Индуктор для плавки металла во взвешенном состоянии

В 11630757 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 03.10.78(088,8) ло делан изобретений и открытий(72) Авторы изобретения П, С. Ройзман, А. В, Иванов, В. С. Рыськов и И. И, Зивас Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) ИНДУКТОР ДЛЯ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯ Н И И2 Изобретение относится к области электротехники, а именно к области индукционного нагрева материалов во взвешенном состоянии.Известны индукторы для индукционной 5 плавки в электромагнитном тигле, состоящие из двух катушек (секций), расположенных коаксиально друг над другом с центральным положением левитируемой капли расплава в системе. Для создания обжима ющего садку электромагнитного поля применяют последовательное и параллельное подключение секций к источнику тока высокой частоты 11. Это позволяет стабилизировать расплав и предотвратить его рас плескивание во время плавки, но при этом невозможно избежать потенциальных ям и щелей, наличие которых определяет вес плавок, Поэтому более производительны индукторы, содержащие несколько катушек, 20 питаемые токами различных частот. Наложение электромагнитных полей вполне определенных частот позволяет установить динамическую устойчивость расплава во всех его точках и значительно увеличить вес 25 плавок. Однако такие установки требуют несколько источников с различной частотой тока на выходе. Это условие не позволяет применять их на практике. Наиболее близким из известных является индуктор для 30 плавки металла во взвсшспном состоянии, содержащий вертикально и соосно установленные лсвнтнрующую и стабилизирующую спиральные катушки, причем стабилизирующая катушка выполнена короткозамкнутой и расположена над лсвитнрующей 21.В известной конструкции вес расплава ограничивается высотой столба жидкости над областшо ослабленного поля, где его напряженность раьна нулю, и удержание происходит лишь благодаря поверхностному натяжению, которос зависит от капнллярной постоянной материала капли и наличия окнсной пленки. Кроме того, величина снл, уравновешивающих вес и динамическую неустоичнвость расплава, определяется коэффициентом взанмонндукцнн садки с катушками нндуктора.Целью изобретения является увеличение массы расплавляемого металла и повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что левитирующая катушка выполнена в виде двух концснтрнчных ветвей, диаметр намотки внутренней из которы.; увеличивается от стабнлизнр 1 ощсй катушки к противоположному концу, а наружной - уменьшается в том же направлении с образованием прн этом между вствямн незамкнутой кольЗаказ 1811/13 Изд,687 Тираж 950 Подписпо НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунова, 2 цевой полости, предназначенной для рсплавлясмого металла.В предложенном ццдукторс кольцо взвешенного расплава является вторичной обмоткой воздушного трансформатор тока, 5 Коэффициент магнитной связи такого трансформатора значительно превышает тот же коэффициент в прототипе, отсюда повышение КПД индукционной установки, т. с. мощности, расходуемой на нагрев, удсржа цие и стабилизацию садки. Вес расплава не ограничивается высотой столба жидкости над особой точкой поля и может повышаться за счет увеличения диаметра коротко- замкнутого кольца, сохраняя заданную кри тцчсскую высоту столба.На чертеже показан ицдуктор для плавки во взвешенном состоянии.Короткозамкнутя стабилизирующая катушка 1 располагается цад лсвитирующей 20 катушкой 2 ццдуктора. Вствц катушек выполнены так, что образуют кольцевую полость, предназначенную для размещения короткозамкцутого кольца расплава 3. Направление токов па чсртске показано стрел ками,Переменное электромагнитное поле, создаваемое током в нижней секции,индуцирует в электропроводящей среде вихревые токи. Они нагревают тело, и взаимодействуя 30 с полем индуктора, образуют силу, уравновешивающую вес расплава. Стабилизация динамической неустойчивости осуществляется за счет токов, наведенных в верхней секции токами левитирующей катушки. 35 Внедрение изобретения позволит увеличить вес плавок до количества удовлетворяющих запросы массового производства в тех металлах, которые активно взаимодействуют с материалом тигля прц высоких температурах. Примером таких металлов могут служить титан, ванадий, цирконий, тантал. Фор мула изобретенияИндуктор для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащий вертикально и соосцо установленные левитирующую ц стабилизирующую спиральные катушки, причем стабилизирующая катушка выполнена короткозамкнутой и расположена над левитирующей, отличающийся тем,что, с целью увеличения массы расплавляемого металла, лсвитирующая катушка выполнена в виде двух концентричных ветвей, диаметр намотки внутренней из которых увеличивается от стабилизирующей кат шки к противоположному концу, а наружной - умепьшастся в том же направлении с образованием при этом между ветвями незамкнутой кольцевой полости, предназначенной для расплавляемого металла,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тир Л. Л. и др. Современные методы индукционной плавки, М., Энергия, 1975, с. 82.2. Мстлин В. Б, Магнитные ц магнитогидродинамические опоры, М., Энергия, 1968, с. 67.