ПЕРЕВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ

Полезная модель относится к области подъемных механизмов, а именно к механизмам, работающих по принципу пантографа, и может использоваться в качестве поворотного устройства (ПУ) для тигля индукционной печи.
Поворотный узел - важный элемент конструкции. Главное требование к механизму поворота - обеспечение наклона для полного слива металла. В известном уровне техники применяются различные механизмы поворота тигля индукционной печи.
В печах небольшого объема используется ручная или электрическая лебедка. Промышленные печи наклоняют с помощью кран-балки. Печи большого объема могут оборудоваться гидравлическим приводом наклона (В.И. Матюхин «КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ, Екатеринбург, 2003, с. 27).
Недостатки известных решений заключаются в том, что точка приложения силы у используемых конструкций значительно выше центра тяжести, что приводит к существенному утяжелению ПУ, чему также способствует и материал конструкции - сталь. Кроме того, металлическая конструкция ПУ сильно нагревается в электромагнитных полях рассеяния, что приводит к дополнительным потерям энергии и снижению КПД.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, состоит в необходимости упрощения конструкции, снижения ее габаритных характеристик без снижения прочности и безопасности.
Поставленная задача решается выполнением поворотного устройства из диэлектрика - стеклотекстолита, а также видоизменением пантографа путем добавления и перераспределения звеньев шарнирно-рычажного механизма.
Технический результат полезной модели заключается в повышении безопасности использования устройства за счет снижения индукционных потерь и отсутствия нагрева конструкции от индукционных токов, обеспечиваемого использованием более легкого материала, чем сталь, что снижает массогабаритные характеристики устройства без потери прочности конструкции за счет используемого подъемного механизма.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции поворотного устройства для тигля индукционной печи, включающего каркас, приводное устройство, соединенное с шестернями, расположенными на двух противоположных боковых рамах каркаса, пантограф, и корзину для тигля, в каждой из двух противоположных боковых рамах каркаса закреплена неподвижная ось пантографа, выше которой закреплена ось шестерни, при этом на шестерне закреплена первая подвижная ось пантографа, на раме каркаса между двумя боковыми рамами закреплена ось вращения корзины для тигля, проходящая через излив тигля, вторая подвижная ось пантографа закреплена на корзине для тигля таким образом, что отношение расстояния от неподвижной оси пантографа до оси шестерни к расстоянию от неподвижной оси пантографа до оси вращения корзины равно отношению расстояния от неподвижной оси пантографа до первой подвижной оси пантографа к расстоянию от неподвижной оси пантографа до второй подвижной оси пантографа, при этом пантограф, шестерни и корзина для тигля выполнены из стеклотекстолита.
В частном случае реализации полезной модели пантограф размещен между двумя шестернями, установленными между двумя пластинами, расположенными в боковой раме каркаса.
В частном случае реализации полезной модели неподвижная ось пантографа закреплена между пластинами.
В частном случае реализации полезной модели первая неподвижная ось пантографа закреплена между поверхностями шестерен, соединенных с приводным устройством.
В частном случае реализации полезной модели электромеханический привод, включает электродвигатель, редуктор и ведущие шестерни, соединенные с основными шестернями, расположенными в боковых рамах каркаса.
За счет того, что пантограф, боковые шестерни и переворотная корзина изготовлены из стеклотекстолита, который является диэлектрическим материалом, конструкция не греется даже в сильных электромагнитных полях, что повышает его производительность в сравнении с металлическими конструкциями. Конструкция из стеклотекстолита имеет меньшую массу, чем конструкция из стали и для повышения ее прочности конструкция подъемного механизма выполнена в виде пантографа - шарнирно-рычажного механизма с 10-15 звеньями различной длины, за счет чего механическая прочность пантографа увеличивается в несколько раз, а нагрузка перараспределяется на большее количество элементов (не на 3-4, как в устройствах из предшествующего уровня техники, а 10-15). Кроме того, точка приложения нагрузки в предлагаемом устройств располагается ниже центра тяжести тигля, что требует меньших усилий со стороны подъемного механизма, соответственно
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - схема пантографа в сложенном состоянии.
Фиг. 2 - схема пантографа в развернутом состоянии.
Фиг. 3 - схема пантографа согласно заявленной полезной модели.
Фиг. 4 - вид поворотного устройства сбоку.
Фиг. 5 - вид поворотного устройства спереди.
Поворотное устройство (ПУ) индукционной печи представляет собой конструктивно законченный модуль. ПУ может видоизменяться и перестраиваться под конкретную печь или изменившуюся задачу. В качестве подъемного механизма используется пантограф для подобного преобразования геометрических фигур и кривых. Начальное и конечное положение пантографа и принцип его работы при перевороте печи показан на фиг. 1 и 2. Точка С пантографа (с помощью электродвигателя) движется по сегменту окружности с центром в точке O2 от точки «а» к точке «b». Точка «N» пантографа при этом движется от «А» к «В» по окружности большего радиуса с центром в O1. Усилие пантографа F при подъеме печи всегда направлено по касательной к окружности, которую описывает нижняя точка печи. За счет такого выбора точки приложения силы - усилие необходимое для переворота печи минимально. Использовать пантограф в первоначальном виде (фиг. 1 и фиг. 2) для поднятия печи нерационально по причине низкой прочности и громоздкости конструкции. Поэтому с целью уменьшения габаритных размеров ПУ и увеличения прочности конструкции пантограф видоизменен до состояния отраженного на фиг. 3. Часть планок пантографа упраздняется, другая часть добавляется. При таких конструктивных изменениях механическая прочность пантографа увеличивается в несколько раз, а нагрузка перераспределяется на большее количество элементов (не на 3-4 элемента, а на 10-15).
Привод пантографа - электромеханический, состоит из двух пар шестерней, расположенных по бокам (фиг. 4, 5) и электропривода, включающего мотор и редуктор, соединенный с ведущими шестернями, соединенными с шестернями 3. Оси шестерней и неподвижная ось пантографа закреплены в боковых рамах каркаса.
Поворотное устройство включает каркас 1 с боковыми рамами 2, шестерни 3, раздвижную решетку пантографа 4, и корзину 5 для тигля 13. Пантограф 4, шестерни 3 и корзина 5 выполнены из стеклотекстолита. Пантограф размещен между двумя шестернями, установленными между двумя пластинами, расположенными в боковой раме каркаса.
В частном случае реализации полезной модели неподвижная ось пантографа закреплена между пластинами.
В частном случае реализации полезной модели первая неподвижная ось пантографа закреплена между поверхностями шестерен, соединенных с приводным устройством.
В нижней части каждой из боковых рам 2 закреплена неподвижная ось 6 пантографа 4, соединяющая первое 7 и второе 8 звенья, выше которой закреплена ось шестерни 3. На поверхности шестерни 3 закреплена первая подвижная ось 9 пантографа, соединяющая третье звено 10, расположенное параллельно первому звену 7, и четвертое звено Нерасположенное параллельно второму звену 8. Крайнее верхнее звено 12, параллельное второму звену 8 второй подвижной осью пантографа шарнирно соединено с краем основания корзины 5 для тигля под изливом 14. Ось поворота корзины для тигля закреплена на раме каркаса между боковыми рамами 2 и проходит через излив тигля 14.
Под действием электродвигателя шестерня 3 вращается вокруг своей оси, при этом вторая ось 9 пантографа движется аналогично точке С пантографа с фиг. 1, 2 по сегменту окружности с центром в точке O2 от точки «а» к точке «b». Вторая подвижная ось пантографа, образованная при шарнирном соединении верхнего звена пантографа и нижнего края корзины под изливом движется аналогично точке «N» пантографа с фиг. 1, 2, при этом указанная ось движется от «А» к «B» по окружности большего радиуса с центром в O1.
Для того, чтобы устройство работало корректно, необходимо соблюдение пропорций размеров механизма пантографа. Размеры рычагов выбирают из условия, чтобы базовые точки, соответствующие неподвижной оси пантографа, первой подвижной оси пантографа и второй подвижной оси пантографа лежали в одной прямой при любой конфигурации пантографа. Неподвижные оси: неподвижная ось пантографа, ось шестерни и ось вращения корзины так же находятся в одной плоскости. Место соединения второй подвижной оси с корзиной для тигля выбирают таким образом, чтобы отношение расстояния от неподвижной оси пантографа до оси шестерни к расстоянию от неподвижной оси пантографа до оси вращения корзины было равно отношению расстояния от неподвижной оси пантографа до первой подвижной оси пантографа к расстоянию от неподвижной оси пантографа до второй подвижной оси пантографа
Описанные модули пантографа используются парами (обычно 2 или 4).