Установка для нагрева изделий высокочастотными импульсами

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯк лвтовскомь свидетельствь Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик н 1945194(61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 22,04,80 (21) 2917162/22-02 и 1 м. кл. С 21 0 1/10 с присоединением заявки Мо Гоеударетвенный комитет СССР по делам изобретений и открытиИОпубликовано 2307.82. Бюллетень Мо 27 Дата опубликования описания 2307,82 И . В. Белый, Л.Д. Горкин, В .Ю. Кленов, В, А. Ма фвейчфку .,",(72) Авторы 4)УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ ИМПУЛЬСАМИаторов с коммутат око- ва 2 Изобретение относится к электро- термической обработке металлов и может быть применено для индукционного ,нагрева изделий.Известно устройство для индукционного нагрева, содержащее источник питания, к которому через токоограничиваюйий элемент подключена последовательная цепочка, состоящая из нагрузки и конденсаторной батареи, параллельно этой цепочке включено управляемое .коммутируюшее устройство 1 .Недостатком известного устройства является снижение качества нагрева металлических заготовок, так как из-за наличия токоограничиваюйего элемента и ограниченной мощности сети уменьшается выделяемая в нагрузке мощность и для нагрева поверхностного слоя заготовки требуется импульс тока большой длительности, в результате увеличивается толщина нагреваемого слоя.Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для магнитно-импульсной обработки металлов, содержащее зарядное устройство, к которому под" ключен амкостной накопитель энергии,состоящий енс выс вольтными д и, ор и грузку 123.Недостатком известного устройстваявляется низкое качество обработки поверхностей металлических заготовок что вытекает из уменьшения мощности, выделяемой в нагрузке. Это обусловлено ограничением частоты воздействия на поверхность металла греющих импульсов. Такое ограничение обусловдено временем восстановления диэлектрической прочности разрядников, которые работают поочередно. Выделяе 15 мая в нагрузке мойность снижаетсятакже из-за наличия затухания начальной амплитуды каждого последующего импульса в серии. Снижение мойности устройства приводит к.увеличению времени нагрева более 20 мс и снижению скорости самоохлажденияповерхности таких стальных заготовок.Качество обработки металлическихзаготовок снижается также.и потому, что формируемая серия содержит импульсы различной частоты, так как на нагрузку воздействуют импульсы как зарядного, так и разрядного тока частотозадакщего конденсатора, 3 945194Различие частот обусловлено практи-. ческой сложностью обеспечения одина- ковой конструкции разрядного и зарядного контуров, а следовательно и их индуктивность. В результате это" го греются разные по глубине слои металла.Цель изобретения - повышение качества нагвева металлических заготовок и улучшения ее весогабаритных характеристик. 10Поставленная цель достигается тем, что установка снабжена электродами, выполненными в виде секторов, установленных на высоковольтных выводах конденсаторов, при этом последние расположены по окружности, в ентре которой размещена нагрузка, апример, индуктор, и электродами, становленными на коммутаторе,.который выполнен,в виде ротора иэ диэлектрического материала.При этом установка снабжена плоскими цилиндрическими шинами, соединенными с конденсаторами и нагрузкой и установленными с воздушным зазором относительно секторов.Кроме того установка снабжена также электромагнитом, выполненным в виде цилиндра с,осью, на которой установлен ротор,На Фиг. 1 схематично изображено предлагаемое Устройство на Фиг,2 -, коммутатор на Фиг, 3 -.сечение А=А на фиг. 1 на Фиг, 4 - электрическая принципиальная схема устройства.УстройствО снабжено емкостным на копителем энергии, содержащим 10-50 высоковольтных конденсатороэ 1 с емкостью в интервале 0,1-1 мкФ каждый, расположенных по окружности. Нижний предел количества испольэуе Мых конденсаторов обусловлен той минимальной энергией, которая необходима для термообработки заданного поверхностного слоя. Применение более50 конденсаторов нецелесообразно, вследствие ухудшения весогабаритных характеристик установки.Высоковольтные выводы 2 конденсаторов 1 снабжены электродами. 3,. выполненными в виде сектора окружности и образу 3 ааи и воэдушн й зазор 4 50 с плоской шиной 5, к которой присоеди нен вывод нагрузки, например индук- тора 6. Земляной вывод индуктора 6 соединен с шиной 7, содержащей центральное отверстие 8. Шина 7 соединена 55 с земляными выводами 9 конденсаторов 1 емкостного накопителя энергии. Шина 5 и 7 изолированы друг от дру" га диэлектрическим элементом 10. Нагрузка, например, индуктор 6, рас положен в центре окружности, образованной конденсаторами 1, для обеспечения одинаковой для всех разрадных контуров индуктивности. Воздушные зазоры 4, образованные электропрово 65 дами расположены на одинаковом расстоянии от центра окружности, образованной конденсаторами, Устройство также содержит коммутатор выполненный в виде диэлектрического ротора 11 с расположенными на нем, по крайней мере, одним электродом 12. Электрод 12 расположен на расстоянии от центра окружности, образованной конденсаторами 1, равном расстоянию, на которое воздушные зазоры 4 удалены от центра этой окружности. Ротор 11 укреплен на оси 13 с помощью цилиндрического стакана 14, на котором закреплен Ферромагнитный сердечник 15, расположенный внутри катушки электромагнита 16. Цилиндрический стакан 14.содержит вертикальный паз, обеспечивающий вертикальное перемещение ротора 11 вместе с цилиндрическим стаканом 14 и Ферромагнитным сердечником 15. Вертикальное перемещение ротора 11 ограничено пружиной 17, также расположенной на оси 13, Коммутирующее устройство приводится эо вращение электродвигателем 18.Устройство работает следующим образом.Емкостной накопитель энергии заряжается от источника питания, например повысительно-выпрямительного устройства. На двигателе 18 устанавливается заданное число оборотов, которое определяется требуемой частотой следования импульсов. После подачи управляющего импульса на катушку 16 втягивается Ферромагнитный сердечник 15, в результате чего в процессе вращения ротора 11 перемещается вверх на требуемое расстояние. Вследствие этого при прохождении электрода 12 мимо воздушного зазора 4 происходит пробой воздушного промежутка. В результате этого конденсатор 1 оказйвается подключенным к нагрузке. По мере поворота ротора 11 все конденсаторы последовательно подключаются к индуктору б, т.е. вся запасенная в емкостном накопителе энергия выделяется в нагрузке, при этом на нагрузку воздействуют импульсы одинаковой амплитуды и частоты. Интервал между импульсами также постоянен, так как ротор 11 вращается с постоянной угловой скоростью, За один оборот или же меньше, в зависимости от количества коммутирующих электродов 12) все конденсаторы поочередно подключаются к нагрузке. Каждый ведушный зазор пробивается только один раз, что позволяет сократить паузу между импульсами, Далее следует самоохлаждение закаленного слоя, посредством чего образуется требуемая мелкозернистая структураЧастота следования импульсов серии, а следовательно и мощность, выделяемая в нагрузке, может бытьО формула изобретения увеличена путем применения нескольких коммутирукщих электродов.Экономический эффект будет получен за счет увеличения примерно в 1,5 раза долговечности работы деталей,.подвергнутых закалке на предлагаемой установке, за счет повышения качества термообработки по сравнению с известными для выполнения операций, связанных с импульсным нагре- вом и составит 20 тыс.руб. в год. 1 Установка для нагрева иэделий высокочастотными импульсами, содер" жащая емкостной накопитель энергии, состоящий из конденсаторов с высоковольтными выводами, коммутатор и нагрузку, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества нагрева и улучшения весогабаритных характеристик, она снабжена электродами, выполненными ввиде сектора, установленных на высоковольтных выводах конденсаторов, при этом последние расположены по окруж- ности, в центре которой размещена нагрузка, и электродами, установлен. ньяи на коммутаторе, который выполнен в виде ротора из диэлектрического материала.2. Установка по.п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что оиа снабжена плоскими цилиндрическими шинами, соеди,ненными с конденсаторами и нагрузкой н установленными с воздушным за" вором относительносекторов.3, Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена электромагнитом, выполненным в виде :,цилиндра с осью, на которой установлен ротор источники информации,принятыЕ во внимание нри экспертизе1.Заявка Франции 9 2296959,кд, Н 05 В 9/00, 1976,2.Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2706262/25-27,кл. Н 05 В 9/00, 1976.945194 Составитель В.ЧерваковРедактор Н.Рогулич Техред Ж. Кастелевич Коррек Гриценко исноеР илиал ППП фПатентф,. г.ужгорол, ул. Проектная,каз 5262/35 ВНИИП по 113035, Тираж 58.7 Под Государственного комитета СС елам изобретений и открытий осева, Ж, Раушская наб.,