КОЛЬЦЕВОЙ РАЗЪЕМНЫЙ ИНДУКТОР ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к термообработке деталей, в частности к индукционному нагреву деталей цилиндрической или сложной конфигурации(например, лабиринтных
колец колесной пары для электровозов или тепловозов, труб, коленчатых валов и т.п.), где имеется ограниченный доступ к нагреваемой детали или ее части.
Известны разъемные индукторы, состоящие из двух индуктирующих полувитков, используемые для закалки коленчатых и распределительных валов. См., например, описания к авт.св. СССР №748919, б.№26 от 15.07.80г. и №745025, б.№24 от 30.06.80г. Такие индукторы при нагреве ими деталей в труднодоступных местах производят нагрев соседних участков или деталей, которые расположены близко к индуктору или к нагреваемой детали. Это приводит к излишнему росту потребляемой мощности. Применение электромагнитных экранов не приводит к существенному улучшению и не всегда возможно из-за размеров доступных для размещения индуктора.
Известны устройства для нагрева деталей, в которых индуктор выполнен в виде отдельных секций Ш-образных или П-образных магнитопроводов с обмоткой. См., например, описания к авт.св. №586980, б.№1, 1978г. и №1684940, б.№38, 1991г. Недостатком их являются достаточно большие габаритные размеры, не позволяющие применять их там, где ограничен доступ к нагреваемой детали.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является устройство для индукционного нагрева горизонтально установленных изделий по авт.св.№760493 б.№ 32, 1980г., содержащее разъемный индуктор, полусекции которого снабжены узлом поворота и устройством фиксации, причем полусекции выполнены в виде электрически соединенных между собой обмоток, охваченных с трех
сторон подвижными в радиальном направлении магнитопроводами. Недостатком указанного устройства, не позволяющим использовать его для узлов сложной конфигурации с ограниченным доступом к нагреваемой детали являются достаточно большие размеры, обусловленные расположением и конструкцией магнитопроводов.
Задачей полезной модели является снижение размеров индуктора для размещения его в ограниченном пространстве доступа, не допуская при этом нагрева прилегающих к индуктору узлов технологического агрегата, при одновременном повышении равномерности и эффективности нагрева.
Поставленная задача достигается тем, что в кольцевом разъемном индукторе, состоящем из двух полусекций, снабженных узлом поворота и устройством фиксации в рабочем положении, полусекции выполнены в виде электрически последовательно соединенных обмоток, каждая из которых размещена в пазах соседних П-образных магнитопроводов, расположенных по всему периметру полусекций, магнитопроводы ориентированы перпендикулярно оси нагреваемой детали, а открытые стороны их пазов обращены к нагреваемой детали. Такое выполнение индуктора позволяет уменьшить электромагнитные поля рассеивания вне системы индуктор - деталь, позволяет сформировать электромагнитное поле, сконцентрированное в ограниченной области, что увеличивает почти в два раза коэффициент мощности устройства, а кроме того, позволяет снизить размеры индуктора, обеспечивая возможность использования его в местах с малой областью доступа к нагреваемой детали.
Далее сущность технического решения поясняется с помощью рисунков, на которых изображено следующее: Фиг. 1 - схематическое представление предлагаемого устройства, общий вид.
2 Фиг.2 - представлено устройство в рабочем положении с частичным показом положения Побразных магнитопроводов и обмоток.
Кольцевой разъемный индуктор состоит из двух полусекций 1, соединенных узлом поворота 2, например, шарнирным, для установки индуктора на нагреваемую деталь 3, например, лабиринтное кольцо колесной пары. Каждая из полусекций охватывает 1/2 окружности детали и в рабочем положении фиксируется с помощью защелки 4, расположенной диаметрально противоположно узлу поворота 2. Внутри полусекций установлены П-образные магнитопроводы 5, ориентированные перпендикулярно оси нагреваемой детали, открытые стороны пазов которых обращены к нагреваемой поверхности детали 3. В пазах магнитопроводов размещены последовательно соединенные обмотки 6, каждая из которых размещена в пазах двух соседних магнитопроводов.
Устройство работает следующим образом: индуктор устанавливается на деталь, которую необходимо подвергнуть термообработке. Устройство фиксации 3 обеспечивает плотное прилегание полусекций к поверхности нагреваемой детали. При включении индуктора, на обмотки поступает переменный ток от высокочастотного источника ( не показан) с напряжением соответствующим режиму нагрева данной детали. Переменный ток создает вокруг обмоток переменное магнитное поле. Магнитопроводы намагничиваются расположенными на них обмотками, создавая дополнительное переменное магнитное поле. Таким образом, многократно увеличенное переменное магнитное поле возбуждает ЭДС большую по сравнению с ЭДС, которая возникла бы при размещении одной обмотки в пазу магнитопровода. За счет взаимодействия полей обмоток происходит выравнивание нагрева детали. После нагрева детали до определенной температуры напряжение сбрасывается, освобождается защелка и индуктор снимается для установки на следующую деталь. Число витков каждой обмотки и подводимое к индуктору напряжение определяются мощностью, которую необходимо сообщить в нагреваемый слой детали и глубиной нагреваемого слоя.
3 Предлагаемое техническое решение позволяет производить нагрев различных
кольцевых поверхностей в местах с малой областью доступа: лабиринтных колец колесных пар для тяговых электродвигателей тепловозов, шеек коленчатых валов, колец подшипников и других подобных деталей, обеспечивает компактность, простоту установки и съема. Набором соответствующего числа П-образных магнитопроводов можно изготавливать индукторы с различными диаметрами для нагрева различных технологических узлов.
Заявляемое устройство по сравнению с известными обеспечивает более высокую мощность за счет увеличения ЭДС и более высокий КПД при меньших габаритных размерах, что достигается конструкцией устройства. Активная зона нагрева в устройстве находится в предельно узкой области, что снижает потери в индукторе, увеличивая скорость нагрева и, как следствие, производительность установки.
4