Индуктор для нагрева цилиндрических изделий

 

ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий многослойную обмотку переменного тока, и охватывающие её внутри и снаружи кольцевые витки с разрезом по образующей , электрически связанные друг с другом, отличающийся, тем, что, с целью расширения технологических возможностей индуктрра, установленный внутри виток снабжен с наружной и внутренней сторон кольцевыми выступами, обмотка переменного тока выполнена из двух се:кций, каждая из которых снабжена выводами для присоединения к источнику питания и примыкает к боковым поверхностям наружного кольцевого выступа, торцовая поверхность которого примыкает к кольцевому витку. Установленному снаружи, образуя электрическую связь витков, а к внутреннему кольцевому выступу с двух сторон присоединены сменные ин (Л дуктирующие витки различного диаметра.

„„SU„„105 137.СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з(я) Н 05 В 6/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3465081/24-07 (22) .05;07.82 (46) 23.10.83. Бюл. N 39 (72) И.S.Eãîðîâ (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (53) 621.365.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 249111, кп. 21 h 29/03, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

М 510008, кл. Н 05 В 6/36, 1974. (54)(57) ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий мно. гослойную обмотку переменного тока, и охватывающие ее внутри и снаружи кольцевые витки с разрезом по абразующей, электрически связанные друг с другом, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей индуктора, установленный внутри виток снабжен с наружной и внутренней сторон кольцевыми выступами, обмотка переменного тока выполнена из двух секций, каждая из которых снабжена выводами для присоединения к источнику .питания и примыкает к боковым поверхностям наруж- ного кольцевого выступа, торцовая поверхность которого примыкает к кольцевому витку, установленному снаружи, образуя электрическую связь витков, а к внутреннему кольцевому выступу с двух сторон присоединены сменные индуктирующие витки различного диаметра, l 0501

Изобретение относится к нагреву металлов электромагнитным полем и может быть использовано для двухзонного индукционного нагрева цилиндрических деталей токами промышленной и пониженной частоты.

Известен индуктор для нагрева цилиндрических изделий, содержащий первичную многовитковую обмотку и установленную внутри обмотки разрезную медную втулку, снабженную изогнутыми ребрами, образующими пазы,, в которые уложены витки первичной обмотки, что обеспечивает усиление электромагнитной связи между обмоткой и индуктирующей медной втулкой и ведет к повышению электрического КПД индуктора (1).

Недостатком индуктора является невозможность его использования для дву.,зонного нагрева одновременно токами одной либо нескольких частот, для создания условий глубинного нагрева и закалки с закономерным благоприятным распределением твердости по сечению детали. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности. является индуктор для нагрева цилиндрических изделий, содержащий многослойную обмотку переменного тока и охватывающие ее ЗО внутри и снаружи кольцевые витки с разрезом по образующей, электрически связанные друг с другом Г2 ) °

Известный индуктор с точки зрения

- КПД более эффективен, однако он имеет 35 весьма ограниченные технологические возможности и не в состоянии обеспечить одно- и двухдонный нагрев деталей.

Целью изобретения является расши- 4о рения технологических возможностей индуктора.

Поставленная цель достигается тем, что в индукторе для нагрева цилиндрических изделий, содержащем многослой-.45 ную обмотку переменного тока и охватывающие ее внутри и снаружи кольцевые витки с размером по образующей, электрически связанные друг с другом, установленный внутри виток снабжен с 50 наружной и внутренней сторон кольцевыми выступами, обмотка переменного тока выполнена из двух секций, каждая . из которых снабжена выводами для присоединения к источнику питания и при 55 мыкает к боковым поверхностям наружного кольцевого выступа, торцовая по.верхность которого примыкает к коль" ( (37 л цевому витку, установленному снаружи, образуя элекктрическую связь витков а (Ф к внутреннему кольцевому выступу с двух сторон присоединены сменные индуктирующие витки различного диаметра.

На фиг,1 изображен индуктор, общий вид; на фиг.2 - разрез Я-А на фиг. 1.

Индуктор содержит первичную двухсекционную многослойную обмотку 1, внутри расположенный вторичный виток, выполненный в виде разрезной медной втулки 2; снабженной коЛьцевыми выступами 3 и 4 (фиr,2), наружный вто— ричный виток -. втулку 5, электрически параллельно подключенную к втул— ке 2 при помощи выступа 3, и боковые клеммы 6 и 7, расположенные на выступе 4, с помощью которых к втулке 2 подключены сменные индук тирующие вит-. ки 8 и 9 с неодинаковыми радиальными и осевыми размерами. Внутри витков 8 и 9 установлено закаливаемое изделие

10, которому при помощи спомогательйого механизма (не показ н ) сообщается угловое движение ы и поступательное перемещение V относительно неподвижного индуктора.

Индуктор работает сле ующим об( разом.

В секции витков 11 и 12 первичной обмотки 1 подаются токи от двух гене.раторов разной частоты. Причем в секцию витков 11 подается ток более низкой частоты (например, 50 гц ), а в секцию 12 - более высокой частоты (например, 1000 Гц ), Так.,как между секциями l1 и 12 расположен медный выступ 3, взаимное электромагнитное влияние разночастотных токов в секциях исключено, что обеспечивает стабильный заданный режим работы как re" нераторов, так и сменных индукторов

8 и 9, Циркуляция токов по виткам секций 11 и 12 вызывает образование в окружающем пространстве электромагнитных полей соответствующей частоты, . которые, проникая в боковые поверхности выступа 3, возбуждают в них индукцированные ЭДС. Под действием ЭДС в поверхностном слое торцов выступа

4 будут циркулироват,ь токи, которые в случае подключения к торцам сменных витков 8 и 9 будут замыкаться по их внутренним поверхностям в,силу того, что кажущееся сопротивление току в них оказывается наименьшим. Плотность тока в витках 8 и 9 значительно воз( (3 10501 растает при создании надежного -)1 электрического контакта между выступом 3 и внутренней поверхностью наруж" ной медной втулки 5, так как индуктированные в ней токи стекают по бо- . 5 ковым поверхностям выступа 3 на выступ

4, а с него в витки 8 и 9, где происходит их концентрация.

С ростом плотности токов в витках

8 и 9 происходит увеличение концентра-10 ции образуемых ими магнитных полей.

Последние охватывают изделие 10, возбуждают в нем вихревые токи и нагревают.

Нагрев происходит одновременно в !5 двух зонах - под витками 8 и 9. Причем благодаря экранирующему выступу

4 магнитные .поля, образованные разночастотными токами в витках 8 и 9, замыкаются в пределах этих витков, не - 20 оказывая существенного влияния друг на друга. "Широкий" виток 9, имеющий к тому же большой радиальный размер,, питается током более низкой частоты, чем виток 8, поэтому нагрев изделия 25

10 в этой зоне совершается при относительно небольшой удельной мощности, отличается пониженным градиентом тем-. ператур и проникает на значительную радиальную глубину. При поступатель- щ ном движении изделия 10 в направлении Ч нагретая до заданной температуры, меньшей точки аустенизации, по-. верхность попадает в "узкую" зону концентрированного магнитного поля . 35 под витком 8, где.быстро нагревает" .ся до состояния полной аустенитиза"

37 ции и затем подвергается охлаждению по заданному режиму.

Двухзонный нагрев с неодинаковой интенсивностью и на различную глубину обеспечивается и в случае электропитания секций витков 11 и 12 первичной обмотки 1 током одной частоты . за счет увеличения радиального и осевого размеров витка 9 и уменьшения тех же размеров витка 8, Причем оптимальное соотношение размеров витков

8 и 9 устанавливается экспериментальным,путем, исходя из требований прочности изделий. Таким образом, конструкция предложенного индуктора универсальна, достаточно надежна и проста ,в эксплуатации.

Базовая часть индуктора выполняетI ся по наибольшему диаметру изделия (например, 1500 мм ) и устанавливается постоянно% на закалочном станке, а сменные индуктирующие витки Я и 9в зависимости от текущего диаметра обрабатываемого валка (например, 50 мм )

Индуктор обладает повышенным электрическим КПД в связи с наличием междуслойной экранизации.

Предложенный индуктор не требует применения громоздких согласующих трансформаторов, внешних экранов и сменных первичных обмоток. При увеличении расстояния между индуктирующими виткамй и размещении здесь спрейера изменение направления поступательного движения Ч изделия обеспечивает не только его закалку, но и отпуск с помощью "широкого" витка.

1(!50137

105о137

Составитель О, Щедрина

Техред И.Надь . . Корректор О,Тигор

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 8464/57

Тираж 845 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква Ж-35, Раушская наб., д. М5

1 \

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4