專利名稱:加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器，本實(shí)用新型的圓筒狀模塊總成包括若干環(huán)繞模塊總成的中心軸線設(shè)置的線圈繞組模塊，線圈繞組模塊包括一鐵芯以及沿鐵芯長(zhǎng)度方向纏繞在鐵芯上的線圈，金屬件沿模塊總成的中心軸線穿過其筒腔，供電裝置對(duì)若干線圈繞組模塊輸出變頻交流電，線圈繞組產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并作用于金屬件使之產(chǎn)生渦電流進(jìn)行加熱。本實(shí)用新型的線圈匝數(shù)多、空氣間隙小，可使用較小截面積的普通銅繞線就可以實(shí)現(xiàn)高功率高效率的加熱。由于線圈中的電流密度大大減小，加熱時(shí)損耗在繞組線圈中的能量大幅減小，不需要配備龐大電容器組。本實(shí)用新型所述的加熱器的加熱效率可達(dá)到80％，遠(yuǎn)高于目前世界上周向繞線的電感應(yīng)加熱器的最高效率65％。
【專利說明】加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬加熱領(lǐng)域，特別涉及一種加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]在金屬加熱領(lǐng)域，有以下幾種傳統(tǒng)加熱技術(shù):
[0003]1、燃?xì)饧訜?，利用燃燒天然氣或煤氣產(chǎn)生的熱量加熱金屬。在這種加熱技術(shù)下，金屬的加熱溫度難以精確控制，且不易實(shí)現(xiàn)加熱較大直徑的金屬圓錠，如Φ12以上的金屬錠。
[0004]2、電阻爐加熱，電阻爐以電為熱源，通過電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，依靠熱輻射或熱氣流對(duì)流方式在爐內(nèi)對(duì)金屬進(jìn)行加熱。這種加熱技術(shù)中，大量的能量被消耗在電熱元件如電阻絲上，加熱效率較低。
[0005]3、電感應(yīng)加熱，傳統(tǒng)感應(yīng)加熱爐利用銅感應(yīng)線圈來包圍鋁棒，當(dāng)交變電流施加到感應(yīng)線圈上時(shí)，在線圈包圍的空間內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)在主頻率下脈動(dòng)，在鋁棒內(nèi)部感應(yīng)出渦電流，鋁棒也因此得以加熱。然而，由于感應(yīng)線圈有不可忽略的電阻，當(dāng)通過強(qiáng)電流時(shí)，相當(dāng)可觀的熱量被損失在線圈上。而且，這些在線圈上產(chǎn)生的熱量必須使用大量的冷卻水來對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。這樣的先天缺陷使得傳統(tǒng)感應(yīng)加熱爐的能源利用率相當(dāng)?shù)?，只?0%到 60%。
[0006]所以，有必要從新的視角對(duì)傳統(tǒng)的加熱方式進(jìn)行變革，以解決目前技術(shù)存在的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器，以解決目前技術(shù)存在的一些問題。
[0008]本實(shí)用新型提供一種加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器，包括一機(jī)臺(tái)，還包括:
[0009]設(shè)在所述機(jī)臺(tái)上的圓筒狀模塊總成，其進(jìn)一步包括若干環(huán)繞所述模塊總成的中心軸線設(shè)置的線圈繞組模塊，所述線圈繞組模塊包括一鐵芯以及沿所述鐵芯長(zhǎng)度方向纏繞在所述鐵芯上的線圈，所述鐵芯的長(zhǎng)度方向與所述模塊總成的中心軸線平行，所述金屬件沿所述模塊總成的中心軸線穿過其筒腔；
[0010]供電裝置，連接所述模塊總成，用以對(duì)所述若干線圈繞組模塊輸出變頻交流電，所述線圈繞組產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并作用于所述金屬件使之產(chǎn)生渦電流進(jìn)行加熱；
[0011]設(shè)在所述機(jī)臺(tái)上的加熱定位裝置，所述加熱定位裝置定位位于所述模塊總成筒腔內(nèi)的金屬件，使所述金屬件與所述模塊總成的筒內(nèi)壁保持預(yù)定間隙。
[0012]作為一實(shí)施例，所述若干線圈繞組模塊環(huán)繞所述模塊總成的中心軸線均勻設(shè)置，每個(gè)所述線圈繞組模塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)指向所述模塊總成的中心軸線。
[0013]作為一實(shí)施例，所述加熱定位裝置包括分布于所述模塊總成軸向兩端的第一液壓站和第二液壓站、與所述第一液壓站活塞桿連接的第一支撐臂、與所述第二液壓站活塞桿連接的第二支撐臂，所述第一支撐臂的夾持端和第二支撐臂的夾持端分別在所述模塊總成的軸向兩端向里頂住位于所述模塊總成筒腔的所述金屬件的兩端面。
[0014]作為一實(shí)施例，所述第一支撐臂夾持端和第二支撐臂夾持端均為旋轉(zhuǎn)夾持端，它們夾持所述金屬件在所述模塊總成的筒腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
[0015]作為一實(shí)施例，所述第一支撐臂和第二支撐臂分別在所述第一液壓站液壓缸和第二液壓站液壓缸的作用下，同時(shí)同向沿所述模塊總成的軸向往返運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述被頂住的金屬件在所述模塊總成的筒腔的軸向上做往返運(yùn)動(dòng)。
[0016]作為一實(shí)施例，所述金屬件為非鐵磁性金屬材質(zhì)，所述金屬件為鋁或銅或鎂合金材質(zhì)。
[0017]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)之一，本實(shí)用新型中對(duì)金屬件的定位方式(液壓兩端頂住)，使線圈與金屬件之間的間隙變小，提高了加熱效率。因?yàn)閭鹘y(tǒng)電感應(yīng)加熱器很難實(shí)現(xiàn)較小的間隙，傳統(tǒng)電感應(yīng)加熱器需要托盤形式的輸送機(jī)構(gòu)在金屬件的下部支撐金屬件的重量，這樣在加熱過程中，托盤機(jī)構(gòu)處于線圈和金屬件之間，使線圈和金屬件之間的間隙擴(kuò)大后才能容納所述托盤機(jī)構(gòu)，另外托盤機(jī)構(gòu)的存在也阻礙了電感應(yīng)的傳遞。本實(shí)用新型中除線圈中損耗能量以外，主要能量損耗在供電系統(tǒng)的變頻變壓的過程。經(jīng)過理論計(jì)算，這種加熱器的加熱效率可達(dá)到80 %，遠(yuǎn)高于目前世界上周向繞線的電感應(yīng)加熱器的最高效率65 %。
[0018]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)之二，本實(shí)用新型中環(huán)繞設(shè)置的線圈繞組模塊，可以增加繞組的線圈匝數(shù)，減小線圈直徑，進(jìn)而減小由于線圈自感產(chǎn)生的渦流，維持線圈中較低的電流密度，降低了線圈本身的電阻在通電工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。傳統(tǒng)電感應(yīng)加熱器無法使用小銅線圈，因?yàn)槠溷~導(dǎo)線是為中空的矩形銅管，冷卻水從中空的空間流過，這樣的銅導(dǎo)線直徑遠(yuǎn)較本實(shí)用新型所用的銅線圈大。
[0019]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)之三，本實(shí)用新型中對(duì)金屬件的定位方式，使線圈與金屬件之間的間隙變小，提高了加熱效應(yīng)，故不需要供電系統(tǒng)設(shè)置電容組來補(bǔ)償無功功率。在傳統(tǒng)電感應(yīng)加熱器中，線圈和金屬件之間存在很大的空氣間隙交流供電系統(tǒng)會(huì)消耗較多的無功功率，所以供電系統(tǒng)需要龐大且昂貴的電容組來補(bǔ)償無功功率。
[0020]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)之四，加熱定位裝置可以帶動(dòng)金屬件在圓筒狀模塊總成的筒腔內(nèi)沿軸線往返運(yùn)動(dòng)，這樣使金屬件受熱更均勻，進(jìn)一步提高了加熱效率。
[0021]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)之五，本實(shí)用新型中要實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬件的加熱，金屬與磁場(chǎng)之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度對(duì)加熱速度、加熱效率至關(guān)重要，本實(shí)用新型中的加熱定位裝置的支撐臂旋轉(zhuǎn)夾持端還可以帶動(dòng)金屬件旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)較大的相對(duì)速度，金屬件受交變磁場(chǎng)的作用加快，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生更大的渦電流，會(huì)產(chǎn)生更大的加熱效應(yīng)。同時(shí)，由于金屬件與的高速旋轉(zhuǎn)，周邊空氣加速流動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的風(fēng)冷效應(yīng)，大大提高散熱功能。

【附圖說明】

[0022]圖1是本實(shí)用新型所述加熱系統(tǒng)一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型所述加熱系統(tǒng)另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本實(shí)用新型所述的筒狀模塊總成結(jié)構(gòu)圖。
[0025]其中，電感應(yīng)加熱器100，機(jī)臺(tái)110，模塊總成120，線圈繞組模塊121，鐵芯122，線圈123，金屬件130，加熱定位板140，第一液壓站150，第二液壓站151，第一支撐臂152，第二支撐臂153，夾持端154。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0027]參見圖1和圖2，圖1和圖2分別是本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施例。本實(shí)用新型提供一種加熱金屬件130的電感應(yīng)加熱器100，包括一機(jī)臺(tái)110、圓筒狀的模塊總成120、供電裝置、加熱定位裝置，具體地:
[0028]設(shè)在所述機(jī)臺(tái)110上的圓筒狀模塊總成120，參見圖3，其進(jìn)一步包括若干環(huán)繞所述模塊總成120的中心軸線設(shè)置的線圈繞組模塊121，所述線圈繞組模塊121包括一鐵芯122以及沿所述鐵芯122長(zhǎng)度方向纏繞在所述鐵芯122上的線圈123，所述鐵芯122的長(zhǎng)度方向與所述模塊總成120的中心軸線平行，所述金屬件130沿所述模塊總成120的中心軸線穿過其筒腔。作為一實(shí)施例，所述若干線圈繞組模塊121環(huán)繞所述模塊總成120的中心軸線均勻設(shè)置，這些若干線圈繞組模塊121環(huán)繞形成一個(gè)筒狀，每個(gè)所述線圈繞組模塊121產(chǎn)生的磁場(chǎng)指向所述模塊總成120的中心軸線。
[0029]供電裝置(圖中未畫出)，連接所述模塊總成120，用以對(duì)所述若干線圈繞組模塊121輸出變頻交流電，所述線圈123繞組產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并作用于所述金屬件130使之產(chǎn)生渦電流進(jìn)行加熱。這里采用的是變頻交流電，采用變頻交流電使得加熱時(shí)間、加熱品質(zhì)等可調(diào)，提高加熱效應(yīng)。當(dāng)然也可以采用恒頻交流電，但是其加熱效應(yīng)會(huì)降低。
[0030]設(shè)在所述機(jī)臺(tái)110上的加熱定位裝置，所述加熱定位裝置起得作用是定位位于所述模塊總成120筒腔內(nèi)的金屬件130，使所述金屬件130與所述模塊總成120的筒內(nèi)壁保持預(yù)定間隙。加熱定位裝置可以是圖1中的加熱定位板140，加熱定位板140 —方面可以固定模塊總成120，另一方面也可以固定金屬件130的一端。加熱定位裝置也可以是圖2中的液壓站定位裝置，通過第一液壓站150和第二液壓站151頂住金屬件130，模塊總成120設(shè)置在左右兩塊安裝板上，金屬件130依次穿過左安裝板、模塊總成120的筒腔、右安裝板。并與它們保持間隙。
[0031]參見圖2，作為一實(shí)施例，所述加熱定位裝置包括分布于所述模塊總成120軸向兩端的第一液壓站150和第二液壓站151、與所述第一液壓站150活塞桿連接的第一支撐臂152、與所述第二液壓站151活塞桿連接的第二支撐臂153，所述第一支撐臂152的夾持端154和第二支撐臂153的夾持端154分別在所述模塊總成120的軸向兩端向里頂住位于所述模塊總成120筒腔的所述金屬件130的兩端面。作為一實(shí)施例，所述第一支撐臂152的夾持端154和第二支撐臂153的夾持端154均為旋轉(zhuǎn)夾持端，它們夾持所述金屬件130在所述模塊總成120的筒腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這里的旋轉(zhuǎn)夾持端具體實(shí)現(xiàn)，可以是目前工業(yè)領(lǐng)域采用的旋轉(zhuǎn)夾持器等，在實(shí)現(xiàn)對(duì)工件夾緊的同時(shí)還進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0032]參見圖2，作為一實(shí)施例，所述第一支撐臂152和第二支撐臂153分別在所述第一液壓站150液壓缸和第二液壓站151液壓缸的作用下，同時(shí)同向沿所述模塊總成120的軸向往返運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述被頂住的金屬件130在所述模塊總成120的筒腔的軸向上做往返運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中，加熱定位裝置使用了液壓定位的方式，顯然，也可采用其他定位方式，比如采用絲杠傳動(dòng)方式替代液壓站，也可在所述夾持端154設(shè)置彈簧以對(duì)金屬件130實(shí)現(xiàn)夾緊定位。
[0033]作為一實(shí)施例，所述金屬件130為非鐵磁性材料，金屬件130可以為鋁或銅或鎂合金內(nèi)膽。采用這種材料，由于其屬于非鐵磁性，其旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生阻礙，使得旋轉(zhuǎn)更順暢。
[0034]本實(shí)用新型所述的加熱器工作時(shí)，供電系統(tǒng)在控制系統(tǒng)的指令下為線圈提供不同頻率的交流電。交流電在線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)并被鐵芯有效導(dǎo)引至金屬件(錠)上。這時(shí)，在金屬錠中會(huì)感應(yīng)出渦電流對(duì)來對(duì)抗每一個(gè)線圈繞組產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)。這些渦電流可以有效地加熱金屬錠。同時(shí)，金屬錠的兩端被支撐臂夾持住，在液壓的驅(qū)動(dòng)下，金屬錠可以在模塊總成120的筒腔內(nèi)沿圓筒軸線移動(dòng)，通過控制金屬錠在筒腔內(nèi)加熱區(qū)的位置來保證其在長(zhǎng)度方向被均勻加熱，或按照一定的軸向溫度曲線對(duì)金屬錠進(jìn)行精確加熱。
[0035]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施方式僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施方式的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種加熱金屬件的電感應(yīng)加熱器，包括一機(jī)臺(tái)，其特征在于，還包括: 設(shè)在所述機(jī)臺(tái)上的圓筒狀模塊總成，其進(jìn)一步包括若干環(huán)繞所述模塊總成的中心軸線設(shè)置的線圈繞組模塊，所述線圈繞組模塊包括一鐵芯以及沿所述鐵芯長(zhǎng)度方向纏繞在所述鐵芯上的線圈，所述鐵芯的長(zhǎng)度方向與所述模塊總成的中心軸線平行，所述金屬件沿所述模塊總成的中心軸線穿過其筒腔； 供電裝置，連接所述模塊總成，用以對(duì)所述若干線圈繞組模塊輸出變頻交流電，所述線圈繞組產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并作用于所述金屬件使之產(chǎn)生渦電流進(jìn)行加熱； 設(shè)在所述機(jī)臺(tái)上的加熱定位裝置，所述加熱定位裝置定位位于所述模塊總成筒腔內(nèi)的金屬件，使所述金屬件與所述模塊總成的筒內(nèi)壁保持預(yù)定間隙。2.如權(quán)利要求1所述的加熱器，其特征在于，所述若干線圈繞組模塊環(huán)繞所述模塊總成的中心軸線均勻設(shè)置，每個(gè)所述線圈繞組模塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)指向所述模塊總成的中心軸線。3.如權(quán)利要求1或2所述的加熱器，其特征在于，所述加熱定位裝置包括分布于所述模塊總成軸向兩端的第一液壓站和第二液壓站、與所述第一液壓站活塞桿連接的第一支撐臂、與所述第二液壓站活塞桿連接的第二支撐臂，所述第一支撐臂的夾持端和第二支撐臂的夾持端分別在所述模塊總成的軸向兩端向里頂住位于所述模塊總成筒腔的所述金屬件的兩端面。4.如權(quán)利要求3所述的加熱器，其特征在于，所述第一支撐臂夾持端和第二支撐臂夾持端均為旋轉(zhuǎn)夾持端，它們夾持所述金屬件在所述模塊總成的筒腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。5.如權(quán)利要求4所述的加熱器，其特征在于，所述第一支撐臂和第二支撐臂分別在所述第一液壓站液壓缸和第二液壓站液壓缸的作用下，同時(shí)同向沿所述模塊總成的軸向往返運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)所述被頂住的金屬件在所述模塊總成的筒腔的軸向上做往返運(yùn)動(dòng)。6.如權(quán)利要求5所述的加熱器，其特征在于，所述金屬件為非鐵磁性金屬材質(zhì)。7.如權(quán)利要求6所述的加熱器，其特征在于，所述金屬件為鋁或銅或鎂合金材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H05B6-10GK204291433SQ201420491848
【發(fā)明者】王益農(nóng), 陳中泰 [申請(qǐng)人]上海銳漫能源科技有限公司