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.
Известно устройство индукционного нагрева («VERFAHREN ZUM INDUKTIVEN  EINES » патент Германия №102005061670 2008 г. В4 Н05В 6/10; Н05В 6/44), включающее 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 с требуемым градиентом по его поверхности, что приводит к нарушению технологического режима механической обработки давлением.
Кроме того, известно устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы (патент RU №140034 «УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ НЕЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ»), являющееся прототипом предлагаемой полезной модели, которое содержит нагреваемое изделие нецилиндрической формы из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию, нагреваемое изделие установлено с возможностью вращения вокруг общей оси с системой постоянных магнитов, ферромагнитное ярмо, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и полюсные наконечники, которые жестко закреплены относительно нагреваемого изделия, расположенными между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненными в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.
Возбуждение электрического тока для нагрева заготовки возникает при ее вращении 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.
Устройство снабжено ферромагнитным ярмом, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и полюсными наконечниками, жестко закрепленными относительно нагреваемого изделия, расположенными между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, и выполненными в форме, обеспечивающей соответствующую требуемым условиям нагрева конфигурацию электромагнитного поля в нагреваемом изделии.
Однако указанное устройство не позволяет нагревать изделия нецилиндрической формы с требуемым градиентом по его поверхности, что приводит к нарушению технологического режима механической обработки давлением.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение нагрева с требуемым градиентом температуры по поверхности.
Поставленная задача достигается тем, что устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы, содержащее нагреваемое изделие нецилиндрической формы из немагнитного материала и систему постоянных магнитов, расположенную соосно нагреваемому изделию, изделие установлено с возможностью вращения вокруг общей оси с системой постоянных магнитов, ферромагнитное ярмо, на котором закреплена указанная система постоянных магнитов, и концентраторы магнитного поля, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия, вертикально расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов, причем концентраторы электромагнитного поля выполнены в виде пакета пластин с воздушным зазором между смежно расположенными пластинами.
На чертеже приведен общий вид предлагаемого устройства индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы. Устройство индукционного нагрева изделий нецилиндрической формы содержит нагреваемое изделие 1, концентраторы магнитного поля 2, жестко закрепленные относительно нагреваемого изделия 1 и расположенные между нагреваемым изделием и системой постоянных магнитов 3, закрепленной на ферромагнитном ярме 4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: Ферромагнитное ярмо 4, обеспечивающее концентрацию магнитного поля внутри устройства, вместе с системой постоянных магнитов 3 статичны. Нагреваемое изделия 1 и концентраторы магнитного поля 2 вращаются с помощью электродвигателя, создавая в изделии вращающееся магнитное поле.
Концентраторы электромагнитного поля, выполненные в форме пакета пластин с воздушным зазором между смежно расположенными пластинами, преобразуют вращающееся магнитное поле в пульсирующее электромагнитное поле в заготовке и обеспечивают требуемое распределение электромагнитного поля на поверхности заготовки, так же повышают активную мощность, выделяемую в заготовке, по сравнению с прототипом.
Пульсирующее электромагнитное поле формирует в нагреваемой заготовке вихревые токи, обеспечивающие ее нагрев.
Предлагаемое устройство позволяет нагревать заготовку нецилиндрической формы равномерно или с требуемым градиентом температуры по ее поверхности, благодаря использованию пластинчатых пакетов концентраторов электромагнитного поля, которые обеспечивают необходимую для равномерного или градиентного нагрева конфигурацию переменного магнитного поля в нагреваемом изделии. Пакет концентраторов электромагнитного поля формируется так, чтобы магнитное поле, проходящее через систему концентраторов, распределяясь по всем пластинам пакета равномерно или по требуемому закону по поверхности изделия, что приводит к требуемому распределению мощности внутренних источников в нагреваемом изделии.