Upokas induktiouuni: toimintaperiaate, kaavio ja arvostelut

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Kohtuu kohtuuhintaisten elektroniikka- ja eristyskomponenttien tulon nykyaikaiseen tuotantoon, induktiolämmityksen sovellusalue laajenee jatkuvasti. Tätä tekniikkaa ei käytetä vain metallurgiassa, vaan myös kodinkoneiden kehityksessä.

Induktiolämmityksen periaate

Induktiouunin toiminta perustuu muuntajan energianvaihtoperiaatteeseen. Induktori on valmistettu kupariputkesta, joka sitten kierretään monikierroksiseksi kelaksi. Vaihtovirta syötetään induktorin ensiöpiiriin, mikä johtaa vaihtomagneettikentän muodostumiseen sen ympärille. Induktorin sisään sijoitetun rungon magneettikentän vaikutuksesta syntyy sähkökenttä, joka johtaa myöhemmin lämmitysprosessiin. Induktioupokkaan sulatusuunin tuottama teho ja vastaavasti lämpö ovat suoraan riippuvaisia vaihtuvan magneettikentän taajuudesta. Siksi uuni tarvitsee korkeataajuisia virtoja toimiakseen tehokkaasti.

Induktiouunien käyttö

Induktiolämmitystä voidaan käyttää minkä tahansa materiaalin käsittelyyn: metalli, kuona, kaasu jne. Sen käytön tärkein etu on kosketukseton lämmönsiirto. Myös induktiolämmityksen avulla voit saavuttaa melkein minkä tahansa lämmitysnopeuden - kaikki riippuu uunia syöttävän generaattorin tehosta. Lämpöhäviöt tällaisen lämmityksen aikana ovat minimaaliset. Maksimilämpötilaa, johon esine voidaan lämmittää uunissa, rajoittaa vain tulenkestävän materiaalin vastus. Kosketukseton lämmönsiirtoprosessi lämmitettyyn materiaaliin mahdollistaa lämmityksen tuottamisen tyhjiöympäristössä.

Metallurgien arvioiden mukaan induktiouunien laajuus on jonkin verran rajoitettu olemassa olevien puutteiden vuoksi. Upokasuunin haittoja ovat:

• sähkölaitteiden korkea hinta;
• kylmät kuonat vaikeuttavat jalostusprosessia;
• Vuorauksen stabiilisuus on heikentynyt sulatusten välisten lämpötilapiikkien aikana.

Upokkaan induktiouunin kaavio

Induktioupokkaan uunin rakenne on seuraava.

Uunin pääelementti on upokas (7), joka on peitetty kannella (1). Upokas sijaitsee lämmityskelan (3) sisällä, joka on valmistettu monikierroskäämin muodossa. Kierukka on kupariputki, jonka sisällä jäähdytystä varten jatkuvasti kiertää vettä. Induktorista tuleva magneettivuo kulkee magneettipiirien (4) läpi, jotka on valmistettu erikoismuuntajateräksestä. Kääntöyksikkö (2) on tarkoitettu uunin kallistamiseen pullotuksen aikanasulaa nestettä. Uuni asennetaan mello-rakenteeseen (5). Jäähdytys tapahtuu vesijäähdytysletkuilla (6). Uunin huoltamiseen käytetään lisätasoa (8).

Lisäksi upokasuunin rakenne sisältää muuntajan, kondensaattorit, ohjausyksikön ja kaasun pumppausjärjestelmän. Upokas sähköuuni saa virtansa virroista, joiden taajuus on 50 Hz.

Sisäisten rakenneosien ominaisuudet

Induktori on useimmiten valmistettu pyöreästä putkesta. Mutta on tilanteita, joissa pyöreä kupariputki ei sovellu. Tietyissä tapauksissa profiloituja elementtejä käytetään induktioupokkaan uunin suunnittelussa, minkä ansiosta vuotomagneettivuo pienenee. Induktoriputket on eristetty toisistaan lasikuidulla, joka on kyllästetty erityisellä lakalla. Suojatut kierrokset puristetaan dielektrisestä materiaalista valmistetuilla lohkoilla. Kelan sisään sijoitettu induktori ja upokas asennetaan lavalla, joka on valmistettu tulenkestävästä tiilestä tai lämmönkestävästä betonista. Teollisissa olosuhteissa upokkaan valmistusprosessi tapahtuu suoraan uunissa. Tässä tapauksessa kela kootussa tilassa on asennettu lavalle ja eristetty asbestilla. Tämän jälkeen lava täytetään tulenkestävällä jauheella, joka tiivistetään pneumaattisella yksiköllä. Pohjaan asennetun mallin ja induktorin välinen rako on täytetty tulenkestävällä jauheella.

Induktorin yläpuolella olevan vyöhykkeen vuoraus on valmistettu tulenkestävästä tiilestä. Kaulus ja tyhjennyskouru ovat myös vuorattutulenkestävä tiili. Induktioupokkaan uunin työ tapahtuu vaikeimmissa olosuhteissa, joten käytettyjen lämmönkestävien materiaalien laadulle asetetaan korkeammat vaatimukset. Vuorauksen kestävyyteen vaikuttavat tulenkestävän massan koostumus, toimintatapa ja sähkövirran käytetty taajuus. Pääsääntöisesti upokas kestää jopa 100 sulatusta ja sitten epäonnistuu.

Ulkopuolisten elementtien suunnittelu

Sulateupokkaan uunin runko on pohja, johon kaikki sen elementit on kiinnitetty. Suurissa teollisuuslaitteissa runko on kiinteän kotelon muotoinen. Kaikilla rungon osilla on oltava korkea lujuus johtuen induktorin sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta niihin. Vaippa voidaan tietyissä olosuhteissa lämmittää samalla tavalla kuin uunissa oleva materiaali. Lämmityksen vähentämiseksi on järkevää tehdä runko johtamattomista materiaaleista. Koska dielektriset materiaalit ovat kuitenkin kalliita, runkomateriaali on yleensä terästä. Teräsrakenne on jaettu useisiin elementteihin, jotka puolestaan on eristetty toisistaan. Näyttöjä käytetään vähentämään sähkömagneettista kenttää kehyksen lähellä. Induktorin ja uunin rungon väliin on asennettu suojaverkko. Näyttö on sylinterimäinen ja valmistettu alumiinista tai kuparista.

Kääntymä on tärkeä sisustuselementti. Kääntömekanismin päävaatimus on tarjota k altevuus metallin täydelliseen valumiseen. Pyörimismekanismeja voidaan käyttää eri tavoin. Pienet uunit toimivat manuaalisesti tai sähköisestivinssi. Teollisuusuunit kallistetaan palkkinosturilla. Suurikapasiteettiset uunit voidaan varustaa hydraulisella kallistuskäytöllä.

Upokkaan sulatusuunin peittävän kannen tehtävänä on pitää lämpötila yksikön sisällä korkeammalla tasolla. Ottaen kuitenkin huomioon, että uuni on mahdollista peittää vasta panoksen täydellisen sulamisen jälkeen, kannen käyttö ei ole pakollista.

Tee-se-itse-uunin valmistus

Induktiouuneja käytetään laajasti paitsi teollisuudessa myös jokapäiväisessä elämässä. Löydät järjestelmiä suurelle määrälle kotitekoisia laitteita, mutta jotkut niistä eivät parhaimmillaan yksinkertaisesti toimi, ja pahimmillaan ne vahingoittavat luojansa terveyttä. Monet fanit varoittavat tällaisista seurauksista. Jokapäiväisessä elämässä induktiolämmitysmenetelmää käytetään seuraavissa laitteissa:

• kanavametallisulatusuuni;
• upokkaan induktiouuni on yksinkertaisin suunnitella ja siksi suosituin harrastajien keskuudessa arvostelujen perusteella;
• induktiomenetelmään perustuva vedenlämmityskattila;
• induktioliesi, jotka kilpailevat suosittujen kaasuliesien kanssa.

Kanavauuni

Tällaista uunia käytetään korkealaatuisen valuraudan valmistukseen sekä duralumiinin ja ei-rautametallien erikoisseosten sulattamiseen. Kanavauuni, jonka teho on enintään 3 kW, valmistetaan itsenäisesti hitsausmuuntajasta, jonka taajuus vastaa teollista. Tämä uuni sulaaenintään puoli kiloa painava pronssi- tai kupariaihio. Kanavauuni mahdollistaa myös duralumiinin uudelleensulatuksen, mutta on huomioitava, että "vanhenemisen" on seurattava sulamista. Tämän prosessin kesto voi olla jopa 2 viikkoa ja se riippuu lejeeringin koostumuksesta.

Uunin valmistusta varten hitsausmuuntajan ensiökäämi jätetään ennalleen ja toisiokäämin tilalle asetetaan rengastyyppinen upokas. Paras materiaali pienikanavaisen uunin upokkaan on sähköposliini. Muut vaihtoehdot eivät toimi alhaisen lujuuden ja dielektristen häviöiden vuoksi. Amatöörimetallurgien mukaan ongelmana on se, että sähköposliinia ei voida työstää itse, ja on erittäin epätodennäköistä, että sopivaa elementtiä myydään. Juuri niukan upokkaan takia kanavauuni ei ole löytänyt laajaa käyttöä harrastajien keskuudessa, vaikka tämän tyyppisen uunin hyötysuhde on yli 90%.

Upokkaan induktiouuni

Itse valmistettua upokasuunia käytetään ensisijaisesti arvometallien puhdistukseen. Esimerkiksi kun radioliitin on valmistettu Neuvostoliitossa, voit poimia tietyn määrän kultaa sen koskettimista. Tätä tulosta ei voida saavuttaa ulkoisella lämmityksellä.

Tällaista uunia käytetään kullan louhinnan lisäksi usein metallin tasaiseen lämmittämiseen, mitä tarvitaan laadukkaaseen karkaisuun. Muuttamalla osan asentoa kelassa ja säätämällä sen tehoa on mahdollista saavuttaa haluttu lämpötila tietyllä metallin alueella. On tärkeää, että tällaisen uunin käyttö on melko edullista, koskamelkein kaikki energia ohjataan osan lämmitysprosessiin.

Induktiokattilat

Induktiovesilämmityskattiloilla on kaikki mahdollisuudet korvata perinteiset kattilat tulevaisuudessa. Käyttäjät pitävät korkeaa hintaa tällaisen vedenlämmittimen haittana, mutta samalla useiden arvostelujen systematisoimalla voidaan erottaa useita etuja:

• Luotettavuus. Kattilassa ei ole sähköpatteria, mikä on perinteisen kattilan heikko lenkki.
• Tehokkuus lähes 100%.
• Turvallisuus. Sähkön pääsy kattilan runkoon on mahdotonta suunnitteluominaisuuksien vuoksi.
• Laite ei vaadi erityistä maadoitusta.
• Kestää virtapiikkejä.
• Ei skaalaudu.
• Kestävyys. Kattila toimii ilman huoltoa noin 30 vuotta.

Kotitekoinen kuumavesivaraaja

Tällaisen vedenlämmittimen perusta on tehomuuntaja, jonka teho on enintään 1,5 kW, jonka ensiökäämi on suunniteltu 220 V:n jännitteelle. Putkiväritelevision muuntaja on täydellinen. Toisiokäämi tulee poistaa ja ensiökäämin kierroslukua lisätä.

Käsityöläiset neuvovat ja varoittavat: tällaisen kotitekoisen laitteen käyttö ei ole turvallista, joten muuntaja tulee maadoittaa ja itse laite kytkeä nopean RCD:n kautta.

Induktori keittiössä

Induktiokeittotasot eivät ole enää käytössäaiheuttavat yllätyksiä ja niitä käytetään laaj alti jokapäiväisessä elämässä. Laitteen toiminta perustuu samoihin periaatteisiin kuin induktiouunissa, sillä ainoalla erolla, että toisiokäämi on keittoastian metallipohja.

Tällaisten levyjen käyttö tuli mahdolliseksi, koska valmistuksessa esiintyi eriste, jolla on sen lisäksi, että se täyttää kelan eristystehtävän, sillä on oltava myös lujuus- ja hygieeniset ominaisuudet. Kaikki vaatimukset täyttävä materiaali on ilmestynyt suhteellisen äskettäin ja sen hinta on merkittävä osa levyn kokonaishinnasta.

Käyttäjät väittävät yksimielisesti: induktiolieden itsetuotanto ei ole järkevää kahdesta syystä. Ensinnäkin, ruoanlaitto tällaisella keittotasolla vaatii hienosäätöä kullekin ruokatyypille. Kaikkien sähköisten parametrien säätöön keittoprosessin aikana tarvitaan mikro-ohjain. Toinen syy on uunin muodostavien elektronisten osien hinta. Kaiken kaikkiaan kaikki elementit maksavat paljon enemmän kuin jo valmiin laitteen hinta.

Induktioliesillä on seuraavat positiiviset ominaisuudet:

• puute, toisin kuin mikroa altouunissa, kolmannen osapuolen säteilystä;
• mahdollisuus ohjelmoida liesi ruoanlaittotyyliisi sopivaksi;
• ruokien, kuten karamellin, valmistus ilman ylikuumenemista tai polttamista;
• taloutta tehokkaan lämmitysenergian käytön ansiosta.