Устройство для нагрева прессового инструмента Советский патент 1992 года по МПК C21D1/42 

7 сриг.1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротермии, и может быть использовано для нагрева прессового инструмента.

Известны устройства для горячей штамповки заготовок из металла, в которых используется подогрев рабочего инструмента.

Однако данные устройства для нагрева прессового инструмента, как правило, не обеспечивают равномерного прогрева. Кроме того, в большинстве случаев их невозможно применить в процессе работы пресса, т.е. прессовый инструмент необходимо нагреть до начала работы и по мере остывания заменить новым. Это снижает производительность оборудования, а горячая штамповка по мере остывания рабочего инструмента перестает быть изотермической.,

Наиболее близким по технической-сущ- ности к предлагаемому изобретению является устройство для прессования заготовок из металлических сплавов на гидравлических прессах, содержащее контейнер, состоящий из рабочей вставки и охватывающего ее кожуха, представляющего собой цельнометаллический толстостенный полый цилиндр, а также нагревательные элементы, размещенные в кожухе. Нагрев контейнера осуществляется вследствие теплопроводности или индукции. В настоящее время наилучшие технико-экономические показатели имеют контейнеры с нагревательными элементами в виде стержневых индукторов. Протекающий по ним ток индуцирует вихревые токи в объеме кожуха контейнера, при этом нагрев рабочей вставки осуществляется вследствие теплопроводности.

Однако данное устройство характеризуется малым сроком службы стержневых индукторов, ресурс работы которых не превышает 1500 ч. Электрический ток, протекающий по стержням индуктора,.ускоряет процесс окисления их поверхности что уменьшает сечение стержня, приводит к местному увеличению плотности тока,аварийному перегреву и перегоранию стержня. Это влечет за собой выход из строя всего устройства. На практике вследствие указанного процесса ресурс работы контейнера, нагреваемого стержневыми индукторами, снижается до 800-1000 ч.

Цель изобретения - повышение производительности путем уменьшения времени разогрева контейнера и повышение электробезопасности.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержит контейнер с размещенной в нем рабочей вставкой для установки обрабатываемых изделий и нагреватель, при этом нагреватель выполнен в виде ферромагнитного кожуха с теплоизоляцией и размещенного на нем индуктора и тепловых труб, при этом конденсационные

зоны тепловых труб установлены в контейнере, а испарительные зоны - в ферромагнитном кожухе.

Особенностью предлагаемого устройства является также то, что тепловые трубы

О выполнены на участке транспортных зон в виде сильфона..

На фиг, 1 показано устройство для нагрева прессового инструмента и конструкция его узла нагрева; на фиг. 2 5 вертикальный разрез по оси контейнера и размещение конденсационных зон тепловых труб в кожухе контейнера.

Устройство содержит контейнер 1 для

0 пластической деформации заготовок; расположенный горизонтально или под углом к горизонту. Контейнер состоит из рабочей вставки 2 и охватывающего ее кожуха 3. В теле кожуха 3 параллельно оси контейнера

5 выполнены отверстия 4 для размещения конденсационных зон 5 тепловых труб. Один конец конденсационных зон 5 запаян, в второй герметично соединен с транспортными зонами б тепловых труб.

0 Узел 7 нагрева имеет ферромагнитный корпус 8. в котором выполнены каналы 9 для размещения испарительных зон 10 тепловых труб. Испарительные зоны 10-тепловых труб с одной стороны запаяныv а с другой

5 герметично соединены с транспортными зонами 6. Транспортные зоны 6 тепловых труб выполнены в виде гибких сильфонов. Разогрев ферромагнитного корпуса 8 осуществляется внешним индуктором 11. Узел 7

0 нагрева и транспортные зоны 6 тепловых труб снабжены теплоизоляцией 12, Внутри тепловые трубы имеют фитиль - пористую структуру, позволяющую осуществлять перекачку конденсатора рабочей жидкости из

5 зоны конденсации в зону испарения под действием капиллярных сил.

Устройство работает следующим образом.

Электрический ток. проходя по виткам

0 индуктора 11, создает переменное электромагнитное поле, силовые линии которого за- мыкаются в объеме ферромагнитного корпуса 8. При этом в нем индуцируются вихревые токи, что вызывает разогрев раз5 мещенных в нем испарительных зон 10 тепловых труб. Находящийся в них теплоноситель, нагреваясь, закипает и испаряется. Пары теплоносителя поступают в зоны 5 конденсации тепловых труб, где, отдав свое тепло кожуху, конденсируются и, перейдя в жидкое состояние, возвращаются

в испарительную зону 10 тепловых труб при помощи фитиля под действием капиллярных и гравитационных сил. Таким образом возникает замкнуто-непрерывный процесс переноса тепла из испарительной зоны 10 тепловой трубы в конденсационную зону 5. Указанный процесс позволяет преобразовать энергию электрического тока, протекающего по индуктору 11 в тепловую энергию, нагревающую кожух, а от него, вследствие теплопроводности - рабочую вставку 2.

Предлагаемая конструкция устройства для нагрева прессового инструмента позво- ляетувеличить межремонтный период рабо- ты контейнера.. Например, тепловая труба, имеющая корпус из никеля и использующая в качестве теплоносителя калий, являющийся щелочным металлом, имеет ресурс работы более 24500 ч.

Мощность, передаваемая стержневыми индукторами, ограничивается максимально допустимой плотностью тока в индукторе 6-8 А/мм2 в зависимости от диаметра стержня. Например, контейнер пресса с усили- ем 10000 кН имеет индуктор, выполненный из медных стержней диаметром 18 мм и длиной 557 мм, подключенных последовательно: количество стержней 26. Электриче- ские параметры индуктора в рабочем режиме: напряжение 37 В; ток 1260 / активная мощность 38,6 кВт. Диаметр отверстия в кожухе контейнера под стержень индуктора с учетом электроизоляции 25 мм. Таким образом, удельная мощность, выделяющая- ся в контейнере в пересчете на площадь образующих стенок отверстия, составляет 5,4 Вт/см . Тепловая труба, работающая в диапазоне температур 400-800°С и использующая в качестве теплоносителя калий или натрий, позволяет создать радиальный тепловой поток до 180-250 Вт/см ;

Данная мощность тепловых труб позволяет исключить из технологического процесса прессования заготовок периодический подогрев контейнеров на специальном стенде, имеющем источник электропитания и теплоизолирующий колпак, а также снизить время разогрева контейнера перед началом работы до 1-1,5 ч вместо 20-22 чг затрачива- емых при использовании стержневых индукторов.

Источником энергии в данном устройстве для нагрева прессового инструмента является водоохлаждаемый индуктор, позволяющий пропускать по сечению индуктирующего провода до 20-25 А/мм2, при этом количество витков индуктора определяется необходимой для нагрева контейнера мощностью и практически не ограничено

габаритами, например многослойный секционированный индуктор. .

Использование тепловых труб позволяет повысить уровень электробезопасности установки. При применении стержневых индукторов одной из основных причин выхода контейнера из строя является пробой электроизоляции и короткое замыкание на корпус контейнера. Применение предлагаемой конструкции устройства для нагрева позволяет исключить возможность протекания тока в корпусе контейнера, локализовать электрическую часть нагревателя, разместив узел нагрева устройства, например, в сетчатое ограждение, что исключает возможность доступа обслуживающего персонала к токоведущим частям устройства для нагрева прессового инструмента.

Размещение зон испарения тепловых труб в корпусе из ферромагнитной стали позволяет достичь следующий положительный эффект. В отличие от традиционно используемых индивидуальных нагревателей для каждой тепловой трубы данная конструкция позволяет применять общий индуктор, что исключает возможность выделения в зонах испарения отдельных тепловых труб различной мощности. Как следствие исключается отличие температуры рабочей жидкости и пара в отдельных тепловых трубах, а значит повышается равномерность температурного поля нагреваемого контейнера. Выбор в качестве материала корпуса ферромагнитной стали обусловлен так же тем, что при этом глубина проникновения электромагнитного поля при частоте питающего напряжения 50 Гц составляет 2,8-4,6 мм в зависимости от температуры нагрева. Таким образом, при использовании ферромагнитной стали толщина корпуса, достаточная для полного поглощения энергии электромагнитной волны, равна 5-6 мм. Это дает возможность снизить массогабаритные показатели корпуса, а также его инерционность в процессе разогрева. Кроме того, корпус из ферромагнитной стали позволяет достичь оптимальных параметров системы индуктор - загрузка, её КПД достигает значения 0,8-0,9, а коэффициент мощности 0,76-0,82.

С целью повышения удобства в обслуживании устройства транспортные зоны тепловых труб выполнены в виде сильфона или, при малом числе гибов, в качестве материала стенки транспортной зоны используется отожженная медь. Гибкость транспортной зоны позволяет производить раздельную замену тепловых труб.

Формула изобретения

1, Устройство для нагрева прессового инструмента, содержащее контейнер с размещенной в нем рабочей вставкой для установки обрабатываемых изделий и нагреватель, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем уменьшения времени разогрева контейнера и повышения электробезопас0

ности, нагреватель выполнен в виде ферромагнитного кожуха с теплоизоляцией и размещенного на нем индуктора и тепловых трубок, при этом конденсационные зоны трубок установлены в контейнере, а испарительные зоны - в ферромагнитном кожухе. 2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что, с целью повышения удобства в обслуживании, трубки выполнены на участке транспортных зон в виде сильфона.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротермии, и может быть использовано для нагрева прессового инструмента. Цель изобретения - повышение производительности путем уменьшения времени разогрева контейнера и повышение электробезопасности, Устройство для нагрева прессового инструмента содержит Ю л контейнер (К) 1 с размещенной в нем рабочей вставкой для установки обрабатываемых изделий и нагреватель, выполненный в виде ферромагнитного кожуха (ФК) 8 с теплоизоляцией 12 и размещенного на нем индуктора 12 и тепловых трубок (ТТ), причем конденсационные зоны ТТ установлены в К 1, испарительные зоны 10 - в ФК 8, а на участке транспортных зон ТТ выполнены в виде сильфона. Выполнение нагревателя в виде ферромагнитного кожуха с теплоизоляцией и индуктором и ТТ позволяет увеличить подводимую мощность и теплопередачу от стенок К 1 к обрабатываемому изделию, уменьшив время прогрева К1, а выполнение транспортных зон ТТ в виде сильфона позволяет вынести узел нагрева за пределы контейнера, обеспечив удобство обслуживания и электробезопасность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. у Ё О со 00

.

///.

:

Фиг.2

Редактор С.Лисина

Техред М.Моргентал

Заказ 742ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

// /.

//////

rN

ъ Vl

Корректор Т.Малец