ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ПЛОСКОГО ОСНОВАНИЯ НАКЛОННОГО ВЫРЕЗА В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ, В ЧАСТНОСТИ, В НАДРЕССОРНОЙ БАЛКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Индукционный нагреватель плоского основания наклонного выреза в
металлической детали, в частности, в надрессорной балке
железнодорожного вагона.
Полезная модель относится к индукторам для нагревательных устройств, работающих на токах высокой частоты, а именно, устройств для нагрева оснований наклонных вырезов в металлических деталях, когда нагрев необходимо производить равномерно ио всей нлощади наклонной поверхности.
Полезная модель предназначена для технологического оборудования вагоноремонтных предприятий железнодорожного транспорта и предназначена для предварительного нагрева до температуры 250 - 300°С перед восстановлением путем наплавки плоских поверхностей, в частности, наклонного выреза надрессорной балки железнодорожного вагона, которое представляет из себя наклонное прямоугольное углубление в металлической балке, имеющее наклонное основание и боковые стенки выреза. Трудность при нагреве такой детали заключается в равномерном прогреве всего основания. Равномерный нагрев основания затруднен неравномерным распределением массы металла вокруг основания, вызванный наличием стенок выреза. Кроме того, следует заметить, что надрессорная балка имеет два симметричных наклонных выреза, которые в ряде случаев целесообразно нагревать в одной операции.
12002105 Ij
H05B6/44
Известны устройства для индукционного нагрева плоских поверхностей, например, низкочастотный индукционный нагреватель для прогрева стенок стальных изделий, включающий катушку и электроизоляционное основание, причем катушка выполнена в виде однослойной архимедовой спирали (см. описание к патенту РФ №2098928, Б№34, 97). Недостатком устройства является большая рассеиваемая MontHOCTb. Кроме того, недостатком указанного устройства является невозможность равномерного прогрева основания. Наиболее близким к заявляемой полезной модели является индукционный нагреватель плоских вытянутых поверхностей (полезная модель РФ № 15828. Индукционный нагреватель состоит из катушки в виде однослойной архимедовой спирали из электропроводного материала, размеш;енной на электро- и теплоизоляционном основании, подключенной к источнику переменного тока высокой частоты, и концентратора магнитного потока, расположенного вдоль большой оси вытянутой детали со стороны катушки, не обращенной к нагреваемой поверхности. Недостатком указанного нагревателя является определенноерасположением концентратора магнитного потока (Иобразная форма), которая значительно сокращает полезную площадь для расположения индуцирующего провода, а также делает невозможным равномерный нагрева основания, а именно областей прилегающих к боковым стенкам выреза, за счет узко концентрированной зоны нагрева.
Задача полезной модели - создание устройства, с помощью которого можно равномерно нагревать наклонную поверхность основания выреза до требуемой температуры, при наличии боковых стенок выреза, в одной операции за оптимально короткое время нагрева.
Поставленная задача решается тем, что в указанном индукторе для нагрева наклонных плоских поверхностей, имеющих боковые стенки, содержащем обмотку в виде однослойной архимедовой спирали, выполненной из электропроводного материала в электроизоляции, размещенной на электро- и теплоизоляционном основании, подключенной к источнику переменного тока высокой частоты, и концентратора магнитного потока, обмотка выполнена в виде эллипса, вытянутого в направлении наклона поверхности, а концентратор магнитного потока состоит из симметричных параллельных пластин прямоугольного сечения, размещенных вдоль меньшей оси вытянутого основания выреза и обеспечивающих замыкание магнитного потока через боковые стенки выреза и магнитопровод, расположенный в центре обмотки .
Кроме того, для крепления на нагреваемой детали, а также для соединения со вторым идентичным нагревателем, обеспечивающим нагрев симметричного выреза в надрессорной балке, индуктор имеет скобу из упругого материала на одной из коротких его сторон.
требуемой температуры, в одной операции за оптимально короткое время нагрева, перед их восстановлением наплавкой.
Далее сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором схематически представлен общий вид индуктора для нагрева наклонного выреза в двух проекциях.
Наклонный вырез в надрессорной балке 1 состоит из основания прямоугольной формы 2, с боковыми стенками выреза 3.
Индуктор содержит теплоизоляционное основание 4, скобу из упругого материала 5, эллиптическую обмотку для нагрева плоского основания выреза 2, выполненную в виде витков проводника 6, соединенного с источником питания высокой частоты, и концентратора магнитного потока, состоящего из симметричных параллельных пластин 7, прямоугольного сечения, обеспечивающих замыкание магнитного потока через боковые стенки 3 и центральную пластину концентратора магнитного потока 8.
Число витков обмотки определяется из величины выходного напряжения преобразователя частоты и требуемой мощности, которую необходимо выделить на основании 2.
Устройство работает следующим образом. Индуктор размещается на основании 2 выреза, через тепло- и электро изоляцию 4. После установки индуктора включается подача высокочастотного переменного напряжения, например, 55В и частотой 7-10 кГц на его обмотки. При протекании переменного тока по виткам индуктора 6, генерируется переменное магнитное
поле, индуктирующее вихревые токи в поверхностном слое нагреваемого основания, приводящие к его нагреву. В соответствии с известным пазовым эффектом, при размещении концентратора 7 и 8 магнитного потока происходит замыкание обратного пути для магнитных линий со стороны индуктора не обращенной к поверхности нагреваемой детали через боковые стенки выреза 3 и концентратор 8, тем самым уменьшается рассеивание магнитного потока и концентрация его в областях примыкающих к боковым стенкам выреза. Использование в данном индукторе стенок выреза 3 в качестве пути, по которому замыкается магнитный поток обмотки индуктора, дает возможность не применять П-образные концентраторы для достижения ярко выраженного пазового эффекта. Данная конструкция индуктора и конфигурация магнитного потока дает возможность равномерного нагрева основания. При достижении температуры нагрева основания до требуемой, работа индуктора может быть переведена в режим термостата, для более полного и равномерного прогрева детали. После этого можно приступать к дальнейшим мероприятиям по восстановлению детали.
Конструкция нагревателя достаточно проста и эффективна для нагрева деталей такого типа, в которых очень трудно достигнуть равномерного нагрева по всей, подлежащей восстановлению, области. Кроме того, конструкция нагревателя предусматривает возможность одновременного нагрева двух симметричных вырезов надрессорной балки.