УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЕТАЛИ

Устройство для индукционного нагрева детали.
Полезная модель относится к электротермии и может быть использована на железнодорожном транспорте для индукционного нагрева детали, преимущественно обода железнодорожного колеса при отжиге перед механической обработкой или восстановительной наплавкой.
Известно устройство для индукционного нагрева детали с осевой симметрией, выполненное в виде охватывающего деталь кольцевого индуктора (см., например, описание изобретения к патенту Франции № 2536943, кл. Н 05 В 6 / 02, опубл. 1984).
Однако это устройство применимо только для деталей строго заданного диаметра, а также сложно в изготовлении и эксплуатации.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для индукционного нагрева детали, содержащее индукционный нагреватель, смонтированный с возможностью установки с технологическим зазором относительно нагреваемой поверхности детали (см., например, описание изобретения к патенту США № 4675488, кл. Н 05 В 6 /14, опубл. 1987).
Недостатками известного устройства являются его практическая неприменимость к деталям большого диаметра из-за сложности индукционного нагревателя, а также чрезвычайно сильное влияние на время и равномерность нагрева вследствие различного технологического зазора между деталью и индуктором.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемой полезной моделью технического результата, который выражается в повышении эффективности устройства вследствие расширения его функциональных возможностей, а также в повышении надежности и равномерности нагрева ободьев железнодорожных колес.
H 05 В 6 / 44
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинноследственной связи к достигаемому результату.
Новизна предложенного устройства усматривается в том, что индукционный нагреватель выполнен в виде инвентарных П-образных магнитопроводов с двумя катушками, установленных на плите с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода, который выполнен в виде силового пневмоцилиндра, причем плита жестко укреплена к штоку силового пневмоцилиндра и размещена с возможностью перемещения по смонтированным параллельно штоку силового пневмоцилиндра направляющим, которые снабжены регулируемыми упорами с демпфирующими прокладками, при этом направляющие и силовой пневмоцилиндр смонтированы на общей раме.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна, так как оно не известно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности полезной модели.
Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.
На фиг.1 представлено устройство для индукционного нагрева детали, общий вид, на фиг. 2 - то же, вид сверху, на фиг.З - то же, вид сбоку.
В качестве примера нагреваемой детали представлено железнодорожное колесо колесной пары, оснащенное приводом вращения. В данном случае нагрев обода колеса производится для обеспечения требуемой температуры нагрева поверхности металла перед восстановительной наплавкой колеса.
2/ЛЛ Железнодорожное колесо 1 смонтировано на оси колесной пары, которая установлена в
подшипниковых узлах 2 и оснащена приводом вращения, выполненным в виде электродвигателя 3.
На общей раме 4 смонтированы цилиндрические направляющие 5, размещенные в опорах 6, и привод возвратно-поступательного перемещения индукционного нагревателя, выполненный в виде силового пневмоцилиндра 7, имеющего шток 8. Штуцеры подачи и сброса сжатого воздуха условно не показаны.
На направляющих 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлены втулки 9 и регулируемые упоры 10 с демпфирующими прокладками Ни фиксирующими гайками 12. К втулкам 9 жестко прикреплена плита 13, на которой закреплен индукционный нагреватель, выполненный в виде нескольких, например, трех, одинаковых инвентарных П-образных магнитопроводов 14с двумя катушками 15 на каждом магнитопроводе.
Магнитопроводы снабжены защитным кожухом 16, который оснащен вентилятором 17 для охлаждения катушек, и равномерно расположены по дуге обода колеса с одинаковым технологическим зазором А между концами магнитопроводов и боковой поверхностью обода колеса.
Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом.
Перед установкой нагреваемой колесной пары плита 13 с магнитопроводами 14 отводится в нерабочее положение. С помощью грузоподъемного механизма (условно не показан) колесная пара устанавливается на опору. В силовой пневмоцилиндр 7 подается давление и плита с магнитопроводами устанавливается в рабочее положение. С помощью гаек 12 регулируемые упоры 10 выставляются таким образом, чтобы обеспечить в рабочем положении индукционного нагревателя заданный технологический зазор между концами магнитопроводов 14 и боковой поверхностью обода колеса колесной пары. Операция регулировки указанного зазора, который обычно составляет 3-10 мм, производится один раз перед нагревом партии однотипных деталей.
3
После установки индукционного нагревателя в рабочее положение включается электродвигатель 3 привода вращения детали и на катушки 15 индукционного нагревателя подается напряжение, за счет чего создается магнитное поле, которое замыкается через обод нагреваемой детали, создавая в нем вихревые токи (токи Фуко).
При вращении колесной пары все участки обода колеса последовательно проходят мимо стационарно установленного индукционного нагревателя, что обеспечивает равномерный нагрев обода до заданной температуры, которая фиксируется датчиком температуры (условно не показан), затем нагреватель отключается и плита с магнитопроводами отводится в нерабочее положение.
Предложенное устройство позволяет вне зависимости от размеров нагреваемой детали ограничиться сравнительно небольшими размерами индукционного нагревателя. Габариты каждого магнитопровода определяются линейными размерами его концов, не превышающими толщины обода нагреваемой детали. Количество магнитопроводов, как правило, не превышает 3-6 штук, что позволяет расположить их на длине менее половины дуги обода. Это существенно облегчает техническое обслуживание индукционного нагревателя и размещение нагреваемой детали.
Для ускорения процесса нагрева и уменьшения тепловых потерь свободная от нагревателя часть обода колеса колесной пары может быть закрыта теплоизолирующим кожухом, не препятствующим вращению детали.
Применение предложенного устройства обеспечивает его высокую эффективность, повышение надежности и равномерности нагрева, а также упрощение технического обслуживания, особенно для деталей большого диаметра.
Кроме того, появляется возможность нагрева одним и тем же устройством деталей разного диаметра.