RU106480U1 - Индуктор для нагрева мерных заготовок - Google Patents
Индуктор для нагрева мерных заготовок Download PDFInfo
- Publication number
- RU106480U1 RU106480U1 RU2011109591/07U RU2011109591U RU106480U1 RU 106480 U1 RU106480 U1 RU 106480U1 RU 2011109591/07 U RU2011109591/07 U RU 2011109591/07U RU 2011109591 U RU2011109591 U RU 2011109591U RU 106480 U1 RU106480 U1 RU 106480U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- turns
- billets
- heating
- induction coil
- Prior art date
Links
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
1. Индуктор для нагрева мерных заготовок, включающий индукционную катушку, подключенную к источнику питания, и футеровку, отличающийся тем, что индукционная катушка выполнена из полой медной трубки прямоугольного сечения, намотанной в два слоя, причем верхний слой индукционной катушки имеет, по меньшей мере, два разрыва поля намотки, расположенных симметрично от центра индуктора. ! 2. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.1, отличающийся тем, что медная трубка имеет следующий размеры: наружное сечение 18×14 мм, внутреннее сечение 14×10 мм. ! 3. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.2, отличающийся тем, что нижний слой индукционной катушки состоит из 50 витков с шагом намотки 20 мм, тогда как верхний слой состоит из 38 витков, по 7 витков от торцов и 24 витка в центре с шагом намотки 20 мм, и с разрывом, равным 6 виткам. ! 4. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.3, отличающийся тем, что в качестве заготовок могут быть использованы заготовки из титановых или хромоникелевых сплавов. ! 5. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.4, отличающийся тем, что имеет на торцах огнеупорные крышки.
Description
Полезная модель относится к области электротехники, а именно к электротермическим устройствам с активно-индуктивной нагрузкой, в частности, может быть использована как индукционный нагреватель периодического действия, предназначенный для нагрева заготовок из титанового или хромоникелевого сплава.
Известен индукционный скважинный электронагреватель (см. патент 2198284 РФ, МПК Е21В 36/04, Е21В 43/24. Индукционный скважинный электронагреватель - Опуб. 10.02.2003), содержащий: корпус, индукционную катушку, контактный узел с токоподводящим кабелем. Корпусом и одновременно магнитным сердечником служит насосно-компрессорная труба, оснащенная металлическими кольцами с разрезами. Через разрезы проложены провода обмоток индукционной катушки. Катушка намотана на наружной поверхности корпуса.
Известное техническое решение обладает следующими недостатками: индукционный скважинный электронагреватель не предназначен для нагрева заготовок.
В качестве прототипа выбрана индукционная установка сквозного нагрева мерных заготовок (см. патент 2237385 РФ, МПК Н05В 6/06. Индукционная установка сквозного нагрева мерных заготовок - Опуб. 27.09.2004), содержащая три расположенные в стык и соединенные в треугольник катушки со сдвинутой на фазу 180 средней катушкой, футеровку и по батарее конденсаторов на каждую катушку. Обеспечивает более равномерное выделение удельной мощности по длине нагреваемых мерных заготовок за счет снижения провала мощности на стыке соседних катушек. В результате, уменьшаются взаимная индуктивность катушек и влияние эффекта переноса мощности из одной фазы в другую, что приводит к более равномерной загрузке фаз питающей сети. Недостатком рассмотренного технического решения является то, что не удается обеспечить равномерный нагрев по всей длине заготовки.
В основе предлагаемой полезной модели лежит метод борьбы с неравномерностью нагрева. Среди используемых способов выбран вариант с симметричным расположением заготовки внутри индуктора относительно его середины и разряженными участками на втором слое нагревателя.
Целью полезной модели является обеспечение равномерного нагрева по всей длине заготовки до достижения температуры, необходимой для дальнейшей обработки. При этом, температура заготовки в любой точке не должна быть больше температуры полиморфных превращений (ТПП), так как даже незначительное ее превышение приводит к отбраковке заготовки. Особенно остро такая проблема стоит в случае, когда в одном индукторе необходимо нагревать заготовки различной длины и диаметра.
Для достижения поставленной цели, обеспечиваются симметричные разрывы поля, что способствует снижению торцевых эффектов и повышению равномерности нагрева.
Индуктор для нагрева мерных заготовок включает индукционную катушку, подключенную к источнику питания, и футеровку. Индукционную катушку предлагается выполнить из полой медной трубки прямоугольного сечения, намотанной в два слоя, причем верхний слой индукционной катушки имеет, по меньшей мере, два разрыва поля намотки, расположенных симметрично от центра индуктора. Медная трубка должна иметь следующие размеры: наружное сечение 18×14 мм, внутреннее сечение 14×10 мм. Нижний слой индукционной катушки должен состоять из 50 витков с шагом намотки 20 мм, тогда как верхний слой должен состоять из 38 витков, по 7 витков от торцов и 24 витка в центре с шагом намотки 20 мм, и с разрывом, равным 6 виткам. Общее количество витков 88. Длина индуктора 1050 мм.
В качестве заготовок могут быть использованы заготовки из титановых или хромоникелевых сплавов.
Нагреваемые заготовки могут иметь диаметры: 165, 196, 225, 275 мм.
Длины нагреваемых заготовок должны быть от 150 до 750 мм. Максимальная температура нагрева для заготовок из титановых сплавов должна быть 1000°С, а для заготовок из хромоникелевых сплавов - 1150°С.
Абсолютное значение температуры в любой точке нагреваемой заготовки не должно превышать более, чем на 20°С температуру нагрева конкретных марок титановых сплавов.
Контроль температуры осуществляется в средней части индуктора, с помощью пирометра.
Теплоперепад по сечению и длине заготовки должен обеспечивать достижение минимального суммарного времени нагрева заготовок в нагревательном комплексе: индуктор-печь сопротивления с учетом реального цикла работ всех механизмов, включая пресс, и требований к гомогенности температуры заготовки перед прессованием.
Максимальное время нагрева заготовки в индукторе должно быть 25 мин.
Футеровка в индукционных нагревателях располагается между индуктором и заготовкой. С торцов индуктор закрыт огнеупорными крышками. Таким образом, до минимума сводится величина тепловых потерь с поверхности заготовки, тем самым увеличивается равномерность нагрева по объему всей детали.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
На фиг.1 изображен разрез такого индуктора, где:
1 - витки индуктора; 2 - заготовка; 3 - футеровка; 4 - пирометр; 5 - огнеупорные крышки.
На фиг.2 отображено распределение температуры при нагреве до 900°С заготовки 2 длиной 400 мм и диаметром 165 мм.
На фиг.3 отображено распределение температуры при нагреве до 900°С заготовки 2 длиной 750 мм и диаметром 275 мм. При изменении диаметра и длины загрузки изменяется сопротивление индуктора, что при фиксированной величине емкости приводит к изменению частоты.
На фиг.4 отображено распределение температуры в заготовке 2 диаметром 165 мм и длиной 400 мм на частоте 86,4 Гц.
На фиг.5 отображено распределение температуры в заготовке 2 диаметром 165 мм и длиной 400 мм на частоте 100 Гц.
На фиг.6 отображено распределение температуры в заготовке 2 диаметром 275 мм и длиной 750 мм на частоте 100,7 Гц.
На фиг.7 отображено распределение температуры в заготовке 2 диаметром 275 мм и длиной 750 мм на частоте 100 Гц.
Принцип работы:
Заготовка 2 в индукторе располагается симметрично относительно центра индуктора, и включается нагрев. Температура на поверхности заготовки 2 в ее средней части контролируется пирометром 4.
Преимущество нагревателя состоит в том, что для любой из заданных длин и любого заданного диаметра заготовки 2, можно с уверенностью утверждать, что пирометр 4, который измеряет температуру на поверхности заготовки 2 в ее средней части, будет показывать максимальную температуру по всему объему по длине. Кроме того, легко обеспечивается контроль температуры нагреваемой заготовки 2.
Ниже приводится распределение температуры по объему в случае нагрева заготовки 2 длиной 400 мм, диаметром 165 мм (Фиг.2) и длиной 750 мм и диаметром 275 мм (Фиг.3).
Делаем вывод, что при загрузке одного и того же индуктора заготовками с различными длинами и диаметрами, вследствие изменения индуктивности контура, меняется и его частота при неизменной компенсирующей емкости.
При нагреве заготовок диаметром 275 мм, частота контура практически не отличается от подаваемой на контур частоты 100 Гц. При уменьшении длины и диаметра нагреваемой заготовки 2, частота более значительно отличается от 100 Гц, и это отличие тем более заметно, чем меньше длина и диаметр загрузки. Рассмотрим, влияют ли такие изменения частоты контура на электрические характеристики и качество нагрева. При этом, можно рассматривать только нагрев заготовки 2 длиной 400 мм и диаметром 165 мм, так как в этом случае влияние факта уменьшения частоты окажется максимальным.
При уменьшении частоты /возрастает глубина проникновения тока
,
где ρ - удельное электрическое сопротивление; µ - магнитная проницаемость.
Поэтому активное r1 и реактивное x1, сопротивления индуктора, активное и реактивное сопротивления заготовки 2 уменьшаются.
Ток индуктора ,
где - напряжение индуктора,
при увеличивается в большей степени, чем уменьшается сумма , поэтому полная активная мощность , где Ia- модуль тока индуктора, возрастает при снижении частоты.
Увеличение реактивной мощности при снижении частоты можно объяснить аналогичным образом.
Коэффициент мощности ,
где RЭКВ - эквивалентное активное сопротивление; XЭКВ- эквивалентное реактивное сопротивление, незначительно увеличивается при уменьшении частоты, за счет различия в зависимости RЭКВ=RЭКВ(f) и XЭКВ=XЭКВ(f).
Для электрического КПД имеем:
,
где D1 - внутренний диаметр индуктора, D2 - внешний диаметр заготовки ρ1 и ρ2 - удельные сопротивления индуктора и заготовки 2 соответственно, А - расчетный коэффициент, зависящий от m2, где ,
где R2 - относительный радиус загрузки, Δ2 - глубина проникновения.
При снижении частоты, m2 уменьшается, обуславливая спад η, по сравнению с η того же контура, но при более высокой частоте.
Чтобы оценить, как влияет частота питания контура на качество нагрева, рассмотрим фиг.4, фиг.5 и фиг.6, фиг.7, на которых, для сравнения, отображено распределение температуры по длине и сечению заготовки 2 диаметром 165 мм и длиной 400 мм, и заготовки 2 диаметром 275 мм и длиной 750 мм, соответственно.
Из представленных графических материалов можно сделать вывод, что на характер процесса нагрева изменение частоты контура не влияет, а разница температурного перепада лежит в пределах 5°С, что не оказывает заметного влияния на качество нагрева.
Таким образом, предлагаемый индуктор для нагрева мерных заготовок имеет следующие преимущества перед известными устройствами:
- широкий диапазон длин и диаметров используемых заготовок из титанового сплава ВТ6 или хромоникелевого сплава;
- для любой из заданных длин и любого заданного диаметра заготовки 2 пирометр 4, который измеряет температуру на поверхности заготовки 2 в ее средней части, будет показывать максимальную температуру по всему объему, поэтому, случай перегрева и расплава заготовки 2 на некоторой глубине от поверхности исключается;
- легко обеспечивается контроль температуры нагреваемой заготовки 2.
Claims (5)
1. Индуктор для нагрева мерных заготовок, включающий индукционную катушку, подключенную к источнику питания, и футеровку, отличающийся тем, что индукционная катушка выполнена из полой медной трубки прямоугольного сечения, намотанной в два слоя, причем верхний слой индукционной катушки имеет, по меньшей мере, два разрыва поля намотки, расположенных симметрично от центра индуктора.
2. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.1, отличающийся тем, что медная трубка имеет следующий размеры: наружное сечение 18×14 мм, внутреннее сечение 14×10 мм.
3. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.2, отличающийся тем, что нижний слой индукционной катушки состоит из 50 витков с шагом намотки 20 мм, тогда как верхний слой состоит из 38 витков, по 7 витков от торцов и 24 витка в центре с шагом намотки 20 мм, и с разрывом, равным 6 виткам.
4. Индуктор для нагрева мерных заготовок по п.3, отличающийся тем, что в качестве заготовок могут быть использованы заготовки из титановых или хромоникелевых сплавов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109591/07U RU106480U1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Индуктор для нагрева мерных заготовок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109591/07U RU106480U1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Индуктор для нагрева мерных заготовок |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU106480U1 true RU106480U1 (ru) | 2011-07-10 |
Family
ID=44740920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109591/07U RU106480U1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Индуктор для нагрева мерных заготовок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU106480U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187731U1 (ru) * | 2018-06-04 | 2019-03-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Индуктор для закалки валков прокатных станов |
RU203845U1 (ru) * | 2020-12-14 | 2021-04-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Устройство нагрева металлических изделий |
RU2802927C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2023-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Устройство индукционного нагрева изделий сложной формы |
-
2011
- 2011-03-14 RU RU2011109591/07U patent/RU106480U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU187731U1 (ru) * | 2018-06-04 | 2019-03-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Индуктор для закалки валков прокатных станов |
RU203845U1 (ru) * | 2020-12-14 | 2021-04-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Устройство нагрева металлических изделий |
RU2802927C1 (ru) * | 2023-03-09 | 2023-09-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Устройство индукционного нагрева изделий сложной формы |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU594414B2 (en) | Induction heating and melting systems having improved induction coils | |
KR101768027B1 (ko) | 불균일 단조 크랭크샤프트 및 캠샤프트를 포함하는 원통형 부품을 가진 불균일 형상의 샤프트의 제조를 위한 전기 유도 에너지의 적용 | |
CN101919306A (zh) | 导电工件在具有通量补偿器的螺线管线圈中的受控电感应加热 | |
CN103151116A (zh) | 电缆导体绞线机及导体退火方法 | |
JP3590010B2 (ja) | 管内周面加熱用誘導子 | |
RU106480U1 (ru) | Индуктор для нагрева мерных заготовок | |
Lupi et al. | Induction heating | |
JP6016951B2 (ja) | 誘導加熱コイルおよびこれを用いた誘導加熱装置 | |
CN204596623U (zh) | 一种超、特高压并联电抗器绕组导线结构 | |
CN206977739U (zh) | 一种电磁加热轧辊 | |
US3318127A (en) | Forming apparatus | |
JP2015233067A (ja) | コイルおよびその製造方法 | |
IT202000016903A1 (it) | Conduttori elettrici per trasformatori di potenza ad elevata conducibilità elettrica e termica. | |
CN113597036A (zh) | 一种电机热套的低成本均匀加热装置 | |
RU112496U1 (ru) | Катушка индуктивности | |
US1823908A (en) | Induction furnace | |
JP4101967B2 (ja) | コイル状棒線材の加熱装置 | |
CN219526728U (zh) | 一种热处理效率高的节能型高频炉 | |
CN212992642U (zh) | 一种加热线圈及高频加热装置 | |
KHANG et al. | Design and comparison of conductor size for inductino cooker coil | |
CN215773631U (zh) | 对由可导电材料制成的工件进行感应式加热的凹面装置 | |
JP4048927B2 (ja) | 誘導加熱コイル | |
CN116387017B (zh) | 一种扁平线圈成型方法以及电感 | |
Dzliev et al. | Influence of magnetic steel induction heating power density on inductor resistance range | |
US1681950A (en) | Multiple-path water-cooled furnace |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130315 |