Погружной индукционный нагреватель для металлического расплава Советский патент 1984 года по МПК H05B6/10 

I Изобретение относится к нагревателям расплавов металлов и может быть использовано для обработки металлов, сплавов и флюсов в литейном машиностроительном и т.п. произволствах. По основному авт. св. № 1085023 известен погружной индукционный нагреватель для металлического расплава, содержащий.кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен сквозной канал, охваченный заключенными в кожух симметрично двумя идентичными индукторами, выполненными в вид кольцевых магнитопроводов с охватывающими их тороидальными обмотками, соединенными -синфазно, а в кожухе по оси симметрии перпендикулярно каналу выполнено сквозное отверстиеL13 В этом ус-тройстве создается устой чивое течение расплава через канал за счет дополнительного индуктора и сквозного отверстия. Однако количест во тепла, вьщеляемого в сквозном канале, особенно в случаях нагревания рйсплавов с высокой электропроводностью, зависит от длины сквозного канала, т.е. от габаритов нагревателя в целом, что ограничивает его производительность. Цель изобретения - увеличение производительности нагревателя. Поставленная цель достигается тем, что погружной индукционный на греьатель для металлического расплава, содержащий кожух из жаропрочного материала, в котором выполнен сквозной канал, охваченный заключенными в кожух симметрично двумя идентичными индукторами, выполненными в виде кольцевых магнитопроводов с охватывающими их тороидальными обмотками, соединенными синфазно, а в кожухе по оси симметрии перпендикулярно каналу выполнено сквозное отверстие, сквозной канал выполнен из чере дующихся сужающихся и расширяющихся участков, причем стенки канала на участках, расширяющихся в сторону сквозного отверстия, вьшолнены из электропроводного материала. На чертеже показан погружной ин-. дукционный нагреватель, общий вид. (стрелками показано направление движения металлического расплава). Погружной индукционный нагреватель содержит кольцевые магнитопроводы 1 и 2 с тороидальными обмот71ками 3 и 4, подключенными к источнику переменного тока 5 синфазно. Магнитопроводы 1 и 2 с обмотками 3 и 4 помещены в выполненный из жаропрочного материала кожух 6 со сквозным каналом 7 по оси. В кожухе 6 выполнено соединенное со сквозным каналом 7 сквозное отверстие 8, расположенное между магнитопроводами 1 и 2. Сквозной канал 7 имеет расширяющиеся и сужающиеся участки 9 и 10. Участки 10 сквозного канала 7, расширяющиеся в сторону сквозного отверстия б) выполнены со стенками из электропроводного материала 11. Устройство работает следующим образом. После того, как нагреватель помещается в ванну с расплавом с пониженной температурой, обмотки 3 и 4 подключаются к источнику переменного тока 5 и начинается нагрев расплава. В магнитопроводах 1 и 2 возбуждаются переменные магнитные потоки. Угол сдвига фаз этих магнитных потоков равен нулю. В результате токи, индуцируемые в сквозном отверстии 8,имеют противоположные направления и взаимно компенсируются. Электромагнитные силы в сквозном отверстии 8 равны нулю. В результате наличия на выходах сквозного канала 7 электромагнитных сил от взаимодействия индуцируемого тока, неоднородно растекающегося по расплаву, окружающему нагреватель, с собственным магнитным полем происходит всасывание металлического расплава через сквозное отверстие 8 и выход его по обо.им направлениям сквозного канала 7. Скорость течения расплавленного металла определяется величиной электромагнитных сил на выходах сквозного канала 7 и электромагнитных сил в расширяющихся по ходу течения участках 9 канала 7. При прохождении электрического тока по сквозному каналу 7 в сужающихся и расширяющихся участках 9 и 10 кан-ала 7 возникают электровихревые течения, вызванные взаимодействием неоднородного растекающегося на этих, участках 9 и 10 электрического тока с собственным магнитным полем. Электровихревые течения формируют струи, направленные в стороны снижения плотности тока. Однако на участках 10 с 3 электропроводными стенками 11 интенсивность этих струй значительно ниже чем на участках 9, что приводит к д полнительному увеличению скорости сквозного течения через канал 7. Сни жение интенсивности струй на участках 10 с электропроводными стенками 11 объясняется уменьшением на этих участках плотности тока и объемной электромагнитной силы в жидкости. Часть электрического тока, которая благодаря скин-эффекту будет проходить ло электропроводной стенке 11, электромагнитного воздействия на жидкость оказывать не будет, а джоулево тепло, выделяемое в стенке 11, будет передаваться текущей в канале 7 жидкости. Причем процесс теплопере дачи от стенки 11 тем эффективнее, чем вьше электропроводность жидкого расплава в сквозном канале 7. Как показали эксперименты на ртутных моделях, предлагаемая конст714рукция сквозного канала 7 с расширяющимися и сужающимися участками 9 и 10 и электропроводными стенками 11 на участках 10 обеспечивает увеличение скорости течения через сквозной канал 7 на 20% по сравнению с прототипом. Увеличение на 20% количества тепла сообщаемого расплаву в канале 7, обеспечивается выбором материала и толщины электропроводной стенки 11, Кроме того, электро вихревое течение на участках 9 и 10 непосредственно в зоне нагревания. Таким образом, в предлагаемом устройстве происходит возрастание скорости течения за счет электромагнитных сил в участках сквозного канала и возрастание тепловыделения за счет электропроводных стенок, поэтому производительность по сравнению с прототипом увеличивается в 1,2 раза без изменения габаритов нагревателя .

ПОГРУЖНОЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ДГ1Я МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА по авт. св. № 1085023, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения производительности нагревателя, сквозной канал вьтолнен из чередующихся сужающихся и расширяющихся участков, причем стенки канала на участках, расширяющихся в сторону сквозного отверстия, вьтолнены из электропроводного материала. i С1 09 Ю S1