CH341584A - Durchlauf-Induktionsofen zur ungleichmässigen Erwärmung von Metallblöcken - Google Patents

Durchlauf-Induktionsofen zur ungleichmässigen Erwärmung von Metallblöcken

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CH341584A
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temperature
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induction coil
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Arno Dipl Ing Finzi
Karl-Heinz Dr Brokmeier
Faber Wolfgang
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Bbc Brown Boveri & Cie
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Description


      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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Durchlauf-Induktionsofen zur in Richtung der Längsachse ungleichmässigen Erwärmung von Me tallblöcken, insbesondere von solchen, die in Rohr- oder Strangpressen verarbeitet werden sollen, ge kennzeichnet durch eine zur Aufnahme mehrerer Blöcke dienende, mit einer selbsttätigen Tempera turregeleinrichtung ausgerüstete Induktionsspule (1), um in dieser die Blöcke bis auf eine vorbestimmte Temperatur vorzuwärmen, und durch eine zweite In duktionsspule (II),
    die in dem Ausgangsende des Ofens angeordnet ist und eine in einem zu erwär menden Block über seine Länge ungleichmässig ver teilte Temperaturerhöhung ermöglicht, und ferner gekennzeichnet durch Schaltmittel in Verbindung mit einem Zeitwerk, durch welche die zweite In-' duktionsspule willkürlich für eine vorbestimmte Zeit einschaltbar ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Durchlauf-Induktionsofen nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite In duktionsspule in Reihe mit einem Wicklungsteil der ersten Induktionsspule einschaltbar ist.
    2. Durchlauf-Induktionsofen nach Patentan spruch, gekennzeichnet durch eine solche Auslegung der Spulen und Anordnung der zur Einschaltung der zweiten Induktionsspule dienenden Schaltmittel, dass gleichzeitig mit dieser Einschaltung die erste Induk tionsspule oder ein Teil von ihr ausgeschaltet wird, vorzugsweise derart, dass dabei die Blindleistungs- aufnahme des Ofens sich nicht oder nicht wesent lich ändert.
    3. Durchlauf-Induktionsofen nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite In duktionsspule eine solche Amperewindungsverteilung aufweist, dass das am Ofenaustritt liegende Block ende die stärkere Erwärmung erfährt. 4. Durchlauf-Induktionsofen nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Tempera turfühler der Temperaturregeleinrichtung im Ab stand vom Ofenausgang angeordnet ist, zum Zwecke, dass sich das weniger zu erwärmende Ende des am Ofenausgang liegenden Blockes beim Fühler befin det, und dass Schaltmittel vorgesehen sind, mit denen während der Einschaltung der zweiten Induktions spule die Regeleinrichtung ausschaltbar ist.
    5. Durchlauf-Induktionsofen nach Unteran spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tempe raturfühler der Temperaturregeleinrichtung während der Einschaltung der zweiten Induktionsspule zu sammen mit einem Messinstument zur Messung der Temperatur des kälteren Blockendes eingeschaltet ist. 6. Durchlauf-Induktionsofen nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Temperatur des wärmeren Blockendes eine sepa rate Temperaturmesseinrichtung vorgesehen ist.
CH341584D 1955-06-07 1956-06-06 Durchlauf-Induktionsofen zur ungleichmässigen Erwärmung von Metallblöcken CH341584A (de)

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