CH461661A - Einrichtung zur Erwärmung von Werkstücken mit Hilfe von elektromagnetischen Wechselfeldern - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Erwärmung von Werkstücken mit Hilfe von elektromagnetischen  Wechselfeldern    Die Erfindung     betrifft    eine     Einrichtung    zur Erwär  mung von Werkstücken     mit    Hilfe von elektromagneti  schen     Wechselfeldern,    wobei sich die Behandlungs  organe relativ zur Energiequelle der Wechselfelder be  wegen.  



  Es ist     bekannt,        einen        elektrischleitenden    Körper im  Feld einer mit Wechselstrom     gespeisten    Spule durch  Induktion zu erhitzen. Weiter ist es bekannt, dass ein  isolierender Körper     im        Wechselfeld    eines.

   Kondensators  vermöge der     in        ihm        auftretenden        dielektrischen        Ver-,          luste,        erwärmt    werden     kann.    Diese Art der Energie  übertragung     wird    durch die Verwendung von     hoch-          frequenten        Wechselfeldern        begünstigt.    Bei hohen Fre  quenzen kann die     elektromagnetische    Energie überdies  relativ einfach übertragen werden, sei es durch Trans  formatoren,

   die nicht     notwendigermassen        ferromagne-          tische    Kreise enthalten müssen, sei es mit Hilfe von  Kondensatoren oder     schliesslich        mittels    Schaltungen, die  sowohl Transformatoren als auch Kondensatoren ver  wenden.  



  Bei     bekannten        Einrichtungen    zur Hochfrequenz  erwärmung werden die Objekte, z. B.     mittels    eines       Transportbandes,    durch     ein        Hochfrequenzfeld    geführt.       Ein    solches     Durchlaufverfahren    hat jedoch den Nach  teil, dass die örtliche     Verteilung    der Erhitzung in den  Objekten bzw.     deren    zeitlicher Verlauf meist nicht frei  wählbar sind.  



  Es ist die Aufgabe der Erfindung, .eine Einrich  tung zur Erwärmung von     Werkstücken    durch elektro  magnetische     Wechselfelder    anzugeben, welche die ge  nannten Nachteile der bekannten     Einrichtungen    nicht  aufweist und in der die     Übertragung    der Hochfrequenz  energie von einem     Hochfrequenzgenerator    zu diesen  Organen mit einfachen     Mitteln,        ohne    eine Verwendung  von flexiblen Verbindungen oder Schleifkontakten er  folgt, wobei die     Möglichkeit    besteht, die     Einrichtung     so auszubilden,

   dass die Organe zur Erzeugung des  Behandlungsfeldes sich mindestens während der Be-         handlung    mit den zu behandelnden Objekten     jeweils     im gleichen Bewegungszustand     befinden.     



       Die,        Einrichtung    gemäss der Erfindung ist gekenn  zeichnet durch mindestens ein Behandlungsorgan für  die zu erwärmenden Werkstücke auf mindestens     einem     Support, durch eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung  einer Bewegung des Supports relativ zu einem als       Energiequelle    dienenden     Wechselspannungsgenzrator,     durch     mindestens        ein    mit     detr    Energiequelle ver  bundenes primäres Kopplungsorgan und mindestens  ein mit einem zugehörigen Behandlungsorgan verbun  denes,

   mit dem Support relativ gegen das     primäre    Kopp  lungsorgan bewegtes sekundäres     Kopplungsorgan.     



  Die Erfindung     wird    anhand der Figuren     beispiels-          weise    erläutert,     in    welchen:         Fig.    1 eine schematische Darstellung eines Appa  rates zur     Induktionserhitzung    gibt, welcher die Löturig,  Schweissurig oder eine thermische Behandlung von ver  schiedenen Objekten erlaubt und bei dem als Support  für die Behandlungsobjekte ein Drehteller vorgesehen       ist,          Fig.    2 einen schematischen Aufriss     einer    Härte  einrichtung mit beweglicher     Induktionsspule    zeigt,

         Fig.    3 einen Apparat zur     dielektrischen    Erwärmung  darstellt.  



  Der Apparat gemäss     Fig.    1 enthält einen     Antriebs-          mechanismus    1, welcher gemäss dem zu erreichenden  Zweck eine     kontinuierliche    oder diskontinuierliche Dre  hung     eines    zur Aufnahme der Werkstücke A bestimm  ten Drehtellers 2 bewirkt. Auf dem Drehteller 2 sind  mehrere Induktionsspulen 3 von geeigneter Form an  geordnet, die je ein zu     erwärmendes    Werkstück A     um-          schlingen.     



  In der     Fig.    1 sind aus Gründen der     übersichtlich-          keit    nur zwei Induktionsspulen dargestellt. Ihre An  zahl ist jedoch     im    Prinzip nicht     beschränkt.    Jede In  duktionsspule 3 ist mit     einer    zugehörigen sekundären  Kopplungsschleife 4 verbunden.      Ein     Hochfrequenzgenerator    B ist     mit    seinem Aus  gang mit einer feststehenden, als primäres Kopplungs  organ dienenden Spule 5 verbunden.

   Im Laufe der  Rotation des Drehtellers 2     befinden    sich die sekun  dären Kopplungsschleifen 4     in    bestimmten     Augenblik-          ken    im     Magnetfeld    der mit einem     Hochfrequenzstrom          gespeisten    Spule 5.

   Diese feststehende Spule 5 erstreckt  sich nur über einen Teil der den Drehteller 2 um  gebenden Zone, so dass     die    verschiedenen Induktions  spulen 3 nur     dann,    wenn sie sich     im    Bereich der  Spule 5 befinden, mit     Hochfrequenzenergie        gespeist    wer  den und die Erwärmung der Werkstücke A bewirken.  In der Zeit, während der sich die     Induktionsspulen    3  ausserhalb dieses Bereiches     befinden,    werden sie nicht       gespeist    und die zugehörigen Werkstücke auch nicht  erhitzt. Diese Zeit kann z.

   B. benutzt werden, um die  Werkstücke auf den Drehteller 2 aufzubringen, sie zu       kühlen    bzw. nach der Behandlung wieder abzuwerfen.  



  Im obigen Beispiel erfolgt die     Speisung    der Induk  tionsspulen mit     Hochfrequenzenergie    (z. B. 0,5 MHz).  Die Einrichtung     kann    gemäss einer anderen Variante  unter Verwendung von geeigneten     ferromagnetischen     Kreisen auch für mittlere .Frequenzen ausgelegt werden.  



  Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung     wird     der Drehteller durch die     Induktions-    bzw. Kopplungs  spulen selbst gebildet.  



  Bei den beschriebenen Varianten formt das fest  stehende     Spulensystem    einen Teil des     Ausgangsschwing-          kreises    eines     elektronischen    Generators.  



  Die     induktiv    gespeisten Arbeitskreise werden da  bei, wenn nötig mit     Hilfe    von Kondensatoren,     an     die Arbeitsfrequenz angepasst.  



  Bei höheren Belastungen können die     Spulensysteme     durch besondere Massnahmen gekühlt werden.  



  Gemäss einer weiteren Variante ist eine zur Aus  führung gemäss     Fig.    1 inverse Anordnung     vorgesehen,     bei der um den Drehteller mehrere feststehende Werk  stücke mit den zugehörigen     Induktions-    und sekundären       Kopplungsspulen    vorgesehen sind, während auf dem  Drehteller     mindestens    eine primäre an einen Hoch  frequenzgenerator angeschlossene Kopplungsspule an  geordnet     ist.     



  Ein Vorteil der     beschriebenen        Anordnungen    besteht  darin,     da.ss    die     Erwärmung    der Werkstücke mehr oder  weniger brüsk     eingeleitet    oder beendet werden     kann,     je nachdem, wie die     Rotationsbewegung    gesteuert wird,       also    z. B.     diskontinuierlich    oder kontinuierlich abläuft  bzw. welche Formen die primären und     sekundären          Kopplungsspulen    aufweisen.  



  Anhand von     Fig.    2 sei nun als weiteres Beispiel  eine Einrichtung zur Härtung von     langgestreckten    Werk  stücken beschrieben, bei der die erhitzte Zone     längs     dem     Werkstück    fortschreitet. Diese     Einrichtung    enthält  ein Gestell 6 mit einer Gleitbahn, auf der ein Support  7 zur     Ausführung        einer    linearen     Bewegung    von einer  Spindel 8 angetrieben     wird.    Das zu behandelnde Werk  stück 10     ist    zwischen Spitzen gelagert und wird mittels  des Motors 11     einer    Drehbewegung unterworfen.

   Auf  dem Support 7     ist    eine das Werkstück 10     umschlingende          Induktionsspule    12 sowie eine Duscheinrichtung 13 an  geordnet. Die sekundäre Kopplungsspule 14     ist    an die       Induktionsspule    12     angeschlossen    und bewegt sich bei  einer     Bewegung    des     Supports    7 im Feld einer     fzst-          stehenden    primären     Kopplungsspule    14, die ihrerseits  an     einen        Hochfrequenzgenerator    B angeschlossen ist.

    Die Einrichtung     ist    schliesslich mit einer geeigneten,    in der Figur nicht dargestellten Abschirmung zur Ver  hinderung     einer    störenden Abstrahlung versehen.  



  Bei den     bisher    beschriebenen Beispielen erfolgt  die Energieübertragung     mittels        induktiver    Kopplung.  Anhand von     Fig.    3 soll nun ein Apparat beschrieben  werden, der mit einer     kapazitiven    Kopplung zur Ener  gieübertragung arbeitet, und der sich besonders zur       dielektrischen        Erwärmung    bei hohen     Frequenzen    eig  net. Dieser Apparat eignet sich besonders für Kle  bengen,     zum    Schweissen von Plastik, für     Trocknungs-          verfahren    usw.  



  Der Apparat enthält     ein    feststehendes. Gestell 16,  an dem     ein    durch zwei Spindeln angetriebener Support  17 gleitet, der zwei Elektroden 18, 19 trägt, welche       einen        Schweisskondensator    formen. Jede dieser Elek  troden 18, 19     ist    mit     einer    zugehörigen beweglichen  Platte 20 eines     Kopplungskondensators    verbunden, des  sen zweite Platte 21     jeweils    feststeht. Die Platten 21  werden über einen Transformator mit einem Hoch  frequenzstrom gespeist.  



  Die beweglichen Platten 20 sind kleiner     als    die       feststehenden    Platten 21 und so angeordnet, dass     die     Kapazitätswerte der durch sie geformten Kondensatoren  über einen     Teil    des Weges konstant bleiben. Eine Röhre,  die aus einem im     Hochfrequenzfeld        verschweissbaren          Material    besteht, enthält eine abzufüllende Flüssigkeit  und wird mit     Hilfe        einer        in    der Figur nicht dargestellten       Vorrichtung        in    axialer Richtung vertikal nach unten  bewegt.  



  Im Betrieb wird die Bewegung des Supports 17  derart gesteuert, dass er jeweils über einen vorgegebenen       ZOtabschnitt    der     Bewegung    der Röhre folgt, wonach  er     möglichst    rasch wieder in seine     Ausgangsstellung     zurückgebracht wird. Während dieses Zeitabschnitts  werden die Elektroden 18 und 19 gegeneinander be  wegt, pressen die Röhre zusammen und bewirken auf  grund der     dielektrischen    Erwärmung des Rohrmaterials  eine     Verschweissung    der Rohrwände in eine Form ent  sprechend der Kontur der Elektroden.

   Die     übertra-          gung    der     Hochfrequenzenergie    auf die Elektroden  18, 19     erfolgt    während der     Bewegung    des Supports 17  jeweils so lange, wie die     Kapazitäten    der durch die  Elektroden 18, 19 einerseits und die     beweglichen    und       feststehenden    Platten 20, 21 anderseits gebildeten Kon  densatoren einen genügend     grossen.    Wert haben.

   Wenn  im Laufe der Bewegung des Supports 17 die beweg  lichen Platten 20 den Bereich der feststehenden Platten  21 verlassen, vermindern sich die     Kapazitätswerte    der  durch sie gebildeten Kondensatoren schliesslich so weit,  dass die     Übertragung    von     Hochfrequenzenergie    wegen  der Entkopplung der     Kreise    unterbrochen     wird,    so dass  sich die Schweissstelle danach abkühlen     kann.    Gegen  Ende der Abwärtsbewegung des Supports. 17 werden  die Elektroden 18, 19 wieder auseinander bewegt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Erwärmung von Werkstücken mit Hilfe von elektromagnetischen Wechselfeldern, wobei sich die Behandlungsorgane relativ zur Energiequelle der Wechselfelder bewegen, gekennzeichnet durch min destens ein Behandlungsorgan (3) für die erwärmen den Werkstücke auf mindestens einem Support (2), durch eine Antriebseinrichtung (1) zur Erzeugung einer Bewegung des Supports relativ zu einem als Energiequelle dienenden Wechselspannungsgenerator (B),

   durch mindestens ein mit der Energiequelle ver bundenes primäres Kopplungsorgan (5) und minde- stens ein mit einem zugehörigen Behandlungsorgan ver bundenes, mit dem Support relativ gegen das primäre Kopplungsorgan bewegtes sekundäres Kopplungsorgan (4). UNTERANSPRÜCHE 1.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der die Behandlungsorgane tragende Support (2) zur Aufnahme der zu erwärmenden Werk stücke ausgebildet ist. 2. Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kopplungsorgane während eines Tees des Weges des Supports praktisch entkoppelt sind.

   3. Einrichtung gemäss Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Support von einem Drehteller (2) gebildet wird, der mindestens eine In- duktionsspule (3) trägt, die je ein zu behandelndes Werkstück (A) umschlingt, dass eine feststehende pri märe Kopplungsspule (5) vorgesehen ist, die sich nur über einen Teil des Umfanges des Drehtellers (2) er streckt,

   und dass als sekundäre Kopplungsorgane mit jeder Induktionsspule eine sekundäre Kopplungsspule (4) verbunden ist. 4.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Support (7) verbun dene sekundäre Kopplungsspule (14) und eine fest stehende primäre Kopplungsspule (15) vorgesehen sind, dass der in einem Gestell (6) linear bewegbar geführte Support (7) eine Induktionsspule (12) trägt, die ein langgestrecktes Werkstück (10) umschlingt und bei der Supportbewegung längs dieseln geführt wird.

   5. Einrichtung gemäss Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kopplungsorgane zwei Kon densatoren vorgesehen sind, bestehend je aus einer langgestreckten, feststehenden, mit einem Hochfrequenz generator verbundenen Kondensatorplatte (21) und einer beweglichen, auf dem Support (17) angeordneten Kondensatorplatte (20), die jeweils mit einer zugehörigen Elektrode (18, 19) eines Schweisskondensators verbun den sind,

   und dass ein an einem Gestell (16) linear geführter Support (17), zumindest während der dielek- trischen Erhitzung eines rohrförmigen Werkstückes im Schweisskondensator, der kontinuierlichen Bewegung des Werkstückes folgt.