Индукционная установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6 19) З(592 42 Н 05 В 6 Р 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l ВИДЕТЕЛЬС ТОРСКОМ 9а по п. 1,м, что.ыполнены 2. Индукционная установотличающаяся т кторы поворотного стола в виде П-образных рамок с т ределяемой из соотношения3 щ (О;25-0,3) 5031 ф- толщина материала, и; Г - удельное сопротивление ф - частота тока, Гц. лщино о м м ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е.Индукторы для индукционного нагрева.Л., "Энергия", с., 239-241,2. Шамов И.А. Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. М;-Л., Машгнз,1963, с.89-90.3. Патент ВеликобританииУ 907880, кл. 39-3, 1962.4. Авторское свидетельствоСССРУ 378427, кл. С 21 0 1/1 О, 1973,5. Патент США Р 2419116,кл. 29-13, 1947,6. Авторское свидетельство СССРВ 841127, кл. С 21 Р 1/42, 1977,(54)(57) ИНДУКЦИОННЙ УСТАНОВКА, со-держащая корпус с окном загрузки-выгрузки, индуктор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью относительного взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол в виде секторов и загрузочно- разгрузочное устройство, о т л и - ч а ю щ а я с, я тем, что, с целью повышения КПД установки, установка снабжена кольцевым экраном с окном, закрепленным на одной катушке и охва.тывающим другую катушку, а секторы ,поворотного стола выполнены из немагнитного жаропрочного материала, 1057556Изобретение относится к индукцион-. ному нагреву заготовок под пласти ческую деформацию и может. быть использовано в кузнечном производстве любой. отрасли промышленности. 5Известен индукционный нагреватель заготовок под пластическую деформацию) который содержит цилиндрический или овальный индуктор, а также загрузочное и разгрузочное устройство. При1 О использовании подобных нагревателей для нагрева мерных заготовок виндукторе одновременно находятся иподвергаются нагреву несколько заготовок, По мере нагрева" заготовки диск ретно перемещаются вдоль индуктора от его начала к концу, Во избежание разрушения футеровки индуктора заго" товкамн при их перемещении, заготовки располагаются иа направляющих Ц ,Недостатками нагревателя являются низкая стойкость направляющих в связи с постоянными нагрузками,иа истирание, невозможность транспортировки через индуктор по одним и тем же направляющим заготовок переменного сечения и форм, а также перекашивание и заклинивание заготовок при движении их внутри индуктора, когда производится нагрев заготовок, диаметр; которых превосходит длину, или при производительности нагревателя более 1,5-2 т/ч нагретого металла.Известен индукционный нагреватель заготовок под пластическую деформацнн 1 которые содержат секционированный З 5 цилиндрический или овальный индуктор,. в которых нагрев мерных заготовок производится при их непрерывном перемещении через нндуктор, Направляющие в конструкциях этих нагревателей отсутствуют. Транспортировка заготовок осуществляется с помощью ведущих роликов, устанавливаемых между секциями индуктора 21 .Нагреватели этой конструкции обладают несколько большим КПД из-эа отсутствия потерь направляющих, исключают возможность .кострения: заготовок, однако при производительности порядка 3 т/ч нагретого металла ин- .50 дуктор и нагреватель становятся громоздкими, так как обладают длиной более 5 м. Кроме этого, транспортировка заготовок сложной конфигурации через нагреватель невозможна. 55Известен индукционный нагреватель,.имеющий круглый поворотный стол, накотором укреплены цилиндрические ин-,дукторы, равномерно расположенныепо его окружности. Заготовки, подлежащие нагреву, устанавливаются на специальные подставки, связанные с поворотным столом и соединенные с толкателями, концы которых движутся по неподвижному копнру. Поворотный стол в процессе работы нагревателя осуществляет дискретное вращательное движение. при этом подставки с заготовками, подлежащими нагреву, с помощью толкателей вводятся внутрь цилиндрических индукторов. По завершению полного оборота поворотного стола каждая из заготовок вновь попадает на позицию загрузки-выгрузки, на которой вместе с подставкой выходит иа индуктора, На позиции загруз ки-выгрузки йагрвватель снабжен двумя механическими манипуляторами, одиниз которых снимает с подставки нагретые заготовки, другой устанавливает холодные. Питание нндукторов среднечастотной энергиейосуществляется с помощью скользящихконтактов кон тактных колец, закрепленных на валу поворотного стола, и щеток 131 .Недостатками указанного нагревателя являются.малая надежность контактного устройства, подводящего среднечастотную .энергию к индукторам,малая производительность нагревателя,так как мощность подводнмая к нему, ограничена скользящим контактным устройством, воэможность сваривания подставок с нагреваемыми заготовками, перегрев и быстрый выход из строя подставок, а также необходимость механической обработки торцов заготовок.Известен индукционный нагреватель содержащий секционнрованный овальныйиндуктори дополнительныйиндуктор,выл , полненный в виде плоских катушек, при этом плоские катушки расположены так,что могут подогревать каждую из сторон заготовки, предварительно нагретой в секционированном овальном индукторе. Каждая плоская катушка снабжена механизмом перемещения с гидравлическим приводом для регулирования зазора между заготовкой и катушкой, благода.ря чему должна регуЛироваться степень подогрева. В качестве устройства для транспортировки заготовок применяется рольганг Д 1; Недостатками известного нагревателя являются принципиальная невозможность равномерного подогрева всей057556 50 ,отсутствуют, Кроме этого, термостатирование способствует более равноосуществляется благодаря взаимодей 55 ствию поля нижней катушки с полем поверхности заготовки, обращенной к плоской карушке, малый КПД торцовых катушек (катушек с горизонтальной осью),так как. их длина в несколько раз превышает нх шнрину, а ширина при этом соизмерима с зазором,между катушкой и нагреваемой заготовкой, резкая зависимость КПД плоских катушек от зазора между ними и подогреваемой заготовкой, так как каждая из них, не считая полей рассеивания, эаэкранирована от других трех массой заготовки, и,следова- . тельно, к каждой из них применены закономерности, характерные для плоского индуктора без магнитопровода.Известен индукционный нагреватель, содержащий индуктор, выполненный из двух плоскихкоаксиальных горизонтальных параллельных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью взаимного. перемещения .вдоль общей оси, загрузочно-разгрузочное устройство нагревателя, установленно до и после индуктора, приспособлено для тран спортировки ленточных материалов 51 .Недостатки нагревателя - пониженное значение КПД из-за наличия значительных лобовых. частей индуктора и большие габаритные размеры иэ-за малого коэффициента заполнения ин" дуктора.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является ин- дукционная установка, содержащая корпус с окном, индуктор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно, установленных с воэможностью относительно взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол в виде секторов и загру; зочно-разгрузочное устройство 6 .Недостатками известной индукционной установки являются пониженный КПД, обусловленный выделением тепла током индуцируемым нижней катушкой электромагнитной системы в поворотном столе и уносимым охлаждающей его водой, а также за счет излучения наружными торцами заготовок в пространство корпуса печи, неравномерность нагрева заготовок по длине из-за явления кольцевого эффекта, проявляемо.го в секторах поворотного стола. В 4результате этого эффекта ток, индуцируемый в секторах, концентрируетсяна их внутреннем радиусе, что приводит к искажению формы поля и, соответственноперегреву торцов заготовокобращенных внутрь электромагнитнойсистемы.Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия устаНОВКИ.Для достижения поставленной целииндукционная установка, содерщая корпус сокном загрузки-выгрузки, индукттор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спи- .ральных катушек, включенных электрически встречно и установленных сВозмОжностью Относительного ВзаимнОго смещения в вертикальной плоскости,размещенный между катушками и сооснос ними поворотный стол в виде секторов и загрузочно-разгрузочное устройство, снабжена кольцевым экраномс окном, закрепленным на одной кад 5 тушке н охватывающим другую катушкуфа секторы поворотного стола выполнены нз немагнитного жаропрочногоматериала.Кроме того, секторы выполнены в 30виде П-образных рамок с толщиноййопределяемой из соотношения8 (0,25-0,3 ) 503. р.О - толщина материала, м;- удельное сопротивление, Ом м;- частота тока, ГцЗ 5 Такое конструктивнОе выполнениеобеспечивает повышение КПД индукционной установки, так как секторы, изготовленные иэ немагнитшово жаропрочного материала с толщиной стенки 40 3 =(0,25-0,3) 503 рЯ становятсяпрозрачными для элешввриагиитнойволны нижней катуевы, что исключаетиндуцирование токов и выделения мощности в них. В то же время наличие 45 кольцевого экрана предотвращает потерн лучистой энергии в пространствекорпуса установки, образуя с футеровкой верхней катушки камеру - термостат, в которой потери на излучение мерному нагреву заготовок. Индукционный нагрев заготовок верхней катушки, что полностью исключает проявление кольцевого эффекта в секторах и обеспечивает бо 1057556нее равномерный нагрев заготовокпо длине.На фиг. 1 показана индукционнаяустановка, общий вид; на фиг. 2разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - 5разрез Б-Б на фиг.2Индукционная установка содержитиндуктор, выполненный в виде двухкоаксиальных горизонтальных параллельных спиральных катушек, включен- Оных электрически встречно. Верхняяи нижняя 2 катушки индуктора выполнены иэ медной водоохлаждаемой труб"ки. Верхняя катушка 1 заформована втеплоизоляцию 3 и по ее образующей 5закреплен теплоизолнрующий экран 4охватывающий нижнюю катушку 2. Спомощью винта 5 и гайки 6, верхняякатушка 1 укреплена на несущей конструкции 7, через которую проходят 20направляющие 8 верхней катушки 1.Винт 5 через приводную шестерню 9соединен с .приводом механизма подьема (не показан).Нижняя катушка 2 заформована в 25теплоизоляцию 10 и закреплена на стой"ках 1. Между катушками 1 и 2 индуктора установлен поворотный стол 12,выполненный в виде отдельных секто- .ров 13 ввиде П-образных рамок, Каждый сектор образован из двух водоохлаждаемых трубок 14, элвктрически соединенных и выполненныхиз немагнитного жаропрочного материала,например стали марки 20 Х 23 Н 12, столщиной тенки, определяемой из соотношения(0,25"0,3) 503 ГЯВ зависимости от частоты тока катушек толщина стенки трубки 14 выбирается в пределах 15-5 мм,Поворотный стол 12 крепится к ос"нованию 15, которое опирается наупорный подшипник 16, закрепленныйна колонне 17. Подвижная часть подшипника 16 через поворотную трубу 18связана с механизмом 19 вращения ификсатором 20.Конденсаторные батареи верхней инижней катушек вынесены за пределыиндукционной установки не показаны), 5 ОсВерхняя 1 и нижняя 2 катушки индуктора, поворотный стол 2 и механизм 19 вращения закрыты теплоиэо"ляционным кожухом 21,.а также в теплоизолирующем экране 4 прорезаны аагрузочио-разгрузочные окна 22 и 23,прикрываемые дверкой 24, снабженнойприводом 25 возвратно-поступательного перемещения. 0 целью автоматизации работ установка снабжена мани пулятором 26.Индукционная установка предлагаемой конструкции работает следующим образом.В исходном положении дверка 24 открыта и поворотный стол 12 находится в положении, при котором один иэ его секторов совпадает с осью окна, Заготовка 27, подлежащая нагреву, манипулятором 26 через загрузочно-разгрузочные окна 22 и 23 укладывается на сектор 3 поворотного стола 12, Захват манипулятора 6 выводится из установки, а дверка 24 закрывается.На индуктор подается напряжение, Ток, протекающий в нижней катушке 2, создает электромагнитное поле, которое благодаря прозрачности для электромагнитной волны поворотного стола 12 взаимодействует с электромагнитным полем, созданным током верхней катушки 1, Благодаря этому ,взаимодействию осуществляется индук" ционный нагрев заготовки 27. По прошествии определенного времени, зависящего от диаметра (размеров поперечного сечения)заготовки 27, требуемой температуры нагрева и производительности установки, поворотный стсьн 12 поворачивается на заданный угол так, что следующий сектор 13 занимает позицию против загрузочных окон 22 и 23. Фиксатор 20 строго фик" сирует положения поворотного стола 12. Затем дверка 24 открывается. Манипулятор 26 укладывает на сектор 13 повооротного стола 12 очередную заготовку и захват манипулятора 26 выводится иэ, установки, а дверка 24, йерекрывает доступ в нее. По истечении времени С поворотный стол 12 вновь поворачивается на заданный угол, В подобном цикле нагреватель работает до тех пор, пока первая заготовка 27 не совершит полный оборот вместе с поворотным столом 12 и вновь не окажется против загрузочно-разгрузочных окон 22 и 23. С этого момента манипулятор 26 не. только загружает на поворотный стол 2 холодные заготовки, но и удаляет нагретые. При настройке установки на определенный типоразмер заготовки регу- лируются расстояние между верхней катушкойи нижней катушкой 2, время выдержки стола в заданном положении и подстроечная емкость,Использование предлагаемой ин,дукционной установки позволит механизировать тяжелые работы в кузнечных цехах и поднять производительность труда в 3-5 раз; повысить КПД и равномерность нагрева для широкой номенклатуры заготовок.ФГодовой экономический эФфект от использования предлагаемого индукционного нагревателя на одном нз предприятий отрасли составит приблизительно 86 тыс.руб в год.