Высокочастотное нагревательное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТГНТУ Союз Советскнд Соинапнстнческнд Республик(23) Приоритет 28.02.73(32) 29,02,72 Государственный комитет СССР во делам изобретений н открытий(72) Автор изобретеиии Иностранец оджин ИиттелманнИностранная ФирмаИллинойс Тул Воркс, ИНКф(54) ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение касается индукционного нагрева, в частности узлов нагревателя в виде ручного портативного устройства.Известны индукционные нагревательные устройства, в том числе и дляместного локального нагрева поверхностей 1),Однако в автомобильной промыщиенности вследствие высокого типа массо" ИУвого производства автомобилей появилась необходимость иметь держатель,который можно было бы быстро прикреплять при помощи клея к боковой стенке автомобиля в течение нескольких )осекунд и который не повредил бы окончательно обработанную поверхность.Появилась необходимость в разработкенагревательного узла, который должениметь небольшие размеры и быть легкимв управлении. Потери энергии в линияхсвязи между источником энергии и нагревательным блоком должны быть сведены к минимуму так, чтобы общий КПДсистемы был высоким и экономическицелесообразным.Наиболее близким из известных кизобретению является высокочастотноенагревательное устройство, содержащееиндуктор, выполненный в виде первич" ф ной спиральной обмотки и охватывающе" го ее вторичного витка в форме незамкнутого цилиндра, образующего с первичной обмоткой емкостный элемент и съемный нагревательный элемент, электрически соединенный с вторичнымвитком 21Однако данное устройство не дает возможности получить достаточно высокий КНД и обеспечить работу в указанных условиях.Целью изобретения является повьдаение КПД устройства.Поставленная цель достигается тем, что первичная обмотка в устройстве расположена на изоляционном цилиндрическом основании и электроизолирована от вторичного витка, а нагрева" тельный элемент снабжен по периметру со стороны, обращенной к надреваемому объекту, выступающими кромками и соединен со вторичным витком с одного из его торцов. Вторичный виток может быть выполнен в виде трех электроизолированных друг от друга токопроводящих слоев, прорези которых совмещены, а первичная спиральная обмотка одним концом подключена к соединенным последовательно наружным слоям витка, а другим - к его внутреннему слсно, 6970 б 7Первичная обмотка может быть Выполцена из плоской ленты, а между цей иИзоляционным основанием могут бытьдополнительно размещены два коаксиальных такОпрОВОд 51 щих ц 1 лицдра, электроизолированных друг от друга и отпервичной обмотки и обраэуюц(лх дополнительный емкостный эдеме. , адлина вторичного витка Выбрана больше длины первичной обмоткиНа фиГ, 1 изображено предлагае.1 оеустройство, поперечный разрез," цафиг, 2 - узел устройства, поперечныйразрез; на фиг. 3 - вариант Выполнения устройства с тройным Вторичнымвитком (часть Устройства); ца фиг,4то же, схема соединения, вторичногои первичного Витков устройства; нафиг, 5 - та же, схема соединениявторичного витка, первичной обмоткии нагревательного элемента устрайстВае на фиге б электРическийУЭЕЛ ДРУГОГО ВаРИанта УСТРайетВа Спервичной обмоткой В в .иде 51 ецты;на фиг, 7 - то же, пог 1 ере гное сечение; на фиг, 8 - та же, электрическое соединение обмоток устройства. 25Устройства содержит ицдуктар, выПОЛНЕННЫй В ВИДЕ Г 1 ЕРВ 1(е 1 ЦО 1. СПИРНЛЬной абИОтки 1 из имеющей О" цаситель-но большое сечение медай ораваакиили трубки с изоля.,Ией, 5;11 р 1 цлер из 3 Отефлонового или лакового покрытия,предназначенцсга для электр:.:.1 ескайИЗОЛЯЦИИ ОГ ОХВаТЫВаЮКЕеа Ее ВТОРИЧнагО Витка 2 В Виде цезамкн 15 тагО цилиндра, и сьемный нагрева е.Ный элемент 3 электрически соединенный сзвторичным витком. Первичная обмоткарасположена на изоляционном цилиндре 4, а нагревательный элемент снабжен по периметру выступающими кромкам 5.еРОЛЕ ТОГО, УСТРайетва СОДЕРжИтксжух б цилиндрической фармые кожух7, внутри которого размецецы компоненты, необходимые для рабать, Уст ройства в целом, На втори 11:(5 м виткеУкреплена пружина 8: агре.ае 1,еь.объектом является держатель 9, котаРЫЙ ПОСРЕДСТВОЛ .ЕРЛОРЕаК-,":; енаваклея прикреплен к поверхО(1 металС )лического листа 10.Нагревательное устройства подводиттепловую энергию к метаг 1 и.1 ескамулисту 10 в течение короткого цраме 5(утка Времени, 2-4 сек так, чтобы самметаллический лист ззтем передал тепЛО держатегпо 9. Держатель 9 имеетОсновное тело 11 которое е(гжет содержать упругое эажимающее средства,ДЕТаЛИ КОТОРОГО НС БОКаэаНЫе 3 ТЕло 11 держателя 9 с. Одной стороны днанесен термореактивцый клей 2, котарый термически активируется приподнятии температуры да 200- 400198-204 ОС) в течение 2- 3 с:ек Металлический лист 10 быстро рассеивает тепловую энергию и быстра охлаждает термореактивный клей, в результате :ега клей схватывается В течение- 3 сек, Так как время схватывания ермареактивного клея является относительна коротким, а нагревательное устройство может быть использовано для быстрой установки держателей отделки или подобных изделий на вертикальны стенки автомобиля, не опасаясье что держатель отпадает в то Время, как произойдет атверждение термореактизнаго клея. Вторичный виток воспринимает Высокочастотную энергию ат первичной обмотки и подводит индукционный нагревательный так к с.емнаму нагревательному элементу, который прикреплен к Укаэанному виткУ винтами 13. Вторичныи виток выполнен в ниде ци 1 ицдра с:1 рарезью, причем противоположные кромки распалагаотся Вдоль прорези В результате чего указанный цилиндр представляет собой разомкнутую цепь па периферии. Противоположные кроглки прорези соединены с саответствуо 1 цил 51 расположенными ца рас" стоянии адин ат другата злектричес" :(Ими ВЫВОДНМИ ЭЛЕМЕЦТН ТНКе ЧТО ЦИР- ,улируюцие Возбужда 1 о ие токи будут иметь замкнутую петг.:евую цепь.Первичная обмотка Включена в схемус конденсатором 14, который может образовать либо пасг:едавательный, либо параллельный резонансный контурс указанной обмоткой. Высокочастотнаяэнергия, подаваемая к конденсатору и ицдуктару, представляет собой прямоугольные импульсы, частота которых соответствует резонансной частоте контура и составляет 1 МГЦ. Схема, необходимая для работы нагревательного устройства, размещается в кожухе 7 и смонтирована ца плате 15. Поэтому ОДинственцыми силОВыми кабелями, подсоединяемыми к нагревательному устройстнуе является либо 1 .ово 1 ьтньй двухправодньй сиееавой кабельлибо силовой кабель Настоянного тока, подающие Вазбужда 1 ощий ток к плате 15, Пригадныс схемы питания и реле Вре- мени могут быть смонтированы на плате ИЛИ МОГУТ бЫтЬ ВЫПОЛНЕНЫ В ВИДЕ Отдельцага блока, удаленного от нагреватель 1 ога устройства, но подающего к нему только напряжение постоянного така, а не Высокочастотную энергию, что в противном случае вызвало бы Высокие ПОтерч энергии в линиях связие Так как плата 15 и конденсатор 4 соединены друг с другом и расположены внутри кожуха 7 и первичная обмотка присоединена к конденсатору и монтат(1 Ой плате посредством пары относительно коротких гибких правадникОВ, та в этом случае фактически нет никаких потерь высокочастотной энергии50 Устройство может быть конструктивно выполнено так, что первичная обмотка 1 намотана из плоской ленты и окружена изоляционными слоями 32, с одной стороны которой размещен вторичный виток 2, а с другой дополнительно размещены два кааксиальных токо- проводящих цилиндра 33, электроизолив узле, вследствие чего достигается выокийПредпочтительно, чтобы съемный нагревательный элемент 3 был выполнен таким образом, что выступающие кром" ки 5 на нем имели тонкие стенки, бла годаря чему достигалась бы максимальная передача высокочастотной энергии в металлический лист 10. Конфигурация периферии съемного элемента 3 может иметь любую ФормУ, точно соответст вующую держателю 9. Элемент 3 выполнен съемным для того, чтобы можно было использовать нагреватели различной конфигурации за счет замены эле-, мента 3, Предпочтительно, чтобы элемент 3 имел полую центральную часть 16, которая герметично соединена с патрубкам 17, который, в свою очередь, соединен с гибким шлангом 18. На фиг.1 показана только часть гибкого шланга, присоединенная к патрубку, ДРУгой конец гибкого шланга 18 присоединен к выходному отверстию 19 клапана 20, который размещается и кожухе 7, Клапан 20 снабжен резьбовым штуцером 21, который присоединяется либо к воздушной, либо к вакуумной линиям н зависимости от конструкции клапана, При использовании воздушной линии клапан будет иметь перепускной выход, вследствие 30 чего воздух под давлением, проходящий над отверстием внутри клапана, вызывает увеличение вакуума н шланге 18. Вследствие этого держатель 9 удержинается в элементе 3 до тех пор, 35 пока не будет закреплен на металлическом листе 1 О.При нагревании термореактивнога клея 12 клапаном создается положительное давление н шланге 18, это облегчает отделение элемента 40 3 от держателя 9. Клапан 20 может быть выполнен в виде двухходового клапана, причем к одному входу подведена положительное давление, а к другому - отрицательное, вследствие чего вакуум .и избыточное давление могут быть использованы для удержания держателя 9 на своем месте перед установкой и для последующего отделения держателя 9 после установки его на поверхность металлического листа 10.Цилиндр с прорезью упруго закреплен с возможностью перемещения внутри кожуха б так, что элемент 3 может находиться в плоскостном контакте под давлением с металлическим листом 10 во время включения индукционного нагревательного устройства. При надавливании съемного элемента 3 на поверхность металлического листа 60 10 вторичный виток 2, первичная обмотка 1 и все соединенные с ними компоненты перемещаются вверх в кожухе б, сжимая винтовую пружину 8, Изоляционный блок 22 прикреплен к нижнему концу вторичного витка 2 и соединяет патрубок 17 и гибкий шланг 18, являясь одновременно конструктивным опорным средством для элемента 3 и цилиндра с прорезью.Вторичный ниток 2 имеет радиально выступающий наружу Фланец 23, расположенный н верхнем конце укаэанной обмотки, который взаимодействует с кольцом 24, закрепленным в корпусе 6 и совместно со съемным наконечником образует узел индуктивности, Кольцо 24 представляет собой упор для всего узла индуктивности, который выталкивается наружу пружиной 8, Кро" ме того, н кожухе б размещается выключатель 25, который имеет выступающий вниз толкатель, взаимодействующий с Фланцем 23. Выключатель 25 включен в цепь, содержащую второй выключатель 26, который является пусковым выключателем и вместе с выключателем 25 вызывает включение нагревательного устройства только в том случае, когда оба выключателя замкнуты. Например, ныключатель 25 соединен последовательно с выключателем 26 и вызовет включение нагревательного устройства только тогда, когда съемный элемент 3 прочно прижат к листу 10, вследствие чего сдвигается весь узел индуктивности и замыкается выключатель 25. Когда выключатель 25 замкнут, тогда пусковой выключатель 26 может быть замкнут посредством нажатия на пусковую кнопку 27, Кнопка 27 имеет отходящую от нее часть 28, которая соединена с клапаном 20 и предназначена для одновременного приведения в действие указанного клапана, Например, когда держатель 9 размещается внутри элемента 3, то удерживается н нем, а при замыкании выключателя 25 и последующем размыкании его держатель 9 будет вытолкнут положительным давлением и останется на поверхности металлического листа 10. Вторичный виток 2 может быть выполнен в виде трех токо- проводящих слоев (фиг. 3, 2 а, 2 в, 2 с), разделенных между собой электроизоляцией 29, наружные слои 2 а и 2 с вторичного нитка соединены между собой и верхней частью перничной обмотки 1 проводником 30, а централь" ный слой 2 в вторичного нитка соединен с нижней частью первичной обмотки 1 проводником 31.697067 ТЛ гг рованных друг от друга и образующих дополнительный емкостный элемент.Особенностью изобретения является также то, что длина вторичного витка выбрана больше длины первичной обмотки. 5 Формула изобретения1. Высокочастотное нагревательное устройство, содержащее индуктор, выполненный в виде первичной спиральной обмотки и охватывающего ее вторичного витка в форме незамкнутого цилиндра, образующего с первичной обмоткой емкостный элемент, и съем+ ный нагревательный элемент, электрически соединенный со вторичным витком, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью повышения КПД, первичная обмотка расположена на,изоляционном цилиндрическом основании и электроизолирована. от вторичного витка, 20 а нагревательный элемент снабжен по периметру со стороны, обращенной к нагревательному обьекту выступающими кромками и соединен со вторич:ным витком с одного иэ его торцов, 252, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что вторичный виток выполнен в виде трех электроиэолированных друг от друга токопроводящих слоев, прорези которыхсовмещены, а первичная спиральнаяобмотка одним концом подключена ксоединенным последовательно наружным слоям витка, а другим - к еговнутреннему слою.3, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первичнаяобмотка выполнена иэ плоской ленты,а между ней и изоляционным основанием дополнительно размещены двакоаксиальных токопроводящих цилиндра, электроизолированных друг от друга и от первичной обмотки и образующих дополнительный емкостный элемент.4. Устройство по пп. 1-3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что длинавторичного витка выбрана больше длины первичной обмотки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Слухоцкий А,Е. и др. Индукторы для индукционного нагрева, 1974,с. 119-1 бб.2, Лозинский И,Г. Промлаленноеприменение индукционного нагрева.1958, с. 196.69 706 7 7.4 Ф 7 Лсг. В О, Щедринаемеш Корректор оставител ехоед 1 ф.К Бт яг П Тираж 944 ЦНИИПИ Государств по делам изобр 113035 с Иосквас й 35 сЗаказ 662 е С нного коми тений и от Рашская н 5 Проект я,город, у дактор В. Фельдма О/60иал ППППатен дписно ета СС Р рытий АА.е 2 ф -б д, 4