一种一体化的双频率感应加热设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种一体化的双频率感应加热设备，包括电源柜体、冷却水系统、低频率中频电源、高频率中频电源、低频感应器、高频感应器、进料机、出料机和检测装置。所述电源柜体内自前至后依次设为冷却段、低频电源段和高频电源段；所述进料机、低频感应器及高频感应器与冷却段、低频电源段和高频电源段一一对应地安装在所述电源柜体的顶板上，所述出料机和检测装置安装在所述电源柜体的后端面上；所述冷却水系统、低频率中频电源和高频率中频电源一一对应安装在所述电源柜体的内部的冷却段、低频电源段和高频电源段。本发明的一体化的双频率感应加热设备占地少、运行成本低、效率高，可大幅度降低企业的生产成本。
【专利说明】一种一体化的双频率感应加热设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种一体化的双频率感应加热设备。
【背景技术】 [0002]现代感应加热技术具有加热速度快、热效率高、加热均匀、产品质量好，几乎无环境污染、易于实现生产自动化等优点，现已广泛应用于金属的熔炼、热处理、热锻造等行业，是一项既节能又环保的先进技术。但对于铁、镍及铁镍合金等磁性材料，居里点前后相对导磁率变化非常大，若是采用单一频率的感应加热设备加热工件，很难适应由于工件居里点前后相对导磁率变化非常大而对电源频率的要求。由于在居里点温度以下，磁性材料导磁率高，电流透入深度小，积肤效应显著，感应器的效率非常高(80%以上)，在加热初始阶段，温度升高导致材料电阻率增加，电流透入深度有微小增加，随着温度进一步提高，相对导磁率开始显著下降，从而引起电流透入深度开始增加。
[0003]当工件温度接近居里点温度时，钢棒变为非磁性材料，相对导磁率下降为1，电流透入深度将剧烈升高(可达15倍以上)，涡流强度急剧下降，感应器和工件的耦合性差，即感应器向工件传递能量的能力下降，从而导致感应器的加热效率降低非常多，工件升温慢，氧化皮多。
[0004]若选用双频率电源加热方式，即加热初始阶段采用低频率电源加热，当工件变成非磁性材料时，使用高频率电源加热，能克服上述用单一频率感应加热设备的带来缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种一体化的双频率感应加热设备，它可解决单一频率的感应加热设备会引起工件升温慢、能耗高、工件表面氧化皮多等问题。该设备占地少、运行成本低、效率高，可大幅度降低企业的生产成本。
[0006]本发明的目的是这样实现的:一种一体化的双频率感应加热设备，包括电源柜体、冷却水系统、低频率中频电源、高频率中频电源、低频感应器、高频感应器、进料机、出料机和检测装置，其中，所述电源柜体呈长条矩形，该电源柜体内自前至后依次设为冷却段、低频电源段和高频电源段；所述冷却段的正面板设有检修门；所述低频电源段的正面板和高频电源段的正面板上分别设有一断路器盖板门及一控制操作面板门；所述低频电源段的内部和高频电源段的内部分别对应各自的控制操作面板门设置一电气元件安装盒；所述进料机、低频感应器及高频感应器与冷却段、低频电源段和高频电源段一一对应地安装在所述电源柜体的顶板上，所述出料机安装在所述电源柜体的后端面上；所述低频感应器的入口端与所述进料机对接，所述高频感应器的入口端与低频感应器的出口端对接，所述高频感应器的出口端与所述出料机对接；所述检测装置安装在所述电源柜体的后端面上；所述冷
却水系统、低频率中频电源和高频率中频电源--对应安装在所述电源柜体的内部的冷却
段、低频电源段和高频电源段；所述低频率中频电源与所述低频感应器电连接；所述高频率中频电源与所述高频感应器电连接。[0007]上述的一体化的双频率感应加热设备，其中，所述低频感应器和高频感应器通过一感应器支架与所述电源柜体的低频电源段和高频电源段一一对应地安装在所述电源柜体的顶板上。
[0008]上述的一体化的双频率感应加热设备，其中，所述检修门、断路器盖板门及控制操作面板门均为全开式铰链结构；所述检修门、断路器盖板门及控制操作面板门上均带有门保护开关。
[0009]上述的一体化的双频率感应加热设备，其中，所述冷却水系统包括水泵、换热器、内循环水箱及过滤器并通过管路集成在一个钢板平台上，该钢板平台可拆卸地安装在所述电源柜体的冷却段内。
[0010]上述的一体化的双频率感应加热设备，其中，所述低频率中频电源和高频率中频电源分别包括进线铜排、断路器、整流单元器件、滤波单元器件、逆变单元器件、谐振单元器件、限流单元器件、出线铜排及控制系统；所述低频率中频电源和高频率中频电源通过各自的伸出所述电源柜体的顶板的出线铜排一一对应地与所述低频感应器和高频感应器电连接。
[0011]上述的一体化的双频率感应加热设备，其中，所述检测装置包括红外线测温仪和光电开关，所述红外线测温仪和光电开关分别通过一支架安装在所述电源柜体的后端面上。
[0012]本发明的一体化的双频率感应加热设备，将双频率电源的整流、逆变、冷却系统及相应的保护装置集成在一个封闭的电源柜体内，将感应器及传动系统如进料机、出料机等安放于电源柜体的上面，构成一体化设备。该设备可解决单一频率感应加热设备中由于频率单一引起工件升温慢、能耗高、工件表面氧化皮多等问题，具有以下优点:
[0013]1.由于将感器及传动系统如进料机、出料机及检测装置等放置于钢制电源柜体的顶板上，构成一体机，减少了中频电源大功率长距离输送带来的能量损失，提高了设备的效率；
[0014]2.由于将传动系统(如进料机、出料机及检测装置等)放置于钢制电源柜体的上面，和感应器、中频电源构成结构紧凑的一体机，减少了占地面积；
[0015]3.由于采用前低后高的加热方式，即加热初始阶段采用低频率电源加热，当工件变成非磁性材料时，使用高频率电源加热，不同频率的电源采用模块化模式，相互独立，各个电源采用串联式谐振电源，二极管整流，效率高，功率可以在20-100%之间任意调节，在任何负载情况下，电源的功率因数都在0.93以上，使得运行成本低、效率高，可大幅度降低企业的生产成本。
[0016]这种一体化双频率感应加热设备，实际上是模块化加热模式，各模块电源独立频率设计，贴合工件加热对频率前低后高的理想工艺要求，在实际的工业生产中具有极大的经济意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的一体化的双频率感应加热设备的透视图；
[0018]图2是本发明的双频率感应加热设备中的电源柜体的透视图；
[0019]图3是本发明的双频率感应加热设备中的电源柜体的内部透视图。【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0021]请参阅图1至图3，本发明的一体化的双频率感应加热设备，包括电源柜体10、冷却水系统、低频率中频电源20、高频率中频电源30、低频感应器2、高频感应器3、进料机1、出料机4和检测装置。
[0022]电源柜体10为钢制且呈长条矩形，该电源柜体10内自前至后依次设为冷却段11、低频电源段12和高频电源段13 ;冷却段11的正面板上设有全开式铰链结构的检修门110，打开此门很容易地接近冷却水系统的相关部件；低频电源段12的正面板和高频电源段13的正面板上分别设有一全开式铰链结构的断路器盖板门121、131及一全开式铰链结构的控制操作面板门122、132 ;可在控制操作面板门122、132操作设备，设备运行状态也在控制操作面板门122、132上显示；低频电源段12的内部和高频电源段13的内部分别对应各自的控制操作面板门122、132设置一电气元件安装盒123、133。每扇门均带有门保护开关，当任一扇门开启时，电源报警板上相应的警示灯亮，并切断电源，保护人免受伤害。
[0023]进料机I对应冷却段11地安装电源柜体10的顶板上，低频感应器2和高频感应器3通过一感应器支架14与电源柜体10的低频电源段12和高频电源段13 —一对应地安装在电源柜体10的顶板上，出料机4安装在电源柜体10的后端面上；低频感应器2的入口端与进料机I对接，高频感应器3的入口端与低频感应器2的出口端对接，高频感应器3的出口端与出料机4对接。进料机I由变频器驱动，转速可根据需要调整。出料机4带有分选功能。
[0024]检测装置包括红外线测温仪和光电开关，红外线测温仪和光电开关分别通过一支架51、52安装在电源柜体10的后端面上。
[0025]冷却水系统、低频率中频电源20和高频率中频电源30 —一对应安装在电源柜体10的内部的冷却段11、低频电源段12和高频电源段13 ;低频率中频电源20与低频感应器2电连接；高频率中频电源30与高频感应器3电连接。
[0026]冷却水系统包括水泵、换热器、内循环水箱及过滤器并通过管路集成在一个钢板平台上，该钢板平台可拆卸地安装在电源柜体10的冷却段11内。为方便维护，打开检修门很容易地接近冷却水系统的相关部件(如水泵、换热器、内循环水箱、过滤器等)，也可根据需要将冷却水系统整体移出电源柜体10的冷却段11。
[0027]低频率中频电源20用于给低频感应器2提供电源。高频率中频电源30用于给高频感应器3提供电源。低频率中频电源20和高频率中频电源30分别包括进线铜排21、31、断路器22、32、整流单元器件23、33、滤波单元器件24、34、逆变单元器件25、35、谐振单元器件26、36、限流单元器件27、37、出线铜排28、38及控制系统器件，各个器件之间以铜排(管)连接且属于低频率中频电源20的器件和属于高频率中频电源30的器件不能互换；低频率中频电源20和高频率中频电源30通过各自的伸出电源柜体10的顶板的出线铜排28、38一一对应地与低频感应器2和高频感应器3电连接。低频率中频电源20的控制系统器件和高频率中频电源30的控制系统器件一一对应地安装在低频电源段12的电气元件安装盒123和高频电源段13的电气元件安装盒123、133内。低频率中频电源20的断路器22和高频率中频电源30的断路器32与各自的断路器盖板门121、131 —一对应地安装在电源柜体10的低频电源段12内和高频电源段13内。
[0028]本发明的一体化的双频率感应加热设备，通过合理分布交流、直流、逆变等功率元件，各个器件精确合理的排布，既保证了设备结构紧凑型的要求，又充分考虑双频电源相互间不会干扰，满足了使用要求。
[0029]本发明的一体化的双频率感应加热设备的工作原理是:
[0030]进料机I将待加热的工件传送到低频感应器2内；冷的工件从低频感应器2开始加热，直到工件经过低频率中频电源20加热到居里温度附近，开始进入高频感应器3用高频率中频电源30加热，工件在高频感应器3内会被快速加热到目标温度，使加热效率和效果显著提高，然后由带有分选功能的出料机4将加热过的工件传送到后续的相应工位。红外线测温仪用于检测高频感应器3出口的工件温度。光电开关用来检测高频感应器3出口的工件状态。冷却水系统用来冷却低频感应器2、高频感应器3、低频率中频电源20和高频率中频电源30。
[0031]本发明的一体化的双频率感应加热设备适合加热铁、镍及铁镍合金等磁性材料。在实际制造时，应使低频感应器2的长度和高频感应器3的长度要匹配好效果更佳。冷却水系统配置的是内循环水，实际使用时用户需配备外循环冷却水，用来冷却感应器和电源的内循环水。
[0032]本发明的一体化双频率感应加热设备，将低频率中频电源20和高频率中频电源30集成在一个电源柜体I内，将低频感应器2和高频感应器3、进料机1、出料机4放置于电源柜体I的顶板上，不仅减少了设备占地面积，而且也避免了大功率中频电源在传输传送过程中的能量损耗，提高了电能转换效率。从而满足高质量的精密锻造要求。
[0033]以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关【技术领域】的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
【权利要求】
1.一种一体化的双频率感应加热设备，包括电源柜体、冷却水系统、低频率中频电源、高频率中频电源、低频感应器、高频感应器、进料机、出料机和检测装置，其特征在于， 所述电源柜体呈长条矩形，该电源柜体内自前至后依次设为冷却段、低频电源段和高频电源段；所述冷却段的正面板设有检修门；所述低频电源段的正面板和高频电源段的正面板上分别设有一断路器盖板门及一控制操作面板门；所述低频电源段的内部和高频电源段的内部分别对应各自的控制操作面板门设置一电气元件安装盒； 所述进料机、低频感应器及高频感应器与冷却段、低频电源段和高频电源段一一对应地安装在所述电源柜体的顶板上，所述出料机安装在所述电源柜体的后端面上；所述低频感应器的入口端与所述进料机对接，所述高频感应器的入口端与低频感应器的出口端对接，所述高频感应器的出口端与所述出料机对接； 所述检测装置安装在所述电源柜体的后端面上； 所述冷却水系统、低频率中频电源和高频率中频电源一一对应安装在所述电源柜体的内部的冷却段、低频电源段和高频电源段；所述低频率中频电源与所述低频感应器电连接；所述高频率中频电源与所述高频感应器电连接。
2.根据权利要求1所述的一体化的双频率感应加热设备，其特征在于，所述低频感应器和高频感应器通过一感应器支架与所述电源柜体的低频电源段和高频电源段一一对应地安装在所述电源柜体的顶板上。
3.根据权利要求1所述的一体化的双频率感应加热设备，其特征在于，所述检修门、断路器盖板门及控制操作面板门均为全开式铰链结构；所述检修门、断路器盖板门及控制操作面板门上均带有门保护开关。
4.根据权利要求1所述的一体化的双频率感应加热设备，其特征在于，所述冷却水系统包括水泵、换热器、内循环水箱及过滤器并通过管路集成在一个钢板平台上，该钢板平台可拆卸地安装在所述电源柜体的冷却段内。
5.根据权利要求1所述的一体化的双频率感应加热设备，其特征在于，所述低频率中频电源和高频率中频电源分别包括进线铜排、断路器、整流单元器件、滤波单元器件、逆变单元器件、谐振单元器件、限流单元器件、出线铜排及控制系统；所述低频率中频电源和高频率中频电源通过各自的伸出所述电源柜体的顶板的出线铜排一一对应地与所述低频感应器和高频感应器电连接。
6.根据权利要求1所述的一体化的双频率感应加热设备，其特征在于，所述检测装置包括红外线测温仪和光电开关，所述红外线测温仪和光电开关分别通过一支架安装在所述电源柜体的后端面上。
【文档编号】H05B6/02GK103648198SQ201310751014
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】陈鹰, 刘新志 申请人:无锡应达工业有限公司, 应达工业（上海）有限公司