; a buckle and a panel with a lock, while the magnetic circuit, the current path with fasteners made of insulating material and an additional panel are placed in a cover made of mechanically strong fabric, protected by a cover made of heat-resistant material, and the tie straps pass through the holes in the covers, - the current lead is made of eight equal the length of flexible copper insulated wires, in pairs: the first - second and seventh - eighth rows of a straight branch, and the third - fourth and fifth - sixth rows located along the edges of the reverse branch, in the middle of the device erekrostno vary rows, with the ends of first - seventh and second - eighth rows of straight branches - occupy rows average feedback branch, and the ends of the third - fourth and fifth - sixth rows backward branch - occupy average forward branch series.

Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1…фиг. 7: фиг. 1 - устройство для индукционного нагрева без чехлов; фиг. 2 - устройство для индукционного нагрева с чехлами и стяжными лентами; фиг. 3 - крепёжный элемент - панель 3 из изоляционного материала; фиг. 4 - упрощённая схема раскладки рядов прямой и обратной ветвей токопровода; фиг. 5 - упрощённая схема перекрёстного изменения распределения на середине устройства первого - второго и седьмого - восьмого рядов прямой ветви: и третьего - четвёртого и пятого - шестого рядов обратной ветви токопровода; фиг. 6 - электрическая схема индукционной установки для предварительного нагрева (перед сваркой) стыков стальных труб; фиг. 7 - индукционная установка для предварительного (перед сваркой) нагрева стыков стальных труб.The invention is illustrated by drawings in FIG. 1 ... FIG. 7: FIG. 1 - a device for induction heating without covers; FIG. 2 - a device for induction heating with covers and tie bands; FIG. 3 - fastener - panel 3 of insulating material; FIG. 4 - a simplified diagram of the layout of the rows of the forward and reverse branches of the current lead; FIG. 5 is a simplified diagram of the cross-variation of the distribution in the middle of the device of the first, second and seventh to eighth rows of the straight branch: and of the third, fourth and fifth to sixth rows of the reverse branch of the current lead; FIG. 6 is a circuit diagram of an induction installation for preheating (before welding) joints of steel pipes; FIG. 7 - induction installation for preliminary (before welding) heating the joints of steel pipes.

Устройство для индукционного нагрева содержит магнитопровод 1, токопровод 2, расположенный внутри магнитопровода 1, крепёжные элементы 3, 4, 5, 6, 7, термоизоляцию 8, 9, токопровод 2, выполненный из гибкого медного изолированного провода, образует плоскую полосу с прямой 10 и обратной 11 ветвями, концы которых заканчиваются байонетными соединителями 12, 13, а по всей длине прямой 10 и обратной 11 ветвей токопровода 2 равномерно закреплены полуовальные сердечники 1 магнитопровода 1 из ленты аморфных сплавов, которые максимально приближены к поверхности нагреваемого объекта, причём для закрепления токопровода 2 по всей длине использованы крепёжные элементы 3, 4, 5, 6, 7 из изоляционного материала, а для закрепления самого устройства для индукционного нагрева на нагреваемом объекте дополнительно введены стяжные ленты 14, 15, проходящие через крепёжные элементы 4, 6 над прямой 10 и обратной 11 ветвями токопровода 2; пряжка 16 и панель 17 с замком 18, при этом магнитопровод 1, токопровод 2 с крепёжными элементами 3, 4, 5, 6, 7 из изоляционного материала и дополнительная панель 17 размещены в чехле 8 из механически прочной ткани, защищённым чехлом 9 из термостойкого материала, а стяжные ленты 14, 15 проходят через отверстия 19, 20, 21, 22 в чехлах 8, 9; токопровод 2 выполнен из восьми равных по длине гибких медных изолированных проводов, при этом попарно: первый - второй и седьмой - восьмой ряды прямой ветви 10, а третий - четвёртый и пятый - шестой ряды, расположенные по краям обратной ветви 11, - на середине устройства перекрёстно меняются рядами, причём концы первого - второго и седьмого - восьмого рядов прямой ветви 10 - занимают средние ряды обратной ветви 11, а концы третьего - четвёртого и пятого - шестого рядов обратной ветви 11 - занимают средние ряды прямой ветви 10.A device for induction heating contains a magnetic circuit 1, a current conducting circuit 2, located inside the magnetic circuit 1, fasteners 3, 4, 5, 6, 7, thermal insulation 8, 9, a current conducting circuit 2 made of a flexible insulated copper wire, forms a flat strip with a straight line 10 and the reverse 11 branches, the ends of which end with bayonet connectors 12, 13, and along the entire length of the straight line 10 and the reverse 11 branches of the current lead 2, the semi-oval cores 1 of the magnetic core 1 of a tape of amorphous alloys are uniformly fixed, which are as close as possible to the surface of the heated object, and for fixing the current lead 2 along the entire length, fasteners 3, 4, 5, 6, 7 of insulating material are used, and to fix the device for induction heating on the heated object, tie rods 14, 15 passing through the fastening elements are additionally introduced 4, 6 above the straight line 10 and the reverse 11 branches of the current lead 2; the buckle 16 and the panel 17 with the lock 18, while the magnetic core 1, the current lead 2 with fasteners 3, 4, 5, 6, 7 of insulating material and an additional panel 17 are placed in a cover 8 of mechanically strong fabric, protected by a cover 9 of heat-resistant material and the tie straps 14, 15 pass through the holes 19, 20, 21, 22 in the covers 8, 9; the current lead 2 is made of eight equal-sized flexible copper insulated wires, in pairs: the first — second and seventh — eighth rows of the straight branch 10, and the third — fourth and fifth — sixth rows located at the edges of the reverse branch 11, in the middle of the device they cross in rows, and the ends of the first - second and seventh - eighth rows of the straight branch 10 - occupy the middle rows of the reverse branch 11, and the ends of the third - fourth and fifth - sixth rows of the reverse branch 11 - occupy the middle rows of the straight branch 10.

Устройство для индукционного нагрева изготавливается следующим образом.A device for induction heating is made as follows.

На монтажном столе из восьми равных по длине гибких медных изолированных проводов раскладывается прямая 10 и обратная 11 ветви токопровода 2 (фиг.1, фиг.4, фиг. 5) попарно: первый - второй и седьмой - восьмой ряды прямой ветви 10; третий - четвёртый и пятый - шестой ряды, расположенные по краям обратной ветви 11 на середине устройства перекрёстно меняются, причём концы первого - второго и седьмого - восьмого рядов прямой ветви 10 - занимают средние ряды обратной ветви 11, а концы третьего - четвёртого и пятого - шестого рядов обратной ветви 11 - занимают средние ряды прямой ветви 10.On the mounting table of eight equal-length flexible copper insulated wires, a straight line 10 and a reverse 11 branch of the current lead 2 are laid out (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5) in pairs: the first - second and seventh - eighth rows of straight branch 10; the third - fourth and fifth - sixth rows located along the edges of the reverse branch 11 in the middle of the device cross-change, and the ends of the first - second and seventh - eighth rows of the straight branch 10 - occupy the middle rows of the reverse branch 11, and the ends of the third - the fourth and fifth - sixth rows of the reverse branch 11 - occupy the middle rows of the straight branch 10.

Место перехода прямой ветви 10 в обратную ветвь 11 закрепляется крепёжным элементом - панелью 3 из изоляционного материала (например, из стеклотекстолита) (фиг. 1, фиг. 3) с помощью х/б ниток («Особые», 2с, чёрные, матовые КОС ГОСТ 6309-80). По всей длине прямая 10 и обратная 11 ветви токопровода 2 равномерно закрепляются с помощью ниток х/б крепёжными элементами - планками 5 из изоляционного материала (например, из стеклотекстолита). Кроме того, на расстоянии, равном длине промежутка между планками 5, от панели 3 и непосредственно у выводов устройства индукционного нагрева, прямая 10 и обратная 11 ветви токопровода 2 закрепляются специальными крепёжными элементами 4, 6, 7 из изоляционного материала (например, стеклотекстолита) (фиг. 1). Крепёжные элементы 6, 7 крепятся также к плате 17 замка 18, которые изготавливаются из изоляционного материала (например, стеклотекстолита).The transition point of the straight branch 10 to the reverse branch 11 is fixed with a fastening element - a panel 3 of insulating material (for example, fiberglass) (Fig. 1, Fig. 3) using cotton threads ("Special", 2s, black, matte CBS GOST 6309-80). Throughout the entire length, the straight line 10 and the reverse 11 branches of the current lead 2 are evenly fixed using cotton threads with fasteners - strips 5 made of insulating material (for example, fiberglass). In addition, at a distance equal to the length of the gap between the strips 5, from the panel 3 and directly at the terminals of the induction heating device, the straight line 10 and the return 11 branches of the current lead 2 are fixed with special fasteners 4, 6, 7 made of insulating material (for example, fiberglass) ( Fig. 1). Fasteners 6, 7 are also attached to the board 17 of the lock 18, which are made of insulating material (for example, fiberglass).

Между панелью 3, крепёжным элементом 6 и планками 5 равномерно закрепляются полуовальные сердечники 1 магнитопровода 1 из ленты аморфных сплавов (фиг. 1), которые максимально приближены к поверхности нагреваемого объекта. Закрепляются полуовальные сердечники 1 с помощью киперной ленты, обмазанной, например, герметиком. Максимальное приближение сердечников 1 к поверхности нагреваемого объекта достигается тем, что радиус закрепления полуовального сердечника 1 равен диаметру гибкого медного изолированного провода токопровода 2.Between the panel 3, the fastening element 6 and the strips 5, the semi-oval cores 1 of the magnetic circuit 1 of the tape of amorphous alloys (Fig. 1) are evenly fixed, which are as close as possible to the surface of the heated object. The semi-oval cores 1 are fixed with a kiper tape coated with, for example, sealant. The maximum approximation of the cores 1 to the surface of the heated object is achieved by the fact that the fixing radius of the semi-oval core 1 is equal to the diameter of the flexible copper insulated wire of the current lead 2.

Следует особенно подчеркнуть, что длина прямой 10 и обратной 11 ветвей токопровода 2, диаметр гибкого изолированного провода токопровода 2, количество сердечников 1 магнитопровода, число планок 5, расстояние между крепёжными элементами 3, 4, 5, 6 и сердечниками 1 магнитопровода 1, - зависят от диаметра и толщины нагреваемого объекта и условия обеспечения его гибкости.It should be emphasized that the length of the straight line 10 and the return 11 branches of the current lead 2, the diameter of the flexible insulated wire of the current lead 2, the number of cores 1 of the magnetic circuit, the number of strips 5, the distance between the fasteners 3, 4, 5, 6 and the cores 1 of the magnetic circuit 1, depend on the diameter and thickness of the heated object and the conditions for ensuring its flexibility.

Концы прямой 10 и обратной 11 ветвей токопровода 2 припаиваются к байонетным соединителям 12, 13 (например, типа СКР-51), с помощью которых устройство индукционного нагрева подключается к элементам индукционной установки (к компенсирующей батарее конденсаторов и высокочастотному источнику питания).The ends of the straight line 10 and the return 11 branches of the current lead 2 are soldered to the bayonet connectors 12, 13 (for example, type SKR-51), with which the induction heating device is connected to the elements of the induction installation (to a compensating capacitor bank and a high-frequency power supply).

Получившаяся полоса устройства для индукционного нагрева размещается в чехле 8 из механически прочной ткани (например, в брезентовом чехле), поверх которого надевается чехол 9 из термостойкого материала (например, из кремнезёмной ткани) (фиг. 1, фиг. 2). Чехол 8 защищает устройство от механических истираний, а чехол 9 - от температуры нагреваемого объекта (например, от нагреваемой трубы).The resulting strip of the device for induction heating is placed in a cover 8 of mechanically strong fabric (for example, in a tarpaulin cover), over which a cover 9 is made of heat-resistant material (for example, of silica fabric) (Fig. 1, Fig. 2). Cover 8 protects the device from mechanical abrasion, and cover 9 - from the temperature of the heated object (for example, from a heated pipe).

Для закрепления самого устройства для индукционного нагрева на нагреваемом объекте (например, на трубе) используются стяжные ленты 14, 15, пряжка 16 и панель 17 с замком 18 (фиг. 1, фиг. 2). При этом стяжные ленты 14, 15 проходят через пазы в крепёжных элементах 4, 6 (фиг. 1, фиг 2) и через отверстия 19, 20, 21, 22 чехлов 8, 9 (фиг.2). Стяжные ленты 14, 15, со стороны панели 3, закрепляются с помощью пряжки 16 (фиг.2), а со стороны байонетных соединителей 12, 13 - замком 18.To fix the device for induction heating on a heated object (for example, on a pipe), tie straps 14, 15, buckle 16 and panel 17 with lock 18 are used (Fig. 1, Fig. 2). At the same time, the tie belts 14, 15 pass through the grooves in the fastening elements 4, 6 (Fig. 1, Fig 2) and through the holes 19, 20, 21, 22 of the covers 8, 9 (Fig. 2). The tie straps 14, 15, from the side of the panel 3, are secured with a buckle 16 (figure 2), and from the bayonet connectors 12, 13 - with a lock 18.

Благодаря тому, что в устройстве для индукционного нагрева токопровод, выполненный из восьми равных по длине гибких медных изолированных проводов, которые попарно: первый - второй и седьмой - восьмой ряды прямой ветви, а третий - четвёртый и пятый - шестой ряды, расположенные по краям обратной ветви, - на середине устройства перекрёстно меняются рядами, при этом концы первого - второго и седьмого - восьмого рядов прямой ветви - занимают средние ряды обратной ветви, а концы третьего - четвёртого и пятого - шестого рядов обратной ветви - занимают средние ряды прямой ветви, удаётся выровнить действие эффекта близости и наряду с равными омическими сопротивлениями проводов, выровнить их активные сопротивления, исключив перегрев, а значит значительно повысить надёжность работы устройства для индукционного нагрева.Due to the fact that in the device for induction heating, the current lead is made of eight equal-length flexible copper insulated wires, which are paired: the first - second and seventh - eighth rows of the straight branch, and the third - fourth and fifth - sixth rows located at the edges of the inverse the branches, - in the middle of the device, cross in rows, while the ends of the first - second and seventh - eighth rows of the straight branch - occupy the middle rows of the reverse branch, and the ends of the third - fourth and fifth - sixth rows of the reverse branch - occupy ednie rows direct branch succeeds align action and proximity effect along with equal ohmic resistances of wires align their active resistance, eliminating overheating and thus significantly improve the reliability of the induction heating apparatus.

Устройство для индукционного нагрева работает следующим образом.A device for induction heating works as follows.

На состыкованные трубы, подлежащие нагреву (фиг. 6), симметрично, относительно стыка, накладывается устройство для индукционного нагрева, и оборачивают его вокруг трубы. Место стыковки концов устройства на трубе выбирают в верхней её части (фиг. 6). Концы стяжных лент 14, 15 продевают в отверстие застёжки замка 18 (фиг. 2, фиг. 6). Ленты 14, 15 натягивают до плотного прилегания устройства для индукционного нагрева к поверхности трубы, застёжка замка 18 застёгивается, фиксируя ленты 14, 15.On the joined pipes to be heated (Fig. 6), a device for induction heating is applied symmetrically with respect to the joint, and they are wrapped around the pipe. The place of docking of the ends of the device on the pipe is chosen in its upper part (Fig. 6). The ends of the tie straps 14, 15 are threaded into the opening of the fastener of the lock 18 (Fig. 2, Fig. 6). The tapes 14, 15 are pulled until the device for induction heating is snug against the surface of the pipe, the fastener of the lock 18 is fastened, fixing the tapes 14, 15.

На фиг. 7 показана индукционная установка для предварительного (перед сваркой) нагрева стыков стальных труб до заданной технологическим процессом температуры.In FIG. 7 shows an induction installation for preliminary (before welding) heating the joints of steel pipes to a predetermined process temperature.

Выводы устройства для индукционного нагрева 1, подготовленного для нагрева стыков труб 2 (фиг. 7), подключаются к выходу нагрузочного поста - компенсирующей батареи конденсаторов 3, вход которого соединён с выходом высокочастотного источника питания 4 (например, к полупроводниковому преобразователю частоты).The findings of the device for induction heating 1, prepared for heating the joints of the pipes 2 (Fig. 7), are connected to the output of the load post - compensating capacitor banks 3, the input of which is connected to the output of the high-frequency power source 4 (for example, to a semiconductor frequency converter).

Компенсирующая батарея конденсаторов 3 образует с устройством для индукционного нагрева 1 колебательный контур. Компенсирующая батарея конденсаторов 3 предназначена для компенсации индуктивности устройства для индукционного нагрева 1.The compensating capacitor bank 3 forms an oscillatory circuit with the device for induction heating 1. Compensating capacitor bank 3 is designed to compensate for the inductance of the device for induction heating 1.

Если в качестве источника высокочастотного питания используется полупроводниковый преобразователь частоты, то при выходной частоте преобразователя, близкой к частоте резонанса этого контура (1-3), его коэффициент мощности будет иметь максимальное значение - соответственно выходная мощность преобразователя 4 и КПД всей индукционной установки будут максимальными. Регулирование мощности в таких установках осуществляется за счёт расстройки колебательного контура (1-3) изменением выходной частоты преобразователя 4 вниз от резонансной.If a semiconductor frequency converter is used as a source of high-frequency power, then at the output frequency of the converter close to the resonance frequency of this circuit (1-3), its power factor will have a maximum value - accordingly, the output power of the converter 4 and the efficiency of the entire induction installation will be maximum. Power control in such installations is carried out due to the detuning of the oscillatory circuit (1-3) by changing the output frequency of the converter 4 down from the resonance.

При включении преобразователя 4 по токопроводу 2 начинает протекать ток высокой частоты, создавая намагничивающую силу, под действием которой в магнитопроводе 1 наводится переменный магнитный поток, который проходит по цепи: магнитопроводе 1 - нагреваемые трубы 2. Под действием переменного магнитного потока в трубах 2 наводятся вихревые токи, разогревая эти трубы.When the converter 4 is turned on, a high-frequency current begins to flow through current lead 2, creating a magnetizing force, under the influence of which an alternating magnetic flux is induced in magnetic circuit 1, which passes through the circuit: magnetic circuit 1 - heated tubes 2. Under the action of an alternating magnetic flux, vortex is induced in tubes 2 currents by heating these pipes.

Таким образом, используя предлагаемое устройство для индукционного нагрева для предварительного (перед сваркой) нагрева стыков труб до температуры заданной технологическими требованиями, удаётся значительно повысить надёжность работы и облегчить условия эксплуатацию, так как достаточно наложить его на место стыка труб, затянуть стяжные ленты, защёлкнуть замок и устройство готово к работе, исключая перегрев самого устройства. Важно отметить, что с помощью предлагаемого устройства производят предварительный нагрев стыков и прилегающих участков обеих свариваемых труб, не применяя при этом водяного охлаждения самого устройства.Thus, using the proposed device for induction heating for preliminary (before welding) heating the pipe joints to the temperature specified by the technological requirements, it is possible to significantly increase the reliability and ease of operation, since it is enough to put it at the pipe joint, tighten the tie straps, snap the lock and the device is ready for operation, excluding overheating of the device itself. It is important to note that with the help of the proposed device, the joints and adjacent sections of both welded pipes are preheated without using water cooling of the device itself.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано также для нагрева труб перед их изолированием, а также при строительстве и ремонте трубопроводов. Предполагается, что данное устройство может найти самое широкое применение при нагреве изделий плоской формы.The proposed technical solution can also be used to heat pipes before insulating them, as well as during the construction and repair of pipelines. It is assumed that this device can find the widest application when heating products of a flat shape.

На базе предлагаемого устройства для индукционного нагрева в ООО НПП «Курай» разработана и изготовлена индукционная установка для предварительного (перед сваркой) нагрева стальных труб диаметром 820 мм, 1020 мм, 1220 мм, 1420 мм с шириной нагреваемой зоны 160 мм, до температуры 200°С. В качестве источника высокочастотного питания использован полупроводниковый преобразователь частоты мощностью 20 кВт частотой 10 кГц.Based on the proposed device for induction heating, NPP Kurai LLC developed and manufactured an induction installation for preliminary (before welding) heating of steel pipes with a diameter of 820 mm, 1020 mm, 1220 mm, 1420 mm with a width of the heated zone of 160 mm, to a temperature of 200 ° FROM. A semiconductor frequency converter with a power of 20 kW and a frequency of 10 kHz was used as a source of high-frequency power.

Установка прошла успешные испытания в полевых условиях зимой и летом.The installation was successfully tested in the field in winter and summer.

Claims

A device for induction heating of metal products, containing a magnetic circuit located inside the magnetic circuit of the current conductor, made of flexible insulated copper wire in the form of a flat strip with direct and reverse branches with bayonet connectors and uniformly fixed along the entire length of the branches with semi-oval cores of the magnetic circuit in the form of a tape of amorphous alloys, which are as close as possible to the surface of the heated product, fasteners for fixing the conductors along the entire length, tie straps, p passing through the fasteners above the direct and reverse branches of the current lead to fix the device for induction heating on the heated product, a buckle and a panel with a lock, thermal insulation in the form of a cover made of mechanically strong fabric, protected by a cover made of heat-resistant material, which contains the magnetic circuit, the current lead with fixing elements and the panel, and the tie-rods pass through the holes made in the covers, characterized in that the current lead is made of eight equal-length flexible copper insulated wires, in this case, in pairs: the first, second and seventh-eighth rows are located at the edges of the straight branch, and the third, fourth and fifth and sixth rows are located at the edges of the reverse branch, which are located in the middle of the device crosswise, with the ends of the first, second, and seventh and eighth rows the straight branches occupy the middle rows of the reverse branch, and the ends of the third, fourth and fifth to sixth rows of the reverse branch occupy the middle rows of the straight branch.