Индуктор-трансформатор для нагрева деталей

 

1. ИНДУКТОР -ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ НАГРЕВА ДЕТАЛЕЙ, содержащий первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вторичную, выполненную в виде электрически связанных мезкду собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и вьтолнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых колец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде незамкнутого кольца и,электрически соединенных с ним двух боковых дисков с трубками йодоохлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева продольных и кольцевых стыков цилиндрических деталей, кольца вторичной об мотки, размещенные внутри первичной,:, разнесены по разные стороны первичной обмотки и примыкают к ее боковым йоверхностям, а концы каждого из колец соединены проходящими внутри них и параллельными оси индуктора перемычками . 2. Индуктор-трансформатор по п. 1 отличающийся тем, что вторичная обмотка снабжена дополнительным незамкнутым водоохлаждаемым кольцом, примыкающим к внутреннему диаметру кольца, обхватывающего снаружи первичную обмотку, и установленным соосно с одним из колец вторичной обмотки, расположенной внутри первич I ной, и жёстко соединенным с ним пере мычками.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

М И В

РЕСПУБЛИК руд Н 05 В 6/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3573849/24-07 (22) 07.04.83 (46) 07. 12.84..Бюл. N - 45 (72) И.Т. Шпанько (53) 621,365.511(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 510008, кл. Н 05 В 6/36, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

1Ф 692117, кл. Н 05 В 6/44, 1977. (54)(57) 1. ИНДУКТОР -ТРАНСФОРМАТОР

ДЛЯ НАГРЕВА ДЕТАЛЕЙ, содержащий первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вторичную, выполненную в виде электрически связанных между собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и выполнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых колец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде не замкнутого кольца и,электрически соединенных с ним двух боковых дисков с трубками Водоохлаждения, о т л и-SU.„1128407 A чающий с я тем, что, сцелью .повьппения эффективности нагрева продольных и кольцевых стыков цилиндрических деталей, кольца вторичной об мотки, размещенные внутри первичной, разнесены по разные стороны первичной обмотки и примыкают к ее боковым поверхностям, .а концы каждого из колец соединены проходящими внутри них и параллельными оси индуктора перемычками.

2. Индуктор-трансформатор по п. 1у отличающийся тем, что вторичная обмотка снабжена дойолниI тельным не замкнутым; водоохлаждаемым кольцом, примыкающим к внутреннему Я диаметру кольца, обхватывающего сна ружи первичную обмотку, и установленным соосно с одним иэ колец вторичной обмотки, расположенной внутри первич» ной, и жестко соединенным с ним пере-, Я мычками. миа

Owe

1 11284

Изобретение относится к электротермии, а именно к индукционным нагревательным устройствам, и может быть использовано для нагрева электропроводящих деталей в машиностроительном производстве, в приборостроении и т.д.

Известен индуктор-трансформатор для нагрева цилиндрических деталей, содержащий цилиндричес ие первичную и вторичную обмотки, причем вторичная 1 обмотка состоит из двух частей, электрически связанных между собой, одна из которых размещена внутри первичной, а другая охватывает ее 13.

Недостатком этой конструкции являет—

15 ся низкий КПД вследствие незначительной электромагнитной связи (коэффициент связи между обмотками не превышает

0,6 ... 0,7). Это объясняется необходимостью достаточно большого зазора

20 между обмотками для обеспечения электрической изоляции и невозможностью введения магнитопровода как между обмотками, так и внутри вторичной обмотки. Если обе части вторичной

25 обмотки электрически соединены в торцовой части, потери в ней увеличиваются, а без .такого соединения торцовые поверхности первичной обмотки остаются открытыми, что снижает КПД зо трансформатора. Следует указать также на сложность выполнения разъемной конструкции такого трансформатора.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому существу является индуктор-трансформатор для нагрева деталей, содержащий первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вторичную, выполненную в виде электрически связанных между собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и выполнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых колец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде незамкнутого кольца и электрически соединенных с ним 45 двух боковых дисков с трубками водоохлаждения t.2 1.

Однако в известном устройстве нагрев плоских деталей (кромок свариваемых труб, стыков цилиндрических деталей под сварку и т.д.) становится малоэффективным вследствие того, что ток на внутренней поверхности такого трансформатора-индуктора, являющейся активной частью, протекает N в одном направлении по всей ее высоте. Ток в детали, повторяя токораспределение в индукторе, не может

07 2 обеспечить преимущественного разогрева плоских кромок или стыков, что снижает общий КЛП (как термический, так и электрический) нагрева. К недостаткам конкретной конструкции известного устройства относится сложность обеспечения необходимой жесткости при сохранении достаточной электрической прочности изоляции стягивающих обе половины вторичной обмотки болтов, Цель изобретения — повышение эффективности нагрева продольных и кольцевых стыков цилиндрических деталей.

Поставленная цель достигается тем, что в индукторе-трансформаторе для нагрева деталей, содержащем первичную обмотку и незамкнутую водоохлаждаемую вторичную, выполненную в виде электрически связанных между собой двух частей, одна из которых размещена внутри первичной и выполнена в виде двух незамкнутых водоохлаждаемых колец, а другая обхватывает ее снаружи и выполнена в виде незамкнутого кольца и электрически соединенных с ним двух боковых дисков с трубками водоохлаждения, кольца вторичной обмотки, размещенные внутри первичной, разнесены по разные стороны первичной обмотки и примыкают к ее боковым поверхностям, а концы каждого из колец соединены проходящими внутри них и параллельными оси индуктора перемычками.

Вторичная обмотка индуктора может быть снабжена дополнительным незамкнутым водоохлаждаемым кольцом, примыкающим к внутреннему диаметру кольца, обхватывающего снаружи первичную обмотку, и установленным соосно с одним из колец вторичной обмотки, расположенной внутри первичной, и жестко соединенным с ним перемычками.

На фиг. 1 изображен индуктор-трансформатор, общий вид (разрез В-В на фиг. 2); на фиг, 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 выделена только активная часть вторичной обмотки и дан пример использования предлагаемого устройства для нагрева кольцевых стыков труб.

Первичная обмотка. 1 представляет собой дисковую многовитковую двухрядную катушку, которая выполнена из водоохлаждаемой прямоугольной трубки.

Вторичная обмотка состоит из двух

3 11284 частей. Часть, охватывающая первичную обмотку снаружи, выполнена из незамкнутого кругового кольца 2 .с боковыми дисками 3 и 4. Часть вторичной обмотки, расположенная внутри

5 первичной, выполнена из водоохлаждаемых трубок и содержит кольца 5 и 6, расположенные по обе стороны первичной обмотки коаксиально с ней. Кольца 5 и 6 соединены между собой перемычками 7 и 8, параллельными основанию индуктора-трансформатора. К кольцу 5 неразъемно крепится водоохлаждаемое кольцо 9. Кольцо 9 крепится к верхнему кольцу 5 с помощью перемычек 10 и 11. К кольцу 6 неразъемно прикреплен дистанционный диск 12, к которому крепится штуцер 13 и в отверстие которого пропущен штуцер 14.

Оба этих штуцера проходят через от20 верстие в диске 3. Витки первичной обмотки 1 электрически изолированы друг от друга и от колец 5 и 6. Выводы 15 и 16 первичной обмотки крепятся к внутренним кольцам нижнего

25 и верхнего ряда и проходят через кольцевой зазор вторичной обмотки.

Выводы снабжены контактными планками 17 и 18, Кольцо 2 снабжено фланцем 19, с помощью которого осущест- вляется разъемное соединение обеих частей вторичной обмотки. Диски 3 и 4 спаяны трубками охлаждения. Для охлаждения колец 5, 6 и 9 с соответствующими перемычками предусмотрены подающий 14 и сливной 13 штуцера. 35

Из штуцера 14 вода поступает в перемычку 8, проходит по верхнему кольцу 5, перемычке 7, нижнем кольцу 6 и выходит через штуцер 13. B перемычках 7 и 8 имеются отверстия, которые 4о служат для охлаждения кольца 9 и геремычек 10 и 11.

Индуктор-трансформатор работает следующим образом.

Нагреваемая деталь 20 располага- 45 ется с зазором по отношению к части вторичной обмотки, находящейся внутри первичной. Функции активного провода индуктирующей части выполняют кольца 5 и 6, а также перемычки 7 50 и 8 (фиг, 4). Ток высокой частоты, протекающий в первичной обмотке 1, наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу,,под действием кото рой ток во вторичной обмотке проте- 55 кает следующим образом: по внутренним поверхностям внешнего кругового кольца 2 и боковых дисков 3 и 4 про07 Я текают токи одного направления. Они замыкаются на наружных поверхностях активной части индуктора, т.е. на поверхностях колец 5 и 6 и перемычек 7 и 8. Таким образом, по наруж ной поверхности активной части вторичной обмотки протекает ток, равный сумме токов, индуктированных на внут" ренних поверхностях деталей 2, 3 и 4.

Направление тока в активной части показано стрелками (фиг. 4).

Протекание тока в кольцах 5 и 6, а также в перемычках 7 и 8 во взаимно противоположных направлениях создает дополнительные воэможности для использования предлагаемого устройI ства. Токи в деталях, направленные противоположно току в индуктирующей части трансформатора, разогревают наружные поверхности, обращенные к наружным поверхностям активных проводников. Если нагреву подвергается деталь цилиндрической формы, направление токов в ней такое же, как и при использовании известного индукторатрансформатора для этой цели. При нагреве (для целей термообработки или предварительного нагрева под сварку) стыков цилиндрических деталей, в частности труб, направление токов в деталях противоположно, если они размещены так, что кольца 5 и 6 расположены симметрично относительно стыка.

Благодаря эффекту близости токи, протекающие в противоположных направЛениях, вытесняются на кромки труб, что улучшает термический КДЦ их нагрева.

Если в предлагаемый индуктор-трансформатор поместить трубу, имеющую продольный стык, то токи в трубе протекают следующим образом: по наружной поверхности трубы, затем вдоль кромок (повторяя направление тока в перемычке 8) затем по спинке трубы уже в противоположном направлении, и далее, вдоль кромок, замыкаясь,.снова IIQ спинке, Благодаря протеканию тока вдоль кромок в противоположных направлениях вследствие эффекта близости ток вытесняется на кромки, преимущественно разогревая их. Предлагаемый индуктор можно использовать и для сварки продольных швов труб.

Таким образом, предлагаемый индуктор-трансформатор, сохраняя минимальную индуктивность рассеивания, 1128407 что объясняется выполнением его вторичной обмотки так, что она со всех сторон охватывает первичную, обладает описанными преимуществами, отражающими расширение его функциональных возможностей, 1128407

Фиа4

ВИЗЫИ Заказ 9086/44 Тирам 782 Подпнсное

Фнлиай ППП "Патеат", r.Уагород, ул.Проектно, 4