Індуктор

Індуктор, що містить петльовий, трубчастий водоохолоджуваний струмопровід із прямими і зворотними провідниками і магнітопровід, який відрізняється тим, що прямі і зворотні провідники розташовані симетрично, утворюють активні відрізки струмопроводу і розміщені паралельно подовжній осі індуктора, внутрішні прямий і зворотний провідники струмопроводу розташовані один від одного на відстані, що дорівнює 2-3 розмірам ширини трубки струмопроводу, торцеві відрізки струмопроводу відігнуті під 90° щодо активних відрізків, а магнітопровід, що охоплює всі активні відрізки, установлений з можливістю переміщення в подовжньому напрямку і має виступ, розміщений у просторі між внутрішніми прямим і зворотним провідниками струмопроводу Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використай для нагрівання виробів складної форми, а також для нагрівання виробів із заданим розподілом температури по їх довжині, зокрема при закатуванні днищ і горловин балонів Нагрівання виробів складної форми по їхній довжині, наприклад труб періодичного профілю чи кінцевих відрізків трубних заготовок перед закатуванням днищ і горловин балонів, вимагає створення магнітних полів різної інтенсивності по довжині виробу При цьому в процесі нагрівання метал різних місць виробу здобуває різну задану температуру, а отже, різну пластичність і різну структуру металу, що може бути зафіксована прискореним охолодженням виробу після нагрівання Різна температура металу по довжині виробу може бути досягнута шляхом або застосування струмопроводу складної форми, або струмопроводу нескладної конструкції, оснащеного магиїтопровідом спеціальної форми від по висоті складається з декількох шарів з різною магнітною проникністю, у поперечній площині індуктора досягається однакова величина напруженості магнітного полю по контурі, що нагрівається, по всій товщині виробів складної форми, наприклад шестеренних зірочок Однак сформоване таким чином рівномірне магнітне поле не може забезпечити досягнення різної величини заданої температури нагрівання виробів по їхній довжині Отже, такий індуктор неможливо використовувати для заданого нерівномірного нагрівання металу по довжині виробів Відомий також індуктор, що містить петлевий, трубчастий водоохолоджуваний струмопровід із прямими і зворотними провідниками і магнітопровід При цьому витки струмопроводу виконані різної довжини, причому витки більшої довжини утворені крайніми витками, магнітопровід складається з двох частин, з яких одна частина охоплює провідники усіх витків, а друга, що охоплює провідники більшої довжини, виконана з двох Гобразних пакетів (авт ев СССР, № 1103366, НО5В6/40, 1984) Цей індуктор призначений для нагрівання зони шва в зварених трубах, що обертаються навколо подовжньої осі Нагріванню послідовно по всьому периметрі піддається обмежена в подовжньому Відомий індуктор, що містить трубчастий індуктирующий провід і магнітопровід, виконаний багатошаровим При цьому кожен шар машітопровіда має різну магнітну проникність (авт ев СССР, № 1650723, C21D1/42, 1991) Даний індуктор призначений для нагрівання обертових виробів Завдяки тому, що магнітопро СО сч сч Ю 45223 напрямку зона звареного шва двома різними по інтенсивності магнітними полями Тому одержати задану нерівномірну температуру нагрівання виробу по його довжині за допомогою цього індуктора неможливо Перелічені особливості даного індуктора дозволяють зробити висновок про недоцільність застосування його для нагрівання виробів складної форми, а також для нагрівання кінцевих відрізків трубних заготовок перед закатуванням днищ і горловин балонів, тому що й у першому і в другому випадках необхідно домогтися нерівномірного нагрівання по довжині виробу В основі даного винаходу лежить рішення задачі по удосконаленню індуктора шляхом зміни конструкції струмопроводу і магнітопровіда, за рахунок чого забезпечується задана нерівномірність нагрівання по довжині виробу Поставлена задача вирішена тим, що в індукторі, що містить петльовий, трубчастий водоохолоджуваний струмопровід із прямими і зворотними провідниками і магнітопровід, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, прямі і зворотні провідники, розташовані симетрично, утворюють активні відрізки струмопроводу і розміщені паралельно подовжньої осі індуктора, внутрішні прямий і зворотний провідники струмопроводу розташовані один від одного на відстані, рівній 2 - 3 розмірам ширини трубки струмопроводу, торцеві відрізки струмопроводу відігнуті під 90° щодо активних відрізків, а магнітопровід, що охоплює всі активні відрізки, установлений з можливістю переміщення в подовжньому напрямку і має виступ, розміщеній у просторі між внутрішніми прямим і зворотним провідниками струмопроводу Пропонований індуктор відрізняється від прототипу зазначеним виконанням і розміщенням провідників струмопроводу, а також установкою магнітопровіда ВІДПОВІДНО ДО перелічених вище ознак Технічним результатом використання пропонованого винаходу є забезпечення заданої нерівномірності розподілу температури нагрівання по довжині виробів Це досягається тим, що магнітопровід, що охоплює всі прямі і зворотні провідники, що утворюють активні відрізки струмопроводу в сполученні з його відігнутими торцевими відрізками і розміщений з можливістю переміщення уздовж активних відрізків струмопроводу і фіксацією від бокових зсувів за допомогою виступу, забезпечує можливість управління інтенсивністю магнітного поля в різних зонах індуктора і тим самим дозволяє одержати задану нерівномірну температуру нагрівання по довжині виробу Відстань між внутрішніми прямим і зворотним провідниками повинна бути не менш 2-х розмірів ширини трубки струмопроводу, тому що в близько розташованих провідниках зі струмом різного напрямку інтенсивність результуючого магнітного поля знижується, через що збільшується час і знижується температура нагрівання виробу При відстані більш 3-х розмірів ширини трубки порушується компактність індуктора, що ускладнює процес управління нерівномірним магнітним полем Торцеві відрізки струмопроводу повинні бути відігнуті на 90° Ця величина встановлена дослідним шляхом При цьому не відбувається взаємодія магнітного поля, що виникає у відігнутих торцевих відрізків, з основним магнітним полем індуктора і, отже, не спотворюється конфігурація його магнітного поля Конструкція індуктора пояснюється кресленнями, де на фіг 1 приведений загальний вид індуктора, а на фіг 2 його поперечний розріз Індуктор складається з петльового, трубчастого водоохолоджуваного струмопровода 1 із прямими 2 і зворотними 3 провідниками, розташованими симметрично й утворюючими активні відрізки струмопровода 1 Торцеві відрізки 4 струмопровода 1 відігнуті під 90° щодо активних відрізків Магнітопровід 5 має виступ 6, розміщений у просторі між внутрішніми прямим і зворотним провідниками струмопроводу 1 Для підключення струмопроводу 1 до джерела живлення (не показаний) служать клеми 7 Виріб, що нагрівається, 8 розташовано під індуктором Індуктор працює таким чином Подають напругу на струмопровід 1, що створює магнітне поле При цьому напруженість магнітного поля, утвореного прямими 2 і зворотними З провідниками, під магнітопровідом 5 перевершує напруженість за його межами, забезпечуючи задане нерівномірне нагрівання виробу 8 Виступ 6 утримує магнітопровід 5 від зсуву в поперечній площині в момент включення і при роботі індуктора У подовжній площині магнітопровід 5 довільно не зміщається завдяки його симетричній формі Відігнуті торцеві відрізки 4 струмолроводу 1 виключають виникнення перегріву металу виробу 8 під краями струмопроводу 1 При швидкому (порядку 50 град/с) нагріванні виробу 8 по його довжині максимальна задана температура металу спостерігається під магнітопровідом 5, при досягненні якої індуктор відключають від джерела живлення При цьому задана нерівномірна температура нагрівання металу виробу 8 зберігається протягом проміжку часу, достатнього для того, щоб або зафіксувати необхідну нерівномірну структуру металу, наприклад швидким охолодженням, або здійснити пластичну деформацію визначеного місця виробу 8, наприклад при закатуванні днищ і горловин балонів Пропоноване технічне рішення було перевірено при нагріванні КІНЦІВ трубних заготовок розміром 219 х 5,0 мм зі сталі 20ХН4ФА під закатування днищ балонів У цьому випадку перед початком закатування днища балона потрібно нагріти кінцевий відрізок заготовки на довжині 220мм так, щоб з торця на довжині 50 - 60мм температура металу складала 1110° - 1140°С, далі на довжині 100 110мм - 1200°-1220°С и на довжині 50 - 60мм 1100°-1110°С Індуктор виконали довжиною 220мм із п'ятьма парами прямих і зворотних провідників, утворених мідною водоохолоджуваною трубкою шириною 15 і висотою 12 мм, при висоті відігнутих торцевих відрізків, рівної приблизно 100 мм Прямі і зворотні провідники розташовані по довжині дуги, радіус якої більше зовнішнього радіуса заготовки на 8 - 10мм Відстань між внутрішніми прямим і зворотним провідниками складає 40 мм Магнітопровід, що охоплює всі прямі і зворотні провідники, виконаний із трансформаторного заліза з виступом шириною в основі, рівної 38 мм, розміщеним у 45223 просторі між внутрішніми прямим і зворотним провідниками Висота магнітопровіда, як і його товщина (розмір у подовжньому осі індуктора напрямку), рівні по 100мм Магнітопровід установлений на відстані 50мм від відігнутого переднього відрізку струмопроводу Останній підключений до перетворювача частоти струму потужністю 250квт Частота струму складає 2,4кгц Перед нагріванням торець кінцевого відрізку заготовки сполучали з переднім краєм індуктора і включали привод обертання заготовки Закатування днища проводили при числі обертів заготовки в хвилину, рівному 600 Уключали перетворювач частоти струму і здійснювали нагрівання кінцевого відрізку заготовки Тривалість нагрівання складала приблизно 30с За цей час метал заготовки нагрівається під магнітопроводом до 1200°С У торця заготовки (за межами магнітопровіда) температура металу заготовки складала 1120° 1130°С По другу сторону від магнітопровіда температура металу складала близько 1100°С При досягненні під магнітопроводом температури 1200°С індуктор відключали й одночасно включали привод переміщення закатного інструмента здійснювали процес закатування днища Закату вання продовжувалося 14 - 17с При цьому через тертя між поверхнею інструмента і поверхнею заготовки температура металу заготовки в зоні закатування зростала на 100° - 120°С и досягала 1230° - 1250°С, завдяки чому краї торця заготовки, що зближаються, зварювалися, утворюючи днище балона Отже, задане нерівномірне нагрівання кінцевого відрізку заготовки перед закатуванням забезпечує необхідний розподіл температури для зварювання металу заготовки у вершині днища Закатування горловин балонів виконували аналогічним образом (без зварювання країв торця, що зближаються, заготовки) При нагріванні кінцевих відрізків заготовок зазначеного розміру за допомогою індуктора, прийнятого як прототип, одержати заданий нерівномірний розподіл температури металу по довжині виробу неможливо через занадто вузьку зону нагрівання і неможливість створення градієнта температур (по довжині виробу) Таким чином, використання пропонованого індуктора дозволяє забезпечити задану нерівномірну температуру нагрівання металу по довжині виробів складної форми чи кінцевих відрізків трубних заготовок при закатуванні днищ і горловин балонів ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90