Высокочастотный индуктор для нагрева поверхностей деталей
Сущность изобретения: индуктор содержит две плоские катушки 1 в виде спиралей Архимеда, перемычку 2, электрические выводы для присоединения к ВЧ-генератору. 1 ил.1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837269/07 (22) 11.06.90 (46) 07.12,92, Бюл. М 45 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. М.К.Янгеля (72) А.Д.Курибеда, В,И,Булах, Л,В.Пущина и Д.Ф.Kheea (56) Лозинский M.Ã. Промышленное применение индукционного нагрева, M.: Изд. АН СССР, 1956, с. 93. Бабат Г.И, Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. — M. .Л.: Энергия, 1965, с. 486-488. „„ЯЦ„„1780197 А1 (54) ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКТОРДЛЯ НАГРЕВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ (57) Сущность изобретения: индуктор содержит две плоские катушки 1 в виде спиралей Архимеда, перемычку 2, электрические выводы для присоединения к ВЧ-генератору. 1 ил. 1780197 Устройство относится к классу нагревательных устройств с использованием высокочастотных(ВЧ) электромагнитных полей и может быть применено для одновременного нагрева двух плоских поверхностей, в частности двух термоэлектронных эмитте ров, Известен ВЧ-индуктор в виде меандра, который может быть использован для одновременного нагрева двух поверхностей, расположенных по разные стороны индуктора, Недостатком этого устройства является формирование нагреваемых зон с большой температурной неоднородностью и низкой эффективнос:-,с нагрева из-за того, что B соседних петлях индуктора происходит взаимная компенсация электромагнитного поля. Известен также индуктор в виде одиночной спирали Архимеда, Его недостатком является то, что он не обеспечивает идентичные условия для одновременного нагрева двух параллельных поверхностей с их внутренней стороны, так как индуктор конструктивно не обладает ни одним из возможных видов симметрии — ее нарушает центральный электрический вывод. Наиболее близким техническим решением к изобретению является высокочастотный индуктор, содержащий две плоские катушки в виде спиралей Архимеда, расположенные соосно и параллельно друг другу. Наружные витки спиралей предназначены для присоединения к источнику питания, а внутренние соединены перемычкой. Недостатком указанного индуктора является высокая неравномерность нагрева внутренних поверхностей плоских деталей, т.е. поверхностей, расположенных с-внешней стороны индуктора, что обусловлено наличием . перемычки, соединяющей внутренние витки спиралей. Перемычка проходит вдоль наружных поверхностей плоских катушек, т.е, между спиралями и нагреваемыми поверхностями, она нарушает однородность ВЧ-поля и приводит к неравномерности нагрева поверхностей, Целью изобретения является повышение равномерности нагрева внутренней поверхности плоских деталей. Указанная цель достигается тем, что в ВЧ-индукторедля нагрева поверхностей деталей, содержащем две соосно расположенные плоские катушки в виде спиралей Архимеда с односторонней навивкой, наружные витки которых предназначены для присоединения к источнику питания, а внутренние соединены перемычкой, катушки ус5 55 тановлены рядом друг с другом, а перемычка расположена по их оси. На чертеже изображен предлагаемый ВЧ-индуктор. ВЧ-индуктор содержит две плоские катушки 1 в виде спиралей Архимеда, соединенные в центральной части перемычкой 2 и имеющие электрические выводы 3 для присоединения к ВЧ-генератору, Две нагреваемые поверхности 4 располо>кены с внешних сторон индуктора, Если эти поверхности являются термоэлектронными эмиттерами, то последние должны быть снабжены электрическими вводами 5. Индуктор мо>кет быть изготовлен из отожженной медной трубки, при работе его необходимо охла>кдать проточной водой. Предлагаемый ВЧ-индуктор опробован экспериментально в качестве нагревателя двухэмиттерного катодного узла, конструкция которого соответствует чертежу описания, Проведена оценка распределения температуры вдоль поверхности эмиттеров путем сравнения катодного узла на базе предлагаемого индуктора с двухэмиттерным катодным узлом, у которого нагревателем служит односпиральный ВЧ-индуктор с геометрией, соответствующей геометрии спиралей предлагаемого индуктора. Индукторы выполнены из медной трубки диаметром 6 мм. Количество витков в каждой спирали — четыре, наружный диаметр спиралей — 60 мм, расстояние между спиралями в предлагаемой конструкции индуктора — 4 мм, собственная индуктивность двухспирального индуктора — 126 мкГ, односпирального — 70 мкГ, В качестве змиттеров использованы танталовые пластины диаметром 50 мм и толщиной 0,3 мм, Расстояние между эмиттерами и спиралями индукторов в обоих катодных узлах постоянно и равно 3-5 мм (эта величина является минимально возмо>кной для случая расположения эмиттера относительно односпирального индуктора с указанной геометрией со стороны центрального электрического вывода), Катодные узлы помещали в вакччмную камеру и откачивали до давления 10 Па. Рабочая частота ВЧ-генератора — 0,5 кГц, мощность 8 кВт, Температура разогрева различных точек эмиттеров определялась с помощью оптического пирометра ЛОП-2. При температурах 900-1400 С погрешность измерений составляет 4 С, Результаты эксперимента показывают, что при средней температуре разогрева эмиттеров,соответствующей 1080 С, в случае использования двухспирального индуктора для нагрева двух эмиттеров на последних получено полностью идентичное 1780197 При использовании индуктора в качестве нагревателя катодного узла требования к температурной однородности эмиттирующих поверхностей весьма велики, так как плотность тока термоэмиссии J сильно зависит от температуры нагрева Т и подчиняется закону друг другу распределение температуры по их поверхностям. В этом случае разность между мйнимальным и максимальным значением температур в пределах одного эмиттера составляет примерно 100 С, причем 5 участки с минимальной температурой соответствуют центру эмиттеров; а максимальной — периферийным участкам. При использовании односпирального индуктора для нагрева симметрично расположенных 10 относительно спирали двух эмиттеров характер распределения температур обеих зон нагрева отличается друг от друга; на эмиттере, расположенном со стороны центрального электрического вывода индуктора, 15 на разогретой поверхности можно явно наблюдать "след" в виде радиальной полоски с более высокой температурой. Зто объясняется тем, что расстояние от указанного эмиттера до центрального вывода индукто- 20 ра меньше, чем до плоскости спирали, Различие между максимальным и минимальным значениями температуры на поверхности этого эмиттера вдоль окружности, образованной половиной радиуса амит- 25 тера, составляет около 80 С. Таким образом, для описанных условий опыта температурная однородность (максимальный перепад температур в процентном выражении) двух нагреваемых поверхно- 30 стей в случае использования ВЧ-индуктора предлагаемой конструкции выше, чем при использовании известного, ориентировочно на 7 J=AT ехр(-p/КТ), где А — постоянная, зависящая от материала эмиттера; р работа выхода, К - постоянная Больцмана, Предлагаемый ВЧ-индуктор может найти применение в ускорительной технике, при формировании мощных встречных электронных пучков, для возбуждения газовой среды в лазерной технике и т.п. Формула изобретения Высокочастотный индуктор для нагрева поверхностей деталей, содержащий две соосно расположенные плоские катушки в виде спиралей Архимеда с односторонней навивкой, наружные витки которых предназначены для присоединения к источнику питания, а внутренние соединены перемычкой, отл и ча ю щий с я тем,что, с целью повышения равномерности нагрева внутренней поверхности плоских деталей, преимущественно эмиттеров, катушки установлены рядом друг с другом, а указанная перемычка расположена по их оси. Составитель В.Булах Техред M.Moðãåíòàë Редактор Корректор р.дончакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4442 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
