Индуктор для нагрева удлиненных проводящих тел Советский патент 1982 года по МПК H05B6/36 

Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву металлических заготовок под пластическую деформацию при неравномерном начальном распределении те пературы вдоль их оси, например, при ковке заготовок от прутка на го ризонтально-ковочных машинах. Известен цилиндрический индуктор предназначенный для нагрева концов заготовок перед ковкой, при котором концы загото:вок поштучно вводят в индуктор, а по достижений концом за готовки необходимой температуры передают на ковочный агрегат l . Недостатком известного индуктора является невозможность получения равномерного нагрева при повторном нагреве заготовок без предварительного охлаждения их концов, так как после предшествовавшего цикла на грева и ковки на ГКМ начальная температура по длине заготовки распределяется неравномерно, а следовательно, и конечная температура будет распределена неравномерно вследствие постоянства напряженности магнитного поля вдоль оси ин.дуктора. Наиболее близкий к предлагаемому индуктор для нагрева удлиненных проводящих тел содержит две плоские прямоугольные спиральные катушки, включенные электрически встречно и установленные с зазором друг относительно друга, причем по меньшей мере одна из катушек снабжена механизмом поступательного переь ещения 2 . Однако этот индуктор не обеспечивает возможность равномерного нагрева концов заготовок вдоль их оси при повторном нагреве после цикла предыдущего нагрева и ковки. После ковки конца заготовки температура вдоль оси оставшейся части заготовки распределена неравномерно, и поскольку зазор ме.жду катушками индуктора постоянен, получение равномерного распределения температу-. ры при повторном нагреве конца заготовки невозможно без .его полного охлаждения, что не только снижает производительность и влечет за собой дополнительный расход электроэнергии для повторного нагрева, но и требует дополнительных производственных площадей для складировании остывающих заготовок. Цель изобретения - повышение рав иомерности нагрева концов заготовок независимо от начального распределе ния температуры по их длине за счет создания заданного (равномерного или неравномерно1о) распределения напряженности магнитного поля ин- дуктора. Поставленная цель достигается те что в индукторе подвижная катушка снабжена дополнительным механизмом вращательного перемещения и оба механизма с помощью тяг шарнирно связаны с плоскостью катушки. На фиг. 1 представлен индуктор, о щий вид; на фиг.2 - рабочее положение катушки индуктора при нагреве концов заготовок с неравномерным начальным распределением температуры; на фиг.3.- график/зависимости энергии, передаваемой взаготовку;по ее длине при различныхуглах, образуемых йатущками индуктора. Индуктор содержит соосно установленные плоские катушки 1 и 2, каждая изних снабжена приводами 3 и 4, с которыми связана через пару конических шестерен 5 и 6, ходовые винты 7 и 8, сферическиешарниры 9 и 10 и шарнирно укрепленные на ка|тушках 1 и 2 тяги 11 и 12. Ходовые винты 7.и 8 работают в паре с не- подвижно закрепленными гайками 13 и 14.. . Концы заготовок 15, подлежащие нагреву, вводят в зазор между катуш ками 1 и 2, а заготовки закрепляют на транспортирующем устройстве.(не показано) и транспортируют в направ лении, перпендикулярном их осям 1 и 2. Индуктор работает следующим образом. . В исходном положении катушки 1 и 2 параллельны друг другу. При вклю чении индуктора по индуктирующим пр водам каждой из катушак протекает переменный то,к, вследствие чего в рабочей области индуктора, т.е. в области пространства между катушками 1 и 2, создается переменн.ре магнитное поле. При введении концов заготовок 15 в .эту обпаст в них индуцируется электрический ток, за счет чего осуществляется нагрев. Бл годаря параллельному расположению : катушек 1 и 2 поле в рабочей области индуктора в любой из плоскостей нормальных к направлению движения заготовок, симметрично относительн оси катушек 1 и 2, скрещивающейся под прямым углом с.осью нагреваемы заготовок 15, что обеспечивает рав номерное распределение энергии, передаваемой в нагреваемые концы з готовок 15, по направлению их оси, |При этом, если начальное распредел 1ние температуры вдоль оси заготово было равномерным, то конечное распределение температуры вдоль нагретых концов будет тдкже равномерным. Если же начальное распределение температуры было неравномерным (повторный нагрев.по завершении цикла первоначального нагрева и ковки), то конечное распределение температуры вдоль нагретых концов будет также неравномерным. .Второе исхрдное положение индуктора, т.е. положение, при котором катушка 1 расположена по отношению к катушке 2, занимающей горизонтальное положение, под углом об, обеспечивается включением привода 3. Вращение от привода 3 передается через пару конических шестерен 5 ходовому винту 7, который перемещаясь поступательно, через шаровой шарнир 9 и тягу 11 передает движение на катушку 1. Поскольку, привод 4 отключен, катушка 1 занимает наклонное положение по отношению к катушке 2. При включении индуктора, из-за неравномерности зазора-между катушками 1 и 2 переменное магнитное поле, возникающее в рабочей зоне индуктора, будет асимметричным, при этом напряженность поля будет возрастать по направлению к вершине угла, образуемого катушками 1 и 2. При введении подлежащих нагреву концов заготовок 1.5 в рабочую зону индуктора плотность индуцированных токов распределяется в соответствии с напряженностью магнитного поля, в соответствии с которой распределится- и энергия 16, передаваемая в концы нагреваемых заготовок. Если концы заготовок 15 с неравномерным начальным распределением температуры вдоль оси поместить в рабочую зону индуктора (повторный нагрев после предшествовавшего цикла нагрева и операции ковки) таким образом, что градиент температуры будет противоположен градиенту энергии, передаваемой в нагреваемые концы заготовок магнитным полем индуктора, в процессе нагрева произойдет выравнивание температуры. В зависимости от степени неравномерности начального распределения температуры опытным путем Определяют угол наклона об катушки 1 к ка°тушке 2, которая занимает горизонтальное положение, обеспечивающий требуемую асимметрию магнитного поли индуктора в его рабочей зоне, необходимую для осуществления равномерного нагрева концов заготовок. Чем больше угол ,-(и. больше градиент энергии, передаваемой магнитным полем индуктора в Заготовки. -При больших градиентах темпера- , туры вдоль концов заготовок в исходном положении обе катушки 1 и 2 устанавлйвают под углом аб к горизонтальной плоскости, образуя между ними угол 2ai/, Для подобной установки катушек 1 и 2 дополнительно используют привод 3 катушки 2.

Нагрев заготовок различных типоразмеров по сечению обеспечивается изменением зазора между катушками 1 и 2 при. неизменно угле 2ес, для чего одновременно включают приводы 3 и 4. .

Использование предлагаемого инт дуктора позволяет при ковке от прутка производить повторный нагрев ранее откованного конца без предварительнрго полного охлаждеиия заготовки, что обеспечивает повышение производительности и экономию 2030% электроэнергии. Кроме того, исключение операции охлаждения даст возможность освободить необходимые для складирования охлаждаемых заготовок производственные плсяцади.

Формула изобретения

Индуктор для нагрева удлиненных проводящих тел, содержащий две плоские прямоугольные спиральные катушки, включенные электрически встречио и установленные с зазором друг от друга, причем по меньшей мере одна из катушек снабжена механизмом поступательного перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, катуш- , ка снабжена дополнительным механизмом вращательного перемещения и оба механизма с помощью тяг шариирно связаны с плоскостью катушки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Слухоцкий А.Е. и др. Индукторы для индукционного нагрева. . 1974, с. 250.

2. Патент США 2419116, кл. 219-13, 1974.