Индукционная канальная печь Советский патент 1978 года по МПК H05B5/14 F27D11/06 

Изобретение относится к области электротермии. Известны индукционные канальные печи, содержащие ванну, под которой размещены индуктор и магнитопровод 1, 2. Однако эти печи обладают достаточно высокой реактивной мощностью. Наиболее близкой к изобретению из известных является индукционная канальная печь, содержащая ванну и расположенный нод ней индуктор в виде не менее двух катушек, размещенных на магнитопроводе, по крайней мере, с одной стороны канала для циркуляции расплавленного металла, выполненного в футеровке 3. Однако такая печь также не обладает достаточно высоким коэффициентом мощности, не позволяет подавать значительное напряжение к емкости индуктора и увеличить мощность печи. Цель изобретения - снижение реактивной мощности печи Поставленная цель достигается тем, что в футеровке печи размещены система охлаждения и катущки индуктора, выполненные в виде плоских спиралей из водоохлаждаемы трубок, уложенных не менее чем в один ряд параллельно вертикальной плоскости канала, а одна сторона замкнутого щихтованного магнитопровода продета сквозь их середину. С целью предотвращения попадания расплавленного металла на катушки система охлаждения выполнена в виде не менее двух плоских спиралей из трубки, повторяющих форму катушки, расположенных параллельно катушке со стороны канала. На стороне магнитолровода, продетой сквозь середину катушек, также может быть размещена дополнительная цилиндрическая катушка индуктора, снабженная дополнительными элементами системы охлаждения, расположенными параллельно ей. На фиг. 1 изображена индукционная канальная печь, одноканальный вариант; на фиг. 2 - то же, многоканальный вариант; на фиг. 3 - схематическое размещение катушки и канала охлаждения; на фиг. 4 - два ряда катушки, поперечное сечение; на фиг. 5 - распределение магнитного тока водноканальном варианте исполнения; на фиг, б - стыковка проводников рядов катушки; на фиг. 7 - катушка возбуждения, вид сбоку; на фиг, 8 - катушка охлаждения, вид сбоку; на фиг. 9 и 10- размещение элементов охлаждения в многоканальном варианте исполнения. Индукционная канальная печь содержит индуктор 1, размещенный под плавильной ванной 2 печн. Ло обеим сторонам канала 3 .аля

циркуляции расплавленного металла имеются плоские спиральные катушки 4, расположенные параллельно друг другу и плоскости канала. С внутренней стороны катушек параллельно им находятся два ряда элементов охлаждения 5, каждый из которых выполнен в виде плоских спиралей, повторяющих форму катушки. Замкнутый шихтованный магнитопровод 6 продет через середину плоских катушек.

Такая печь потребляет низкую реактивную мощность, часто около половины мощности, необходимой для обычной печи и отличается от обычной печи пониженной утечкой и улучшенной индукционной связью между катушками и каналами. Рабочий поток будет гакже невелик и поэтому может быть использован относительно небольшой железный сердечник. Невелика и потребность в площади, а при необходимости мощность печи может быть легко увеличена. Конструкция печи позволяет также легко заменить футеровку.

Индуктор 1 Прикрепляется к печи наглухо или съемно. Металл в каналах служит в качестве вторичного контура. Наведенный во вторичном контуре электрический ток нагревает и плавит металл.

Мощность, достигаемая в одноканальном индукторе, выражается следующим уравнением:

ц

Р

(

где и - напряжение, - активное сопротивление, X - реактивное сопротивление.

Существуют четыре возможности увеличения мощности (при cosf 0,7): увеличение напряжения, активного сопротивления, реактивного сопротивления или количества каналов на единицу индуктора.

При увеличении напряжения будет увеличиваться утечка, результатом чего явится нежелательный нагрев вихревыми токами самой конструкции. При увеличении активного сопротивления повышается температура в канале, однако увеличение сопротивления ограничивается той предельной температурой, которую выдерживает керамическая облицовка. Снижения реактивного сопротивления можно достичь путем улучшения индуктивной связи, сокращения расстояния между каналом л катушкой, делая канал более плоским и т. д. Толщина керамической футеровки и потребность в площади и т. д. являются теми факторами, которые определяют нижний предел реактивного сопротивления.

Питание катущки первичной обмотки обычно однофазное, но может быть и многофазным, частота тока составляет 50-60 Гц.

Расположение катушек по одной на каждой стороне канала (фиг. 3) позволяет сделать канал узким в сравнении с высотой, что в сочетании с формой катушки дает хорощую индуктивную связь между катушкой и каналом. Расстояние «а может быть уменьшено, а «плоскость канала увеличена. Это дает возможность выбирать толщину футеровки и подбирать поперечное сечение для канала.

Плоская катушка, (фиг. 4, 6) имеет два уровня, расположенные на одной оси друг за другом, и в ней выполнен канал охлаждения 7.

Ток и охладитель подаются на вход 8 и снимаются с выхода 9. Между уровнями обмотки находится изолирующий слой 10, а между катушкой и сердечником имеются элементы охлаждения в виде прокладок 11. Два внутренних проводника катушки спаяны вместе и в них выполнены углубления так, что электрический ток и вода могут проходить вниз и вверх по указанным уровням. Катушки соединяются между собой последовательно или параллельно.

Элементы охлаждения 5 размещены между каналами (см. фиг. 9) между охлаждающими прокладками 12, которые выполнены, например, из листовой меди с отверстиями охлаждения, расположенными внутри продольно.

Индукционная печь может иметь дополнительную цилиндрическую катущку 13 первичной обмотки индуктора с элементами охлаждения 14

Плоская форма катущек с несколькими уровнями снижает опасность того, что катушка растрескается или в нее проникнет расплавленный металл.

При разборе сначала вынимают сердечник и охлаждающую прокладку, после чего переворачивают индуктор и из него выпадает футеровка вместе с катушками.

Магнитопровод используется также в качестве поддержки для плоских катущек и других частей индуктора. Функцией плоских катущек также является частичная или полная поддержка футеровки индуктора. Иногда элементы охлаждения могут самостоятельно выполнять

функции катушек как поддерживающих элементов между каналами и благодаря их охлаждающему действию они могут увеличивать емкость индуктора.

Формула изобретения

1.Индукционная канальная печь, содержащая ванну и расположенный под ней индуктор

в виде не менее двух катушек, размещенных на магнитопроводе, по крайней мере, с одной стороны канала для циркуляции расплавленного металла, выполненного в футеровке, отличающаяся тем, что, с целью снижения реактивной

мощности, в футеровке печи размещены система охлаждения и катушки индуктора, выполненные в виде плоских спиралей из водоохлаждаемых трубок, уложенных не менее, чем в один ряд параллельно вертикальной плоскости канала, а одна сторона замкнутого шихтованного магнитопровода продета сквозь их середину.

2.Печь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения попадания расплавленного металла на катушки, система охлаждения выполнена в виде не менее двух плоских спиралей из трубки, повторяющих форму катушки, расположенных параллельно катушке со стороны канала.

3. Печь по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что на стороне магнитопровода, продетой сквозь середину катушек, размещена дополнительная

цилиндрическая катушка индуктора, снабженная дополнительными элементами системы охлаждения, расположенными параллельно ей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 212400, F 27 D 11/06. 1965.

2.Патент США № 3551587, 13-29, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР № 362180, F 27 D- 1/00, 1970.

$$ ; $$ : $$$$:

А

Фиг.З

Q