Устройство для индукционного нагрева изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 1768656 3(51)5 Н 05 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ге ское бюр(54) УСТРОЙСТВО ДЛ НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: ского нагрева длинном ность изобретения: у и ндуктор-трансформ ИНДУКЦИОННОГО я. электротермичерных изделий, Сущтройство содержит ор, образованный авитой ольцевым магнитопроводом ст-, О О(56) Авторское свидетельство СССРМ 1128407, кл. Н 05 В б/36, 1984,Авторское свидетельство СССРГч. 1501894, кл. Н 04 В 6/36, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 1514231, кл. Н 05 В 6/36, 1985,Изобретение относится к области электротермии, в частности к конструкции индуктора для нагрева длинномерныхизделий,Известны индукционные нагревательные устройства, называемые "индуктор -трансформатор" или "индуктор - концентратор", в которых согласующий трансформатор совмещен с индуктором: вторичнаяобмотка трансформатора (точнее, ее активная часть) выполняет роль индуктирующегоэлемента, например, индуктор - трансформатор по а.с, М 1128407. (1)Недостатком этой конструкции является низкий к,п.д. вследствие незначительнойэлектромагнитной связи между обмотками,а также между самим устройством и нагретороидадльно первичной обмоткой 2 и вторичной короткозамкнутой обмоткой, охватывающей магнитопровод 1 с первичной обмоткой 2 (что уменьшает поток рассения), содержащей объемный элемент из высокоэлектропроводящего материала в форме цилиндра 3, замкнутого по торцам дисками 4 с отверстиями 5 в центре, Новым является то, что вторичная обмотка замкнута накоротко с ним или и-ым количеством линейных проводников 6, электрически соединенных по концам с краями отверстий 5 торцовых дисков 4 объемного элемента и являющихся индуктирующими проводами. В другом варианте вторичная обмотка замкнута накоротко проводником в виде одно- или многозаходной спирали, а магнитопровод представляет собой полый цилиндр, набранный из ферритовых колец. 2 з,п,ф-лы, 2 ил. ваемым объектом. Это объясняется отсут вием магнитопровода в конструкции у ройства,К недостаткам устройства по а.с. М.1501894 можно отнести то, что его активная зона не изолирована от внешней среды, Это значительно снижает к.п.д, устройства, (2)Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является устройство для индукционного нагрева изделий, выбранное в качестве прототипа, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого расположена на тороидальном сердечнике, а вторичная выполнена в виде объемного витка с кольцевой щелью на внутренней его поверхности, контактные элементы, выполненные в виде двух кольцевых пластин с центральными отверстиями, и индуктор, выполненный в виде по меньшей мере одного проводника, подсоединенного к краям щели через контактные элементы. (3)Недостатком известной конструкции является ограниченность ее технологических возможностей, т.к, с помощью такого устройства нельзя осуществлять, например, равномерный продольный нагрев длин- номерных изделий. Во-первых, постольку поскольку электромагнитное поле в устройстве-прототипе, возбуждаемое током индуктора, распределено в сравнительно узком объеме, обусловленном размером щели на внутренней поверхности объемного витка,.то температурный градиент будет очень большим, Это влечет за собой короб- ление нагреваемого изделия. Во-вторых, неизбежные неуправляемые скачки напряжения в индуктивной цепи могут привести к пережиганию обрабатываемого длинно- мерного изделия в области узкого кольца нагрева, В результате возможен большой процент выхода бракованной продукции,Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для индукционного нагрева изделий, содержащем трансформатор, первичная обмотка которого расположена на тороидальном сердечнике, а вторичная выполнена в виде охватывающего сердечник объемного витка с кольцевой щелью, расположенной на внутренней поверхности витка, контактные элементы, выполненные в виде двух кольцевых пластин с центральными отверстиями, и индуктор в виде по меньшей мере одного проводника, присоединенного к краям отверстий, контактные элементы представляют собой торцовые поверхности объемного витка индуктора - трансформатора,В другом варианте индуктор выполнен в виде и-го количества линейных проводников, расположенных по продольной оси витка с возможностью осуществления равномерного нагрева п-гранных стержней, труб.С целью равномерного нагрева труб индуктор может быть выполнен в виде одноили многозаходной спирали.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для индукционного нагрева отличается тем, что контактные элементы представляют собой торцовые поверхности вторичного витка, так что с рабочей стороны устройства образуется цилиндрическая полость. Вто ричный виток замкнут накоротко и-ым количеством линейных проводников, расположенных по продольной оси устройства, или проводником в виде одно- или многозаходной спирали, Такой конструкцией обеспечивается возможность осуществлять продольный равномерный нагрев длинноме рн ых издел ий.Т.о. заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие 10 заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию 15"Существенные отличия".Наи фиг, 1, 2 изображено предлагаемое устройство с различными вариантами индуктирующих проводов с сегментным вер 20 тикальным разрезом для наглядности показа конструкции,Устройство для индукционного нагрева изделий (фиг. 1) содержит тороидальный сердечник 1 с первичной обмоткой 2 и вторичным витком, содержащим цилиндр 3 и торцовые диски (контактные элементы) 4 с отверстиями 5 в центре. Вторичный виток 25 замкнут накоротко и-ым количеством линейных проводников 6.На фиг. 2 изображен вариант устройства со спиральным индуктирующим проводом 7. 30 Принцип дейсгвия предлагаемого технического решения рассмотрим на примере работы устройства по первому варианту конструкции (фиг, 1). Переменный ток, поступая от источника(на чертеже не показан) на первичную об поле, Переменное поле сердечника 1 возбуждает на концах линейных проводников 6 переменную э.д.с. Линейные проводники 6 контактируют с краями отверстий 5 в торцовых дисках 4 вторичного витка. Образована 45 замкнутая электрическая цепь (линейные проводники 6 - торцовыедиски 4 - цилиндр 3), в которой под действием э,д.с. возникает 50 переменный ток. Ток, проходя по замыкающему проводнику 6, возбуждает вокруг него (как и вокруг любого проводника с током) переменное электромагнитное поле, которое воздействует на обрабатываемый объект, возбуждая в нем в свою очередь 55 вихревые токи, Вихревые токи вызывают нагрев обрабатываемого изделия,Предлагаемое техническое решение обпадает широкими технологическими возможностями: 40 мотку трансформатора, создает в его сердечнике 1 переменное электромагнитное- нагрев продольных швов в трубах под сварку;- нагрев и-гран ных стержней, труб; - равномерный нагрев труб различного диаметра и т.п.,и несет также такие конструктивные преимущества как компактность.Формула изобретения 1. Устройство для индукционного нагрева изделий, содержащее трансформатор, первичная обмотка которого расположена на тороид льном сердечнике, а вторичная выполнена в виде охватывающего сердечник объемного витка с кольцевой щелью, расположенной на внутренней поверхности витка, контактные элементы, выполнены в виде двух кольцевых пластин с центральными отверстиями, и индуктор в виде по меньшей мере одного проводника, присоединенного к краям отверстий, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширениятехнологических возможностей устройства, контактные элементы выполнены в виде торцевых поверхностей объемного витка,10 2, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что индуктор выполнен в виде линейных проводников, расположенных по продольной оси витка,3, Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что индукт индуктор выполнен ввиде одно- или многозаходной спирали,1760656 Составитель О.ЧупинаТехред М.Моргентал орректор А.Долинич едактор Т.Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3193 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5