Durchlauf-Induktionsofen zur ungleichmässigen Erwärmung von Metallblöcken Es hat sich in manchen Fällen als zweckmässig erwiesen, die in Rohr- oder Strangpressen zu ver arbeitenden Metallblöcke vor dem Einbringen in den Blockaufnehmer so vorzuwärmen, dass das in dem Blockaufnehmer zuerst eingebrachte Ende eine höhere Temperatur hat als das andere Ende. Eine solche einseitige Erwärmung der Blöcke kann z. B. dadurch erreicht werden, dass der in einem Wider stands- oder Induktionsofen gleichmässig erwärmte Block nach dem Ausbringen aus dem Ofen einer Abspritzvorrichtung zugeführt und zum Teil mit Wasser abgespritzt wird.
Das Abspritzen des Blockes hat den Nachteil, dass in dem Pressraum, in dem gewöhnlich auch vor getrocknete Isolierstoffe verarbeitet werden, Wasser brausen eine unerwünschte Luftfeuchtigkeit erzeu gen. Ausserdem ist dieses Verfahren wärmewirt schaftlich ungünstig und bringt nicht in allen Fällen das gewünschte Temperaturgefälle.
Bei der Erwärmung der Blöcke in einem Induk tionsofen kann eine einseitige Erwärmung auch da durch erreicht werden, dass der Block während der Erwärmung in eine solche Lage zur Induktions spule gebracht wird, dass er mit einem Ende aus dieser herausragt, so dass nur ein Teil der gesamten Blocklänge dem induzierenden Wechselfeld ausge setzt ist.
Erfolgt eine solche Erwärmung im Durchlauf verfahren, so lässt sich die gewünschte mittlere Temperatur und das gewünschte Temperaturgefälle längs des Blockes nur dann mit genügender Ge nauigkeit erreichen, wenn die dem Arbeitstakt an zupassende Durchlaufzeit praktisch konstant ist, etwa dem Nenndurchsatz des Ofens entspricht.
Beim Arbeiten mit wechselnden Durchsätzen, die kleiner sind als der Nenndurchsatz, vergrössert sich die Taktzeit und damit die Anwärmzeit der Blöcke. Je nachdem, ob das im Wirkungsbereich des Induktors liegende Blockende der Einwirkung des Induktors längere oder kürzere Zeit ausgesetzt ist, ergibt sich eine verschiedene Endtemperatur und eine verschiedene Temperaturverteilung längs des Blockes. Auch ein selbsttätiger Temperaturregler, der etwa eine bestimmte konstante Temperatur des wärmeren Blockendes einregelt, kann eine zeitliche Änderung der Temperaturverteilung längs des Blockes nicht verhindern.
Bei Anordnungen dieser Art, bei denen das aus dem Ofen herauskommende Blockende kälter bleibt, muss ausserdem der Block vor dem Einbringen in die Presse um 180 geschwenkt werden, was eine zusätzliche Komplikation bedeutet.
Es liegt somit die Aufgabe vor, Metallblöcke, die in Rohr- oder Strangpressen verarbeitet werden sol len, im Durchlaufverfahren derart ungleichmässig in Richtung der Längsachse zu erwärmen, dass die mittlere Temperatur und auch das Temperatur gefälle längs des Blockes vorbestimmte Werte errei chen, die unabhängig von dem Takt, in dem die Blöcke entnommen werden müssen, eingehalten wer den können. Dabei soll vorzugsweise die Anordnung so getroffen sein, dass das wärmere Ende des Blockes dem Ofenausgang zugekehrt wird.
Der dazu dienende, erfindungsgemässe Durch lauf-Induktionsofen ist gekennzeichnet durch eine zur Aufnahme mehrerer Blöcke dienende, mit einer selbsttätigen Temperaturregeleinrichtung versehene Induktionsspule, um in dieser die Blöcke bis auf eine vorbestimmte Temperatur vorzuwärmen, und durch eine zweite Induktionsspule, die im Ausgangsende des Ofens angeordnet ist und eine in einem zu er wärmenden Block über seine Länge ungleichmässig verteilte Temperaturverteilung ermöglicht, wozu vorzugsweise die zweite Spule einen nach dem Ofen ausgang hin zunehmenden Amperewindungsbelag aufweist.
Ferner sind Schaltmittel in Verbindung mit einem Zeitwerk vorhanden, durch welche die zweite Induktionsspule willkürlich für eine vorbe stimmte Zeit einschaltbar ist.
Anhand der Abbildungen sollen einige Aus führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert wer den.
Fig. 1 stellt einen Durchlauf-Induktionsofen in waagrechter Ausführung dar.
In der Induktionsspule I, die in bekannter Weise mit einem magnetischen Rückschluss 9 versehen ist, und die aus einer Wechselstromquelle 5 geeigneter Frequenz gespeist wird, werden die zu erwärmenden Blöcke 1-4. von links her eingebracht. Der Block 4 kann dabei an eine nicht dargestellte Tür mit Ge genhalter anstossen. Ein Temperaturregler, der durch den Temperaturfühler, z.
B. ein Thermoele- ment 6, angedeutet ist, regelt die Leistungsaufnahme der Spule I so, dass der Block 4 eine vorbestimmte Temperatur annimmt, die in der Nähe der gewiinsch- ten Arbeitstemperatur liegt. Zweckmässig wird der Temperaturregler so eingestellt, dass diese Tempera tur etwas unter der gewünschten Endtemperatur des kälteren Blockendes liegt.
Zur Erzielung der Endtemperatur des Blockes 4, die der Aufgabe entsprechend an einem Ende, vor zugsweise am rechten Ende in der Darstellung, um einen bestimmten Betrag höher sein soll als am an dern Ende, wird zu einem dem vorauszusehenden Bedarf entsprechend gewählten Zeitpunkt der Um schalter 7 in die gestrichelte Stellung gebracht. Da durch wird die Induktionsspule I zum grössten Teil ausgeschaltet, und der zwischen der Anzapfung 8 und dem rechten Ende liegenden Teil der Spule I wird in Reihe mit der Spule II mit der Stromquelle 5 verbunden.
Gleichzeitig damit wird ein nicht darge stelltes Zeitwerk in Tätigkeit gesetzt, welches nach einer vorbestimmten, dem gewünschten Temperatur gefälle entsprechenden Zeit, die wesentlich kürzer als ein Intervall des Arbeitstaktes ist, den Umschal ter 7 wieder in die frühere dick gezeichnete Stellung zurückbringt bzw. den Blockausstoss einleitet.
Gleichzeitig können besondere Massnahmen zur Überwachung der Temperatur des Blockes, insbe sondere während dieser Stosserwärmung vorgesehen werden. Beispielsweise kann der vom Thermoele- ment 6 gesteuerte Regler vorübergehend abgeschal tet und ein Messinstrument eingeschaltet werden, das es gestattet, die Temperatur des kälteren Blockendes zu beobachten.
Auch kann für die Überwachung des stärker zu erwärmenden Blockendes ein weiteres Thermoele- ment 10 oder ein sonstiges Temperaturmessgerät vorgesehen werden.
Der Umschalter 7 kann als fernbetätigter Schal ter bekannter Art mit mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Betätigung ausgebildet sein. Zu seiner zugleich mit der Einschaltung des Zeitwerkes zu bewirkenden Betätigung kann z. B. ein Druck knopf oder eine ähnliche Schalteinrichtung dienen.
Bei richtiger Einstellung des Zeitwerkes und der wirksamen Heizleistung hat nach Beendigung dieser Nacherwärmung der Block 4 die gewünschte Tem peratur und Temperaturverteilung erreicht. Er wird nun mit Hilfe einer Vorrichtung bekannter Art aus gestossen und der weiteren Verarbeitung zugeführt. An seine Stelle tritt nun der Block 3, während gleich zeitig ein neuer Block von links in den Ofen einge führt wird. Nach Ablauf eines Arbeitstaktes wieder holt sich das Spiel.
Die Nacherwärmung des bereits nahezu auf Ver arbeitungstemperatur vorgewärmten Blockes mit Hilfe der zweiten Induktionsspule nimmt nur sehr kurze Zeit in Anspruch. Der Augenblick des Be- ginnes der Nacherwärmung durch Einschaltung die ser Induktionsspule kann daher ohne Schwierigkeit so genau gewählt werden, dass der Block sofort nach Beendigung der Nacherwärmung, das heisst, ohne dass eine merkliche Abkühlung stattfindet, in die Presse eingebracht und dort weiterverarbeitet wer den kann.
Durch die beschriebene Erwärmung der Blöcke in zwei Stufen gelingt es daher, die gewünschte Ar beitstemperatur und Temperaturverteilung mit grosser Genauigkeit und unabhängig von dem jeweiligen Arbeitstag einzuhalten.
Eine etwas andere Ausführungsform eines er findungsgemässen Ofens ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier erstreckt sich die Ofenspule I nur bis an das linke Ende der Spule 1I. Dementsprechend werden in der Spule I nur so viel Blöcke unterge bracht, dass der erste Block 3 etwa mit dem rechten Ende der Spule I abschliesst.
Das Thermoelement 6 des Temperaturreglers ist in diesem Falle so angebracht, dass der Block 3 in der erwähnten Stellung auf eine vorbestimmte Tem peratur gebracht wird. Erst gleichzeitig mit dem Einschalten der Spule 1I und des Zeitwerkes wer den die Blöcke so weit vorgeschoben, dass der Block 3 in die strichpunktiert gezeichnete Stellung 4 ge langt.
Zur Entnahme der Blöcke nach erfolgter Nach erwärmung muss bei dieser Anordnung eine beson dere Entnahmevorrichtung vorgesehen werden, falls man nicht die Entnahme von Hand, z. B. mit einer geeigneten Zange, durchführen will, wobei aber die Gefahr besteht, dass die heissen Blöcke beschädigt werden und dann nicht mehr genau in den Block aufnehmer passen. Diese Anordnung ist daher weniger zu empfehlen.
Ein Ofen der letztgenannten Bauart kann auch gemäss Fig. 3 betrieben werden. Danach befinden sich, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, wieder vier Blöcke im Ofen. Die Temperaturregelung er folgt je nach der Temperatur des Blockes 3. Der Block 4 liegt ausserhalb des Wirkungsbereiches der Spule I; er ist also während der Vorwärmzeit sich selbst überlassen, so dass seine Temperatur beim Einschalten der Spule I1 nicht genau bestimmt ist. Bei stark veränderlichem Arbeitstakt können sich daher Abweichungen von den gewünschten End- temperaturen der Blöcke ergeben, so dass diese An ordnung nur in besonderen Fällen zu empfehlen ist.
In allen Fällen kann die Anordnung so getroffen werden, dass bei der Betätigung des Umschalters 7 die Blindleistungsaufnahme des Ofens sich nicht oder nicht wesentlich ändert. Dadurch kann eine Änderung der üblicherweise zur Kompensation der induktiven Blindleistung vorgesehenen Kondensator kapazität vermieden werden.
Es ist aber auch möglich, während der Ein schaltung der Spule II auch die Spule I voll einge schaltet zu lassen. Dabei empfiehlt es sich, für diese Spule einen besonderen Kondensator zur Kompen sation ihres Blindleistungsverbrauches vorzusehen, der mit dieser Spule ein- und ausgeschaltet wird.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele der Er findung können in mancher Hinsicht abgewandelt werden. Zum Beispiel braucht die Amperewindungs- verteilung der Induktionsspulen 1I nicht wie dar gestellt linear ansteigend vorgesehen zu sein. Die Spule II kann kürzer sein als der Länge eines Blockes entspricht und vorzugsweise nur das am Ofenausgang befindliche Ende des Blockes um fassen. Die Wicklung der Spule II kann dabei gleich mässig auf ihre Länge verteilt oder auch in beliebiger Weise abgestuft sein.
Es ist natürlich auch möglich, die Spulen so an zuordnen, dass das am Ofenausgang befindliche Blockende weniger erwärmt wird als das nach dem Ofeninnern liegende Ende. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Blöcke nach dem Verlassen des Ofens erst um 180 geschwenkt wer den müssen, bevor sie in die Presse eingebracht werden.
Die Erfindung kann mit Vorteil auch in andern Fällen als bei der Vorwärmung von Metallblöcken für Rohr- oder Strangpressen verwendet werden, z. B. zur Erwärmung von Stahlblöcken, die in einer Schmiedepresse verarbeitet und aus besonderen Gründen, etwa wegen nur einseitiger Verformung, ungleichmässig erwärmt werden sollen.