Индукционная печь Советский патент 1982 года по МПК H05B6/24 F27D11/06 

(54) ИНДУКЦИОННАЯ ПЕЧЬ Изобретение относится к электроте1 мни, а именно к индукционным печам, применяемым в машиностроении и метал; ргии. Известно индукционное нагревательное устройство, содержащее замкнутый и монолитный экран-магнитопровод и индуктор внутри него, расположенный симметрично относительно его осей симметрии, выполненный в виде двух равных частей, установленных с зазором одна относитель но другой и включенных последовательно или параллельно, обеспечивая встречные потоки вихревых токов в экране-магнито проводе 1. Указанное устройство имеет высокий КПД из-за малых потерь на вихревые токи, однако неудобно в мелкосерийном производстве вследствие того, что одновременно должны быть загружены два тигля. Если же нет объекта для загруэки на оба тигля, то устройство простаивает, так как работоспособно только при полной загрузке. Наиболее близкой к предлагаемой является индукционная печь, содержащая кожух и размещенный в нем тигель с индукционной катущкой, средний виток которой снабжен отводе, предназначенным для присоединения к одному из концов источника питания, а концы катушки снабжены токопроводами для присоединения к другому концу источника 2. Однако описанная печь имеет большие габарИ1Ы для создания больших мощностей и при этом низкий КПДЦель изобретения - повышение КПД печи. Поставленная цель достигается тем, что в тигле установлены соосно и с зазором одна от другой две металлические цилиндрические вставки, каждая длиной, равной высоте части катушки до среднего витка с отводом, во вставках одна против другой выполнены глухие прорези по образующим со стороны их наружных торцов, а кожух выполнен из двух цилиндрических обечаек с разрезом по образуюшей, установленных коаксиально вставкам и крестообразно соединенных между собой в месте стыка токоведущими перемычками. На фиг. 1 схематически изображена печь, продольный разрез; на фиг. 2 схема включения индуктора; на фиг. 3 Ш1Д А на фиг. 1; на фиг. 4 - вставки тигля. Печь содержит футерованный тигель 1 установленный концентрично в индукторе 2, имеющем вид правой (или левой) спирали. Верхняя часть индуктора 2 соединена с шиной генератора 3, нижняя часть также соединена с этой шиной, в то время как средняя часть индуктора TOKOBBIBO дом соединена с другой шиной генератора 3. В тигле 1 размещены концентрично токопроводяшие вставки 4 и 5, снабженные каждая глухой прорезью соответственно 6 и 7 и установленные в тигле, 1 с зазором c. Индуктор 2 размещен концентрично в кожухе, выпол111енном в виде двух воДоохлаждаемых обечаек 8 и 9с разрезом вдоль образующей, соединенных токопроводящими перемычками 10и 11, расположенными крестообразно. В цепи генератора установлены контакторы 12 и 13. Индукционная печь работает следующим образом. Тигель 1 заполняется солью, например ВаСЙ (j Сначала для обеспечения свободного расширения расплава соль плавит ся в зоне I {фиг. 1). Для этого замыкается контактор 12, ток от генератора 3 поступает через токоподвод в верхнюю часть индуктора 2 и выходит к другой шине генератора 3 через токопрдвод в средней части индуктора 2. После расплавления соли в -верхней зоне I включается нагрев зоны W нижней частью ин дуктора 2 через вставку 5 замыканием контактора 13, ток идет через токоподвод входа в индуктор 1 и далее через центральный токоподвод - к шине генера тора 3. Ввиду того, что в предлагаемой схеме магнитные потоки в зоне вста вок 4 и 5 рассогласованы между собой, направления токов противоположны и шун тируются через расплав соли в зоне зазо ра (f при этом за счет наличия проре зей 6 и 7 концентрация магнитного пото ка вьш1е в зоне со стороны разъема вста вок 4 и 5, т.е. больше тока идет через расплав и тем больше, чем больше по i длине величина прорезей 6 и 7. Индуктор 2 дает настилы вихревых токов на час,тях 8 и 9 кожуха также во взаимно про тивоположных направлениях и одинаковых по величине; вихревые токи не замыкаются по контуру части 8 или 9 кожуха. Благодаря перемычкам 10 и 11 эти токи дают нулевой потенциал на кожухе, охлаждаемом водой во избежание нагрева от футеровки. После того, как температура расплава соли в тигле 1 достигает необходимой величины (например 1ООО-180О°С для солей ), переходят на режим поддержания Этой температуры, т.е. расплав поддерживается на необходимом тепловом уровне за счет теплопередачи от вставок 4 и 5 и от взаимодействия токов через расплав по зазору о. Ввиду того, что часть соли греется непосредственно шунтирукяцим током, температура материала самих вставок 4 и 5 меньше, так как часть тепла в печи образуется не посредством теплопередачи от них, а шунтиро- ванием тока в расплаве. При выключении печи отключается контактор 13, т.е. остывает вставка 5 и расплав в зоне l|. Как только последний остынет, размыкается контактор 12, т.е. остывает вставка 4 и расплав в зоне Т. Таким образом, при работе печи происходит направленное расплавление (исключена возможность разрыве футеровки при расширении расплава от нагревания), при выключении - направленное остывание, что предохраняет тигель от механических повреждений. Использование предлагаемой конструкции печи позволяет облегчить условия обслуживания ее за счет обеспечения компактности установки и отсутствия теплового излучения со стенок кожуха. Кроме того, изобретение обеспечивает повышение производительности печи за счет повьш1ения ее КПД. Формула изобретения Индукционная печь, содержашая кожух и размешенный в нем тигель с индукционной .катушкой, средний виток которой снабжен отводом, предназначенным для присоединения к одному из концов источника питания, а концы катушки снабжены токоподводами для присоединения к другому концу источника, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД печи, в тигле установлены соосно и с зазорром одна от другой две металлические цилиндрические вставки, каждая длиной, равной высоте части катушки до среднего витка с отводом, во вставках одна против другой выполнены гдухие прорези по обра клцим со стороны их наружных торцов, а кожух выполнен из двух цилиндрических обечаек с ; азрезом по образующей, установленных коаксиально вставкам н крестообразно соединенных между собой в месте стыка токоведушими перемычками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 536625, кл. Н 05 В 5/12, 1973.

2. Фарбман С. А. и др. Индукционные печи дпя плавки металлов и сплавов.. 1958, с. 5О9.

Фи.г.1