УСТАНОВКА ДЛЯ ПОТОЧНОГО ИНДУКЦИОННОГО ОСЕСИММЕТРИЧНОГО НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ ШАРООБРАЗНОЙ ФОРМЫ
INSTALLATION FOR IN-LINE INDUCTION AXISYMMETRIC HEATING OF BALL-SHAPED ARTICLES

Изобретение относится к оборудованию для термической поверхностной закалки изделий шарообразной формы, в частности, в массовых производствах мелющих тел, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах.
Известна конструкция установки для нагрева изделий шарообразной формы (патент RU 2370550, C21D 9/36, C21D 1/42, 07.04.2008), содержащая индуктирующий провод, навитый вокруг прямоугольного направляющего желоба корытообразного сечения, изогнутого в фасонную спираль с переменной кривизной витков, геометрически вписанную в поверхности усеченных конусов или однополостного гиперболоида, или бочкообразную, или в другие поверхности второго порядка.
Данная установка позволяет осуществлять поточный индукционный нагрев изделий шарообразной формы, симметричный по поверхности изделия. Недостатками установки является сложность изготовления направляющего желоба, большие габаритные размеры и возможность работы установки только с изделиями одного типоразмера.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является установка для термической поверхностной закалки изделий шарообразной формы (патент JP 2008169430 А, C21D 9/36, 24.07.2008, п. 1-8 формулы, фиг. 3 /1/), содержащая горизонтальную транспортирующую трубку с внутренней спиральной направляющей, электропривод, приводящий во вращение транспортирующую трубку вокруг оси симметрии, вертикальный индуктор, расположенный перпендикулярно транспортирующей трубке. За счет вращения шаров при их движении по внутренней спиральной направляющей обеспечивается симметричный нагрев поверхности изделия.
В то же время указанная конструкция индуктора не позволяет обеспечить поддержание заданной глубины нагрева за счет невозможности обеспечения разной частоты тока для изделий шарообразной формы с разной температурой, изменяющейся в момент закалки. Требуемая частота тока индуктора   определяется поверхностным эффектом и зависит от заданной глубины нагрева изделия , а также от относительной магнитной проницаемости изделия   и удельного электрического сопротивления изделия  :
где   - магнитная проницаемость вакуума.
Так как в процессе нагрева магнитная проницаемость изделия   снижается, а удельное электрическое сопротивление   растет, то для поддержания заданной глубины нагрева изделия   необходимо обеспечивать большую частоту тока индуктора   для заготовок с большей температурой.
Кроме этого недостатками конструкции являются сложность изготовления транспортирующей трубки с внутренней спиральной направляющей из жаропрочного диэлектрического материала и низкий КПД из-за больших потоков рассеяния при данной конструкции индуктора.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание установки для поточного нагрева изделий шарообразной формы, обеспечивающей симметричный нагрев поверхности изделия на заданную глубину, обладающей большим КПД и позволяющей применять типовые трубки из жаропрочного диэлектрического материала.
Решение поставленной задачи достигается тем, что установка для поточного индукционного нагрева изделий шарообразной формы содержит расходный бункер, подбункерный питатель дискретного действия, задающий желоб от питателя к транспортирующей трубке из жаропрочного диэлектрического материала, опорные рамы со стойками, снабженными шарнирными сочленениями и винтовыми домкратами, цилиндрические индукторы, внутри которых расположена транспортирующая трубка, электропривод для вращения транспортирующей трубки вокруг оси симметрии, силовые преобразователи, питающие цилиндрические индукторы, опорные подшипники, удерживающие транспортирующую трубку.
Конструкция предлагаемой установки представлена на фиг. 1, где:
1 - расходный бункер;
2 - подбункерный питатель дискретного действия;
3 - задающий желоб от питателя к транспортирующей трубке;
4 - опорные рамы со стойками, снабженными шарнирными сочленениями и винтовыми домкратами;
5 - цилиндрические индукторы;
6 - транспортирующая трубка;
7 - электропривод для вращения транспортирующей трубки;
8 - силовые преобразователи индукторов;
9 - опорные подшипники.
Установка работает следующим образом. Из расходного бункера 1 шарообразные заготовки выдаются подбункерным питателем 2 дискретного действия в задающий желоб 3, транспортирующий их с интервалами в транспортирующую трубку 6, вокруг которой расположены цилиндрические индукторы 5. Транспортирующая трубка 6 приводится во вращение электроприводом 7. Наклон транспортирующей трубки обеспечивается за счет разницы высот передних и задних стоек опорной рамы 4, образуя угол наклона а трубки к горизонтальной оси.
Регулировка разницы высот осуществляется винтовыми домкратами в каждой стойке. Шарообразные заготовки, скатываясь вниз по транспортирующей трубке, вращаются вокруг горизонтальной оси и одновременно закручиваются вокруг вертикальной оси за счет вращения транспортирующей трубки. Вращение трубки обеспечивает равномерное взаимодействие поверхностей заготовок с магнитным потоком в индукторах, обеспечивая их симметричный нагрев. За счет наличия множества индукторов, запитанных от раздельных силовых преобразователей, имеется возможность задавать разную частоту тока в каждом индукторе в зависимости от температуры проходящих через него заготовок, поддерживая тем самым, согласно (1), заданную глубину нагрева.
Регулирование угла наклона α трубки к горизонтальной оси позволяет изменять время скатывания шарообразных заготовок по транспортирующей трубке, тем самым изменяя время нагрева, что, в свою очередь, позволяет осуществлять нагрев шарообразных заготовок разных диаметров.
Литература:
1. Патент RU 2370550, C21D 9/36, C21D 1/42, 07.04.2008
2. Патент JP 2008169430 А, C21D 9/36, 24.07.2008