CN204535383U - 一种高频电磁感应加热熔炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高频电磁感应加热熔炉，包括炉体、炉芯、保温层、感应发热体、线圈和磁回路，所述炉体的底部设有磁回路，磁回路上缠绕有线圈，磁回路采用金属合金高导磁材料，将金属合金高导磁材料制作成薄片叠层结构，使得线圈产生的磁场被导通，在磁回路内形成磁场回路，避免磁场向外泄漏。本实用新型采用高频感应加热(10千赫兹以上)，可以瞬间加热物件，大大提高热效率，并且没有环境污染问题(包括热能散发，噪音和电磁泄漏)，技术成熟，工况良好，无易损件，制造成本低廉，连续无故障运行时间长，维护成本极低，效益高，节能环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种较大范围，具体是一种高频电磁感应加热熔炉。
背景技术
金属和非金属熔化炉的热源，有传统的煤炭(焦炭、生物质等固体)、柴油(重油等各种油类液体)、天然气(液化气等气体)燃烧加热，和利用电能电阻丝加热等，也有利用电磁感应原理，工频(50赫兹)，中频(150-10000赫兹，一般几百赫兹)的交变电流产生交变磁场，物件在交变磁场中感应产生涡流电流发热。物质燃烧方式产生热源的热效率极其低下，并且产生大量的废气废渣，目前已经逐渐淘汰。电能电阻丝加热方式比较常见。其原理是电流流过电阻丝发热，加热周围介质(如空气)，由介质传热给加热物件。其缺点是金属电阻丝发热的最高温度不超过1500摄氏度，而且电阻丝不能完全隔离，大量热能散发到周围环境，热损耗大。电阻丝在高温状态下容易发生物理化学变化，导致性能改变。工频感应加热的线圈电流很大，因材料与结构的限制会产生大量的线圈热损耗，必须采用水冷却，还有物件加热速度慢。中频感应加热也有同样的线圈发热损耗的问题，并且会产生中频噪音。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高频电磁感应加热熔炉，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种高频电磁感应加热熔炉，包括炉体、炉芯、保温层、感应发热体、线圈和磁回路，所述炉体的底部设有磁回路，磁回路上缠绕有线圈，磁回路采用金属合金高导磁材料，将金属合金高导磁材料制作成薄片叠层结构，使得线圈产生的磁场被导通，在磁回路内形成磁场回路，避免磁场向外泄漏；所述炉体的内部设有保温层，保温层的底部安装感应发热体，且感应发热体的材料为碳，所述感应发热体与炉芯紧密接触。
作为本实用新型进一步的方案：所述磁回路为“凹”形环磁场通路。
作为本实用新型进一步的方案：所述线圈和连接导线均采用薄壁紫铜管。
作为本实用新型进一步的方案：所述碳为高纯石墨或石墨复合材料。
作为本实用新型进一步的方案：所述炉芯的材料为高纯石墨或石墨复合材料。
作为本实用新型进一步的方案：所述炉芯的顶部设有炉盖。
作为本实用新型进一步的方案：所述炉盖和炉芯之间设置隔热圈。
作为本实用新型进一步的方案：所述线圈通过绝缘栅双极型晶体管连接在整流桥的输出端，而整流桥的输入端接AC380V的电源，其中绝缘栅双极型晶体管连接中央处理器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：电磁感应加热技术比传统的物质燃烧和电阻丝加热的热效率要高很多。随着频率的提高，加热效率也随之提高。本发明采用高频感应加热(10千赫兹以上)，可以瞬间加热物件，大大提高热效率，并且没有环境污染问题(包括热能散发，噪音和电磁泄漏)，技术成熟，工况良好，无易损件，制造成本低廉，连续无故障运行时间长，维护成本极低，效益高，节能环保。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为磁回路的结构示意图。
图3为线圈加热的控制结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种高频电磁感应加热熔炉，包括炉体1、炉芯3、炉盖4、隔热圈5、保温层6、感应发热体7、线圈8和磁回路9，所述炉体1的底部设有磁回路9，磁回路9上缠绕有线圈8，磁回路9采用金属合金高导磁材料(空气的10000倍以上)，利用高频趋肤效应的原理，将金属合金高导磁材料制作成薄片叠层结构，使得线圈8产生的磁场被导通，在磁回路9内形成磁场回路，避免磁场向外泄漏；
其中线圈8和连接导线均采用薄壁紫铜管，从而使得线圈8和导线产生极少量的发热损耗，采用风或者水(根据工况而定)冷却；
所述炉体1的内部设有保温层6，避免炉体1外表面温度过高和热量散发，保温层6的底部安装感应发热体7，且感应发热体7的材料为碳(高纯石墨，石墨复合材料)，该材料具有高导电导热，高居里温度(2000摄氏度以上)，高温性能稳定(磁感应能力基本不变，化学物理性能稳定)的特性，可以瞬间感应磁场产生涡流电流发热；
所述感应发热体7与炉芯3紧密接触，便于热传导，或者炉芯3的材料同样采用碳(高纯石墨，石墨复合材料)，使得炉芯3可以直接感应发热，热量快速均匀传递，比现有技术的空气传导效率高出很多，炉芯寿命大大提高。
所述炉芯3的顶部设有炉盖4，以防止内部熔炼物料直接暴露，造成物料氧化和热量损失，而炉盖4和炉芯3之间设置隔热圈5，对炉盖4进行保护，便于开启炉盖。
所述线圈8通过绝缘栅双极型晶体管(IGBT)12连接在整流桥10的输出端，而整流桥的输入端接AC380V的电源，其中绝缘栅双极型晶体管12连接中央处理器11，通过中央处理器的控制绝缘栅双极型晶体管的通断，从而控制产生高频(10千赫兹以上)的交变电流(电流大小有IGBT的通电流能力决定)，交变的电流通过线圈时产生交变磁场，从而在述感应发热体7与炉芯3上感应产生涡流发热。
本实用新型的工作原理是：第一部分，50赫兹交流电通过整流成为直流电，直流电在中央处理器(CPU)的控制下通过绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的通断，产生高频(10千赫兹以上)的交变电流(电流大小有IGBT的通电流能力决定)，交变的电流通过线圈时产生交变磁场。此技术已经广泛应用在许多领域。
本发明应用此成熟技术采用平面(或抛物面)线圈产生交变的磁场。利用高频交变电流的趋肤效应(又称集肤效应，频率越高，电流越趋向导体表面流通)，采用薄壁紫铜管作为导线。大电流下导线产生极少量的发热损耗，采用风或者水(根据工况而定)冷却。
第二部分，高频交变磁场在介质中形成回路。不同介质导通磁场的能力不同。空气和非金属材料(碳除外)是不良的磁通介质。本发明采用金属合金高导磁材料(空气的10000倍以上)，利用高频趋肤效应的原理制作成薄片叠层结构，将磁场导通，形成磁场回路，避免向外泄漏。
第三部分，不同材料在交变磁场中感应产生涡流发热的能力不同。铁磁性材料(铁钴镍)和碳的感应能力较强，铁磁性材料的居里温度(到达此温度失去磁感应能力)比较低，并且不同温度磁感应能力也不同。本发明采用碳(高纯石墨，石墨复合材料)作为感应发热体，具有高导电导热，高居里温度(2000摄氏度以上)，高温性能稳定(磁感应能力基本不变，化学物理性能稳定)的特性，可以瞬间感应磁场产生涡流电流发热。并且发热体与炉芯紧密接触或炉芯(采用同种材料)直接感应发热，热量快速均匀传递，比现有技术的空气传导效率高出很多，炉芯寿命大大提高。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种高频电磁感应加热熔炉，包括炉体、炉芯、保温层、感应发热体、线圈和磁回路，其特征在于，所述炉体的底部设有磁回路，磁回路上缠绕有线圈，磁回路采用金属合金高导磁材料，将金属合金高导磁材料制作成薄片叠层结构，使得线圈产生的磁场被导通，在磁回路内形成磁场回路，避免磁场向外泄漏；所述炉体的内部设有保温层，保温层的底部安装感应发热体，且感应发热体的材料为碳，所述感应发热体与炉芯紧密接触。
2.根据权利要求1所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述磁回路为“凹”形环磁场通路。
3.根据权利要求1所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述线圈和连接导线均采用薄壁紫铜管。
4.根据权利要求1所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述碳为高纯石墨或石墨复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述炉芯的材料为高纯石墨或石墨复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述炉芯的顶部设有炉盖。
7.根据权利要求6所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述炉盖和炉芯之间设置隔热圈。
8.根据权利要求1所述的一种高频电磁感应加热熔炉，其特征在于，所述线圈通过绝缘栅双极型晶体管连接在整流桥的输出端，而整流桥的输入端接AC380V的电源，其中绝缘栅双极型晶体管连接中央处理器。
Priority Applications (1)
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| CN201520128966.3U CN204535383U (zh) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | 一种高频电磁感应加热熔炉 |
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| CN201520128966.3U CN204535383U (zh) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | 一种高频电磁感应加热熔炉 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114666931A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-24 | 天津科技大学 | 快速提高流动液体温度均匀性感应加热装置及***及方法 |
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2015
- 2015-03-06 CN CN201520128966.3U patent/CN204535383U/zh not_active Expired - Fee Related
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