УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ НЕЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Полезная модель относится к области электротермии, а именно к устройствам индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы из электропроводящего материала в пульсирующем электромагнитном поле, создаваемом специальным устройством с постоянными магнитами и может быть использовано для нагрева изделий перед обработкой давлением и для операций термообработки.
Известен способ «VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN ERWÄRMEN EINES WERKSTÜCKS» (патент Германия №102005061670 2008 г. B4 H05B 6/10; H05B 6/44), содержащий описание устройства включающего нагреваемое изделие и сверхпроводящую катушку охватывающую его, а так же дополнительные сверхпроводящие катушки, расположенные у или на торцах нагреваемого изделия, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси. Нагреваемое изделие может быть установлено соосно со сверхпроводящей катушкой или его ось может составлять некоторый угол с осью сверхпроводящей катушки. Описанное устройство позволяет получить неравномерное температурное распределение по длине заготовки, т.к. плотность потока магнитного поля, пронизывающего заготовку, различна по длине оси вращения. В патенте рассматриваются различные варианты регулирования напряженности магнитного поля у концов нагреваемой заготовки как с помощью магнитов, так и с помощью дополнительных катушек, питающихся постоянным или переменным током. Изменяя направление и величину тока в этих катушках, можно как увеличивать напряженность магнитного поля с торцов заготовки для более интенсивного нагрева, так и компенсировать его для устранения перегрева концов.
Однако указанное устройство не позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы.
Кроме того, известно устройство «APPARATUS AND A METHOD FOR INDUCTION HEATING OF PIECES OF ELECTRICALLY CONDUCTING AND NONMAGNETIC MATERIAL» (патент США №7339145 2008 г. B2 219/645, 219/635, 646, 619, 773; 266/103, 111; H05B 6/10; C21D 9/54), являющееся прототипом предлагаемой полезной модели и содержащее цилиндрическую заготовку для прессования с хорошей электрической проводимостью из немагнитного материала, и магнитную систему (постоянные магниты или сверхпроводящая катушка), установленные соосно. Нагреваемая заготовка установлена с возможностью либо вращения вокруг своей оси, либо линейного возвратно-поступательного движения вдоль оси магнитной системы, которая в таком случае выполняется с чередованием полюсов вдоль своей оси. Возбуждение электрического тока для нагрева заготовки возникает при ее перемещении в постоянном магнитном поле. Индуцируемый ток является источником резистивных потерь, за счет которых и происходит нагрев. Энергия, которая используется для нагрева, обеспечивается с помощью двигателя или другими устройствами, создающими вращательное или поступательное движение.
Однако указанное устройство не позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы равномерно или с требуемым градиентом по поперечному сечению и длине, потому что не обеспечивает необходимую для равномерного или градиентного нагрева конфигурацию переменного магнитного поля в заготовке.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение равномерного нагрева или нагрева с требуемым градиентом температуры по поперечному сечению и длине.
Поставленная задача решается тем, что устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы, содержащее нагреваемое изделие нецилиндрической формы с высокой электрической проводимостью из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию и установленную с возможностью вращения вокруг общей оси с заготовкой, снабжено ферромагнитным ярмом, на котором закреплена система постоянных магнитов, и полюсные наконечники, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия, расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненные в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева (равномерный, градиентный) конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.
На чертеже приведен общий вид предлагаемой полезной модели. Полезная модель содержит нагреваемое изделие 1, полюсные наконечники 2, выполненные в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева (равномерный, градиентный) конфигурацию переменного магнитного поля, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия 1 и расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов 3, закрепленной на ферромагнитном ярме 4.
Полезная модель работает следующим образом: Ферромагнитное ярмо 4, обеспечивающее концентрацию магнитного поля внутри устройства, вместе с системой постоянных магнитов 3 вращается вокруг нагреваемого изделия 1 и полюсных наконечников 2 с помощью электродвигателя, создавая вращающееся магнитное поле. Полюсные наконечники, преобразуют вращающееся магнитное поле в пульсирующее электромагнитное поле, пронизывающее нагреваемое изделие в направлении поперечном его продольной оси, конфигурация которого соответствует их форме. Пульсирующее электромагнитное поле вызывает возникновение в нагреваемом изделии вихревых токов, обеспечивающих нагрев. В зависимости от конфигурации нагреваемого изделия полюсные наконечники, неподвижные относительно садки, выполняются в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева (равномерный, градиентный) конфигурацию переменного магнитного поля в нагреваемом изделии.
Использование заявляемой полезной модели позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы равномерно или с требуемым градиентом температуры по поперечному сечению и длине, потому что благодаря использованию ферромагнитного ярма 4, обеспечивающего концентрацию магнитного поля внутри устройства и полюсных наконечников 2, соответствующей требуемым условиям нагрева формы, обеспечивает необходимую для равномерного или градиентного нагрева конфигурацию переменного магнитного поля в нагреваемом изделии.