Индуктор для нагрева по меньшей мере двух изделий Советский патент 1990 года по МПК H05B6/36 

Изобретение относится к электротермии, конкретнее к индукционному нагреву заготовок прямоугольного поперечного сечения перед прокаткой.

Целью изобретения является повышение вибропрочности индуктора при нагреве изделий в виде прямоугольных слябов.

На фиг. 1 показана схема индуктирующей обмотки; на фиг. 2 - индуктор, разрез; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - схема индуктора с мгновенной картин ой электромагнитных и электродинамических явлений.

Инудктор для нагрева содержит вертикально установленную многовитковую индуктирующую обмотку 1, последовательно намотанные витки которой прямым и обратным токопроводами зигзагообразно охватывают поочередно все нагреваемые слябы 2. Зигзагообразные

токопроводы состоят из взаимно параллельных прямолинейных и полуовальных участков. Форма прямого и обратного зигзагообразных токопроводов показана на фиг.1, где видно, что на внутренних участках он расположен ребром, на внешнем - плашмя, т.е. линия изгиба обратного токопровода является зеркальным отображением линии изгиба прямого токопровода или указанным отображением, но перевернутым на 180 . Витки обмотки 1 изготовлены из медной водоохлаждаемой трубки, изолированы друг от друга лакотканыо или кипернсй лентой, пропитанной бакелитовым лаком, и образуют, например, для приведенного конструктивного варианта устройства в совокупности три внутренние полости, где размещены нагреваемые слябы 2 взаимно параллельно и своим наибольшим

SGGdi.

01 Ч

Ј0

сд оэ

размером перпендикулярно г направлению магнитного потока нагревателя. Внутренние полости 3-5 обмотки в поперечном сечении имэют форму вытянутого овала и разделены между собой длинными прямолинейными участками токопроводов, которые параллельны наибольшему размеру сляба 2. индуктирующей обмотки 1 профилирова- на так, что ее прямолинейные участки, разделяющие внутренние полости, имеют уменьшенный в два раза осевой и увеличенный в два раза поперечный размеры сечения токопровода по срав- нению с аналогичными размерами сечения на других ее участках (полуовальных и крайних боковых), По периметру каждой внутренней полости нагревателя проложена тепловая изолчция 6. Слябы 2 внутри полостей установлены вертикально на изолирующих площадках 7, которые соединены с гидравлическим подъемным механизмом &„ Сверху полости 3-5 закрыты тепло- и изолирующими крышками 9. Левая и правая боковые грани обмотки, образованные крайними прямолинейными участкам зигзагообразных токе роводов, заунк- сированы поперечными 10 и продольны-- ми 11 балками из прочного токонепро- водящего материала. Поперечные балки 10, пересекающие крайние прямолинейные участки токопроводов под углом 90 , жестко соединены с указанны-

ми токопроводами при помощи болтов 12. Стяжка обмотки осуществлена стальными шпильками 13. К полуовальным частям витков обмотки припаяны силовые отводы 14, которые выведены на перед- нюю сторону устройства. С задней стороны устройства смонтированы входные и выходные штуцера 15 системы водоох- лаждения обмотки.

Устройство работает в периоди- ческом или в постадийном режиме наг грева. В начальный момент времени слябы 2 с помощью механизма 8 загрузки-выгрузки одновременно пост/па- от во внутренние полости 3-5 индукти- рующей обмотки 1 и по мере достижения заданной конечной температуры одновременно выгружаются из них в случае периодического нагрева или последовательно перемещаются из одной полости в другую при постадийном режиме нагрева. В постадийном режиме нагрева для пуска устройства могут быть использованы ложные слитки.

;

5

0

5 g ,.

которыми на период пуска зат ружаются полости 3 и 4. Многосекционное исполнение индуктирующей обмотки 1 устройства позволяет осуществлять нагрев в нем слябов различной ширины.

Мгновенная физическая картина электромагнитных и электродинамичес- ких явлений, имеющих место при работе устройства, изображена на фиг.4, где Х, 1,3 - условное направление тока соответственно в индуктирующей обмотке и в слитке: 4 , Ф , - магнитный поток, образованный обмоткой устройства соответственно во внутренних полостях 3-5; Ф0 - магнитный поток рассеяния обмотки; Ррг ,FP3,FP(). направление действия распирающих электродинамических усилий, порожденных соответственно магнитными потоками Фг, ) , Фц полостей 3-5 обмотки нагревателя,

В процессе работы устройства магнитные, потоки Ј , 3 , 9 , - сданные собственным индуктирующим током Iп обмотки 1 и вихревыми токами I -, в загрузке, пронизывают внутренние полости 3-5 и порождают распирающие электродинамические усилия рг ,Fp3 ,Fpf , которые, воздействуя на проводники обмотки 1, являются причиной их вибрации и шумообразования. Из-за встречного направления токов 1И и 13 проводники обмотки под действием усилий Fp отталкиваются от нагреваемых ими слябов. Однако при этом прямолинейные участки проводников, разделяющие внутренние полости обмотки, испытывают скомпенсированное (или взаимоисключающее) воздействие электродинамических сил. Например, на прямолинейные участки проводников, разделяющие полости 4 и 3, синфазно действуют созданные потоками $2 и усилия Fp2 и Fp, которые направлены друг относительно друга встречно. В результате суммарная силовая нагрузка на участки проводников, разделяющие полости 3 и 4, практически равна нулю. Аналогичный эффект происходит с прямолинейными участками проврдников, разделяющими внутренние полости 4 и 5, поскольку суммарная нагрузка от вза- имно встречно направленных усилий Fp3 и Fp4 также снижается до нуля. Тем самым вибрация указанных участков проводников обмотки прекращается и существенно снижается уровень

э15

шума, создаваемого устройством в целом, так как значительно уменьшается площадь виброактивной поверхности нагревателя, по сравнению с прототипом также уменьшается в три раза.

Ток, протекающий по прямолинейным участкам токопроводов, разделяющих внутренние полости обмотки, за счет эффекта близости концентрируется с двух сторон по их внешним поверхностям, обращенным к нагреваемым слябам. При этом он разделяется на две равные части, что позволяет уменьшить в два раза сечение этих токопроводов в осе- вом направлении, обеспечивая постоянство плотности тока по всем участкам индуктирующей обмотки.

Наличие магнитной связи между внутренними полостями устройства уменьша- ет его безваттную работу, увеличивает электрический КПД и коэффициент мощности, а также снижает число необходимых конденсаторов для компенсации реактивной мощности. Повышение элект- рического КПД, в свою очередь, снижает виброактивность устройства, поскольку его требуемая производительность достигается при меньшей подводимой электрической мощности и, соответственно, при меньшем токе.

Формула изобретения

Индуктор для нагрева по меньшей мере двух изделий, содержащий две рядом установленные обмотки, один из концов каждой из которых предназначен для присоединения к источнику питания а вторые - соединены между собой последовательно-встречно, причем обмотки образованы одним изолированным проводником поочередным чередованием витков, внутренние участки которых расположены на одной оси без зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения вибропрочности ин-. дуктора при нагреве изделий в виде прямоугольных слябов, обмотки выполнены из проводника прямоугольного сечения, который расположен на внутренних участках витков ребром, а на внешних выполнен развернутым на 180 относительно внутренних, указанные участки выполнены прямолинейными, а индуктор снабжен радиальной и осевой стяжками.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение вибропрочности индуктора при нагреве изделий в виде прямоугольных слябов. Индуктор содержит набор рядом расположенных прямоугольных секций, стянутых радиальной и осевой стяжками. Секции образованы одним проводником прямоугольного сечения, развернутым на ребро на прилегающих сторонах и установленным на этих сторонах в зазорах. За счет взаимодействия магнитных полей секций происходит скомпенсированное воздействие электродинамических сил, что повышает вибропрочность индуктора. 4 ил.

77

Я 6 531 13 633/3ff ,П

13

1Г 11

8 Уз И 5 3

. I

15

Фиг. 2

1 K 3, ,

AJLLlJu/

b

;

.7 9 1 В Ч 1 з

Й/з.З

,

/

b

;

и

Фиг. it