Высокочастотное нагревательное устройство - SU697067A3

Чертежи

Описание

Изобретение касается индукционного нагрева, в частности узлов нагрев теля в виде ручного портативного уст ройства. Известны индукционные нагревательные устройства, в том числе и для местного локального нагрева поверхностей (11. Однако в автомобильной промьшшенности вследствие высокого типа массового производства автомобилей появилась необходимость иметь держатель, который можно было бы быстро прикреплять при помощи клея к боковой стенке автомобиля в течение нескольких секунд и который не повредил бы окончательно обработанную поверхность. Появилась необходимость в разработке нагревательного узла, который должен иметь небольшие размеры и быть легким в управлении. Потери энергии в линиях связи между источником энергии и нагревательным блоком должны быть сведены к минимуму так, чтобы общий КПД системы был высоким и экономически целесообразным. Наиболее близким из известных к изобретению является высокочастотное нагревательное устройство, содержБицее индуктор, выполненный в виде первич ной спиральной обмотки и охватывающего ее вторичного витка в форме незамкнутого цилиндра, образующего с первичной обмоткой емкостный злемент и съемный нагревательный элемент, электрически соединенный с вторичным витком 2. Однако данное устройство не дает возможности получить достаточно высокий КПД и обеспечить работу в указанных уелон и ях. Целью изобретения является повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, что первичная обмотка в устройстве расположена на изоляционном цилиндрическом основании и электроизолирована от вторичного витка, а нагревательный элемент снабжен по периметру со стороны, обращенной к на1 реваемому объекту, выступающими кромками и соединен со вторичным витком с одного из его торцов. Вторичный виток может быть выполнен в виде трех электроизолированных друг от друга токопроводящих слоев, прорези которых совмещены, а первичная спирашьная обмотка одним концом подключена к соединенным последовательно наружным слоям витка, а другим - к его внутреннему слою.

Первичная обмотка мо/кет быть выполнена из плоской лепты, а между ней и изоляционным основанием могут быть дополнительно размещены два коакс альных токопроводящих цилиндра ,эле;ктроизолированных друг от друга и от .первичной обмотки и обоазуюших дополнительный емкостный элеьдент, а длина вторичного витка выбрана больше длины первичной обмотки,.

На фигt 1 изображено предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - узел устройстваf поперечный разрез; на фиг, 3 - вариант выполнения устройства с тройным вторичным витком (часть устройства); на фиг,4 то же, схема соединения, вторичного И: первичного витков устройства; на фиг, 5 - то же, схема соединения в|торичного витка, первичной обмотки И; нагревательного элемента устройства; на фиг, б - электрический узел другого варианта устройства с первичной обмоткой в виде ленты; на фиг. 7 - то же, поперечное сечение; на фиг, 8 - то же, электрическое соединение обмоток устройства,

Устройство содержит индуктор, выполненный в виде первичной спиральной обмотки 1 из имеющей от1-1осительно большое сечение медной лровслоки или трубки с изоляцией; например из тефлонового или лакового покрытия, предназначенного для электрггческой изоляции от охватывающего ее вторичного витка 2 в виде незамкнутого диливдра , и съемный нагревате. элмент 3, электрически соедине1 ный со вторичным витком. Первичная обмотка расположена на изоляционном цилиндре 4, а нагревательный эле.чент снабжен по периметру выступающими кромKaJ .Ei 5.

Кроме того, устройство содержит кожух б цилиндрической формл, кожух 7, внутри которого размещены компоненты , необходимые для работы устройства в целом. Па вторичном зитке укреплена пружина 8 г-илгреваег-мгобъектом является держатель 9. который посредством термореактнвного клея прикреплен к поверхности металлического листа 10.

Нагревательное устройство подводи тепловую энергию к металлическому листу 10 в течение короткого промехс ка времени, 2-4 сек так, чтобы сам металлический лист затем передал тело держателю 9. Держатель 9 имеет основное тело 11, которое может содержать упругое зажимающее средство дётгши которого не показаны.. Па те-ло 11 держателя 9 с одной стороны нанесен термореактивный клей .I2f который термически активируется при поднятии температуры до 200-400° (98-204°с) в течение 2-3 сек е Металлический лист 10 быстро рассеивает

тепловую энергию и быстро охлаждает термореактивный клей, в результате чего клей схватывается- в течение л-3 сек. Так как время схватывания г€-;рмореактивного клея является относительно коротким, то нагревательное устройство может быть использовано для быстрой установки держателей отделки или подобных изделий на вертикальные стенки автомобиля, не опасаясь , что держатель отпадает в то время, как произойдет отверждение термореактизного клея.

Вторичный виток зоспринимает высокочастотную энергию от первичной обмотки и подводит индукционный нагревательный ток к съемному нагревательному элементу, который прикреплен к указанному витку винтаг1-ш 13, ГЗторичный виток выполнен в виде ци -пнндргл с прорезью, причем противоположные кромки располагаются вдоль прорези, в результа1-е чего указанный цилиндр представляет собой разомкнутую цепь по периферии. Противоположные 1СРОМКИ прорези соединены с соответствующими расположенными на расстоянии один от другого электрическим- выводами элемента так, что циркулирующие возбуждающие токи будут иметь замкнутую петлевую цепь.

Первичная обмотка включена в схем с коьгденсатором 14, который может образовать либо последовательный, либо параллельный резонансный контур с указанной обмоткой. Высокочастотна энергия, подаваемая к конденсатору и индуктору, представляет собой прямоугольные импульсы, частота которых соответствует резонансной частоте контура и составляет 1 МГц. Схема, необходимая для работы нагревательного устройства, размещается в кожуке 7 и смонтирована на плате 15. Поэтому единственными силовыми кабелями , подсоединяемыми к нагревательному устройству, является либо 115- вольтный двухпроводный силовой кабел либо силовой кабель постоянного тока подающие гэозбуждающий ток к плате 15 Пригодные схемы питаниями реле времени могут быть -смонтированы на плат или могут быть выполнены в виде отдельного блока, удаленного от нагревательного устройства, но подающего к нему только напряжение постоянного тока, а не высокочастотную энергию, что в противном случае вызвало бы высокие потери энергии а линиях связи . Так как плата 15 и конденсатор 1 соединены друг с другом и расположены внутри кожуха 7 и первичная обмотка присоединена к конденсатору и монтажной плате посредством пары относительно коротких гибких проводников то в этом случае фактически нет никаких потерь высокочастотной энергии в узле, вследствие чего достигается высокий КПД. Предпочтительно, чтобы съемный нагревательный элемент 3 бьш выполн таким образом, что выступающие кром ки 5 на нем имели тонкие стенки, бл годаря чему достигалась бы максимал ная передача высокочастотной энерги в металлический лист 10. Конфигураци периферии съемного элемента 3 может иметь любую форму, точно соответствующую держателю 9. Элемент 3 выпол нен съемньам для того, чтобы можно было использовать нагреватели различ ной конфигураили за счет замены эле мента 3, Предпочтительно, чтобы элемент 3 имел полую центральную часть 16, которая герметично соединена с патрубком 17, который, в свою очередь , соединен с гибким шлангом 18. На фиг.1 показана только часть гибкого шланга, присоединенная к патрубку . Другой конец гибкого шланга 18 присоединен к выходному отверстию 19 клапана 20, который размещается в кожухе 7, Клапан 20 снабжен резьбовым штуцером 21, который присоединяется либо к воздушной, либо к вакуумной линиям в зависимости от конструкции клапана4 При использовании воздушной линии клапан будет иметь перепускной выход, вследствие чего воздух под давлением, проходящий над отверстием внутри клапана, вызывает увеличение вакуума в irniaHге 18. Вследствие этого держатель 9 удерживается в элементе 3 до тех пор пока не будет закреплен на металличе ком листе 10.При нагревании термореа тивного клея 12 клапаном создается положительное давление в шланге 18, это облегчает отделение элемента 3 от держателя 9, Клапан 20 может быть выполнен в виде двухходового клапана, причем к одному входу подве дено положительное давление, а к другому - отрицательное, вследствие чего вакуум и избыточное давление мо гут быть использованы для удержания держателя 9 на своем месте перед установкой и для последующего отделения держателя 9 после установки его на поверхность металлического листа 10. Цилиндр с прорезью упруго закреплен с возможностью перемещения внутри кожуха 6 так, что элемент 3 может находиться в плоскостном контакте под давлением с металлическим листом 10 во время включения индукционного нагревательного устройства. При надавливании съемного элемента 3 на поверхность металлического листа 10 вторичный виток 2, первичная обмотка 1 и все соединенные с ними компоненты перемещаются вверх в кожухе 6, сжимая винтовую пружину 8. Изоляционный блок 22 прикреплен к нижнему концу вторичного витка 2 и соединяет патрубок 17 и гибкий шланг 18, являясь одновременно конструктивным опорным средством для элемента 3 и цилиндра с прорезью, Вторичный виток 2 имеет радиально выступающий наружу фланец 23, расоложенный в верхнем конце указанной обмотки, который взаимодействует с кольцом 24, закрепленным в корпусе б и совместно со съемньм наконечником образует узел индуктивности. Кольцо 24 представляет собой упор для всего узла индуктивности, который выталкивается наружу пружиной 8. Кроме того, в кожухе 6 размещается выключатель 25, который имеет выступающий вниз толкатель, взаимодействующий с фланцем 23. Выключатель 25 включен в цепь, содержа1цую второй выключатель 26, который является пусковым выключателем и вместе с выключателем 25 вызывает включение нагревательного устройства только в том случае, когда оба выключателя замкнуты. HanpiiMep, выключатель 25 соединен последовательно с выключателем 26 и вызовет включение нагревательного устройства только тогда, когда съемный элемент 3 прочно прижат к листу 10, вследствие чего сдвигается весь узел индуктивности и замыкается выключатель 25. Когда выключатель 25 замкнут, тогда пусковой выключатель 26 может быть замкнут посредством нажатия на пусковую кнопку 27, Кнопка 27 имеет отходящую от нее часть 28, которая соединена с клапаном 20 и предназначена для одновременного приведения в действие указанного клапана. Например, когда держатель 9 размещается внутри элемента 3, то удерживается в нем, а при замыкании выключателя 25 и последующем размыкании его держатель 9 буде вытолкнут положительньа«1 давлением и останется на поверхности металлического листа 10, Вторичный виток 2 может быть выполнен в виде трех токопроводящих слоев (фиг. 3, 2а, 2в, 2с), разделенных между собой электроизоляцией 29, наружные слои 2а и 2с вторичного витка соединены между собой и верхней частью первичной обмотки 1 проводником 30, а центральный слой 2в вторичного витка соединен с нижней частью первичной обмотки 1 проводником 31. Устройство может быть конструктивно выполнено так, что первичная обмотка 1 намотана из плоской ленты и окружена изоляционными слоями 32, с одной стороны которой размещен вторичный виток 2, а с другой дополнительно размещены два коаксиальных токопроводящих цилиндра 33, электронзолированных друг от друга и образуюидах дополнительный емкостный элемент.

Особенностью изобретения является также то, что длина вторичного витка выбрана больше длины первичной обмотки .

Формула изобретения 1. Высокочастотное нагревательное устройство, содержащее индуктор, выполненный в виде первичной спиральной обмотки и охватывающего ее вторичного витка в форме незамкнутого цилиндра, образующего с первичной обмоткой емкостный элемент, и съем вый нагревательный элемент, электрически соединенный со вторичным витком, отличающееся теМ что, с целью повышения КПД, первичная обмотка расположена на.изоляционном цилиндрическом основании и электроиаолирована от вторичного витка, а нагревательный элемент снабжен по периметру со стороны обращенной к нагревательному объекту, выступзющи ми кpoмкa i и соединен со вторичным витком с одного из его торцов а

2, Устройство по п«1р о т л ичающееся тем, что вторич:ный

виток выполнен в виде трех электроизолированных друг от друга токопроводящих слоев, прорези которых совмещены, а первичная спиральная обмотка одним концом подключена к соединенным последовательно наружным слоям витка, а другим - к его внутреннему слою.

3.Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что первичная обмотка выполнена из плоской ленты, а между ней и изоляционным основанием дополнительно размещены два коаксиальных токопроводящих цилиндра , электроизолированнык друг от дрга и от первичной обмотки и образующих дополнительный емкостный элемен

4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что длина вторичного витка выбрана больше длины первичной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Слухоцкий Д.ЕС и др, Иидукторы для индукционного нагрева, 1974, с. 119-166.

2,Лозинский , Про шзяленное применение инддукциокного нагрева. 1958. с. 198.

«

Фчи

Vat3

г а fpuf-tf

Реферат

Формула

32