SU1686711A1 - Индуктор дл методического нагрева заготовок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение производительности индуктора. Индуктор дл  методического нагрева заготовок обеспечивает ускоренный нагрев за счет разбиени  его на зоны 4-6 большей и меньшей напр женностью . Дл  этого обе плоские спиральные катушки индуктора имеют несколько зон, витки в которых имеют различное число и ширину, что выбираетс  по определенным зависимост м в соответствии с другими параметрами индуктора, такими как ширина катушки, зазор между витками, число зон и т.д. 2 ил.

Description

Изобретение относится к электротермии, в частности к области индукционного нагрева, и предназначается для объемного методического нагрева цилиндрических заготовок под пластическую деформацию.

Цель изобретения - повышение производительности.

На фиг.1 представлен индуктор, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Индуктор для методического нагрева заготовок содержит две плоские кольцевые катушки 1 и 2 равной ширины а. Катушки расположены в горизонтальных плоскостях и подключены электрически встречно к одному источнику питания (не показан). Катушка 1, снабженная механизмом 3 подъема, имеет возможность.относительного смещения в вертикальной плоскости вдоль общей оси.

Каждая катушка выполнена в виде по меньшей мере двух зон, например трёх зон 4-6, которые благодаря разному числу витков и ширине витков образуют три зоны нагрева. Индуктирующий провод 7 катушек 1 и 2 разбит на параллельные ветви из проводника переменной ширины, число которых равно числу зон, т.е. в данном случае на три ветви 8-10. В каждой зоне витки выполнены равной ширины, а число витков определяется из выражения;

nj = 2N - j, где nj - число витков в j-й зоне;

N -число зон.

j - текущий номер зоны, начиная с зоны с максимальным числом витков, тогда в трехзонной катушке (N=3) в зоне 4, имеющей максимальное число витков, J=1, число витков ni=2 -3-1=5 витков, в зоне 5 - П2 = 4 витка; в зоне 6 - пз = 3 витка.

Ширина витка в каждой зоне определяется из выражения _d...

¹ 2N-J где dj - ширина витков в j-й зоне, м;

d - ширина катушки, м;

N - число зон в катушке;

J - текущий номер зоны, начиная с зоны с максимальным числом витков;

д - зазор между витками, м.

В трехзонной катушке (N=3) в зоне 4, имеющей максимальное число витков (т.е. J = 1), ширина витков при а = 800 мм и зазоре между витками <5 = 5 мм (зазор выбирается минимально допустимой из условия технологии изготовления катушки) будет равно:

. 800 - (2 -3- 1 - 1_)-5 ⁶¹ ' ' ...... 2 · 3 1' * х 10~³ = 0.156 (м);

для зоны 5 d2 = 0,196 м; для зоны 6 d3 = 0,283 м.

Таким образом, в каждой последующей зоне, начиная с зоны 5, уменьшается число витков и увеличивается их ширина. Это позволяет обеспечить, при равенстве токов, протекаемых в ветвях 8-10, разные зоны нагрева заготовок с различной напряженностью магнитного поля в них.

Зона 4 имеет максимальное число индуктирующих проводов и, соответственно, максимальную напряженность магнитного поля, в зоне 6 - число витков минимальное, соответственно, минимальная напряженность поля; зона 5 имеет среднюю напряженность поля между зонами 4 и 6.

Индуктор работает следующим образом.

Заготовку 11 загружают в начале зоны 4 вдоль радиуса катушки на вращающийся под 12. При подаче напряжения на индуктор переменный ток, протекающий по индуктирующим проводам, индуцирует в заготовке 11 ток, обеспечивающий ее нагрев. Вращающийся под 12 перемещает заготовку по окружности через индуктор. При прохождении заготовки 11 через первую зону 4 с большим значением напряженности магнитного поля осуществляется быстрый подъем температуры ее поверхности до ковочной. При попадании в зону 5 нагрев ослабевает из-за уменьшения напряженности поля, при этом обеспечивается поддержка температуры поверхности и компенсация передачи тепла в глубь заготовки.

При попадании в зону 6 нагрев еще больше ослабевает, что обеспечивает поддержание температуры поверхности и выравнивание ее по сечению. Таким образом, индуктор обеспечивает режим нагрева, близкий к ускоренному, что уменьшает время нагрева и увеличивает производительность при сокращении габаритных размеров. При подходе заготовки к концу зоны 6 ее температура по длине и сечению становится равной температуре штамповки и заготовка выгружается из индуктора.

Экспериментальную поверхность ведут на физических моделях известного и предлагаемого индукторов. Физическая модель известного индуктора эквивалентна индукторус внутренним диаметром 1400 мм, наружным диаметром 3000 мм. Нагреву подвергаются стальные заготовки 160 мм. Нагрев осуществляют на частоте 1000 Гц. Производительность установки 4.00 т/ч. количество заготовок в индукторе ~ 26 шт.

При этом напряжение на индукторе должно составлять 1700 В.

168671 I

При использовании предлагаемого индуктора для получения производительности 4,5 т/ч количество заготовок составляет —14 шт. (при внутреннем диаметре индуктора 700 мм, наружном диаметре 2300 мм).

Напряжение, подводимое к индуктору, составляет —800 В, т.е. индуктор подключается непосредственно к генератору без промежуточных звеньев, повышающих напряжение.

При переходе на другой тип заготовок, например меньшего диаметра и требующего меньшего времени нагрева, для обеспечения требуемого темпа выдачи заготовки загружают в зависимости от диаметра или в середину первой зоны 4 или в начало второй зоны 5, съем же нагретых заготовок осуществляется в конце третьей зоны 6. При этом для обеспечения максимальной электромагнитной связи между индуктирующим проводом и заготовкой верхняя катушка индуктора перемещается, например, механизмом 3 перемещения, обеспечивая минимально допустимый зазор между индуктирующим проводом и заготовкой, и, соответственно, максимальный электрический КПД.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Индуктор для методического нагрева заготовок, содержащий две плоские кольцевые катушки, установленные в горизонтальных плоскостях соосно и подвижно вдоль общей оси и снабженные выводами для встречного подключения к источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, витки каждой из катушек образованы проводниками переменной ширины, образуя по меньшей мере две зоны катушки с витками равной ширины, концы витков в которых снабжены дополнительными выводами для подключения к тому же источнику питания, при этом число витков и их ширина в каждой из зон определены по следующим формулам:

   nj = 2N-j;dj= -- ~⁽²2^Nn~Jj~¹ где nj - число витков в каждой J-й зоне;

   dj - ширина витка в J-й зоне, м;

   N - число зон;

   а - ширина кольцевой катушки, м;

   J - текущий номер зоны, начиная с зоны с максимальным числом витков;

   <5-зазор между витками, м.