Индуктор для нагрева изделий токами высокой частоты

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности, к термической обработке деталей, и может быть применено для изготовления индукторов устройств высокочастотной закалки изделий, широко используемых в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение экономичности процесса за счет упрощения и повышения надежности системы охлаждения индуктора. При термической обработке изделия хладагент 9 вытекает из камер 4 и 6 через капилляры 7 и 8 и испаряется в камере 5, аккумулируя энергию давления в этой камере. Запасенная энергия проталкивает пар хладагента через трубки 8, что вызывает снижение пара в камерах 4 и 6. Таким образом, в полости кольцевого контура 1 в момент термической закалки изделия непрерывно происходит процесс испарения-конденсации хладагента, что сопровождается значительным теплоотводом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТО-(ИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

О 630 А1 (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстбенный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4330739/23-02 (22) 23.11.87. (46) 23,08.89. Бюл. Ю 31 (75) Н.В.Гулевич и Б.Б.Аспандияров (53) 621,365,511(088,8) (56) Лозинский N.Ã. Поверхностная индукционная закалка и индукционный нагрев стали. М.: Машгиз, 1949, с. 159. (584 С 21 Р !/10, Н 05 В 6/42

2 (54) ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ токАми высокой чАстоты (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке деталей, и может быть применено для изготовления индукторов устройств высокочастотной закалки иэделий, широко используемых в различных отраслях народного хозяйства.

3 1502630

Цель изобретения — повышение экономичности процесса за счет упрощения и повышения надежности системы охлаждения индуктора. При термической обработке изделия хладагент 9 вытекает из камер 4 и 6 через капилляры

7 и 8 и испаряется в камере 5, аккумулируя энергию давления в этой камере, Запасенная энергия проталкивает пар хладагента через трубки 8, что вызывает снижение пара в камерах 4 и 6. Таким образом, в полости кольцевого контура 1 в момент термической закалки изделия непрерывно происходит процесс испарения-конденсации хладагента, что сопровождается значительным теплоотводом. 2 з.п, ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к термической обработке деталей, и может быть применено для изготовления индукторов устройств высокочастотной закал- 20 ки изделий, широко используемых в различных отраслях народного хозяйства, Цель иэ Гретения — повышение экономичности процесса эа счет упрощения и повышения надежности системы охлаждения индуктора.

На чертеже представлен предложенный индуктор, общий вид.

Индуктор установки термической закалки состоит из полого кольцевого контура 1, с торцов которого расположены клеммы 2 (клеммы 2 подсоединяются к вторичной обмотке высокого напряжения трансформатора, первич- 35 ная обмотка которого подсоединена к источнику питания). Индуктор снабжен перегородками 3, делящими полость контура 1 на камеры 4-6 (две крайние

4-6 примыкающие к клеммам 2, и од- 40 на 5 средняя) капиллярными трубками — длинной 7 и короткой 8, расположенными по обе стороны от перегородки 3, при этом полость контура 1 выполнена замкнутой, а крайние камеры 45

4 и 6 заполнены хладагентом 9. В качестве хладагента 8 используют низкокнаяшие жидкости, обладающие высокой испаряемостью при температурах окружающего воздуха, Кроме того, вме- M сто короткой капиллярной трубки 8 в теле перегородки 3 может быть размещено калиброванное отверстие с площадью живого сечения, равной или больше сечения трубки длинного капил- 55 ляра 7. Последнее несколько упрощает конструкцию перегородки 3 капилляраии 7 и 8, упрощая его сборку.

Это позволяет создать внутри ий:дуктора контур принудительной циркуляции с изменением агрегатного состояния °

Принудительная циркуляция осуществляется за счет аккумулируемой в паре энергии давления. Под действием нагрева индуктора, что наблюдается в момент термической закалки, хладагент, расширяясь, вытекает из камер, примь кающих к клеммам, и испаряется в объем центральной камеры.

В последнем аккумулируется энергия давления пара хладагента, которая далее через короткую капиллярную трубку переходит из этой камеры в камеры, содержащие жидкую фазу хладагента. Этот пар хладагента поддавливает жидкую фазу хладагента в длинную капиллярную трубку, вызывая далее польверизационное истечение жидкой фазы в объем средней камеры с обеих сторон кольцевого канала, испаряя капли, генерируя новые порции энергии давления в этой камере, Движение пара в длинном капилляре вызывает эффект дросселирования, создающий охлаждающий эффект, вызывающий конденсацию паровой фазы в объеме средней камеры одновременно с параллельно идущим процессом генерации пара. Кроме того, поджатие пара хладагента в объеме камеры с жидкой фазой хладагента вызывает сжижение паровой фазы за счет струйной компрессии. В средней камере эффект охлаждения создается еще и тем, что омывание окружающим воздухом имеет более высокую интенсивность чем в известном индукторе за счет того, что процесс конденсации пара на стенках этой камеры имеет более высокий уровень, чем просто конвекция.

Таким образом, в полости канала индуктора жидкая фаза хладагента ис1502630 6 паряясь, аккумулирует энергию давления. Последняя проталкивает пар хладагента через кольцевой зазор или короткую капиллярную трубку в крайние камеры, заполненные жидкостью (короткие капиллярные трубки имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с длинной капиллярной трубкой), В крайних камерах за счет струйной компрессии происходит сжижение паровой фазы хладагента одновременно с процессом проталкивания жидкой фазы хладагента и длинную капиллярную трубку, из которой происходит ее истечение н режиме пульверизации и дальнейшего испарения капелек в объеме средней камеры, Это создает дросселирование генерирующее холод при одновременной генерации энергии давления паровой фазы хладагента.

Итак, поверхность полости индуктора является тепловоспринимающей поверхностью, Объем жидкой фазы хладагента, конденсчрующая способность струйной компрессии пара хладагента, образование зон холода при дросселировании в объеме средней камеры, омываемой более холодным воздухом, являются процессами, поглощающими тепловую энергию в виде теплоты конденсации. При этом капиллярные трубки (длинная и короткая) являются трансBopTHbIMH артериями, по которым осуществляется перенос паровой и жидкой фаз хладагента в объеме полости канала индуктора. Такая принудительная циркуляция жидкой и паровой фаз хладагента происходит непрерывно при наличии повышения температуры, имеющем место, пока идет процесс термической закалки изделия. Есть теплоподвод — есть процесс охлаждения. Таким путем н замкнутом объеме полости индуктора происходит процесс изменения состояний согласно уравнению

Клайперона-Менделеева PV MRT, где

P - давление пара хладагента в полости индуктора, V — объем полости индуктора, R — - универсальная газовая постоянная, Т вЂ” температура хладагента.

Вследствие замкнутости полости индуктора при любых режимах работы индуктора в нем находится как жидкая, так и паровая фазы хладагента, имеющие разные теплосодержания и находящиеся в непрерывном взаимодействии

1О

55 н процессе испарения и конденсации.

Это создает условия для осуществления нысокоинтенсинного процесса отвода тепла н момент термозаклининания, сопровождающегося значительным энерговыделением.

Индуктор устройства термической закалки работает следующим образом, При термической закалке иэделия по периметру кольцевой полости контура l индуктора за счет нагрева изделия выделяется значительное количество энергии, за счет которой хладагент 9, расширяясь, нытекает из камер 4 и 6 через отверстия длинного 7 и короткого 8 капилляров, Капли жидкого хладагента 9 мгновенно испаряются н полости средней камеры

5, генерируя пар хладагента 9, а вместе с ним аккумулируя энергию давления н этой камере 5.

Запасенная таким путем тепловая энергия проталкинает пар хладагента н крайние камеры 4 и 6 через отверстия коротких капиллярных трубок

8, вызывая струйную компрессию пара, которая в свою очередь вызывает процесс сжиженця лара н камерах 4 и

6, Кроме того, этот процесс одновременно вызывает поддавлинание жидкой фазы хладагентз 9, находящегося н камерах 4 и 6, н длинную капиллярную трубку 7, что вызывает дросселирование. Таким путем генерируется холод в камеры 5, где одновременно из капелек хладагента 9 образуется пар непрерывно. Кроме того, в камерах 4 и 6 эа счет смешения с парами хладагента 9 происходит конденсация пара хладагента 9. Таким образом, в полости кольцевого контура 1 при наличии тепловыделения, что имеет место в момент термической закалки изделия, непрерывно происходит процесс испарения-конденсации хладагента 9, в режиме принудительной циркуляции за счет энергии давления пара хладагента 9. Этот процесс испарения-конденсации в связи с тем, что он осуществляется с большой частотой изменения агрегатного состояния хладагента 9, сопровождается значительным теплоотводом большей по абсолютному значению величины теплоты парообразования.

По окончании процесса нагрева происходит падение давления пара, что исключает проталкивание жидкой фазы хладагента через длинную капилляр1502630

Формула изобретений

Составитель Т,Бердышевская

Редактор В.Данко Техред М,Дидык Корректор И.Мусха

Заказ 5046/35 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводстненно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ную трубку, При этом происходит выравнивание температур хладагента на более низком уровне, чем уровень температур хладагента при работе индуктора. В конечном итоге жидкая фаза

5 хладагепта равномерно распределяется по обе стороны от перегородок в трех камерах индуктора.

Эффективность предложенного индук- Ið тора в сравнении с известными заключается в повышении его надежности, так как эффективность охлаждения при изменении агрегатного состояния на много выше конвективного теплообмена. Кроме того, исключается водопотребление, которое в известном индукторе составляло 550 л/ч. Исключается накипеобразование в полости контура 1, так как один раз объем контура заправляется дистиллятом (потребное количество дистиллята не превышает одного литра). Кроме того, упрощается схема охлаждения — исключается надобность н контуре охлажде- 25 ния, перекачивающих насосах, емкостях. Исключаются утечки, так как контур замкнут, упрощается обслуживание, создаются более безопасные условия работы на установке, удешевляется процесс термозакалки изделия.

Все это снижает непроизводительные затраты энергии.

I. Индуктор для нагрева изделий токами высокой частоты, содержащий полую токопроводящую трубку, имеющую профилированную рабочую часть и подводящие концы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет упрощения и повышения надежности системы охлаждения индуктора, он снабжен двумя перегородками, отделяющими полость рабочей части от полостей токоподводящих концов, каждая из которых выполнена с двумя отверстиями, и двумя длинными капиллярными трубками, закрепленными в одном иэ отверстий каждой перегородки с выходом в полости рабочей части и подводящих концов, при этом подводящие концы выполнены замкнутыми и заполнены низкокипящей жидкостью, 2. Индуктор по п. I о т л ич а ю шийся тем, что в качестве низкокипящей жидкости используют фреон.

3, Индуктор по и. I, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен двумя короткими капиллярными трубками, размещенными в отверстиях перегородок с выходом в полости рабочей части и подводящих концов.