DE1016384B - Vorrichtung zum elektroinduktiven Erwaermen der Laengskanten eines Metallbandes - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum elektroinduktiven Erwärmen der Längskanten eines Metallbandes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen der Längskanten eines durch die Vorrichtung hindurchtransportierten Metallbandes.
• Eine solche Vorrichtung ist insbesondere vorgesehen als ein Teil einer Anlage zum kontinuierlichen Herstellen geschweißter Rohre aus Band. Es ist bei derartigen Anlagen bekannt, die Längskanten des zu verschweißenden Bandes elektroinduktiv zu erhitzen. Zu diesem Zweck hat man neben anderen Anordnungen auch schon vorgeschlagen, längs der Bandkanten elektrische Leiter so nahe anzuordnen, daß durch die in diesen Leitern fließenden Ströme Induktionsströme in den Bandkanten auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden.
• Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer solchen Vorrichtung. Insbesondere bezweckt die Erfindung, den Wirkungsgrad einer solchen Vorrichtung zu erhöhen.
• Gemäß der Erfindung bildet jeder der beiden induzierenden Leiter zusammen mit seinen Transformatörblechen und seiner Stromzuführung ein Aggregat, wobei der Abstand dieser beiden Aggregate voneinander verstellbar ist und alle Stromzuführungen innerhalb jedes Aggregats und zwischen den beiden Aggregaten derart angeordnet sind, daß die elektrischen Felder dieser Stromzuführungen einander kompensieren.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung nach Linie 1-I der Fig. 3; Fig. 2 zeigt eine Teilansicht der Vorrichtung von unten; Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung von der Seite; Fig. 4 zeigt eine einfache perspektivische Darstellung des Stromlaufes; Fig. 5 und 6 sind ebenfalls schematische Darstellungen von Schnitten nach den Linien V-V bzw. VI-VI der Fig. 2; Fig. 7 zeigt die elektrooptische Steuereinrichtung von oben und von der Seite.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen parallel zueinander zwei Kupferleiter 1 und 1'. Jeder der Leiter ist umgeben von einem Paket von Transformatorenblechen 7 bzw. T, welche durch Schrauben 8 bzw. 8' in einem Gehäuse zusammengehalten sind, das in seiner Längsrichtung aus zwei Teilen 2 a und 2 b bzw. 2 a' und 2 b' besteht, die voneinander durch Isolationen 2 c getrennt sind.
• Der Leiter 1 ist zweckmäßigerweise gegenüber den Transformatorenblechen 7 durch eine Isolierung 9 isoliert. Die gleichen Merkmale, die im folgenden für das in Fig. 1, 5 und 6 linksliegende Aggregat beschrieben werden, gelten auch für das rechtsliegende Aggregat und sind dort mit den gleichen. Bezugszeichen unter Zufügung eines Striches versehen.
• Der Leiter 1 ist innen hohl und an eine Kühlwasserleitung 10 angeschlossen.
• Das Gehäuse 2a besitzt in seinem oberen Teil einen Kanal 22 a, der auf die Oberseite der Transformatorenbleche 7 mündet und mit einem Wasseranschluß 23 a verbunden ist. Entsprechende Kanäle und Wasseranschlüsse sind in den Gehäusen 2 b, 2 ä und 2 b' vorhanden. Auf dem Gehäuse 2 a, 2 b ist ein Träger befestigt, der ebenso wie das Gehäuse 2a" 2b, 2 ä und 2 b' aus zwei hintereinanderliegenden und voneinander isolierten Teilen 3a, 3 b besteht. Der rückwärtige Träger 3 b besitzt Anschlußklemmen 11 für die Stromzuführung 12. Auf dem Träger 3 a, 3 b ist unter Zwischenlegung einer Isolation 13 ein Träger 4 befestigt, der mit einer Anschlußklemme 14 für eine elektrische Leitung 15 versehen ist. Die Teile 11, 12, 14 und 15 sind nur am linken Aggregat vorhanden. Der Träger 3 a ist mit dem Träger 3 ä durch ein Kupferband 5 verbunden, das nach unten durchhängt und genügend nachgiebig ist, um eine Änderung des Abstandes des linken und rechten Aggregats voneinander zuzulassen. In gleicher Weise ist der Träger 4a mit dem durchgehenden Träger 4' mit einem Kupferband 6 verbunden. Der vordere Trägerteil 3a' ist gegenüber dem Träger 4' durch eine Isolation. 13' getrennt.
• Mit den Teilen 2 a, 2 b und 2 d, 2 b' ist über eine Isolierung 16 und 16' ein Blech 17 als Abschirmung verbunden. Das Abschirmungsblech 17 ist mit Stegen 18 und 18' mit einem unteren Abschirmblech 19 verbunden. Die Stege 18 und 18' besitzen zwischen den Abschirmungen 17 und 19 Öffnungen, und der Innenraum der gesamten Abschirmung ist mit einer Luftzuführung 20 versehen. Die Teile 17 bis 20 bestehen aus einem unmagnetischen Material, z. B. Aluminium, hochlegiertem Chrom-Nickel-Stahl od. dgl. An den Längskanten sind die Abschirmbleche 17 und 19 so geformt, dali der Austrittsspalt der zwischen diese Bleche eingeführten Druckluft wie aus einer Düse in den Raum zwischen den Transformatorblechen 7 und dem Gehäuse 2a, 2b strömt und dadurch die Transformatorbleche kühlt und gleichzeitig verhindert, daß das Kühlwasser, das aus dem Kanal 22 über die Transformatorbleche 7 rieselt, auf das Band 21 gerät, dessen Kanten durch die Leiter 1, 1' erhitzt werden sollen.
• Die Stromzuführungen 12 und 15 sowie die Strom- ; verbindungen 5 und 6 haben die Form breiter Kupferbänder. Sie können zwecks Kühlung mit aufgelöteten, mäanderförmig verlaufenden Kupferrohren l@# versehen sein. Hierdurch ist eine intensive Kühlung dieser Teile gewährleistet. Auch die Abschirmungen 17 und 19 weisen Kühlrohre k auf.
• Die Träger 4 bzw. 4' der beiden Aggregate sind unter Zwischenlegen einer- Isolation 24, 24' mit Führungsstücken 25 a, 25 b bzw. 25 a', 25 b' versehen. Diese Führungsstücke sind durch einen Längsträger 26, 26' miteinander verbunden. Die Führungsstücke können in der Querrichtung senkrecht zu der Achse des Metallbandes auf einer gemeinsamen Grundplatte 27 bewegt werden. Diese Grundplatte 27 ist mittels Halterungen 28 an dem eigentlichen Maschinengestell starr aufgehängt. Die Bewegung des linken und rechten Aggregats gegenüber der Platte 27 erfolgt hydraulisch. Ein auf der Platte 27 angebrachtes Gehäuse 29 enthält zwei Zylinder 30 und 31, in denen sich Kolben 32 und 33 bewegen können, die mit den Längsträgern 26 und 26' verbunden sind. Die Kolben 32, 33 werden durch Öl gesteuert, das durch Druckölzuleitungen 34, 35, 36, 37 zugeführt wird. Je nach den Steuerkommandos, die später beschrieben sind, kann das linke oder das rechte Aggregat gemeinsam oder getrennt für sich bewegt werden. Die Steuerung kann auch auf andere Weise; beispielsweise über mechanische Getriebe, erfolgen.
• Die Stromzuführung sowohl innerhalb jedes Aggregats als auch zwischen den Aggregaten erfolgt derartig, daß eine weitgehende Kompensation der Felder erreicht wird. Sie ist insbesondere aus den Fig. 4, 5 und 6 erkennbar.
• In _Fig. 4 ist der Stromlauf durch Pfeile in einer schematischen perspektivischen. Darstellung wiedergegeben, in welcher der Deutlichkeit halber die verschiedenen in Fig. 1, 5 und 6 dargestellten Zwischenträger nicht scharf .unterschieden sind. Das Stromzuführungsband 12 ist an den Teil 2 b des linken Aggregats angeschlossen. Von dort fließt der Strom durch den Leiter 1 zum Teil 2a. Von dort fließt der Strom in das Band 5, welches den Teil 2a mit dem Teil 2d, also das linke mit dem rechten Aggregat verbindet und auf seiner ganzen Länge so breit ist wie die Gesamtlänge der Aggregate. Der Strom fließt zum Teil 2 a' des rechten Aggregats und von dort über den Leiter 1' zum Teil 2b'. Von hier fließt der Strom durch das Band 6 zum linken Aggregat zurück und zur Stromrückführung 15. Auch das Band 6 ist in seiner ganzen Länge so breit wie die Länge der Aggregate. Sowohl die Bänder 5 und 6 als auch die Stromzu- und -rückführungen 12 bzw. 15 überdecken einander auf ihrer ganzen Breite.
• Für die gleichmäßige Aufheizung der Bandkanten ist der gleichmäßige Kopplungsabstand der Leiter 1 und 1' von den Kanten des Bandes 21 von entscheidender Bedeutung. Zur Einhaltung dieses Kopplungsabstandes ist eine elektrisch-optische Steuereinrichtung (Fig. 7) vorgesehen. Sie kann in nächster Nähe der Aggregate unmittelbar vor dem Einlauf des Bandes 21 in das Aggregat 38, 38' angeordnet sein. In an sich bekannter Weise wird mittels Photozellen die Lage der Kanten des Bandes 21 durch senkrechte, längs der Kanten. auf die Empfängerorgane 39 und 39' gerichtete Lichtstrahlen der Optiken 40 und 40' kontrolliert: Beispielsweise bestehen, die Empfängerorgane aus zwei nebeneinanderliegenden Photozellen 39a und 39 b bzw. 39 ä und 39 b', deren den Bandkanten zugekehrte Lichtzuführungen in einer zur Bandkante parallelen Linie aneinandergrenzen. Zur Ausschaltung der Eigenstrahlung der Bandkanten kann für die Optik eine modulierte Lichtquelle verwendet werden. Die Photozellen sind mit an sich bekannten Steuerungsgeräten derart verbunden, daß die Kolben 30 und 31 entsprechend der Belichtung der Photozellen in der einen oder anderen Richtung derart bewegt werden, daß die linken und rechten Aggregate 38 und 38' stets so zu der Kante des Bandes 21 gehalten werden, daß die Linie zwischen den Photozellen 39a und 39 b bzw. 39 ä und 39 b' genau mit der Kante des Bandes 21 übereinstimmt.
• Auf diese Weise können die beiden Aggregate der Vorrichtung durch die beiden Organe 39, 39' und die beiden Kolben 30, 31 unabhängig voneinander bewegt werden. und somit jeder Verbreiterung des Bandes 21 und jeder Seitenverschiebung des Bandes folgen.
• Die elektrooptischen Organe 39; 39' können auch so ausgebildet und angeordnet sein, daß sie, statt auf eine besondere Lichtquelle zu reagieren, auf das von den Bandkanten ausgesandte Licht direkt reagieren. Wenn die Breite der Bänder 21 nur innerhalb sehr kleiner Toleranzen schwankt, kann man auf eine automatische gegenseitige Steuerung der beidenAggregate verzichten.
• Statt der elektrooptischen Kontrolle der Lage der Bandkanten kann grundsätzlich auch eine andere Art von Kontrolle erfolgen.
• Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung gelingt es, den induzierenden Leiter 1-1' bis auf sehr geringe konstant zu haltende Abstände an die Kanten des Bandes 21 heranzuführen und somit einen sehr hohen elektroinduktiven Wirkungsgrad zu erreichen.
• In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Leiter 1 mit einem winkelförmigen Ausschnitt versehen, dessen einer Schenkel der Kante des Bandes 21 bis auf die Größenanordnung von 1 mm gegenüberliegt. Der andere Schenkel hat von der Oberfläche des Bandes einen Abstand von mehreren Millimetern. Man kann die Anordnung auch so treffen, daß der Leiter 1 lediglich eine Fläche der Bandkante 24 a zukehrt und von dieser Bandkante einem. sehr geringen Abstand besitzt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum elektroinduktiven Erwärmen, der Längskantern eines durch die Vorrichtung hindurchtransportierten Metallbandes, die zwei längs der Bandkanten angeordnete induzierende Leiter umfa,ßt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der induzierenden. Leiter mit seinen Transformatorbilechen und seiner Stromzuführung ein Aggregat bildet, daß der Abstand der beiden Aggregate voneinander verstellbar ist und daß alle Stromzuführungen innerhalb eines jeden Aggregats und zwischen den Aggregaten derart angeordnet sind, daß die elektrischen Felder dieser Stromzuführungen. einander kompensieren.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die induzierenden Leiter (1, 1') hintereinandergeschaltet sind und die Stromzuführungen so ausgebildet sind, daß über dem Band (21) ein geschlossener Stromkreis entsteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinandergeschalteten induzierenden Leiter (1, 1') durch Stromzuführungen in Form von flachen Bändern (5, 6) miteinander verbunden sind, die übereinanderliegen und sich größtenteils überdecken.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden induzierenden Leiter (1, 1') auf seine Länge hintereinander zwei Stromzuführungen (2a, 2 b bzw. 2 a', 2 b') vorgesehen sind, von denen jede zu einem wesentlichen Teil zum Leiter (1, 1') parallel liegt und die den Leiter teilweise umschließenden Eisenbleche (7, 7') ihrerseits ebenfalls teilweise umschließen, daß mit zwei der genannten einander gegenüberliegenden Stromzuführungen (2a, 2a') leitend je ein Träger (3a, 3d) verbunden ist, die miteinander quer zur Längsrichtung der Vorrichtung durch ein stromleitendes Band (5) verbunden sind, das auf seiner ganzen Länge; im wesentlichen so breit ist wie die Länge der Vorrichtung, und daß mit den genannten Trägern. (3a, 3a') elektrisch isoliert je ein Träger (4, 4') verbunden ist, die miteinander quer zur Längsrichtung der Vorrichtung durch ein stromleitendes Band (6) derart verbunden sind, daß die genannten Bänder (5, 6) parallel zueinander liegen und eineÄnderung ihres Abstandes voneinander zulassen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zu den Leitern (1, 1') liegenden. Stromzuführungen (5, 6) aus biegsamen Kupferbändern bestehen, die quer zur Längsachse der Vorrichtung gebogen sind und aufgelötete, mäanderförmig verlaufende Kupferrohre- für Kühlwasser tragen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Wasserzuleitung (22) zum Berieseln der Eisenbleche (7) mit Kühlwasser und in dem Raum oberhalb des Metallbandes (21) liegende Abschirmungen (17, 19), oberhalb deren Kühlluft derart eingeblasen werden kann, daß sie, seitlich zu den Eisenblechen (7) hin abströmend, das rieselnde Kühlwasser nach außen treibt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der induzierenden Leiter (1, 1') zusammen mit den zu ihm parallelen Stromzuführungen (2a, 2b, 3a, 3b, 4 bzw. 2 a', 2 b', 3 a', 3 b', 4') ein seitlich der Mittelachse der Vorrichtung liegendes Aggregat bildet und daß der Abstand der Aggregate voneinander durch eine gemeinsame Vorrichtung (29 bis 33) verändert werden kann. B. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine elektrisch-optisch von den Kanten des Metallbandes gesteuerte Einrichtung (39, 40) zur Querbewegung der genannten Aggregate.