Индуктор для нагрева

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 349 05 В б/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТВУ ОРСК бовым н с ш ормуле ов ом а е и др. Инагрева,Ь вы рую н(54) (57) 1 е ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА, содержащий две плоские катушки,включенные встречно и установленные в горизонтальных плоскостях оппозитно одна к другой с зазором, каждая из которых выполнена по меньшей мере из одного цндуктирующего проводника в виде плоского прямоугольного зигзага, параллельные стороны которого обраэуют активные участки, а соединяющие .их стороны - лобовые участкй,т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева концов прутковых заготовок, активные участки каждой катушки устан лены наклонно к ло аг , определяемым по ф= (3,5- Ф,5) Ь+ асов сширина активных участков определятся по формулеЬ=1,2 Ьэ 1 оо 0,5 1 з 1 ь 2 К, де Т - шаг активных участков индуктирующего провода, м 1 Ь - зазор между катушками, м 1- длина активных участков,м 1 с - острый угол, оьраэуемый активными и лобовыми участками; Ь - ширина активных участков, 2. Индуктор по п.1, о т л И ч а - р щ и й с я тем, что прн выполнении Е атушек нз двух и трех индуктируюих проводников параллельные стороы проводников устанавливаются вплот ую одна к другой.3. Индуктор по пп, 1 и 2, о т и ч а ю щ и й с я тем, что при полнении катушек из трех индуктищих проводников ширина крайних роводников составляет 0,6-0,8 шириы среднего проводника.изобретение относится к электрогермии и предназначено для индукцион.лого нагрева концов заготовок под,1 ластическую деформацию,Известен щелевой индуктор для нагрева концов заготовок, выполненныйиз прямоугольной трубки, на концахкоторой выполнены П-образные перемычки, под которыми проходят концызаготовок при входе и выходе иэ индухтора. йндуктирующий провод индук" 10тора снабжен магнитопроводом, имеющим собственную систему охлаждения,и тепловыми экранами из жаростойкого теплоизолирующего материала 11,Недостаток данного индукторачизкий КПД при нагреве концов заготовок большой длины, так как в этомслучае длина П-образных перемычекоказывается сравнимой с длиной всегоиндуктирующего провода. 20Наиболее близким к предлагаемомуявляется индуктор для нагрева, содер.жащий две плоские катушки, включенные встречно и установленные в горизонтальных плоскостях оппоэитно одна к другой с зазором, каждая иэкоторых выполнена по меньшей мере изодного индуктирующего проводника ввиде плоского прямоугольного зигзага, параллельные стороны которогообразуют активные участки, а соединя:ощие их стороны - лобовые участки 23.Недостатком известного индуктораягняется неравномерный нагрев заготовок по поперечному сечению и какследствие пониженная производительность. Это объясняется тем, что индуцированные токи достигают максимальной величины в частях заготовокУближайших к активным участкам индук-тирующего провода, и, взаимно уничтожаясь, падают до нуля в частях эаготовок, равноудаленных от активныхучастков индуктирующего провода. Этов свою очередь требует выдержки заготовок для выравнивания температуры по их поперечному сечению за счеттеплопроводности, неизбежно приводитк снижению производительности процесса нагрева, 50Цель изобретения - повышение равномерности нагрева концов прутковыхзаготовок,Поставленная цель достигаетсятем, что в индукторе для нагрева,содержащем две плоские катушки, включен.ные встречно и установленные в горизонтальных плоскостях оппозитноодна к другой с зазором, каждая иэкоторых выполнена по меньшей мереиэ одного индуктирующего проводникав виде плоского прямоугольного зигзага, параллельные стороны которогообразуют активные участки, а соединяющие их стороны - лобовые участки,активные участки каждой катушкиустановлены наклонно к лобовым и сшагом, определяемым по формуле 7:(3,5 - 4,5)%+0 со 5 Ы а ширина активных участков определятся по формуле 51 п с + 0,5051 п 2 сшаг активных участковиндуктирующего провода,м;зазор между катушками, мдлина активных участков,м;острый угол, образуемыйактивными и лобовымиучастками;ширина активных участков,Ме Ь=1,2 Ъгде т При выполнении катушек из двухи трех индуктирующих проводников параллельные стороны проводников устанавливаются вплотную одна к другой,Кроме того, при выполнении катушек из трех индуктирующих проводников ширина крайних проводников составляет 0,6-0,8 ширины среднего проводника.Выполнение активных участков индуктирующего провода под острым углом к лобовым частям индуктора позволяет индуцировать в каждой иэ нагреваемых заготовок дополнительнуюветвь тока, протекающего по их поверхности в плоскости, перпендикулярной продольным осям заготовок,Этот ток повышает равномерность нагрева поверхности заготовок и темсамым одновременно сокращает технологически необходимое время нагрева,т,е. повышает производительностьпроцесса, Выполнение ветвей индуктирующего провода с указанным шагомпозволяет уменьшить взаимодействиемагнитных полей соседних один с другим активных участков, принадлежащих одной ветви индуктирующего прово.да, ток в которых направлен в противоположные стороны. Это позволяетсузить зоны на поверхности нагреваемой заготовки, в которой составляющая индуцированного тока, протекающего вдоль заготовки, падает до нуля,и тем са.ым повысить равномерностьнагрева, а следовательно, повыситьпроизводительность нагрева,Выполнение активных участков индуктирующего провода указанной ширины позволяет обеспечить более равномерное магнитное поле между активными участками индуктирующего провода и тем самым повысить равномерность нагрева заготовок по периметру, расширив зоны существования составляющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заго15 50 товок, и сузив зоны, в которых этасоставляющая падет до нуля,Установка в каждой из параллельных катушек индуктора двух или более электроизолированных одна отдругой, включенных электрически согласно и пространственно смещенныходна относительно другой на ширинуактивной части ветвей индуктирующего провода, позволяет добиться более равномерного принудительного 10распределения плотности тока по ширине активных частей и тем самымсоздать между ними более равномерное магнитное поле. Это в свою очередь позвЬляет повысить равномерность нагрева заготовок по периметру за счет расширения зон существования составляющей индуцированныхтоков, направленной вдоль нагреваемых заготовок. 20При установке каждой из параллельных катушек индуктора трех и болееветвей индуктирующего провода выполнение крайних в группе активныхучастков индуктирующего провода шириной, равной 0,6-0,8 ширины активных участков, заключенных между ними, позволяет повысить напряженность магнитного поля под крайнимиактивными участками и тем самым расширить зону существования составляющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заготовок,что повышает равномерность нагреваи снижает технологически минимальнонеобходимое время нагрева заготовок,т.е, повышает производительностьпроцесса,На фиг. 1 изображен индуктор длянагрева, вид спереди; на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - 40схема протекания токов в системеиндуктор-эаготовка; на фиг, 4 - распределение продольной составляющейплотности индуцированных токов попоперечному сечению нагреваемых заготовок и переменного магнитного поля в системе индуктор-заготовка;на фиг, 5 - разрез по автивным частям индуктирующего провода катушки,выполненной иэ двух ветвей; нафиг. б - то же, выполненной из трехветвей,Индуктор выполнен иэ верхней 1и нижней 2 катушек индуктирующегопровода, состоящих из активныхучастков 3 и лобовых частей 4, изготовленных иэ медной водоохлаждаемой трубки, Активные участки 3 установлены под острым углом к лобовым частям 4, изготовлены шириной5 и расположены параллельно один 60другому с шагом б;С пол 1 ощью шпилек 7 катушки 1 и 2индуктирующего провода закрепленына электроизолирующих платах 8 и 9.Для защиты от излучения нагретых 65 заготовок 10 они заформованы в футерсвку 11 иэ теплоизолирующей, электроизолирующей керамической массы. Платы 8 и 9 с закрепленными на них катушками 1 и 2 индуктирующего провода установлены параллельно одна другой и оппозитно. Верхняя плата 8 соединена с приводом 12, обеспечивающим ее вертикальное поступательное перемещение, Нижняя плата 9 установлена на основании индукционного нагревателя (не показан), Для поддержки концов нагреваемых заготовок 10 на футеровке 11 нижней платы 9 установлена водоохлаждаемая направляющая 13.Для повышения равномерности нагре . ва на каждой из электроизолирующих плат 8 и 9 могут быть размещены две и более ветвей индуктирующего провода (фиг. 5 и 6). В этом случае активные участки 3, 14 и 15, принадлежащие различным ветвям индуктирующего провода, установлены вплотную один к другому, При установке на каждой из плат 8 и 9 более двух ветвей индуктирующего провода активные участки выполнены шириной 16, составляющей 0,06-0,08 от ширины участ. ков 3, заключенных между ними.Индуктор работает следующим образом.При включении индуктора по верхней 1 и нижней 2 катушкам индуктирующего провода протекает переменный ток 17, благодаря чему вокруг активных участков 3 катушек 1 и 2 индуктирующего провода создается переменное магнитное поле, Поскольку активные участки 3 н клонены под углом к лобовым частям 4, а за готовки 10 при нагреве расположены перпендикулярно к лобовым частям 4 и параллельно плоскостям электроизо. лирующих плат 8 и 9, силовые линии 8 переменного магнитного поля лежат в плоскостях, пересекающих продольные оси заготовок 10 также .под углом. Это приводит к тому, что плотность индуцированных в заготовках 10 токов имеет две составляющие 19 и 20, продольную составляющую 19, направленную вдоль продольной оси заготовок 10, и азимутальную составляющую 20, направленную перпендикулярно продольной оси заготовок 10, При этом составляющая 20 обеспечивает более равномерный нагрев заготовок 10 (по сравнению со случаем ее отсутствия),По мере нагревания заготовки 10 дискретно перемещают через индуктор, при этом шаг перемещения заготовок 10 равен шагу б акт: вных участков 3 индуктирующего провода. Мощность, подводимую к индуктору, и время нагрева заготовок 10 выбирают из условия достижения заготовками требу 1107349емой температуры на выходе из индуя= тора и обеспечения техиологически допустимого температурного переПада по их поперечному сечению,Постоянство зазора между катушками 1 и 2 индуктирующего провода и нагреваемыми заготовками 10 при переходе от одного типоразмера за" готовок 10 к другому осуществляется с помощью привода 12. Это позволяет поддерживать на достаточно высоком уровне постоянным кПД индуктора независимо от типоразмера нагреваемых заготовок.5 Предлагаемый индуктор обеспечивает более равномерный наГрев заго" тонки при одновременном повышении производительности процесса нагрева.Филиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектн ираж 783Государственнолам изобретениМосква, Ж,Подписно комитета СССР и открытий ушская наб д4/