Индукционный нагреватель заготовок

)4 С 21 Р 11/ ЕТЕНИЯВУ ПИСАНИ ере рел ыхо еле ото ССР983. итани ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство С В 1090738, кл. С 21 0 11/00, 1 (54)(57) ИНДУКЦИОННЬ 1 И НАГРЕВАТЕЛЬ ЗАГОТОВОК, содержащий секции, соеди ненные наклонным желобом, источник питания, соединенный с индуктором первой секции, датчики и задатчики температуры, переключатель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью автоматизации нагрева заготовок ши рокой номенклатуры, экономии произ ственной площади, повышения надежности индукционного нагревателя, он снабжен приводами для перемещен каждой секции, регуляторами по числ секций, элементами сравнения, мног канальным оптимизатором, пороговым элементом, источниками питания по числу секций, причем переключатель выполнен в виде реле, первыимногоканального оптимизаторанормально разомкнутый контаксоединен с регулятором, выходрого соединен с приводом длящения первой секции, второймногоканального оптимизаторанормально разомкнутый контаксоединен с регулятором, выхорого соединен с исгочниками первои секции, его секции расположены в вертикальной плоскости одна поддругой, выходной конец каждой предыдущей секции установлен над входомпоследующей секции на неподвижнойопоре, вход каждого из приводов, кромпривода первой секции, через соответствующий ему регулятор соединен свыходом элемента сравнения, первыйвход которого соединен с задатчикомтемпературы, а второй - с выходомдатчика температуры соответствующейсекции, выход датчика температурыпервок секции соединен с входом многоканального оптимизатора и входомпорогового элемейта, выход которогосоединен с реле, 124560450 Изобретение относится к .машиностроению и металлургии и может быть использовано при нагреве и термообработке металлических заготовок широкой номенклатуры,Целью изобретения является автоматизация нагрева заготовок широкой номенклатуры, экономия производственной площади, повышение надежности индукционного нагревателя., На фиг. 1 изображена блок-схема индукционного нагревателя; на фиг.2 - блок-схема оптимизатора; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу оптимизатора.Заготовки перемещаются под действием собственной силы тяжести через секции 1 индуктора, связанные посредством наклонных желобов 2, при этом выходные концы секций 1 установлены на неподвижных опорах 3, а входные связаны с приводами 4.Питание первой секции осуществляется от источника 5 питания, реализованного на базе ТПЧ, который через регулятор 6 соединен с выходом второго канала многоканального автоматического оптимизатора 7 через контакт 8 реле 9. Выход первого канала оптимизатора 7 соединен с входом регулятора 10 привода 4 первой секции через контакт 11 реле 9, вход реле 9 соединен с выходом порогового элемента 12, вход которогосоединен с выходом датчика 13 температуры первой секции, входы датчиков 13 температуры последующих секций соединены с выходами этих секций, а их выходы соединены с соответствующими им входаьи элементов 14 сравнения, вторые входы которых соединены с выходами задатчиков 15, а выходы элементов 14 сравнения соединены через регуляторь 16 с приводами 4 соответствующих секций. Питание этих секций осуществляется от источников 17 питания.В качестве датчиков 13 температуры могут быть использованы цветовые -,ирометры типа "Спектропир", приводы 4 могут быть реализованы на основе. серийных электроприводов типа ИТОР, пороговый элемент 12 с гистерезисной передаточной характеристикой может быть реализован на операционном усилителе. На уровне стандартных функциональных элементов один типовой канал оптимизатора 3 представлен на фиг 2 5 10 15 20 25 ЗО 35 и состоит из первого интегратора 18,триггера 19, второго интегратора 20объекта 21, имеющего передаточнуюхарактеристику Ц(Х), дифференциатора 22 и иивертора 23,функциональные преобразования воптимизаторе, заключающиеся в поискеэкстремума функции Я(Х), показанына фиг. 3.Принцип действия оптимизатора основан на том, что он обеспечиваетпри постоянной скорости движения покоординате Х больший период временидвиженИя к экстремуму (г. ), чем отнего (г. ) за счет того, что в первомслучае на входе интегратора 14 присутствует сигнал (Б - Ц, ), а вовтором - сигнал Й + П ). Так как311Х = -(П + Б )юг. то г. )посЭскольку эти интервалы ограничиваютсямоментом переключения триггера 19при достижении Х величины сигналасрабатывания триггера 19 ХсвРеверс движения по координате Хосуществляется за счет разной полярности выходных сигналов триггера 15,а постоянная скорость движения поэтим координатам определяется постоянством параметров интегратора 16.Сброс Х осуществляется по командеот триггера 19.Устройство работает следующим образом.Смене партий нагреваемых заготовокпредшествует пауза, связанная с переналадкой предыдущего звена технологической цепочки, содержащей данный индуктор. Это время достаточно для того, йтобы между заготовками уходящей и новой партии в первой секции индуктора образовалось незаполненное пространство.1В связи с этим, после выхода.из этой секции последней заготовки уходящей партии выходной сигнал датчика 13 изменяется скачком, выходя за пределы зоны нечувствительности элемента 12, что приводит к срабатыванию реле 9 и размыканию контактов 8 и 11. Это, в свою очередь, приводит к тому, что привод первой секции и ее источник питания выходят на верхний предел диапазона изменения своего состояния,так как операционные усилители, стоящие во входных каскадах регуляторов 6и 10, входят в состояние насыщенияпри размыкании контактов 8 и 11, т,е.5 10 15 20 25 30 к первой секции прикладывается максимальное напряжение и при этом она занимает положение с максимальным углом наклона к уровню горизонта.Следовательно заготовки, находящиеся в этой секции, обладают максимальной скоростью двюкения и нагрева, После появления первой заготовки новой партии на выходе первой секции вновь происходит скачкообразное изменение выходного сигнала датчика 13, при этом он оказывается в зоне нечувствительности элемента 12, что приводит к отключению реле 9 и замыканию контактов 8 и 11. Оптимизатор 7 начинает автоматически корректировать состояниеисточника 5 и привода 4 первой секции в функции выходного сигнала датчика 13 с целью поиска режима нагрева заготовок в данной секции, обеспечивающего температуру на ее выходе, равную температуре магнитных превращений, что позволяет локализировать в этой секции "холодные" заготовки, обеспечив для них оптимальный в условиях существующих ограничений режим нагрева путем предварительного выбора частоты тока источника питания. При этом за счет большей инерционности привода 4 первой секции по сравнению с источником 5 второй канал оптимизатора 7 обладает более высоким быстродействием, что определяет преимущественное изменение выходного сигнала источника 5, автоматически гарантируя максимально возможную скорость перемещения заготовок новой партии в первой секции с учетом ограниченной мощности источника питания и требований к их температуре на выходе из секции. Угол наклона последующих (И) секций изменяется лишь после появления первой заготовки новой партии на их выходе, что обеспечивает стационарные условия нагрева для заготовок уходящей партии. Угол наклона каждой секции корректируется автономно в функции выходного сигнала, расположенного на ее выходе, датчика 13 температуры посредством соответствующего этой секции привода 4 с целью обеспечения у заготовок заданной на выходеиз этой секции температуры,За счет автономности управлениякаждой секции повышается быстродецствие всей системы в целом, что позво -ляет минимизировать отходы в брак,связанные с некондиционным температурным состоянием первых заготовокновой партии на выходе из последнейсекции индуктора. Напряжение на выходе источника 17 питания всегда максимальное, что автоматически гарантирует максимальную производительностьиндуктора в условиях широкой номенклатуры заготовок. Лвтоматизация нагрева заготовок широкой номенклатурыдостигается благодаря автоматическому изменению темпа перемещения заготовок новой партии путем изменения угла, наклона секций в функции температуры заготовок на выходе этих секций, при этом отпадает необходимость в специальных устройствах перемещения, исключается заклинивание заготовок в индукторе и разрушение футеровки, что повышает надежность установки на 10-157. Расположение секций ицдуктора в вертикальной плоскости одна под другой обеспечивает экономию производственной площади 100(1,-И)Е, где И - число секций цндуктора,За счет автоматического отделенияв первой секции нагревателя "холодных" заготовок от остальных, а такжеобеспечения максимального темпа перемещения заготовок в условиях ограничений мощности источников питанийобеспечиваются наиболее благоприятные условия нагрева холодныхи "горячих" заготовок. При этом за счетсоответствующего выбора частот первоого и второго источников питания поддерживается примерно постоянная глубина проникновения электромагнитной 45 волны в металл, что в совокупностиобеспечивает одинаково высокий электрический КПД всех секций индукторапри максимуме приложенного к ним напряжения источников питания, а следовательно, автоматически поддерживаетмаксимальную производительность установки в условиях широкой номенклатуры заготовок..Проектная,оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужго НИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 13035, Москва, Ж, Раушска а СССРийнаб д. 4/5