Установка для нагрева изделий Советский патент 1984 года по МПК C21D1/10 

Изобретение относится к индукцион ному нагреву изделий и может быть использовано в составе электротермических установок для нагрева изделий под закалку, пайку, отпуск и другие электротермические процессы. Известна установка для нагрева изделий, содержащая индуктор с магнитопроводом, обеспечивающим локальны нагрев шва l j. Индуктор работает на частоте 2400 Гц мощностью 600 кВт и излучает шум с уровнем звукового давления на расстоянии 1 м от индуктора в 95100 дБ при допустимом уровне 71 дБ в октавной полосе со средней частотой 4000 Гц, т.е. в полосе наиболее интенсивного шума этой установки. Известна установка для локального нагрева швов труб, состоящая из индукционного нагревателя, включающего индуктор, механизм его крепления и конденсатооную батарею. Для уменьшен уровня шума, излучаемого в помещение цеха, вся установка заключена в звукоизолирзпощёе помещение, локализующее излучаемый шум внутри этого помещения. Установка снабжена системами автоматики и управления, позволяющими расположить рабочие места операторов вне этого помещения. Тако помещение позволяет снизить уровень излучаемого установкой во внешнее пространство шума до допустимого уро ня. При этом степень снижения шума зависит только от качества выполнени звукоизолирующего помещения, толщины и свойств материала 1.2, Недостатком такой установки являются большие капитальные затраты, связанные со строительством звукоизолирующего помещения, оборудования его системами дистанционноговуправления и автоматики. Уменьшение стоимости щумоизолирующих устройств на индукционных уст новках достигается применением негерметичных кожухов из звукоизолирующих материалов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является установка для нагрева изделий, включающая индуктор и звукоизолирующий кожух Кожух размещают над индуктором на расстоянии, обеспечивающем отсутствие наводок от электромагнитного поля индуктора LSj. Такой кожух эффективен на установ ках мощностью до 300 кВт, в этом случае уровень шума, излучаемый индуктором установки., удается снизить до нормируемых величин. Так например, на установке локальной термообработки швов спиральношовных труб стана 630 применение кожуха снизило уровень шума с 83 дБ без кожуха до 70 дБ при мощности, потребляемой уста новкой, 280 кВт. При повьщ1ении мощности установки выше 300 кВт добиться требуемых (допустимых) уровней шума не удается. Целью изобретения является уменьшение уровня шума. Поставленная цель достигается тем, что в установке, для нагрева изделий, включающей индуктор и звукоизолирующий кожух, последний охватывает проводники индуктора. Звукоизолирующий-кожух выполнен из синтетической резины на основе изопренового бутадиен-нитрильного и силаксанового каучука. На фиг. 1 и 2 изображена поперечные разрезы индуктора с кожухом, на фиг. 3 - поперечный разрез индуктора с кожухом, в звукоизолирующем слое которого выполнены отверстия. Проводники 1 индуктора окружены звукоизолирующи кожухом 2.-На фиг.1 звукоизолирзтощим кржухом окружен каждый проводник в отдельности, а на фиг. 2 все проводники 1 окружены общим кожухом 2. Проводники 1 индуктора смонтированы на каркасе 3, служащем i для их поддержания и закрепления. Звукоизолирующий кожух 2 выполнен из термостойкого, диэлектрического звукоизолирующего материала, в качестве которого может быть использована синтетическая резина на основе изопренового бутадиен-нитрильного и силаксанового каучуков. Для технологичности/изготовления индуктора в кожухе 2 и удобства демонтажа кожуха 2 резина берется сырой, без стабилизирующих добавок. Резина может быть армирована одним или более слоями высокотемпературного гибкого материала, например стеклоткани. Кожух 2 монтируется на проводниках 1 индуктора путем наложения листов указанного материала на поверхность проводников 1. Сцепление между листами достигается за счет хорошей адгезии между материалом листов. В то. же время адгезия применяемой в качестве материала звукоизо- . лирзпощего кожуха 2 сырой синтет.ической резины к другим материалам - металлу, текстолиту и др. плохая, что позволяет без особых затруднений накладывать кожух 2 как на изолированные, так и на неизолированные проводники 1 индуктора и демонтировать его в случае необходимости без повреждений. При наложении кожуха 2 на неизолированные проводники 1 индуктора рекомендуется использовать схему на фиг. 1, в ,этом случае кожух выполняет функцию одновременно и электроизоляции, на изолированные схему на фиг. 2. Таким образом удается получить звукоизолирующий кожух 2 практически акустически герметичным, т.е. без щелей и отверстий, ухудшающих фактическую звукоизоляцию кожуха.

В .ряде случае проводники 1 индуктора выполняются с технологическими подводами, например как показано на фиг. 3, со шпильками 4 для их крепления на каркасе 3 индуктора. В этом случае, по описанной технологии трудно изготовить кожух 2 без щелей и отверстий и его эффективность падает Звуковая энергия, накапливающая между звукоизолирующим слоем 5 кожуха 2 и поверхностью проводников 1 индуктора через щели 6--выходит наружу. Для повьщ1ёния фактической звукоизоляции кожуха 2 между его звукоизолирующим слоем 5 и проводниками 1 индуктора размещают звукопоглощающий слой 7. Его выполняют из звукопоглощающего ма{Териала типа базальтового или стекловолокна.

При протекании тока по проводникам 1 индуктора между последними действуют электромагнитные силы притязания или Отталкивания в зависимости от мгновенного взаимного направления тока в проводниках 1, ко.торые возникают в каждый полупериод тока. Частота действующих электромагнитных сил в два раза превьшает частоту тока в проводниках 1 индуктора. Эти силы вызывают колебания проводников 1 и тем самым обуславливают частоту и интенсивность излучения воздушного шума проводниками 1 индуктора. При применении звукоизолирующего кожуха 2, наложенного вокруг проводников 1 индуктора, излучаемый индукто эом шум, отражаясь от звукоизолирующего слоя-5 кожуха 2 индуктора;локализуется между кожухом 2 и излучающей поверхность проводников 1 индуктора.

При наличии между звукоизолирующим слоем 5 кожуха 2 и проводниками 1 индуктора звукопоглощающего слоя 7 звук, многократно отражаясь между этими поверхностями, поглощает- . ся материалами-звукопоглотителями. Таким образом, достигается снижение

уровня шума, излучаемого индукторами во внешнее пространство.

Фактическая звукоизоляция кожуха определяется звукоизолирующей способностью материала кожуха и поглощения отражаемой звуковой энергии в пространстве между звукоизолирующими материалами кожуха и излучающей поверхностью, которое зависит от вида примененного звукопоглотителя и его

толщины.

Для достижения наибольших величин указанных параметров в качестве звукоизолирующего материала кожуха выбрана синтетическая резина. Синтетическая резина обладает следующими положительными свойствами при ее использовании в качестве звукоизояиРЗпощего кожуха индукционной установки: имеет высокую звукоизолирующую

способность, средняя звукоизолирующая способность резиновой преграды больше, чем у стальной преграды одинаковой поверхностной массы, и не имеет провала звукоизоляции на критических частотах, что имеет место у других материалов; является диэлектриком, поэтому функции звукоизоляции могут быть совмещены с функциями электроизоляции, а также в ней не наводятся индуктированные токи, поэтому отсутствует нагрев звукоизолирующего кожуха и связанные с этим потери энергии; вьщерживают высокую температуру (до ) без повреждения, что позволяет размещать кожух в непосредственной близости от нагреваемого изделия; позволяет изготовить кожух без щелей и отверстий, легко его демонтировать.

В .качестве поглотителя выбрано базальтовое волокно либо ультратонкое (толщиной менее 0,05 мм) стекловолокно. Эти материалы вьщерживают высокие температуры (1000°С), а также

имеют высокий коэффициен звукопоглощения в звуковой диапазоне частот при которых работают индукционные установки. Пример. Проводилось измерение уровня шума индуктора со звукоизоляцией в виде кожуха, наложенного на витки индуктора, кожуха, размещенного над индуктором, и без него. Р1змерения производились аппаратурой фирмы RFT, в комплект которой входили шумомер PSI 202, актавные фильтры OF 101, микрофон МК 102 на треноге. Погрешность измерений л ±2 дБ. Помещение, в котором производились измерения шума, имеет размеры 80 X 10 X 6 м и не имеет звукопоглощающей облицовки. Расстояние от индуктора доближайшей стены составл ло 4 м. Источником шума являлся индуктор для локального нагрева, состоящий из сектора индуктирующих витков шир ной 60 мм и двух секторов обратных витков шириной по 120 мм, расположенных симметрично по обе стороны о индуктирующих на расстоянии от них по 120 мм. Длина индуктора 1200 мм Питание индуктора осуществлялось о генератора частотой 2400 Гц, находящегося в изолированном помещении. Шум, излучаемьш индуктором, является постоянным, тональным, с максимумом интенсивности на частоте, равной удвоенной частоте рабочего тока индуктора 2, т.е. в октавной полосе со среднегеометрической частотой 4000 Гц. Постоянньй режим поддерживался регулировкой тока генератора 1 600 А и напряжения на нем Up 800 Б. Индуктор подсоединялся к токопадводящим щинам генератора с помощью гибких водоохлаждаемых кабелей. Микрофон располагался на расстоянии 1,5 м от индуктора в направлении, перпендикулярном продольной оси индуктора, и не ближе 1,5 м от ближайшей стены помещения. Измерения проводились как на холостом индукторе, так и на- индукторе с нагрузкой, в качестве которой использовались стальная водоохлаждаемая труба 0 500 мм с толщиной стенки 2 мм, длиной 1500 мм. Результаты измерений шума индуктора без кожуха приведены в табл. 1. Таблица 1

1. УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ, включающая индуктор и звукоизолирующий кожух, отличающаяся тем, что, с целью снижения уровня шума, звукоизолирующий кожух охватывает проводники индуктора. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что звукоизолирующий кожух выполнен из синтетической резины на основе изопренового бутадиен-нитрильного и силаксанового каучука. (Л 00 о Г) (Риг.1

8000

58 63 65 4000 2000

Поскольку вклад нагрузки в шумообразование незначительньй, дальнейшие измерения проведены без нагрузки.

83 93 75

84 95 76

69 71 73

Результаты измерения щума индуктора со звукоизолирующим диэлектрическим кожухом представлены в табл. 2. Результаты измерения шума индуктора со-звукоизолирзтощим металлическим кожухом, размещенным над индуктором, йредставлены в табл. 3. Результаты измерений показывают, что звукоизолирующая способность предложенного кожуха определяется за коном масс и фактически звукоизоляция его достигает 28 дБ при толщине звукоизолирующего .слоя кожуха э - 10 мм. Предложенная индукционная установ ка обладает следзшнцими преимуществами по сравнению с известными: уровень шума, излучаемый индуктором, снижен на 30 дБ и его уровень удовлетворяет требованиям по сравнению с базовым вариантом, когда индукцион ная установка помещена в звукоизолирзпощее помещение, предлагаемая установка с кожухом, наложенным непосред ственно на витки индуктора, требует меньших капитальных затрат, меньший расход материалов и более технологична в исполнении. Так, капитальные затраты на строительство звукоизолирующего помещения установки локальной термообработки труб стана 203-530 составили 300 тыс. руб., в то время как звукоизоляция, наложенная по предлагаемому методу, обой дется в 3000 руб. Предлага.емая установка не требует средств дистанционного управле- , ния и автоматики, так как рабочее

Таблица 2 место оператора может быть выбрано в непосредственной близости от нее. Индукционная установка может быть использована на уча:стках локальной термообработки трубоэлектросварочных агрегатов, а также во всех случаях индукционного нагрева, при которых требуется снижение уровня шума. Экономический эффект может быть оценен в виде снижения капитальных затрат на звукоизоляцию одной установки и капитальные затраты могут быть снижены до 100 раз. Предлагаемая установка также позволяет снизить излучаемьй уровень шума до требуемого стандартами, что улучшает условия труда операторов электротермических установок. Т а б л и ц а 3

п

.

У/////Л

п

V//////,