專利名稱：電磁屏蔽的感應(yīng)加熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電感應(yīng)加熱設(shè)備，其中氣密罩將工件與周圍環(huán) 境隔離，同時(shí)位于該罩外側(cè)的感應(yīng)加熱裝置感應(yīng)加熱罩內(nèi)的工件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)加熱設(shè)備包括感應(yīng)裝置和環(huán)繞金屬條或金屬絲 等連續(xù)移動(dòng)的制品設(shè)置的非金屬氣密罩。該氣密罩是隔熱和電絕緣的 并且用非傳導(dǎo)性的罩包圍移動(dòng)制品。感應(yīng)裝置位于所述罩外側(cè)的四周 并且連接到適當(dāng)?shù)腶c電源，使得當(dāng)ac電流流過感應(yīng)裝置時(shí)在該感應(yīng)裝 置周圍建立磁場(chǎng)。磁場(chǎng)與移動(dòng)制品耦合并感應(yīng)加熱該制品。非傳導(dǎo)性 氣密罩必須平行于所述移動(dòng)制品的方向，向感應(yīng)裝置的上游和下游延 伸足夠的距離(至少200mm)，以產(chǎn)生在所述罩的上游和下游包圍磁場(chǎng) 的區(qū)域。至少在感應(yīng)加熱線中的氣密罩裝配緊密的安裝中，該要求產(chǎn) 生延長(zhǎng)的距離，這是一個(gè)問題，特別是當(dāng)所述罩安裝到由導(dǎo)電材料構(gòu) 成的上游或下游處理室的時(shí)候。另外，高功率感應(yīng)裝置產(chǎn)生高密度電 磁場(chǎng)，該高密度電磁場(chǎng)通常需要更長(zhǎng)的上下游距離以避免所連接的室 或者用于將該室連接在一起的配件被感應(yīng)加熱。另外當(dāng)氣密罩被用作 上游和下游處理室之間的中間室時(shí)，在一些應(yīng)用中，對(duì)上游或者下游 室的加熱可能對(duì)中間室施加壓縮力。
因此，需要一種感應(yīng)加熱設(shè)備，其中平行于移動(dòng)制品的方向的氣 密罩的長(zhǎng)度基本上限于感應(yīng)裝置的長(zhǎng)度并且/或者氣密罩可以補(bǔ)償相 鄰室的熱膨脹施加的壓縮力。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明是一種用于感應(yīng)加熱穿過完全氣密的罩移動(dòng)的條 形工件或其它工件的感應(yīng)加熱設(shè)備和方法。感應(yīng)裝置位于所述罩的外
側(cè)周圍以承載用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的ac電流，磁場(chǎng)穿透所述罩并感應(yīng)加熱穿
過所述罩的工件。所述罩包含不導(dǎo)電材料以允許磁場(chǎng)與穿過該罩的工 件耦合，還包含用于約束磁場(chǎng)區(qū)域的電磁場(chǎng)屏蔽材料。當(dāng)感應(yīng)加熱設(shè) 備用作兩側(cè)與至少部分由導(dǎo)電材料構(gòu)成的處理室連接的中間加熱室 時(shí)，這是特別有利的。
在本發(fā)明的另一方面，氣密罩可以包含不導(dǎo)電材料并且可以在其 外側(cè)的感應(yīng)裝置周圍放置電磁分流器以限制感應(yīng)裝置上游和下游的磁場(chǎng)。
在本發(fā)明的另一方面，氣密罩可以包含包括一個(gè)或多個(gè)柔性元件 的不導(dǎo)電材料以補(bǔ)償一個(gè)或多個(gè)所連接的室的熱膨脹。
在本說明書及所附權(quán)利要求中闡明了本發(fā)明的上述及其它方面。


為了說明本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選形式；然而，應(yīng) 該理解，本發(fā)明不局限于所示出的確切結(jié)構(gòu)和手段。
圖1是圖2中所示的本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備沿著圖2中的線A-A的截 面圖。
圖2是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的一個(gè)例子的透視圖。 圖3是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子的截面圖。 圖4是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子的截面圖。 圖5是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子的截面圖。 圖6是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子的截面圖。 圖7是圖1和圖2中所示的本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的例子及相鄰處理 室的截面圖。
圖8是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子及一個(gè)或多個(gè)相鄰處理 室的截面圖。
圖9是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子及一個(gè)或多個(gè)相鄰處理 室的截面圖。
圖10是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子及一個(gè)或多個(gè)相鄰處 理室的截面圖。
圖ll是本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子及一個(gè)或多個(gè)相鄰處 理室的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，圖1和圖2 中示出了本發(fā)明感應(yīng)加熱設(shè)備的一個(gè)例子。氣密罩12提供用于當(dāng)工件 90在箭頭(建立穿過該罩的上游方向和下游方向)所指的方向上穿過 該罩時(shí)完全從周圍環(huán)境包圍工件的裝置。感應(yīng)裝置14或14a位于罩12 的外側(cè)并且連接到適當(dāng)?shù)腶c電源82，使得流過感應(yīng)裝置的電流建立磁 場(chǎng)(由虛線示出的典型通量線92表示)，當(dāng)條形工件90穿過該罩時(shí)磁 場(chǎng)與條形工件90磁耦合以感應(yīng)加熱該條形工件。
罩12包含不導(dǎo)電材料12a和電磁屏蔽材料12b。至少在工件穿過該 罩時(shí)磁場(chǎng)與工件耦合處的罩區(qū)域使用不導(dǎo)電材料。在本發(fā)明的非限制 性例子中，至少在磁場(chǎng)延伸到感應(yīng)裝置的上游和下游的罩區(qū)域中使用 電磁屏蔽材料，從而約束磁場(chǎng)的上游和下游傳播并且實(shí)質(zhì)上減少感應(yīng) 加熱設(shè)備的總長(zhǎng)度。
如圖1和圖2中所示的罩12的"L形"電磁屏蔽材料是可以在本發(fā) 明感應(yīng)加熱設(shè)備中使用的一個(gè)非限制性結(jié)構(gòu)。對(duì)于本發(fā)明來說，罩12 的上游和下游電磁屏蔽區(qū)域只需要具有足夠的尺寸和形狀以約束磁 場(chǎng)使得不會(huì)延伸到該罩的上游或下游。例如在本發(fā)明的可選例子中， 電磁屏蔽材料12b'可以是圖3中所示的弓形。
當(dāng)本發(fā)明的感應(yīng)加熱設(shè)備被用作連接到上游和/或下游處理室的 中間加熱室時(shí)，使用電磁屏蔽區(qū)域是特別有利的。例如，在圖7中， 本發(fā)明的氣密罩12被用作上游處理室20a和/或下游處理室20b (以局 部截面示出)之間的中間感應(yīng)加熱室，所述上游處理室20a和/或下游 處理室20b分別具有與罩12相鄰的、至少部分可由導(dǎo)電材料構(gòu)成的區(qū) 域。根據(jù)特定的應(yīng)用，所述電磁屏蔽材料可以包含導(dǎo)電材料，如銅或 鋁成分的板，或者高或中導(dǎo)磁率的材料，例如但不限于形成為片狀、 箔狀或網(wǎng)狀并且電接地的MuMetal。所述罩完全氣密，其中必須提供開口以便于工件穿過，并且可以 絕熱以將熱保留在罩中?？蛇x地，該罩可包括用于將氣體成分注入到 罩中的裝置和/或用于將氣體成分從室中抽出的裝置。所述罩可以包 括與工件耦合的磁場(chǎng)不穿過其的附加結(jié)構(gòu)元件。所使用的加熱感應(yīng)器或者感應(yīng)裝置14可以是任何類型的加熱感 應(yīng)器，包括但不限于一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的箔狀或片狀的 感應(yīng)器，其中一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)器產(chǎn)生縱向或橫向的通量場(chǎng)。圖2示出 本發(fā)明的一個(gè)例子，其中螺線管線圈14a是感應(yīng)裝置。線圈14a圍繞罩 12并且使用線圈端子lla和llb適當(dāng)連接到ac電源82。來自電源的電流 在線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)與工件耦合以感應(yīng)加熱工件。在本發(fā)明的 其它例子中，感應(yīng)裝置可以包含線圈對(duì)，線圈對(duì)位于罩的相對(duì)兩側(cè)上 以產(chǎn)生橫向通量場(chǎng)，或者任何其它合適的線圈結(jié)構(gòu)。在圖2中，在磁屏蔽材料上方和下方的頂部和底部罩密封元件12c 和12d (未示出安裝在罩的上游端)可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成。根 據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)選導(dǎo)電材料。在圖2中，不導(dǎo)電材料12a垂直于條形工件90的表面延伸；在本發(fā) 明的其它例子中，不導(dǎo)電材料還可以垂直于條形工件的邊緣延伸。在本發(fā)明的可選例子中，氣密罩可以包含不導(dǎo)電材料12a〃，電磁 屏蔽材料12b"位于不導(dǎo)電材料12a"中，如圖4中所示。在本發(fā)明的其 它例子中，如圖5中所示，電磁屏蔽材料12b可以沿著感應(yīng)裝置的長(zhǎng)度 延伸以在垂直于工件平面的方向上約束磁場(chǎng)。圖6示出本發(fā)明的感應(yīng)加熱設(shè)備的另一個(gè)例子，其中所述罩包含 不導(dǎo)電材料12a和電磁分流器84，該電磁分流器84設(shè)置在感應(yīng)裝置14 的周圍，從而在ac電流流過感應(yīng)裝置時(shí)約束磁場(chǎng)的上游和下游滲透。
在本發(fā)明的其它例子中， 一個(gè)或多個(gè)電磁分流器可以與如上所述的電 磁屏蔽材料結(jié)合。圖8至圖11示出本發(fā)明的感應(yīng)加熱設(shè)備的非限制性例子，其中氣密罩13的不導(dǎo)電材料13a包括一個(gè)或多個(gè)柔性結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件允許 氣密罩經(jīng)受上游和下游方向上的熱膨脹。如圖8中的下游處理室20c (以局部截面示出)所示，當(dāng)氣密罩連接到上游和/或下游處理室時(shí)， 這是特別有利的。在該非限制性結(jié)構(gòu)中，相鄰室20c通過例如可以是 不銹鋼法蘭的連接元件94'連接到罩13。罩13的相對(duì)上游端還可以通 過連接元件94〃連接到上游處理室(圖中未示出)。在圖8中，不導(dǎo)電 材料13a的柔性結(jié)構(gòu)件是設(shè)置在不導(dǎo)電材料的相對(duì)兩端的V形元件 13a'。當(dāng)相鄰下游和/或上游處理室在加熱期間延伸時(shí)，所述V形元件 的腿在箭頭所指的方向上壓到一起以補(bǔ)償特別是在上游和下游方向 上相鄰室的膨脹。連接元件94'和/或94〃可以構(gòu)造成使得當(dāng)罩13對(duì)相 鄰室的熱效應(yīng)做出反應(yīng)時(shí)，它們?cè)谏嫌魏拖掠畏较蛏弦苿?dòng)。在圖9中， 不導(dǎo)電材料13a的柔性結(jié)構(gòu)件是設(shè)置在不導(dǎo)電材料的相對(duì)兩端的傾斜 元件13a"。如圖9中所示，在罩13的上游端和下游端，元件13a〃遠(yuǎn)離 工件90的表面傾斜。當(dāng)罩13對(duì)相鄰室的熱效應(yīng)做出反應(yīng)時(shí)，傾斜元件 13a"相對(duì)于工件90表面的角度增加以補(bǔ)償特別是在上游和下游方向 上相鄰室的膨脹。在圖8和圖9中，至少在磁場(chǎng)延伸到感應(yīng)裝置的上游 和下游的罩區(qū)域中可以提供電磁屏蔽材料；可選地，如圖8和圖9中的 電磁屏蔽材料13b所示，還可以沿著感應(yīng)裝置的長(zhǎng)度提供該材料，以 在垂直于工件平面的方向上約束磁場(chǎng)。圖10和圖ll分別示出使用V形元件13a'和傾斜元件13a"，氣密罩 使用與圖6中所示的及上述的本發(fā)明例子類似的一個(gè)或多個(gè)電磁分流 器84。在圖8至圖ll中，V形元件13a'和傾斜元件13a〃代表氣密罩的不導(dǎo) 電材料的柔性結(jié)構(gòu)件的兩個(gè)非限制性例子。盡管在這些圖中示出了限 定數(shù)量的柔性結(jié)構(gòu)件，但是本發(fā)明的特定例子中的柔性結(jié)構(gòu)件的數(shù)量 取決于應(yīng)用。這些圖中所示的不導(dǎo)電材料柔性結(jié)構(gòu)件還可以結(jié)合到本 發(fā)明的其它例子中。在本發(fā)明的所有例子中，工件90可以包含連續(xù)工件，如條形工件 或絲，或者例如通過傳送系統(tǒng)穿過所述罩適當(dāng)給進(jìn)的多個(gè)離散工件。本發(fā)明的上述例子只是為了解釋本發(fā)明而提供的，絕不意圖限制 本發(fā)明。盡管已經(jīng)結(jié)合各種實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是這里所使用的 措辭是說明性和例示性的措辭，而不是限制性的措辭。盡管在此結(jié)合 特定的裝置、材料和實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不意圖局限于 這里所公開的細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明延伸到所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有功能上等同的結(jié)構(gòu)、方法和用途。受益于本說明書的教導(dǎo)的本領(lǐng)域的 技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)它的多種修改，并且在各方面不偏離本發(fā)明的范 圍的情況下可以進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1. 感應(yīng)加熱設(shè)備，包括完全氣密的罩，工件穿過該罩；以及設(shè)置在該罩外側(cè)周圍以承載用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的ac電流的感應(yīng)裝置，所述磁場(chǎng)穿透所述罩并感應(yīng)加熱穿過該罩的工件，其改進(jìn)包括所述完全氣密的罩包含不導(dǎo)電材料以允許所述磁場(chǎng)與穿過該罩的工件耦合，以及包含用于約束所述磁場(chǎng)的區(qū)域的電磁屏蔽材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述電磁 屏蔽材料在所述罩的上游和下游方向上將所述磁場(chǎng)約束到所述感應(yīng) 裝置的長(zhǎng)度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述電磁 屏蔽材料還在垂直于所述工件平面的方向上將所述磁場(chǎng)約束在所述 區(qū)域中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于還包括與 所述完全氣密的罩的上游或下游連接的處理室。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述不導(dǎo) 電材料還包括至少一個(gè)柔性元件，該柔性元件用于所述氣密罩在其上 游和下游方向上的移動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述至少 一個(gè)柔性元件是所述不導(dǎo)電材料的V形元件或者傾斜的上游端或下游 端元件。
7. 感應(yīng)加熱設(shè)備，包括完全氣密的罩，工件穿過該罩；以及 設(shè)置在該罩外側(cè)周圍以承載用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的ac電流的感應(yīng)裝置，磁場(chǎng) 穿透所述罩并感應(yīng)加熱穿過該罩的工件，其改進(jìn)包括所述完全氣密的罩包含不導(dǎo)電材料以允許所述磁場(chǎng)與穿過該罩 的所述工件耦合，以及位于所述不導(dǎo)電材料內(nèi)的用于約束所述磁場(chǎng)區(qū) 域的電磁屏蔽材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述電磁 屏蔽材料在所述罩的上游和下游方向上將所述磁場(chǎng)約束到所述感應(yīng) 裝置的長(zhǎng)度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述電磁 屏蔽材料還在垂直于所述工件平面的方向上將所述磁場(chǎng)約束在所述 區(qū)域中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述不 導(dǎo)電材料還包括至少一個(gè)柔性元件以補(bǔ)償所述氣密罩在其上游和下 游方向上的移動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述至 少一個(gè)柔性元件是所述不導(dǎo)電材料的V形元件或者傾斜的上游端或下 游端元件。
12. 感應(yīng)加熱設(shè)備，包括完全氣密的罩，工件穿過該罩；以及設(shè)置在該罩外側(cè)周圍以承載用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的ac電流的感應(yīng)裝置，所述磁場(chǎng)穿透該罩并感應(yīng)加熱穿過該罩的工件， 其改進(jìn)包括所述完全氣密的罩包含不導(dǎo)電材料以允許所述磁場(chǎng)與穿過該罩 的所述工件耦合，以及位于所述感應(yīng)裝置周圍的至少一個(gè)電磁分流器 以在朝向所述工件的方向上約束所述磁場(chǎng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述不 導(dǎo)電材料還包括至少一個(gè)柔性元件，該柔性元件用于所述氣密罩在其 上游和下游方向上的移動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述至 少一個(gè)柔性元件是所述不導(dǎo)電材料的V形元件或者傾斜的上游端或下 游端元件。
15. 電感應(yīng)加熱設(shè)備，包括完全氣密的罩，工件穿過該罩；以 及設(shè)置在該罩外側(cè)周圍的感應(yīng)加熱感應(yīng)器，ac電流流過所述感應(yīng)加熱感應(yīng)器以產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)穿透所述罩并感應(yīng)加熱穿過該罩的工件，其改進(jìn)包括所述完全氣密的罩包含不導(dǎo)電材料以允許所述磁場(chǎng)與穿過該罩 的所述工件耦合，所述不導(dǎo)電材料具有至少一個(gè)柔性元件，該柔性元 件用于所述氣密罩在其上游和下游方向上的移動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于還包 括電磁屏蔽材料，該電磁屏蔽材料用于在所述罩的上游和下游方向上 約束所述磁場(chǎng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的電感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述 電磁屏蔽材料還在垂直于所述工件平面的方向上將所述磁場(chǎng)約束在 所述區(qū)域中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述 至少一個(gè)柔性元件包含所述不導(dǎo)電材料的V形元件或者傾斜的上游端 或下游端元件。
19. 感應(yīng)加熱設(shè)備，包括完全氣密的罩，工件穿過該罩；以及 設(shè)置在該罩外側(cè)周圍以承載用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的ac電流的感應(yīng)裝置，磁場(chǎng)穿透所述罩并感應(yīng)加熱穿過該罩的工件，其改進(jìn)包括所述完全氣密的罩包含不導(dǎo)電材料以允許所述磁場(chǎng)與穿過該罩 的所述工件耦合，所述不導(dǎo)電材料具有至少一個(gè)柔性元件，該柔性元 件用于所述氣密罩在其上游和下游方向上的移動(dòng)，以及設(shè)置在所述感 應(yīng)裝置周圍的至少一個(gè)電磁分流器以在朝向所述工件的方向上約束 所述磁場(chǎng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的感應(yīng)加熱設(shè)備，其特征在于所述至 少一個(gè)柔性元件包含所述不導(dǎo)電材料的V形元件或者傾斜的上游端或 下游端元件。
全文摘要
一種感應(yīng)加熱設(shè)備，包括完全氣密的罩，工件穿過該罩。感應(yīng)裝置圍繞所述罩的外部并且流過感應(yīng)裝置的ac電流建立磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與所述工件耦合以感應(yīng)加熱所述工件。所述氣密罩可以包含不導(dǎo)電材料以允許用于與所述工件耦合的所述磁場(chǎng)通過，以及用于約束所述磁場(chǎng)的區(qū)域的電磁屏蔽材料。在可選例子中，位于所述感應(yīng)裝置周圍的電磁分流器代替所述電磁屏蔽材料或者與所述電磁屏蔽材料結(jié)合使用，以在朝向所述工件的方向上約束所述磁場(chǎng)。在本發(fā)明的其它例子中，例如可以使用所述不導(dǎo)電材料的一個(gè)或多個(gè)柔性元件，以補(bǔ)償與所述氣密罩相鄰的一個(gè)或多個(gè)處理室的熱膨脹。
文檔編號(hào)H05B6/02GK101401485SQ200780002146
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月9日
發(fā)明者J·洛旺斯 申請(qǐng)人:應(yīng)達(dá)公司