МОДУЛЬНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Заявленная полезная модель относится к устройствам индукционного нагрева непрерывного действия и может быть использована в любой отрасли промышленности для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра.
Известно, что для нагрева цилиндрических заготовок применяют индукционные установки непрерывного действия, имеющие один индуктор или более и один источник питания [Е.А. Слухоцкий, B.C. Немков, Н.А. Павлов, А.В. Бамунэр Установки индукционного нагрева. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981. С. 210].
Недостатком установки такого вида является то, что при смене режима работы установки регулирование происходит сразу по всей зоне нагрева, в связи с тем что питание установки осуществляется одним источником, из-за чего происходит значительное отклонение выходной температуры заготовки во время переходного процесса, а так же нет возможности изменять температурный профиль заготовки по длине зоны нагрева, что не позволяет достигнуть оптимальных энергетических показателей для всех режимов работы установки и всего сортамента нагреваемых заготовок.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является индукционная установка непрерывного действия для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра, включающая в себя четыре независимых индукционных модуля, каждый из которых состоит из индуктора выполненного в виде однослойной катушки изготовленной из медной трубки с выводами для подключения к источнику питания [ForgeLine™ Induction Heating: Forge - SMS Elotherm GmbH, 2011].
Данная установка может быть использована для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра с достижением оптимальных энергетических показателей для всех режимов работы установки и всего сортамента нагреваемых заготовок. Недостатком данной установки является то, что осуществляется программное управление нагревом путем расчета и задания на каждом индукционном модуле необходимой мощности. В то же время отсутствует обратная связь по температуре, что при возникновении возмущений приводит к браку нагреваемых заготовок.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение качества, равномерности нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра и отсутствие брака во время переходного процесса.
Для получения указанного технического результата модульный индукционный нагреватель цилиндрических заготовок непрерывного действия содержит три независимых индукционных модуля, каждый из которых состоит из индуктора, выполненного в виде однослойной катушки изготовленной из медной трубки с выводами для подключения к источнику питания. В состав установки дополнительно введен фотопирометр, соединенный с контроллером, выход которого соединен со входом управления источника питания центрального модуля, при этом в индукторе центрального модуля выполнено окно, предназначенное для контроля температуры нагрева цилиндрической заготовки фотопирометром. Это позволяет одним модулем проводить регулирование процессом нагрева заготовок во время переходного процесса вызванного изменением скорости движения заготовок через индуктор.
Благодаря тому, что регулирование производится одним индукционным модулем, при разных скоростях движения заготовки через индукционный нагреватель, профили распределения температуры поверхности по длине заготовки имеют точку пересечения в зоне регулируемого индуктора. В этой точке профили распределения температуры поверхности заготовки пересекаются с погрешностью в несколько градусов, вследствие чего можно утверждать, что при поддержании постоянной температуры в этой точке, путем создания системы автоматического регулирования с обратной связью по температуре фиксируемой фотопирометром в точке контроля, данный метод регулирования позволит практически полностью убрать колебания температуры нагреваемых заготовок на выходе индукционной нагревательной установка во время переходного процесса.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлен общий вид индукционной нагревательной установки; на фиг. 2 показаны профили распределения температуры поверхности заготовки диаметром 130 мм для разной производительности установки при регулировании процесса нагрева только средним индуктором. На фиг. 3 представлены графики колебания температуры поверхности заготовки на выходе нагревателя и в точке контроле температуры фотопирометром.
Модульный индукционный нагреватель цилиндрических заготовок непрерывного действия (Фиг. 1) содержит три независимых индукционных модуля 1, 2, 3, каждый из которых состоят из одного индуктора 4, 5, 6, выполненного в виде однослойной катушки изготовленной из медной трубки с выводами для подключения к источнику питания 7, 8, 9. В состав установки дополнительно введен фотопирометр 10, соединенный с контроллером 11, выход которого соединен со входом управления источника питания 8 центрального модуля, при этом в индукторе 5 центрального модуля выполнено окно 12, предназначенное для контроля температуры нагрева цилиндрической заготовки 13 фотопирометром.
Нагрев цилиндрической заготовки 13 в модульном индукционном нагревателе непрерывного действия осуществляется следующим образом. Происходит подача напряжения с источников питания 7, 8, 9 на индуктора 4, 5, 6, затем через индуктора 4, 5, 6 непрерывно друг за другом перемещают с постоянной скоростью цилиндрические заготовки 13. Расположенный в средней части индуктора 5 центрального модуля 2 фотопирометр 10 измеряет температуру нагрева заготовки 13 в точке контроля 14 (фиг. 2). В случае отклонения температуры в точке контроля 14 от требуемой, в следствии изменения производительности работы индукционного нагревателя, контроллер 11 подает управляющий сигнал на вход управления источника питания 8 центрального модуля 2, который изменяет выходное напряжение так, чтобы температура в точке контроля 14 вернулась к требуемому значению. Таким образом, использование фотопирометра 10 с контролером 11 в качестве автоматической системы управления с обратной связью по температуре, обеспечивает поддержание постоянной температуры заготовки 13 на выходе индукционного нагревателя при разной производительности, а так же минимизирует отклонение температуры заготовки 13 во время переходного процесса, возникающего при изменении скорости движения заготовки 13 (Фиг. 3).