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用于构件的感应加热的感应器和设备和为此的方法与流程

来源: 浏览: 13次  更新时间:2021-12-02 09:41

用于构件的感触加热的感触器和设备和为此的办法与过程

本创造波及一种用于构件的感触加热的感触器、包括这种感触器的设备而且还波及一种办法所述办法更加用于运行这种设备。



背景本领:

这种感触器典范地用于构件的热处置235分类目录所述办法更加用于运行这种设备。



背景本领:

这种感触器典范地用于构件的热处置所述构件比方不妨是轴大概偏幸轮在何处为了防磨损须要提高的构造强度大概增大的构造硬度。在此这种感触器经过在构件大概工件中的磁场爆发涡流所述涡流引导构件中的温度提高。构件几何形状和在加热时展示的集肤效力(skin-effekt)更加在构件的表面地区上引导不均匀的温度分别如在图1a中参照在感触热处置阶段功夫示出的构件和在图1b中参照相闭于应的随时间的温度展开证明的那样。由此引起靠拢表面的过程区相闭于于离开表面的地区的温度升高这引导在相应热处置的构件的微构造里面的不共构造强度。



本领实行因素:

具备权利乞求1的特性的感触东西备以下便宜:经过依据本创造的感触器在由此处置的构件中不妨调设出更均匀的温度分别而且因此不妨实行大概创造具备在品质上更均匀的构造强度的构件。为此类似环形构造的线圈具备通道该通道动作留空部从线圈的内周面直至所述线圈的外周面穿过线圈以便不妨使电磁辐射从里面向外部经过通道而且在测量本领上感测所述电磁辐射。由此大概的是在感触器外部在测量本领上感测从在感触热处置功夫接收在感触器的环形感触线圈的里面空间中的构件经过通道达到外部的热辐射而且将温度闭于应于所感测的热辐射所述温度给出闭于在靠拢表面的过程区中的过程展开的信息而且因此不共于顽固的感触器地答应查瞅过程品质在顽固的感触器中该过程区实脚被遮住而且因此在测量本领方面是不行亲近的。

符合手段地通道类似沿径向目标蔓延个中通道具备在内周面上的输出开齿而且在其其他的端部处具备在外周面上的输出开齿使得发送的热辐射在通道的壁上的反射破坏保护在尽大概矮的程度。

优选地通道类似直线地蔓延而且其他具备类似圆形的里面横截面以便实行优化的辐射统率。

本创造的扩充筹备不妨在于通道闭于感触器的纵轴线蔓延目标在类似一半高度上走向。由此通道(沿轴向目标瞅)类似在感触器的下限界和上限界之间的核心处穿过感触器的环形区段这供给了在测量本领上闭于过程区的查瞅大概性该过程区比拟于感触器的下限界和上限界位于具备较大场强的效率地区中在所述下限界和上限界处场强天然明显降矮。

在包括这种感触器的设备中树立为高温计如许闭于通道安置使得高温计的镜头面向通道的输出开齿。经过通道出来的热辐射不妨达到高温计的镜头中而且映照到高温计的传感器上以用于探测。

为了实行优化的光量子收获率依据本创造的有利构型高温计的镜头经过其光学轴线与通道的纵向蔓延目标共轴地定向。

本创造的有利的和优选的构型不妨在于高温计构造为比率高温计(quotienten-pyrometer)。在比率高温计、常常也被称为二色高温计中入射的热辐射在二个不共的波长大概波长地区中测量使得为了决定温度不妨废除爆发热辐射的测量闭于象大概构件的辐射系数的认知。

本创造的符合手段的构型树立为过程估计安装与高温计处于旗号和/大概数据传输对接以便从高温计在输出侧接收传输的测量旗号和/大概测量数据而且进行处置。其他过程估计安装与用于爆发用于感触器的电功率的发电机处于控制对接由此热处置过程是不妨控制的。为此过程估计安装基于由高温计接收的温度测量旗号和/大概温度测量数据估计出用于控制感触热处置的参数。

更加实用于运行所述设备的办法包括以下办法办法:a)激活感触器b)感测经过感触器的通道从接收在感触器中的构件的地区出来的热辐射个中由感测的热辐射获得局部闭于应于相应地区的温度c)比较分别针闭于相应地区获得的温度与参照值和d)当在比较时获得在所感测的温度和参照值之间的倾向时再安排过程参数个中依照所获得的倾向进行再安排。动作参照值运用由用于构件的温度分别模仿针闭于相应地基于依据办法办法b)的感测的谁人地区所提取的温度。在此温度分别模仿基于由感触器爆发的电磁场、经过构件感触出的涡流、由此在何处爆发的热能和由此在构件中产生的温度分别的估计进行。

动作过程参数采用在感触器的激活功夫供给给所述感触器的电功率和/大概感触器的激活的持续时间和/大概进给速度经过感触器的所述进给速度在所述感触器的激活持续时间功夫沿着其纵轴线、即相闭于于相应要处置的构件疏通。依据本创造的办法不妨有利地经过闭于于过程区的直接的测量本领的查瞅(经过构造在感触器中的通道)实行构件中的构造状况的格外透彻的调设因为在过程区中的不憧憬的温度升高是不妨及时感测的而且不妨经过再安排尽大概地而且本质上刹时地减小。

符合手段地在模仿入彀划相应要处置的构件的几何构造和/大概材料个性以便不妨尽大概透彻地闭于构件建模。

本创造的其他的有利扩充筹备和构型经过在隶属权利乞求中陈设的措施得出。

附图证明

本创造的实行例鄙人面的证明书籍和附图中留神阐释。反面的附图以表示性视图示出:

图1a处于感触的热处置阶段中的构件的3d温度分别视图的模仿

图1b具备多个温度变革曲线的图表个中每个温度变革曲线示出闭于于构件的相应地区的沿着纵坐标画出的温度随时间的展开而且与在图1a中示出的3d温度分别视图相闭于应

图2感触器的类似环形的线圈的嘈杂表示性的立体视图所述感触器用于感触加热金属构件而且具备在径向从里面向外部穿过线圈的通道

图3具备图1的感触器的依据本创造的设备的一局部的立体视图在所述感触器的里面空间中接收有构件

图4用于阐释依据本创造的设备的方框图所述设备包括在图1中示出的感触器、用于电操控感触器的发电机、高温计和与高温计处于测量数据传输对接的过程估计单元和

图5具备依据本创造的用于运行图4的设备的办法的重要办法办法的过程图。

简直实行办法

在参照图2至5阐释依据本创造的感触器和依据本创造的设备连共实用于运行所述设备的办法的重要个性之前应开始参照图1a和1b阐释依据现有本领的感触器的特性。

图1a以立体示图示出转化闭于称构造的构件在典范的热处置阶段功夫的温度分别所述温度分别借帮于基于由感触器的感触线圈爆发的、在构件中感触出涡流的电磁场和因为构件中的涡流破坏爆发的热能的估计的模仿在计划构件的几何形状和材料个性的情景下估计出。在构件的模仿的温度分别中构造不共的温度区如破坏温度区在构件的表面上的不共地区大概地位31至35处表展现的那样所述温度区局部地引起在构件中的不均匀的温度分别;在构件的靠拢表面的地区中因为重要靠拢表面起效率的涡流存留常常较高的温度而与此相闭于地在构件的里面因为在模仿入彀划的热传导存留明显降矮的温度。闭于此图1b示出具备总合五个温度变革曲线31’-35’的图表个中闭于于各个温度变革曲线示出取决于沿着横坐标画出的时间t的用于在图2a中示出的构件的各个不共地区大概地位31–35的温度t。由模仿得出闭于于配属于构件的靠拢表面的地区的温度变革曲线33’至35’在热处置发端时的相应歪斜的升高沿(anstiegsflanke)之后在时间t≈2s时(在时间轴上)比拟于相闭于离开表面的地区31的温度变革曲线31’赢得相应的明显的温度过高所述温度过高具备>1100℃的温度峰值。

图2以嘈杂表示性的立体视图示出完全以10标出的感触器所述感触器用于感触加热金属构件。感触器10具备线圈10’所述线圈因为外周面11和与所述外周面(闭于线圈10’的纵向中轴线10”)共轴安置的内周面12环形地大概空肚柱形地构造以便不妨在其内周面11里面接收转化闭于称构造的构件而且感触加热。在感触加热阶段功夫不妨以测量本领感测存留于接收在线圈10’中的构件的表面上的温度其办法是在线圈10’中构造通道13所述通道沿径向目标从内向外穿过线圈10’使得从构件的线圈10’的里面空间辐射出的热辐射不妨向外穿过在何处安置在通道13的输出开齿13’的四周的高温计不妨探测达到的辐射以便由此获得温度。因此直线沿径向目标蔓延的通道13具备在外周面11上的输出开齿13’而且在所述通道的其他的端部处具备在内周面12上的与输出开齿13’相闭于置的输出开齿13”。

在创造本领方面为完毕构通道13在纠葛线圈时在纠葛过程发端时比方将空肚柱形的小管安置大概安置在支持体上而且需要时在纠葛过程中断时又移除。

图3以立体示图示出依据本创造的用于感触加热构件14的设备100的一局部所述加热构件环绕其闭于称轴线可转化地接收在感触器10的里面空间中。为此构件14安置在可转化构造的保护安装20上而且在热处置功夫环绕其闭于称轴线大概纵向中轴线转化由此实行构件14中的尽大概均匀的温度分别。在感触器10的激活持续时间功夫所述感触器经过电接线15’、15”与在图3中未示出的发电机电效率对接。相应树立的高温计(未在图3中示出)不妨经过感触器10的通道13感测从直接连接而且径向面向通道13的地区辐射在构件14的表面上的谁人热辐射而且由此获得存留于何处的温度。

图4以嘈杂表示性视图示出依据本创造的设备100所述设备基础上包括:依据本创造的感触器10;用于爆发用于感触器10的高频电功率的发电机15所述电功率不妨经过电对接导线15’、15”供给给感触器10的线圈10’;用于探测热辐射17的高温计16所述热辐射从由感触器10的线圈10’的里面接收的构件14辐射出而且经过感触器10的通道13向外达到;和过程估计单元18该过程估计单元经过旗号和数据旗号和数据传输导线19与高温计16的输出端对接以便接收和处置高温计的温度测量数据。在此高温计16如许安置大概树立在感触器10的四周使得所述高温计与其镜头大概其入射透镜16’与通道13的纵向蔓延目标闭于准个中高温计16的镜头16’和感触器10的输出开齿13’面向彼此。高温计的由镜头16’和传感器(未示出)产生的测量轴线与通道13的纵向蔓延目标共轴地走向。由此高温计16的镜头16’拍摄从输出开齿13’出光临传感器上的热辐射17所述传感器感测辐射而且将所述辐射变化成电旗号。在优选的实行例中高温计构造为二色高温计使得测量闭于象大概构件的辐射系数在获得温度时是不沉要的。因为构件在感触热处置功夫借帮于可转化构造的保护安装20(图3)转化因此高温计16不妨经过所感测的热辐射17扫描构件的在转化功夫在通道13的输出开齿13”左右经过的地区。

图5示出具备所述办法的重要办法办法的过程图所述办法用于运行所述设备100。在第一办法办法210中激活感触器10其办法是由发电机15爆发的电功率经过电对接导线15’、15”供给给感触器10。而后在办法办法220中从构件14经过通道13辐射出的热辐射17由高温计16在预先决定的时间段δt内探测而且领会处置即基于斯蒂芬波兹曼定律闭于应于相应的温度所述温度闭于应于构件在表面上的在测量的时间点(沿径向目标瞅)相邻地面向通道13的输出开齿的相应地区而且变化成温度测量数据。

依据登时的办法办法230将由高温计16获得的温度测量数据传输给过程估计单元18而后在紧接着的办法办法240中在何处处置所传输的温度测量数据。

在其他的办法办法250中在过程估计单元18中将由高温计分别获得的、用于在构件表面上的(在相应测量时间点的)地区的温度与由构件的模仿温度分别的温度比拟较个中由模仿的温度分别提取的温度闭于应于在表面上的沟通地区所述地区也基于相应的测量。

在登时的检测办法260中获得在比较时是否得出在参照探测的热辐射获得的温度和由模仿的温度变革曲线提取的温度之间的倾向δt。在含糊的情景下、即本质上不存留倾向时返回至办法220使得高温计针闭于下一个时间段感测辐射而且由此获得温度测量数据。在确定的情景下、即存留倾向δt时在登时的办法办法270中基于所获得的温度倾向δt进行过程的再安排其办法是比方依据所述倾向δt在控制回路里面追踪发电机的电功率和/大概处置持续时间和/大概感触器的进给速度。紧接着再安排在办法办法280中返回至办法220直到达到预先决定的热处置持续时间。

有利地在依据本创造的办法中由高温计16经过通道13感测的电磁辐射17和由此获得的温度动作测量参数给出闭于热过程展开的新闻。

归纳而言依据本创造的办法200包括以下办法办法:a)激活210感触器10b)感测经过感触器10的通道13从接收在感触器中的构件14的地区中出来的电磁辐射个中由所感测的辐射获得局部闭于应于相应地区的温度c)将分别针闭于相应地区获得的温度与参照值进行比较220个中动作参照值运用由用于构件的温度分别模仿针闭于以相应于依据办法办法b)的感测为前提的谁人地区所提取的温度个中温度分别模仿基于由感触器10爆发的电磁场、经过在构件中的场感触出的涡流、由此在何处爆发的热能和经过热传导在构件中产生的温度分别的估计进行和d)当在比较时获得在感测的温度和参照值之间的倾向δt时再安排280过程参数个中所述再安排依照所获得的倾向δt进行。

闭于于在构件中的温度分别的建模运用基于物理的模仿办法。该模仿办法基于电磁热场方程的有限元模仿。闭于于温度场的分类运用呆板进修的基于数据的办法如救济向量机大概迩来邻算法。

权利乞求书籍(依照公约第19条的建改)

1.用于感触加热金属构造的构件的感触器(10)所述感触东西备起码一个线圈个中所述线圈类似环形地构造而且具备通道(13)所述通道动作留空部从所述线圈的内周面至所述线圈的外周面穿过所述线圈以便使辐射从里面向外部经过所述通道(13)其特性在于所述构件不妨环绕所述构件的闭于称轴线大概纵向中轴线能转化地接收在所述感触器(10)的里面空间中。

2.依据权利乞求1所述的感触器其特性在于所述通道(13)沿类似径向目标蔓延。

3.依据权利乞求1大概2所述的感触器其特性在于所述通道(13)具备在所述内周面上的输出开齿(13’)而且在所述通道的其他的端部处具备在所述外周面上的输出开齿(13”)。

4.依据权利乞求1至3中任一项所述的感触器其特性在于所述通道(13)类似直线地蔓延。

5.依据权利乞求1至4中任一项所述的感触器其特性在于所述通道(13)具备类似圆形的里面横截面。

6.依据权利乞求1所述的感触器其特性在于所述通道(13)闭于所述感触器(10)的纵轴线蔓延目标类似在一半高度上走向。

7.设备包括依据上述权利乞求中任一项所述的感触器个中高温计(16)闭于所述通道(13)安置成使得所述高温计(16)的镜头(16’)面向所述通道(13)的所述输出开齿(13’)。

8.依据权利乞求7所述的设备其特性在于所述高温计(16)的所述镜头(16’)经过其光学轴线与所述通道(13)的纵向蔓延目标共轴地定向。

9.依据权利乞求7大概8所述的设备其特性在于所述高温计(16)构造为比率高温计。

10.依据权利乞求7至9中任一项所述的设备其特性在于过程估计安装(18)与所述高温计(16)处于旗号和/大概数据传输对接以便从所述高温计(16)在输出侧接收所传输的测量旗号和/大概测量数据而且进行处置。

11.依据权利乞求10所述的设备其特性在于所述过程估计安装(18)与用于爆发用于所述感触器(10)的电功率的发电机处于控制对接。

12.依据权利乞求10大概11所述的设备其特性在于所述过程估计安装(18)基于从所述高温计(16)接收的温度测量旗号和/大概温度测量数据估计出用于控制感触热处置的参数。

13.更加用于运行依据权利乞求7至12中任一项所述的设备的办法235目录所述过程估计安装(18)基于从所述高温计(16)接收的温度测量旗号和/大概温度测量数据估计出用于控制感触热处置的参数。

13.更加用于运行依据权利乞求7至12中任一项所述的设备的办法具备下列办法办法:

a)激活(210)所述感触器(10)

b)感测(220)经过所述感触器(10)的所述通道(13)从接收在所述感触器中的所述构件(14)的地区中出来的电磁辐射个中由所感测的辐射获得局部闭于应于相应地区的温度

c)比较(240)分别针闭于相应地区获得的温度与参照值而且

d)当在比较时获得在所感测的温度和所述参照值之间的倾向时再安排(280)过程参数个中所述再安排依照所获得的倾向进行。个中所述构件(14)安置在能转化构造的保护安装(20)上而且在热处置功夫环绕所述构件的闭于称轴线大概纵向中轴线转化由此实姑且所述构件(14)中的尽大概均匀的温度分别。

14.依据权利乞求13所述的办法其特性在于动作参照值运用以下温度所述温度由用于所述构件的温度分别模仿针闭于相应地基于依据办法办法b)的感测(220)的谁人地区提取出。

15.依据权利乞求14所述的办法其特性在于所述温度分别模仿基于由所述感触器(10)爆发的电磁场、经过在所述构件中的场感触出的涡流、由此在何处爆发的热能和由此在所述构件中产生的温度分别的估计进行。

16.依据权利乞求13至15中任一项所述的办法其特性在于动作过程参数采用在所述感触器的激活功夫供给给所述感触器(10)的电功率和/大概所述感触器(10)的激活的持续时间和/大概进给速度经过该进给速度使所述感触器(10)在其激活持续时间功夫沿着所述感触器的纵轴线(10”)疏通。

17.依据权利乞求14至16中任一项所述的办法其特性在于在模仿入彀划相应要处置的构件的几何形状和/大概材料个性。

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