專利名稱：中頻感應(yīng)加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用電磁感應(yīng)原理對金屬件加熱的中頻感應(yīng)加熱裝置，特別是適于對軸承加熱的中頻感應(yīng)加熱裝置。
在諸如機(jī)械、鐵路車輛等領(lǐng)域大量使用軸承，為便于進(jìn)行軸承的裝配與拆卸，通常要先對軸承加熱。
現(xiàn)有的一種對軸承加熱的感應(yīng)加熱裝置是以工頻頻率進(jìn)行加熱的工頻感應(yīng)加熱裝置。該工頻感應(yīng)加熱裝置如圖4所示，其主回路ZH′這樣構(gòu)成，即工頻電源經(jīng)雙向晶閘管SCR′直接與感應(yīng)線圈L′連接，向感應(yīng)線圈L′提供工頻電流從而對放置在感應(yīng)線圈L′內(nèi)的軸承加熱。以該感應(yīng)加熱裝置加熱軸承時，若感應(yīng)線圈L′內(nèi)流通的工頻電流突然消失，軸承內(nèi)將殘留剩磁；而按照標(biāo)準(zhǔn)要求，軸承不允許有剩磁存在。為此，上述現(xiàn)有的工頻感應(yīng)加熱裝置還具有退磁電路。
如圖4所示，該退磁電路由與主回路ZH′同電源的同步變壓器T、對該同步變壓器T的交流輸出進(jìn)行整流并具有起斬波作用的穩(wěn)壓管V6′的整流穩(wěn)壓電源WY、以及退磁觸發(fā)電路TCF′等構(gòu)成。所說退磁觸發(fā)電路TCF′由接成共發(fā)射極電路的晶體三極管BG3′、儲能電容C4′、電容C6′、單結(jié)晶體管BG4′、以及控制退磁觸發(fā)電路TCF′的退磁開關(guān)K′等構(gòu)成，該退磁觸發(fā)電路TCF′的輸出端A′B′與所說主回路ZH′中的雙向晶閘管SCR′的控制極G′和第1電極T1′連接，即以該退磁觸發(fā)電路TCF′觸發(fā)主回路ZH′中的雙向晶閘管SCR′。
該退磁觸發(fā)電路TCF′的工作原理是，當(dāng)退磁開關(guān)K′處于閉合狀態(tài)且穩(wěn)壓管V6′斬波形成的梯形波出現(xiàn)上升沿時，晶體三極管BG3′即進(jìn)入放大工作狀態(tài)，其集電極電流向電容C6′充電，當(dāng)電容C6′上的電壓達(dá)到單結(jié)晶體管BG4′的峰點(diǎn)電壓時，單結(jié)晶體管BG4′導(dǎo)通，在電阻R9′上產(chǎn)生觸發(fā)脈沖；由于此時晶體三極管BG3′處于放大工作狀態(tài)，可不斷向電容C6′充電，單結(jié)晶體管BG4′交替處于導(dǎo)通與截至狀態(tài)，從而在電阻R9′上不斷產(chǎn)生同步觸發(fā)脈沖，觸發(fā)主回路ZH′中的雙向晶閘管SCR′，因而在感應(yīng)線圈L′中流通有效值大小不變的交流電流，對放置在感應(yīng)線圈L′內(nèi)的軸承加熱。而當(dāng)開關(guān)K′斷開時，晶體三極管BG3′的基極電流向電容C4′充電，隨著電容C4′電壓的升高，基極電流逐漸減小直至晶體三極管BG3′截止，電容C6′充電至單結(jié)晶體管BG4′峰點(diǎn)電壓的時間逐漸滯后，電阻R9′上產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖的相位隨之逐漸后移并最終不再產(chǎn)生觸發(fā)信號，即主回路ZH′中的雙向晶閘管SCR′的導(dǎo)通角逐漸后移直至關(guān)斷，因而使得流通的工頻電流逐漸減小，從而達(dá)到對該感應(yīng)線圈L′內(nèi)的軸承進(jìn)行退磁的目的。
以上述現(xiàn)有工頻感應(yīng)加熱裝置加熱軸承，具有效率高、節(jié)能、升溫迅速、無明火、安全等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于如下理由，上述現(xiàn)有工頻感應(yīng)加熱裝置僅適用于大直徑軸承。由下式δ=503ρμf]]>式中δ透入深度(mm)ρ電阻系數(shù)(Ωm)μ相對磁道率f 感應(yīng)電流頻率(Hz)可知，感應(yīng)電流頻率越低，透入深度越深，適于加熱壁較厚的軸承。一般來說，軸承越小壁越薄。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)徑在100mm以上的軸承適合用工頻加熱。再小一些的軸承若仍用工頻加熱，則由于透入深度大，熱量將通過壁較薄的軸承圈迅速傳遞到與軸承配合的軸上，而當(dāng)軸承圈薄到一定程度時，感應(yīng)電流甚至?xí)溉氲捷S上直接將軸加熱，因而軸與軸承同時受熱膨脹而達(dá)不到拆卸的目的。因此，對于小軸承，應(yīng)以例如500～10000Hz的中頻實(shí)施感應(yīng)加熱。
如上所述，小直徑軸承的加熱宜使用中頻感應(yīng)加熱裝置?，F(xiàn)有的一種中頻感應(yīng)加熱裝置具有中頻發(fā)生電路、脈沖觸發(fā)電路和主回路，其中的主回路具有向逆變電路提供直流的、與交流電源連接的整流電路。其工作原理是，中頻發(fā)生電路產(chǎn)生的中頻信號經(jīng)脈沖觸發(fā)電路形成觸發(fā)脈沖，以觸發(fā)構(gòu)成逆變電路的相應(yīng)開關(guān)器件，從而向感應(yīng)線圈提供中頻電流而達(dá)到對放置在該感應(yīng)線圈L″內(nèi)的金屬或金屬件進(jìn)行加熱的目的。
但是，上述現(xiàn)有的中頻感應(yīng)加熱裝置通常是專門用來對金屬或金屬件進(jìn)行熔化、熔煉或諸如淬火等表面處理的，由于例如不具有退磁電路而不適于加熱軸承。如前所述，軸承本身不允許有剩磁存在，而上述現(xiàn)有的中頻感應(yīng)加熱裝置，在加熱結(jié)束切斷電源時，感應(yīng)線圈內(nèi)流通的中頻電流將瞬間變?yōu)榱?，?dǎo)致放置于該感應(yīng)線圈內(nèi)的軸承中殘留剩磁。因此，要使上述現(xiàn)有的中頻感應(yīng)加熱裝置適于對軸承進(jìn)行加熱，還必須具有例如上述現(xiàn)有工頻感應(yīng)加熱裝置所具有的、能夠逐漸減小該感應(yīng)線圈內(nèi)流通的中頻電流以對加熱后的軸承進(jìn)行退磁的退磁電路。
本實(shí)用新型的目的是提供一種適于對軸承特別是對小直徑軸承加熱的中頻感應(yīng)加熱裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置基于現(xiàn)有工頻感應(yīng)加熱裝置和現(xiàn)有中頻感應(yīng)加熱裝置作了如下改進(jìn)。
本實(shí)用新型權(quán)利要求1提供的中頻感應(yīng)加熱裝置，具有主回路，該主回路具有向逆變電路提供直流的、與交流電源連接的整流電路，其特征是，還包括公知的、具有同步變壓器、整流穩(wěn)壓電路、退磁開關(guān)和退磁觸發(fā)電路的退磁電路，并且，整流電路經(jīng)雙向晶閘管與所說交流電源連接，退磁觸發(fā)電路的輸出端分別與所說雙向晶閘管的控制極和第1電極連接。
按照這種構(gòu)成，由于具有退磁電路，以該退磁電路的退磁觸發(fā)電路控制串聯(lián)在交流電源與整流電路之間的雙向晶閘管的導(dǎo)通角，因此，可使得感應(yīng)線圈內(nèi)流通的中頻感應(yīng)電流逐漸減小直至為零，因此，在被加熱的軸承等金屬件內(nèi)產(chǎn)生衰減振蕩直至為零的磁場，從而達(dá)到退磁的目的。
本實(shí)用新型權(quán)利要求2提供如權(quán)利要求1所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說退磁觸發(fā)電路中的晶體三極管接成共基極電路。
按照這種構(gòu)成，由于晶體三極管接成共基極形式，退磁觸發(fā)電路更為簡潔，減少了元件數(shù)量，故不僅能夠降低成本、簡化調(diào)試過程，而且能夠提高裝置退磁功能的可靠性。
本實(shí)用新型權(quán)利要求3提供如權(quán)利要求2所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說退磁開關(guān)是繼電器的常開接點(diǎn)或常閉接點(diǎn)。
按照這種構(gòu)成，可通過由繼電器常開接點(diǎn)或常閉接點(diǎn)構(gòu)成的退磁開關(guān)實(shí)現(xiàn)退磁自動化。
本實(shí)用新型權(quán)利要求4提供如權(quán)利要求2或3所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，節(jié)點(diǎn)P2經(jīng)開關(guān)與電阻R16的另一端間接連接。
按照這種結(jié)構(gòu)，可通過所說串聯(lián)在整流穩(wěn)壓電路正輸出端與單結(jié)晶體管之間的開關(guān)控制單結(jié)晶體管的工作，從而間接控制對主回路中的雙向晶閘管進(jìn)行觸發(fā)而最終對主回路的通斷進(jìn)行控制，即該開關(guān)可作為保護(hù)控制元件發(fā)揮作用。
本實(shí)用新型權(quán)利要求5提供如權(quán)利要求4所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說開關(guān)是光電耦合器。
按照這種結(jié)構(gòu)，采用具有光電隔離效果的光電耦合器作為開關(guān)使用，可使保護(hù)電路與退磁電路隔離、既能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)功能又不會對退磁觸發(fā)電路產(chǎn)生不良影響，有利于退磁觸發(fā)電路工作穩(wěn)定。


圖1是本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置主回路的電路原理簡圖。
圖2是本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置一個退磁觸發(fā)電路實(shí)施例的電路原理簡圖。
圖3是本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置另一個退磁觸發(fā)電路實(shí)施例的的電路原理簡圖。
圖4是現(xiàn)有工頻加熱裝置的主回路與退磁電路的電路原理簡圖。
下面，結(jié)合附圖對本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置作詳細(xì)的說明。
圖1是本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置主回路的電路原理簡圖。
本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置具有與現(xiàn)有中頻感應(yīng)加熱裝置類似的主回路。如圖1所示，該主回路包括向逆變電路提供直流的、與交流電源連接的整流電路ZL。而作為本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置，在主回路ZH中的交流電源與所說整流電路ZL之間串聯(lián)有雙向晶閘管SCR；并且，具有可觸發(fā)該雙向晶閘管SCR的退磁電路。所說退磁電路可以是現(xiàn)有工頻感應(yīng)加熱裝置所具有的公知的退磁電路，即如圖4所示，具有與主回路ZH同電源的同步變壓器T、整流穩(wěn)壓電路WY、退磁觸發(fā)電路TCF′，該退磁觸發(fā)電路TCF′的輸出端A′和B′分別與所說主回路ZH中的雙向晶閘管SCR的控制極G和第1電極T1連接。其工作原理與前述現(xiàn)有工頻感應(yīng)加熱裝置的工作原理相同。
為進(jìn)一步簡化退磁觸發(fā)電路的構(gòu)成，提高電路可靠性、減少元器件數(shù)量、降低成本，本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置另一個實(shí)施例中的所說退磁觸發(fā)電路采用的是圖2所示的退磁觸發(fā)電路TCF。
圖2是本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置另一個退磁觸發(fā)電路實(shí)施例的的電路原理簡圖。
如圖2所示，該實(shí)施例的退磁觸發(fā)電路TCF如下構(gòu)成，整流穩(wěn)壓電路WY的正輸出端與二極管V7的陽極以及電阻R14的一端相連接而構(gòu)成節(jié)點(diǎn)P2，該節(jié)點(diǎn)P2與一端與單結(jié)晶體管V9的第2基極連接的電阻R16的另一端直接連接。
所說整流穩(wěn)壓電路WY的負(fù)輸出端與電解電容C4的負(fù)極、電容C5的一端以及電阻R17的一端連接而構(gòu)成節(jié)點(diǎn)P3，所說電解電容C4的正極與所說晶體三極管V8的集電極和退磁開關(guān)K1的一端連接，所說電容C5的另一端與電阻R15的一端和所說單結(jié)晶體管V9的發(fā)射極連接，所說電阻R17的另一端與所說單結(jié)晶體管V9的第1基極連接，所說二極管V7的陰極與所說退磁開關(guān)K1的另一端連接，所說晶體三極管V8的發(fā)射極與所說電阻R15的另一端連接，所說電阻R17的兩端P1和P3分別與所說雙向晶閘管SCR的控制極G和第1電極T1連接。
該退磁觸發(fā)電路TCF的工作原理是，退磁開關(guān)K1閉合時，當(dāng)穩(wěn)壓管V6斬波形成的梯形波出現(xiàn)上升沿時，向電解電容C4充電，同時，晶體管V8導(dǎo)通，經(jīng)電阻R15向電容C6充電，由于電阻R15較小，充電時間常數(shù)小，故瞬間就使得單結(jié)晶體管V9導(dǎo)通放電，觸發(fā)圖1中的雙向晶閘管SCR，使得主回路開通。此時，逆變電路NB將整流電路ZL提供的直流變?yōu)橹蓄l交流向感應(yīng)線圈L供給中頻電流而對放置在感應(yīng)線圈L內(nèi)的諸如軸承等金屬件進(jìn)行加熱，即裝置處于正常加熱工作狀態(tài)。當(dāng)退磁開關(guān)K1斷開時，單結(jié)晶體管V9繼續(xù)工作，與正常加熱工作狀態(tài)不同的是，晶體三極管V8的集電極脫離了直流電源而改由電容C4供電。隨著電容C4放電，其上的電壓逐漸降低，并且，由于發(fā)射極電阻R15的電壓負(fù)反饋?zhàn)饔茫沟孟螂娙軨5充電的速率逐漸降低，觸發(fā)角隨之逐漸后移直至180度。因此，經(jīng)逆變電路NB在感應(yīng)線圈L內(nèi)得到衰減振蕩直至為零的電流，同時，在被加熱的軸承等金屬件內(nèi)產(chǎn)生衰減振蕩直至為零的磁場，從而達(dá)到退磁的目的。
由上述工作原理可知，所說退磁開關(guān)K1可以是手動開關(guān)，但若以繼電器的接點(diǎn)作為退磁開關(guān)K1，無論是常開接點(diǎn)還是常閉接點(diǎn)均可使裝置在正常加熱工作狀態(tài)和退磁工作狀態(tài)之間自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)然，退磁開關(guān)K1也可以采用半導(dǎo)體開關(guān)器件。
在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的中頻感應(yīng)加熱裝置通常具有針對諸如逆變橋臂短路故障、過流故障等設(shè)計(jì)的故障檢測電路，以便根據(jù)相應(yīng)的故障信號實(shí)施斷開主回路等保護(hù)動作。為便于實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)功能，作為本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置，最好在退磁觸發(fā)電路TCF中向單結(jié)晶體管V9提供直流電源的通路上串接一個可以實(shí)現(xiàn)自動控制的開關(guān)K3。例如，圖3所示實(shí)施例是串接在節(jié)點(diǎn)P2與電阻R16之間。當(dāng)然，所說開關(guān)K3也可以串接在整流穩(wěn)壓電路WY的負(fù)輸出端即節(jié)點(diǎn)P3至單結(jié)晶體管V9之間的通路上，以及單結(jié)晶體管V9的發(fā)射極電路等其他能夠控制單結(jié)晶體管V9停止工作的通路上。
所說可以實(shí)現(xiàn)自動控制的開關(guān)K3可以是繼電器等開關(guān)元件的接點(diǎn)，也可以是具有開關(guān)特性的晶體三極管等開關(guān)器件，還可以是光電耦合器等集成開關(guān)器件。本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置的一個實(shí)施例中，作為K3使用了光電耦合器。如圖3所示，光電耦合器的輸出端的一端與節(jié)點(diǎn)P2連接，另一端與電阻R16連接，而光電耦合器的輸入端可以與故障信號發(fā)生電路連接。這樣，例如在出現(xiàn)故障而產(chǎn)生故障信號時，可通過作為開關(guān)K3的光電耦合器切斷直流電源向單結(jié)晶體管V9的供電通路，從而禁止向主回路ZH中的雙向晶閘管SCR提供觸發(fā)脈沖，從而關(guān)斷主回路ZH。
如上所述，本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置由于以退磁觸發(fā)電路控制串聯(lián)在交流電源與整流電路之間的雙向晶閘管的導(dǎo)通角，可使感應(yīng)線圈內(nèi)流通的中頻感應(yīng)電流逐漸減小直至為零，即具有退磁功能，因而，能夠用于加熱軸承，特別是適于加熱小軸承。
利用本實(shí)用新型中頻感應(yīng)加熱裝置的退磁功能，不僅可以加熱軸承，而且也適于對其它不允許殘留剩磁的金屬件進(jìn)行加熱。
權(quán)利要求1 一種中頻感應(yīng)加熱裝置，具有主回路，該主回路具有向逆變電路提供直流的、與交流電源連接的整流電路，其特征是，還包括公知的、具有同步變壓器(T)、整流穩(wěn)壓電路(WY)和退磁觸發(fā)電路(TCF’)的退磁電路，并且，所說整流電路(ZL)經(jīng)雙向晶閘管(SCR)與所說交流電源連接，所說退磁觸發(fā)電路(TCF’)的輸出端(P1’)和(P3’)分別與所說雙向晶閘管(SCR)的控制極(G)和第1電極(T1)連接。
2 如權(quán)利要求1所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說退磁觸發(fā)電路是退磁觸發(fā)電路(TCF)，該該退磁觸發(fā)電路(TCF)如下構(gòu)成所說整流穩(wěn)壓電路(WY)的正輸出端與穩(wěn)壓二極管(V6)的陰極、二極管(V7)的陽極以及電阻(R14)的一端相連接而構(gòu)成節(jié)點(diǎn)(P2)，該節(jié)點(diǎn)(P2)與一端與單結(jié)晶體管(V9)的第1基極連接的電阻(R16)的另一端直接連接，所說整流穩(wěn)壓電路(WY)的負(fù)輸出端與所說穩(wěn)壓二極管(V6)的陽極、電解電容(C4)的負(fù)極、電容(C5)的一端以及電阻(R17)的一端連接而構(gòu)成節(jié)點(diǎn)(P3)，所說電解電容(C4)的正極與所說晶體三極管(V8)的集電極和退磁開關(guān)(K1)的一端連接，所說電容(C5)的另一端與電阻(R15)的一端和所說單結(jié)晶體管(V9)的發(fā)射極連接，所說電阻(R17)的另一端與所說單結(jié)晶體管(V9)的第2基極連接，所說二極管(V7)的陰極與所說退磁開關(guān)(K1)的另一端連接，所說晶體三極管(V8)的發(fā)射極與所說電阻(R15)的另一端連接，所說電阻(R17)的兩端(P1)和(P3)分別與所說雙向晶閘管(SCR)的控制極(G)和第1電極(T1)連接。
3 如權(quán)利要求2所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說退磁開關(guān)(K1)是繼電器的常開接點(diǎn)或常閉接點(diǎn)。
4 如權(quán)利要求2或3所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說節(jié)點(diǎn)(P2)經(jīng)開關(guān)(K3)與所說電阻(R16)的另一端間接連接。
5 如權(quán)利要求4所說的中頻感應(yīng)加熱裝置，其特征是，所說開關(guān)(K3)是光電耦合器。
專利摘要一種具有退磁電路而特別適于加熱軸承的中頻感應(yīng)加熱裝置,以該退磁電路中的退磁觸發(fā)電路控制串聯(lián)在主回路中交流電源與整流電路之間的雙向晶閘管的導(dǎo)通角,可使感應(yīng)線圈內(nèi)流通的中頻感應(yīng)電流逐漸減小為零,從而實(shí)現(xiàn)對諸如軸承等被加熱金屬件的退磁。由于是以中頻實(shí)施感應(yīng)加熱,故特別適于加熱小軸承。
文檔編號H05B6/02GK2414577SQ0020637
公開日2001年1月10日 申請日期2000年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月17日
發(fā)明者安景灝, 陳曉恒, 翟立勇, 劉進(jìn)娟 申請人:北京軸承研究所