Verfahren und Einrichtung zur Induktionserwärmung von Teilen von Formen, Pressen und Einrichtungen zur Formgebung oder zur thermischen Polymerisation, Trocknung und anderen thermischen Behandlung von Materialien Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfah ren zur Induktionserwärmung von Teilen von For men, Pressen und Einrichtungen für die Formung, oder zur thermi.schen Polymerisation, Trocknung und anderen thermischen Behandlung von Materialien.
Bisher wurden Pressen, Formen und Einrichtun gen zum Ausbacken, Trocknen und Formen, ge gebenenfalls zum Aufbügeln von Isoliermaterialien mittels Dampf, Heizkörper oder gegebenenfalls durch Gleichstrom erwärmt, welch letzterer dem Leiter zugeführt wird, auf dem das Isoliermaterial gehärtet wird, oder aber es wird der Leiter ein schliesslich der Isolation geformt, wofür die gesam ten Form- oder Ausbackvorrichtungen in Heizöfen eingeführt werden, in welchen das Isoliermaterial unter der Einwirkung von Wärme die geforderten Eigenschaften und Formen erhält.
Die Nachteile der bisherigen Verfahren liegen darin, dass die zur Durchführung des Verfahrens dampf- oder heizkörperbetriebenen Einrichtungen nicht ohne kostspielige Vorkehrungen neuen, geän derten Formen angepasst werden können.
Demge genüber wirkt sich beim Verfahren zur Erwärmung mittels Gleichstrom als nachteilig aus, dass beim Erhitzen der Isolation durch die Wärmeabgabe des gleichstromdurchflossenen Leiters notwendigerweise grosse thermischeUnterschiede zwischenderndenLei- ter berührenden Material und dessen äusseren Schich ten auftreten, so dass bereits eine thermische Zer störung der inneren Schichten des isolierenden oder halbleitenden Materials auftreten kann, ohne dass die äusseren Schichten bereits dem angestrebten thermischen Prozess unterworfen waren.
Ferner ist die Verfahrensdurchführung beim Formen in geheizten öfen unterhalb Temperaturen von 150-20011 <B>C</B> nicht durchzuführen, was zur Er reichung der notwendigen Temperaturwerte bedeu tende Energien verlangt. Zudem benötigen die Öfen einen ganz beträchtlichen Raum. Desgleichen erge ben sich bei allen diesen Verfahren zu deren Durch führung überaus robuste Konstruktionen für die Formungsvorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die erwähnten Nachteile bekannter Verfahren zu ver meiden und ein Verfahren zur Induktionserwär mung zu schaffen, welches sich dadurch auszeich net, dass ein Kein mit einem Wechselstrom von industrieller Frequenz gespeist wird, wobei ein Mantel, welcher den äusseren oder inneren Umfang des zu erwärmenden Teils oder Materials begrenzt, aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfah rens, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Man tel den Kern umfasst.
Das Verfahren soll nachfolgend anhand der Zeichnung, welche eine beispielsweise Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Schnitt zeigt, beispielsweise näher erläutert werden.
Gemäss der Zeichnung ist ein Kern<B>1</B> vorge sehen, welcher aus Kupfer bestehen kann und mit tels Wechselstrom mit industrieller Frequenz ge speist wird. Dieser Kein <B>1</B> wird von einem aus fer- romagnetischem Material bestehenden, zweiteiligen Mantel 2 mit Abstand umgeben, wobei sich in dem Zwischenraum zwischen Kern<B>1</B> und Mantel 2 das zu erwärmende Material<B>3</B> befindet.
Die Querschnitte des vom Wechselstrom ge speisten Leiters<B>1</B> und des Mantels 2 werden in einem geeigneten gegenseitigen Verhältnis derart gewählt, dass praktisch eine gleichmässige Erwär mung in allen Teilen des Kernes, des Mantels und der geformten Masse erreicht werden kann. Es wurde gefunden, dass das bevorzugte Verhältnis der Quer- schnittsfläch-. des ferromagnetischen Mantels 2 zur Querschnittsfläche des Kupferkernes<B>1</B> in derselben Schnittebene im Bereich der Werte von 2 bis<B>7</B> liegt.
Bei Verwendung eines Kernes aus einem an deren leitenden Material als Kupfer ändert sich dieses Verhältnis entsprechend dem Verhältnis der Leitfähigkeit des verwendeten Materials<B><I>A k</I></B> zur Leit fähigkeit von Kupfer<B><I>A</I></B> Cu. In diesem Falle gilt
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wobei Sm die Querschnittsfläche des Mantels und Slz die Querschnittsfläche des Kerns bedeutet. Falls sich die Notwendigkeit ergibt, in verschiedenen Schichten des Erzeugnisses ungleiche Temperatu ren zu erzielen, so können thermische Unterschiede in sehr wirksamer Weise durch Abschirmung des ferromagnetischen Mantels erreicht werden, und zwar mittels Materialien von guter Leitfähigkeit, z.
B. durch Kupfer- oder Messingblech oder durch eine geeignete Wahl des Luftspaltes im Mantel oder des mit dem nichtmagnetischen Material ausgefüll ten Spaltes, gegebenenfalls durch die Änderung), der Wandstärke des Mantels.
Der Grad und die Dauer der Erwärmung wer den durch den Speisestrom reguliert. Die Investi tionskosten sind hierbei vergleichsweise sehr gering. Der Leistungsbedarf für die Heizung ist ebenfalls gering, da der therinische Wirkungsgrad der Ein richtung sehr hoch ist und die Erwärmung unmit telbar im Material erfolgt, das einen Arbeitsbestand teil der Einrichtung darstellt, wodurch die Verluste bloss auf die Wärmeableitung durch die Oberfläche des Mantels beschränkt sind.
Die Energiezufuhr er folgt bloss während der Formungsdauer, was in jenen Fällen vorteilhaft ist, wo die Einrichtung nach Beendigung des Prozesses gekühlt werden muss. Ebenso ist der Leistungsfaktor auch bei geteiltem Mantel sehr gut und erreicht Ordnungswerte von cos (p = <B>0,7</B> bis<B>0,8.</B>
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann unter anderen verwendet werden für die Härtung und Formung der Isolation von Stäben für elek- trische Maschinen und zur Ausbildung von Schich ten aus Kunststoffen für stabförmige Metallgegen stände, wobei sich im letzteren Falle die Verwen dung eines Hilfskernes aus leitendem Material als erforderlich erweist.
Method and device for induction heating of parts of molds, presses and devices for shaping or for thermal polymerization, drying and other thermal treatment of materials. The present invention relates to a method for induction heating of parts of molds, presses and devices for molding, or for thermal polymerisation, drying and other thermal treatment of materials.
So far, pressing, shaping and furnishing were conditions for baking, drying and shaping, if necessary for ironing on insulating materials by means of steam, heating elements or optionally heated by direct current, which the latter is fed to the conductor on which the insulating material is cured, or it is the Head a finally formed the insulation, for which the total th molding or baking devices are introduced into heating ovens, in which the insulating material receives the required properties and shapes under the action of heat.
The disadvantages of the previous methods are that the devices operated by steam or radiators for carrying out the method cannot be adapted to new, changed shapes without costly precautions.
On the other hand, the method for heating by means of direct current has a disadvantageous effect that when the insulation is heated, the heat given off by the conductor through which direct current flows, necessarily produces large thermal differences between the material in contact with the conductor and its outer layers, so that thermal destruction of the inner layers occurs of the insulating or semiconducting material can occur without the outer layers having already been subjected to the desired thermal process.
Furthermore, the process cannot be carried out when molding in heated ovens below temperatures of 150-20011 <B> C </B>, which requires significant energies to achieve the necessary temperature values. In addition, the ovens require a considerable amount of space. Likewise, all of these methods for performing them result in extremely robust constructions for the molding devices.
The present invention now aims to avoid the mentioned disadvantages of known methods and to provide a method for Induktionserwär calculation, which is characterized in that a None is fed with an alternating current of industrial frequency, with a jacket, which the outer or inner Perimeter of the part or material to be heated limited, is formed from a ferromagnetic material.
The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that the jacket comprises the core.
The method is to be explained in more detail below with reference to the drawing, which shows, for example, a device for performing the method in section.
According to the drawing, a core <B> 1 </B> is provided, which can consist of copper and is fed by means of alternating current with an industrial frequency. This no <B> 1 </B> is surrounded at a distance by a two-part jacket 2 made of ferromagnetic material, the material to be heated being located in the space between core 1 and jacket 2 B> 3 </B> is located.
The cross-sections of the alternating current fed conductor <B> 1 </B> and the sheath 2 are selected in a suitable mutual ratio such that practically uniform heating can be achieved in all parts of the core, the sheath and the molded mass . It has been found that the preferred ratio of the cross-sectional area. of the ferromagnetic jacket 2 to the cross-sectional area of the copper core <B> 1 </B> lies in the same sectional plane in the range of values from 2 to <B> 7 </B>.
When using a core made of another conductive material than copper, this ratio changes in accordance with the ratio of the conductivity of the material used to the conductivity of copper <B> <I> > A </I> </B> Cu. In this case applies
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where Sm is the cross-sectional area of the cladding and Slz is the cross-sectional area of the core. If there is a need to achieve unequal temperatures in different layers of the product, thermal differences can be achieved in a very effective manner by shielding the ferromagnetic jacket, using materials of good conductivity, e.g.
B. by copper or brass sheet or by a suitable choice of the air gap in the jacket or the gap filled with the non-magnetic material, if necessary by the change), the wall thickness of the jacket.
The degree and duration of the heating who regulated by the supply current. The investment costs are comparatively very low. The power requirement for the heater is also low, since the thermal efficiency of the device is very high and the heating takes place immediately in the material that is a work component of the device, whereby the losses are limited to the heat dissipation through the surface of the jacket .
The energy supply he follows only during the molding period, which is advantageous in those cases where the device has to be cooled after the end of the process. The power factor is also very good with a split jacket and achieves order values of cos (p = <B> 0.7 </B> to <B> 0.8. </B>
The method described above can be used, among other things, for the hardening and shaping of the insulation of rods for electrical machines and for the formation of layers of plastics for rod-shaped metal objects, in the latter case the use of an auxiliary core made of conductive material as proves necessary.