Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Параллель"
Приоритеты:
подача заявки: 1999-03-02
публикация патента: 27.09.2001
Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для нагрева трубопроводов при сварке и изолировании стыков. Индуктор содержит секции с участками полуцилиндрической формы, соединенные шарниром, ось которого параллельна осям полуцилиндров, секции выполнены в виде прямоугольных катушек с витками, проходящими по поверхности полуцилиндров, а первая секция снабжена двумя контактными выводами. Новым является то, что в конструкцию введена гибкая проводящая перемычка, вторая секция выполнена в виде зеркального отображения первой с выводами, соединенными гибкой перемычкой, а вторая пара контактных выводов служит для подключения к источнику питания. Изобретение позволяет повысить удобство эксплуатации и снизить массу индуктора. 2 ил.
Разъемный индуктор, содержащий две изолированные секции с участками полуцилиндрической формы, соединенные шарниром, ось которого параллельна осям полуцилиндров, причем секции выполнены в виде прямоугольных катушек с витками, проходящими по поверхности полуцилиндров, и первая секция имеет два контактных вывода, отличающийся тем, что введена гибкая проводящая перемычка, вторая секция выполнена в виде зеркального отображения первой, контактные выводы секций расположены на половинах секций, прилегающих к оси шарнира, при этом первая пара зеркально расположенных контактных выводов соединена гибкой проводящей перемычкой, а вторая пара служит для подключения к источнику питания.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к индукционному нагреву металлических изделий цилиндрической формы, например труб, и может быть использовано для местного нагрева трубопроводов при сварке и изолировании стыков труб. Известны разъемные индукторы для нагрева труб (А.Б. Кувалдин. Низкотемпературный индукционный нагрев стали. М.: Энергия, 1976, с. 48), представляющие собой гибкий кабель - индуктор, который наматывают на участок трубы, подлежащий нагреванию. Ввиду тяжелых температурных режимов работы изоляции ресурс таких нагревателей ограничен 50-100, а при циклической работе (нагрев - охлаждение) - 20-25 циклами, кроме того, эти нагреватели неудобны в монтаже, а при нагреве внешней изоляции требуют установки дополнительных защитных втулок. Также известен разъемный индуктор для труб, содержащий две секции полуцилиндрической формы, соединенные шарниром, ось которого параллельна осям полуцилиндров, секции состоят из полувитков с разъемными контактами, которые сжимаются стяжной шпилькой с изолирующими втулками (А.Б. Кувалдин. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 110, рис. 4.9). Данный индуктор сложен по конструкции и неудобен в эксплуатации, поскольку при монтаже-демонтаже требует затяжки (ослабления) многих контактов, подверженных износу, срок службы его ограничен 300-400 циклами нагрева. Наиболее близок предлагаемому разъемный индуктор, содержащий две изолированные секции с участками полуцилиндрической формы, соединенные шарниром, ось которого параллельна осям полуцилиндров, причем секции выполнены в виде прямоугольных катушек с витками, проходящими по поверхностям полуцилиндров, первая секция имеет два контактных вывода для присоединения к источнику питания, а катушка второй секции выполнена короткозамкнутой, без контактных выводов, кроме того, секции снабжены разъемными магнитопроводами, надетыми на витки катушек и смыкающимися при сближении секций поворотом вокруг оси шарнира (А.с. СССР N 432695, МКИ H 05 B 6/10, 1974, БИ N 22). Данный индуктор лишен разъемных контактов, однако имеет разъемные магнитопроводы, что усложняет его конструкцию, увеличивает массу и снижает удобство эксплуатации из-за трудности переноски индукторов в условиях строительства трубопроводов, кроме того, токи, протекающие по секциям, принципиально не равны, что приводит к неравномерности нагрева половин трубы. Задача изобретения - упрощение, снижение массы и повышение удобства эксплуатации устройства. Поставленная задача решается тем, что в разъемном индукторе, содержащем две изолированные секции с участками полуцилиндрической формы, соединенные шарниром, ось которого параллельна осям полуцилиндров, причем секции выполнены в виде прямоугольных катушек с витками, проходящими по поверхностям полуцилиндров, и первая секция имеет два контактных вывода, введена гибкая проводящая перемычка, вторая секция выполнена в виде зеркального отображения первой, контактные выводы секций расположены на половинах секций, прилегающих к оси шарнира, при этом первая пара зеркально расположенных контактных выводов соединена гибкой проводящей перемычкой, а вторая пара служит для подключения к источнику питания. Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан разъемный индуктор, на фиг. 2 - разрез индуктора, надетого на трубу с указанием направлений токов в витках и трубе. Разъемный индуктор содержит две изолированные секции 1 и 2 с участками 3 и 4 полуцилиндрической формы, соединенные шарниром 5, ось которого параллельна осям полуцилиндров 3 и 4, причем секции 1 и 2 выполнены в виде прямоугольных катушек с витками, проходящими по поверхности полуцилиндров 3 и 4, и первая секция 1 имеет два контактных вывода 6 и 7, а вторая секция 2 выполнена в виде зеркального отображения первой с контактными выводами 8 и 9, введена гибкая проводящая перемычка, причем контактные выводы 6, 7, 8 и 9 расположены на половинах секций 1, 2, прилегающих к оси шарнира 5, при этом первая пара зеркально расположенных контактных выводов 6, 8 соединена гибкой проводящей перемычкой 10, а вторая пара 7, 9 служит для подключения к источнику питания. Работает разъемный индуктор следующим образом. Пару зеркально расположенных контактов 7 и 9 гибким кабелем подключают к источнику питания переменного тока, например к тиристорному преобразователю частоты. Индуктор раскрывают подобно чемодану и надевают на участок изделия (трубы), подлежащий нагреву, затем закрывают и фиксируют в закрытом положении быстродействующим запором. При этом полуцилиндрические участки 3 и 4 секций 1 и 2 индуктора оказываются соосными трубе и плотно охватывают ее с небольшим зазором. При подаче переменного напряжения на контактные выводы 7 и 9 по секциям 1 и 2 индуктора, соединенным последовательно перемычкой 10 через контактные выводы 6, 8, протекает переменный ток, который индуктирует под полувитками секций токи в изделии (трубе). Токи в зеркально расположенных полувитках направлены согласно (см. фиг. 1), благодаря чему в трубе наводятся кольцевые токи, вызывающие разогрев стали. Поскольку токи, наведенные в трубе левой и правой половинами катушек, противофазны, в средней части индуктора на трубе имеется кольцевая линия нулевого тока (фиг. 2). Нагрев этой узкой полоски в середине индуктора осуществляется за счет теплопроводности от нагретых участков трубы. На чертежах условно не показаны конструктивные элементы изоляции витков, крепления и центровки индуктора на трубе, которые могут иметь различное исполнение и не существенны для пояснения работы устройства. Предлагаемый индуктор по сравнению с прототипом более прост по конструкции и меньше по массе, так как в нем отсутствуют тяжелые и дорогие магнитопроводы, что существенно повышает удобство эксплуатации индуктора и дает возможность переносить его с места на место при строительстве и ремонте трубопроводов. На базе предложенного индуктора в Научно-производственном объединении "Параллель" изготовлена установка, успешно прошедшая испытания при внутреннем и внешнем изолировании стыков труб нефтепроводов в полевых условиях при отрицательных температурах воздуха.
