Индукционное устройство для плавки металла во взвешенном состоянии Советский патент 1980 года по МПК H05B6/10 

1

Изобретение относится к электротермии, а именно к устройствам для взвешивания жидкого металла, и может быть использовано для получения чистых металлов в цветной металлургии.

Известно индукционное устройство, содержащее магнитопровод с расположенными на нем обмотками и концентратор, снабженный системой охлаждения 1. Данное устройство не обеспечивает качественной очистки жидкого металла, так как не создает необходимой плотности магнитного потока на полюсах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащее магнитопровод из по меньщей мере трех соединенных обшей перекладиной вертикальных стержней, образующих прямоугольные пазы, расположенные на равном расстоянии друг от друга, выполненный в виде многогранника, усеченного сферой, и не менее двух индукционных обмоток, четные из которых предназначены для присоединения к генератору одной частоты, а нечетные - к генератору, частота

которого сдвинута фазе относительно час-, тоты генератора четных обмоток 2.

Известное устройство позволяет получить качественную очистку металлов с небольшим отношением удельного веса к коэффициенту поверхностного натяжения, таких, например, как алюминий, и т. п. путем плавки во взвешенном состоянии, причем жидкий металл, находящийся в рабочем объеме, в этом случае взвешен полностью.

Однако известное устройство не обеспечивает полного взвешивания и, следовательно, качественной очистки металлов с большим отношением удельного веса к коэффициенту поверхностного натяжения, таких, например, как олово, цинк, свинец и др.

Это объясняется недостаточной плотностью магнитного потока в рабочем объеме устройства, то есть на полюсах магнитопровода и над полюсами, которая ограничена конструктивными особенностями известного устройства. Причем плотность магнитного потока на полюсах магнитопровода известного устройства меньше плотности магнитного потока в основании магнитопровода из-за существования магнитного потока рассеяния обмотки, имеющей значительное число витков на стержнях магнитопровода, которые необходимо выполнять достаточной длины.

Получение большей плотности магнитного потока на полюсах известного устройства за счет уменьшения числа витков не дает желаемого результата, так как при этом уменьшается намагничивающая сила и, следовательно, плотность магнитного потока на полюсах магнитопровода.

Получение необходимого значения плотности магнитного потока на полюсах магнитопроводов в известном устройстве возможно за счет -изменения соотношения толщин полюсов и основания магнитопровода, что значительно усложняет технологию изготовления магнитопровода.

Известное устройство недостаточно надежно, так как имеет большое входное сопротивление, что вызывает необходимость подачи высокого напряжения в обмотки индуктора. При STOivi возникают пробои электрической изоляции, что сопровождается частыми ремонтами устройства.

Цель изобретения - повышение качества нагрева металлов с большим отношением удельного веса к коэффициенту поверхностного натяжения.

Поставленная цель достигается тем, что индукционные обмотки выполнены в виде полых водоохлаждаемых трубок из токопроводяшего материала и размешены в указанных пазах.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 показан разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показан разрез по В-В на фиг. 1; на фиг. 4 показана схема подключения обмоток к генераторам.

Устройство содержит магнитопровод 1, выполненный в виде многогранника, например, параллелепипеда, усеченного сферой с параллельными пазами 2, внутри которых расположены обмотки 3, выполненные в виде полых медных трубок, соединенные между собой последовательно через токовые перемычки 4. Кроме того, обмотки 3 через токоизолирующие трубки 5 соединены с коллекторами 6 системы охлаждения. Посредством клемм 7 тоководы подсоединены к генераторам 8, причем четные номера обмоток соединены с генератором, сдвинутым по частоте относительно частоты второго генератора по фазе соединенного с нечетными номерами обмоток. Система охлаждения состоит из коллекторов 6 и изолирующих трубок 5, посредством которых обмотки соединены с коллекторами 6.

В предлагаемом устройстве тоководы выполняют две .функции: они являются проводниками тока, возбуждающего магнитное поле в магнитопроводе и в обрабатываемом металле, помещенном в рабочий объем, и проводниками охлаждающей жидкости, то есть элементами системы охлаждения.

Токи высокой частоты, поданные в обмотки от двух генераторов 8, частоты которых смещены одна относительно другой по фазе, возбуждают в магнитопроводе магнитное поле, которое в рабочем объеме равно сумме магнитных потоков полюсов магнитопровода. Силовые линии магнитного поля, возбуждаемого токами высокой частоты, равномерно распределены вокруг каждого токовода, и в каждой точке на поверхности обмотки вектор магнитной индукции сохраняет одинаковое значение. При помещении обмоток в пазы магнитопровода равенство векторов магнитной индукции сохраняется. Так как в предлагаемом устройстве магнитный поток рассеяния отсутствует, то плотность магнитного потока на полюсах магнитоп-ровода и в его основании одинакова.

Для образования бегущего реверсируемого магнитного потока обмотки устройства каждой, фазы соединены последовательно, причем четные номера обмоток одной фазы соединены посредством клемм с одним генератором, а нечетные номера обмо.тгж другой фазы соединены через клем.мы с другим генератором, сдвинутым по частоте относительно частоты первого генератора.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При помещении обрабатываемого металла в рабочий объем устройства в металле возникают вихревые токи, которые разогревают металл до температуры плавления. Одновременно магнитное поле вихревых токов в обрабатываемом металле, взаимодействуя с магнитным полем тоководов, создает выталкивающую силу, за счет которой происходит взвешивание металла.

Избыточное тепло в обмотках и в магнитопроводе отводится путем прокачивания охлаждающей жидкости через систе.му охлаждения, состоящую из тоководов, изолирующих трубок и коллекторов.

Предлагаемое устройство позволяет получить больщую плотность магнитного поля в рабочем, объеме без увеличения подводимой к устройству мощности, что расщиряет область применения.

Действительно, выполнение обмоток не в виде катущек, как в известном устройстве, а в виде полых трубок, помещенных в пазы магнитопровода, позволяет выполнять стержни магнитопровода короткими, что значительно уменьшает магнитный поток рассеяния.

Как известно, при повышении плотности магнитного поля давление его на металл, находящийся в рабочем объе.ме, возрастает пропорционально квадрату магнитной индукции. Поэтому взвещивание жидкого металла значительно возрастает даже при небольщом увеличении плотности поля в рабочем объеме.

Выполнение предлагаемого устройства с подачей напряжения непосредственно в обмотки без катушек, позволяет значительно уменьшить входное сопротивление. В свою очередь, это позволяет значительно уменьшить входное напряжение, что повышает надежность устройства в работе.

Формула изобретения

Индукционное устройство для плавки металла во взвешенном состоянии, содержащее магнитопровод из по меньшей мере трех соединенных общей перекладиной вертикальных стержней, образующих прямоугольные пазы, расположенные на равном расстоянии друг от друга, выполненный в виде многогранника, усеченного сферой, и не менее двух индукционных обмоток, чет1ные из которых предназначены для присоединения к генератору одной частоты, а нечетные - к генератору, частота которого сдвинута по фазе относительно частоты генератора четных обмоток, отличающееся тем что, с целью повышения качества нагрева металлов с большим отношением удельного веса к коэффициенту поверхностного натяжения, например, олова, индукционные обмотки выполнены в виде полых водоохлаждаемых трубок из токопроводящего материала и размещены в указанных пазах.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 532179, кл. Н 05 В 5/08, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

2620894/07, кл. Н 05 В 5/08, от 30.05.1970.

8