Индуктор-трансформатор для нагрева деталей Советский патент 1984 года по МПК H05B6/36 

1 1 Изобретение относится к электроте мии, а именно к индукционньтм нагрева тельным устройствам, и может быть ис пользовано для нагрева электропроводящих деталей в машиностроительном производстве, в приборостроении и т. Известен индуктор-трансформатор для нагрева цилиндрических деталей, содержащий цилиндричес ие первичную и вторичную обмотки, причем вторична обмотка состоит из двух частей, элект рически связанных между собой, одна из которых размещена внутри первичной, а другая охватывает ее Г1. Недостатком этой конструкции являет ся низкий КПД вследствие незначительно электромагнитной связи (коэффициент связи между обмотками не превышает 0,6 ... 0,7). Это объяст яется необхо димостью достаточно большого зазора Между обмотками для обеспечения элект рической изоляции и невозможностью введения магнитопровода как между обмотками, так и внутри вторичной обмотки. Если обе части вторичной обмотки электрически соединены в торцовой чисти, потери в ней увеличи ваются, а без -такого соединения торцовые поверхности первичной обмотки остаются открытыми, что снижает КПД трансформатора. Следует указать также насложность выполнения разъемной конструкции такого трансформатора. Наиболее близким к предлагаемому по техническому существу является индуктор-трансформатор для нагрева деталей, содержащий первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вто ричную, выполненную в виде электрически связанных между собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и выполнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых ко. лец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде незамкнутого коль ца и электрически соединенньк с ним двух боковых дисков с трубками водоохлаждения 2. Однако в известном устройстве нагрев плоских деталей (кромок свари ваемых труб, стыков цилиндрических деталей под сварку и т.д.) становится малоэффективным вследствие того, что ток на внутренней поверхности такого трансформатора-индуктора, являющейся активной частью, протекает в одном направлении по всей ее высоте. Ток в детали, повторяя токораспределение в индукторе, не может 72 обеспечить преимущественного разогрева плоских кромок или стыков, что снижает общий КПД (как термический, так и электрический) нагрева. К недостаткам конкретной конструкции известного устройства относится сложность обеспечений необходимой жесткости при сохранении достаточной электрической прочности изоляции стягивающих обе половины вторичной обмотки болтов. Пель изобретения - повышение эффективности нагрева продольных и кольцевых стыков цилиндрических деталей. Поставленная цель достигается тем, что в индукторе-трансформаторе для нагрева деталей, содержащем первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вторичную, выполненную в виде электрически связанных между собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и выполнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых колец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде незамкнутого кольца и электрически соединенных с ним двух боковых дисков с трубками водоохлаждения, кольца вторичной обмотки, размещенные внутри первичной, разнесены по разные стороны первичной обмотки и примыкают к ее боковым поверхностям, а концы каждого из колец соединены проходящими внутри них и параллельными оси индуктора перемычками. Вторичная обмотка индуктора может быть снабжена дополнительным незамкнутым водоохлаждаемым кольцом, примыкающим к внутреннему диаметру кольца, обхватывающего снаружи первичную обмотку, и установленным соосно с одним из колец вторичной обмотки, расположенной внутри первичной, и жестко соединенным с нимперемычками. На фиг. 1 изображен индуктор-трансформатор, общий вид (разрез В-В на фиг. 2); на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 вьщелена только активная часть вторичной обмотки и дан пример использования предлагаемого устройства для нагрева кольцевых стыкюв труб. Первичная обмотка 1 представляет собой дисковую многовитковую двухрядную катушку, которая выполнена из водоохлаждаемой прямоугольной трубки. Вторичная обмотка состоит из двух частей. Часть, охватывающая первичную обмотку снаружи, выполнена из незамкнутого кругового кольца 2 с боковыми дисками 3 и 4. Часть вторичной обмотки, расположенная внутри первичной, выполнена из водоохлаждаемых трубок и содержит кольца 5 и 6 расположенные по обе стороны первичной обмотки коаксиально с ней. Кольца 5 и 6 соединены между собой перемычками 7 и 8, параллельными основанию индуктора-трансформатора. К коль цу 5 неразъемно крепится водоохлажда емое кольцо 9. Кольцо 9 крепится к верхнему кольцу 5 с помощью перемычек 10 и 11. К кольцу 6 неразъемно прикреплен дистанционный диск 12, к которому крепится штуцер 13 и в отверстие которого пропущен штуцер 14 Оба этих штуцера проходят через отверстие в диске 3. Витки первичной обмотки 1 электрически изолированы друг от друга и от колец 5 и 6. Вывог.ы 15 и 16 первичной обмотки крепятся к внутренним кольцам нижнего и верхнего ряда и проходят через . кольцевой зазор вторичной обмотки. Выводы снабжены контактными планками 17 и 18. Кольцо 2 снабжено фланцем 19, с помощью которого осущест- вляется разъемное соединение обеих частей вторичной обмотки. Диски 3 и спаяны трубками охлаждения. Для охлаждения колец 5, 6 и 9 с соответст вующими перемычками предусмотрены подающий 14 и сливной 13 штуцера. Из штуцера 14 вода поступает в пере мычку 8, проходит по -верхнему кольцу 5, перемычке 7, нижнем/ кольцу 6 и выходит через штуцер 13. В перемы ках 7 и 8 имеются отверстия, которы служат для охлаждения кольца 9 и перемычек 10 и 11. Индуктор-трансформатор работает следующим образом. Нагреваемая деталь 20 располагается с зазором по отношению к части вторичной обмотки, находящейся внут ри первичной. Функции активного про вода индуктирующей части выполняют кольца 5 и 6, а также перемычки 7 и 8 (фиг. 4). Ток высокой частоты, протекающий в первичной обмотке 1, наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу, .под действием кото рой ток во вторичной обмотке протекает следующим образом: по внутренним поверхностям внешнего кругового кольца 2 и боковых дисков 3 и 4 про текают токи одного направления. Они замыкаются на наружных поверхностях активной части индуктора, т.е. на поверхностях колец 5 и 6 и перемычек 7 и 8. Таким образом, по наружной поверхности активной части вторичной обмотки протекает ток, равный сумме токов, индуктированных на внутренних поверхностях,деталей 2, 3 и 4. Направление тока в активной части показано стрелками (фиг. 4). Протекание тока в кольцах 5 и 6, а также в перемычках 7 и 8 во взаимно противоположных направлениях создает дополнительные возможности для использования предлагаемого устройства. Токи в деталях, направленные противоположно току в индуктирующей части трансформатора, разогревают наружные поверхности, обращенные к наружным поверхностям активных проводников. Если нагреву подвергается деталь цилиндрической формы, направление токов в ней такое же, как и при использовании известного индукторатрансформатора для этой цели. При нагреве (для целей термообработки или предварительного нагрева под сварку) стыков цилиндрических деталей, в частности труб, направление токов в деталях противоположно, если они размещены так, что кольца 5 и 6 расположены симметрично относительно стыка. Благодаря эффекту близости токи, протекающие в противоположных направлениях, вьЕтесняются на кромки труб, что улучшает термический КЩ их наг рева. Если в предлагаемый индуктор-трансформатор поместить трубу, имеющую продольный стык, то токи в трубе протекают следующим образом: по наружной поверхности трубы, затем вдоль кромок (повторяя направление тока в перемычке 8) затем по спинке трубы уже в противоположном направлении, и далее, вдоль кромок, замыкаясь.снова по спинке. Благодаря протеканию тока вдоль кромок в противоположных направлениях вследствие эффекта близости ток вытесняется на кромки, преимущест.венно разогревая их, Предлагаеьалй индуктор можно использовать и длд сварки гфодольных швов труб. Таким образом, предлагаемый индуктор-трансформатор, сохраняя минимальную индуктивность рассеивания.

51128407 .

что объясняется выполнением его вто- описанными преимуществами, отражающиричной обмотки так, что она со всех ми расширение его функциональных возсторон охватывает первичную, обладает можностей.

1. ИНДУКТОР -ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ НАГРЕВА ДЕТАЛЕЙ, содержащий первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вторичную, выполненную в виде электрически связанных мезкду собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и вьтолнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых колец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде незамкнутого кольца и,электрически соединенных с ним двух боковых дисков с трубками йодоохлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева продольных и кольцевых стыков цилиндрических деталей, кольца вторичной об мотки, размещенные внутри первичной,:, разнесены по разные стороны первичной обмотки и примыкают к ее боковым йоверхностям, а концы каждого из колец соединены проходящими внутри них и параллельными оси индуктора перемычками. 2. Индуктор-трансформатор по п. 1 отличающийся тем, что вторичная обмотка снабжена дополнительным незамкнутым водоохлаждаемым кольцом, примыкающим к внутреннему диаметру кольца, обхватывающего снаружи первичную обмотку, и установленным соосно с одним из колец вторичной обмотки, расположенной внутри первич I ной, и жёстко соединенным с ним пере мычками.

L Жж--

7 Г уу у хУУУУ у у// У7

V ХХ.-Х W V W.. (ptie2

VE

13

::f