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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine Induktionsspule zum Anwärmen eines Metallgegenstands, wie beispielsweise eines Wälzlagers, eines Rings oder eines Zahnrads, durch Induzieren von Wirbelströmen in dem Metallgegenstand aufweist.
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Hintergrundtechnik
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EP 2728965A1 beschreibt eine bekannte Art eines Lagerinduktionsanwärmers, für den zwei Temperaturfühler während des Anwärmens eines Lagers gemäß einem Anwärmzyklus verwendet werden. Ein Temperaturfühler überwacht die Temperatur des Innenrings des Lagers und der andere Temperaturfühler überwacht die Temperatur des Außenrings des Lagers. Der Unterschied zwischen den zwei Temperaturen löst ein Umschalten zwischen einem ersten Abschnitt des Anwärmzyklus und eines zweiten Abschnitts des Anwärmzyklus aus.
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Im Allgemeinen ist es bekannt, Induktionsanwärmen mit einer einzelnen Induktionsspule oder mit mehreren Induktionsspulen zu verwenden.
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Verbesserungen sind nach wie vor möglich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Induktionsanwärmvorrichtung zum Erwärmen eines Metallgegenstands bereitzustellen.
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Gemäß der Erfindung weist die Induktionsanwärmvorrichtung ein Steuergerät und einen magnetischen Kern auf, der mit zumindest einem Induktor ausgestattet ist, der mit einem Strom über eine Leistungselektronik, die durch eine Steuerschaltung gesteuert wird, versorgt wird. Die Leistungselektronik und die Steuerschaltung sind in dem Steuergerät installiert.
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Die Vorrichtung weist auch ein entfernbares Schließjoch zum Vervollständigen der magnetischen Schaltung des magnetischen Kerns und mehrere Temperatursensoren auf.
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Nach wie vor gemäß der Erfindung werden mehrere Metallgegenstände gleichzeitig angewärmt, so dass jeder eine Zieltemperatur erreicht, und gemäß einem Anwärmzyklus, während dessen die Temperatursensoren die Temperaturen der mehreren Metallgegenstände überwachen, sodass jeder Metallgegenstand mit einem Temperatursensor verbunden ist, der nicht mit einem anderen Metallgegenstand verbunden ist.
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Gemäß anderen Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft, aber nicht obligatorisch sind, kann eine solche Induktionsanwärmvorrichtung ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten:
- - es gibt so viele Temperatursensoren, wie es unterschiedliche Gegenstände gibt, die gleichzeitig anzuwärmen sind;
- - der magnetische Kern hat einen ersten Arm, einen zweiten Arm und einen dritten Arm, wobei die Arme einen integralen U- oder C-förmigen Kernabschnitt bilden, und das Schließjoch ist über die offenen Armen des U- oder C-förmigen Kernabschnitts positioniert, um die magnetische Schaltung des magnetischen Kerns zu vervollständigen;
- - die Anwärmvorrichtung weist einen einzelnen Induktor auf, der an einem der Arme des U- oder C-förmigen magnetischen Kerns installiert ist;
- - die Anwärmvorrichtung weist zwei Induktoren auf, wobei ein Induktor an einem der zwei offenen Arme des U- oder C-förmigen magnetischen Kerns installiert ist, und der andere Induktor an dem anderen offenen Arm installiert ist.
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Es ist ein anderer Aspekt der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, um mehrere Metallgegenstände mit einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung zu erwärmen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- a) die Metallgegenstände werden um irgendeinen der Arme des magnetischen Kerns oder des Schließjochs platziert;
- b) für jeden Metallgegenstand ist ein eindeutiger Temperatursensor mit ihm verbunden;
- c) die Zieltemperatur, die für jeden Metallgegenstand erreicht werden soll, wird für jeden Temperatursensor festgesetzt;
- e) der Anwärmzyklus wird beispielsweise durch eine manuelle Handlung, die aus dem Drücken eines Knopfes besteht, gestartet;
- f) die mehreren Metallgegenstände werden gleichzeitig erwärmt.
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Gemäß anderen Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft, aber nicht obligatorisch sind, kann ein solches Verfahren ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten:
- - es weist des Weiteren den folgenden Schritt auf:
- d) für jede Zieltemperatur werden ein erster Temperaturalarmwert und ein zweiter Temperaturalarmwert festgesetzt, wobei der erste Temperaturalarm verwendet wird, um ein Überhitzen des zugeordneten Metallgegenstands zu verhindern, und der zweite Temperaturalarmwert verwendet wird, um ein Unterhitzen des zugeordneten Metallgegenstands zu verhindern;
- - während Schritt f) können zumindest manche der Metallgegenstände in Kontakt miteinander platziert werden, um die Übertragung von Wärme zwischen ihnen zu vereinfachen;
- - während Schritt c) werden die Zieltemperaturen für alle Metallgegenstände, die gleichzeitig anzuwärmen sind, auf denselben Wert oder auf unterschiedliche Werte festgesetzt.
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Dank der Erfindung ist es möglich, mehrere Metallgegenstände gleichzeitig und nicht notwendigerweise mit derselben Geschwindigkeit anzuwärmen, was nützlich sein kann, um den Zusammenbau von Systemen zu beschleunigen, die mehrere Metallgegenstände aufweisen, oder um eine Stillstandzeit während der Wartung von mehreren Metallgegenständen an demselben System oder mehreren Systemen, die in derselben Umgebung angeordnet sind, zu sparen.
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Dank der Erfindung ist es möglich, mehrere Metallgegenstände gleichzeitig anzuwärmen, um sie jeweils auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, und die gewünschten Temperaturen können unterschiedlich oder dieselbe sein.
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Auch ist es Dank der Erfindung möglich, eine Minimalmenge vom Temperaturfühlern zum direkten Überwachen der Temperatur jedes Metallgegenstands während des Anwärmens von mehreren Metallgegenständen zu verwenden.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser durch das Studieren der detaillierten Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen, die als nichtbeschränkende Beispiele gegeben sind und die durch die angehängten Zeichnungen dargestellt sind, verstanden werden, in denen:
- 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei anzuwärmenden Metallgegenständen in einer ersten relativen Position bezüglich einander zeigt;
- 2 die Induktionsanwärmvorrichtung von 1 mit den zwei Metallgegenständen in einer zweiten relativen Position bezüglich einander zeigt;
- 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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1 stellt eine Induktionsanwärmvorrichtung dar, die mit einer Energieversorgung 1 verbunden ist, die elektrische Energie zu einem Steuergerät 2 zuführt, das einen Teil der Vorrichtung bildet. Die Induktionsanwärmvorrichtung weist auch einen magnetischen Kern 8 auf, der mit einem Induktor oder einer Spule 9 ausgestattet ist.
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Vorzugsweise ist der magnetische Kern 8 ferromagnetisch.
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Der magnetische Kern 8 hat einen ersten Arm, einen zweiten Arm und einen dritten Arm, wobei die Arme einen integralen U- oder C-förmigen Kernabschnitt bilden, und einen vierten Arm oder Schließjoch 7, der/das über den offenen Armen des U- oder C-förmigen Kernabschnitts positioniert ist, um die magnetische Schaltung des magnetischen Kerns 8 zu vervollständigen. Das Schließjoch 7 ist bewegbar, um zu erlauben, dass ein erster 4 und ein zweiter 6 Metallgegenstand zum Anwärmen angeordnet wird. Der Induktor 9 ist an einem der Arme des U- oder C-förmigen magnetischen Kerns 8 installiert.
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Der Induktor 9 wird mit einem Strom durch eine Leistungselektronik, die durch eine Steuerschaltung gesteuert wird, versorgt. Die Leistungselektronik und die Steuerschaltung sind in dem Steuergerät 2 installiert.
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Nach wie vor gemäß 2 weist die Induktionsanwärmvorrichtung des Weiteren einen ersten 3 und einen zweiten 5 Temperatursensor auf. Beide Temperatursensoren sind mit dem Steuergerät 2 verbunden. Vorzugsweise sind die Temperatursensoren jeweils mit einem magnetischen Thermoelement ausgestattet. Des Weiteren ist der erste Temperatursensor 3 mit dem ersten Metallgegenstand 4 verbunden und der zweite Temperatursensor 5 ist mit dem zweiten Metallgegenstand 6 verbunden.
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Wie in 1 dargestellt ist, sind die zwei Metallgegenstände in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Dies ist vorteilhaft, wenn es beispielsweise gewünscht ist, die zwei Gegenstände bei zwei unterschiedlichen Temperaturen zu erwärmen.
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2 stellt dieselbe Induktionsanwärmvorrichtung wie die von 1 dar, aber mit zwei Metallgegenständen 4, 6, die in einer anderen relativen Position bezüglich einander sind. Genauer sind die zwei Metallgegenstände in Kontakt miteinander. Dies ermöglicht eine effiziente Übertragung von Wärme zwischen den zwei Gegenständen, beispielsweise von einem Gegenstand zu dem anderen, während des Anwärmzyklus. Vorteilhafterweise sind die zwei Metallgegenstände in Kontakt miteinander mittels zwei Oberflächen, die so groß wie möglich sind. Wie in 2 dargestellt ist, sind die zwei Metallgegenstände in Kontakt gemäß zwei flachen Seitenflächen.
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Vorteilhafterweise können die zwei Metallgegenstände in Kontakt miteinander temporär während des Anwärmzyklus Dank eines Halters (nicht dargestellt) gehalten werden.
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3 stellt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Induktionsanwärmvorrichtung dar. Um der Klarheit willen tragen dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen wie für die Ausführungsform, die in 1 und 2 dargestellt ist.
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Die zweite Ausführungsform von 3 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass sie einen zweiten Induktor 10 aufweist. Der erste Induktor 9 ist an einem der zwei offenen Arme des U- oder C-förmigen magnetischen Kerns installiert, wohingegen der zweite Induktor 10 an dem anderen offenen Arm des U- oder C-förmigen magnetischen Kerns installiert ist.
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Die Metallgegenstände können ein Wälzlager, Ringe oder Zahnräder sein.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind zumindest drei Metallgegenstände um das Schließjoch 7 positioniert.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist die Induktionsanwärmvorrichtung zumindest drei Temperatursensoren auf.
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Während eines Anwärmzyklus, der durch die Induktionsanwärmvorrichtung durchgeführt wird, ist jeder Metallgegenstand mit einem Temperatursensor verbunden, der nicht mit irgendeinem anderen Metallgegenstand verbunden ist. Der Temperatursensor überwacht die Temperatur des Gegenstands, mit dem er verbunden ist.
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Die Metallgegenstände werden gleichzeitig während eines Anwärmzyklus erwärmt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Induktionsanwärmvorrichtung so viele Temperatursensoren wie die Anzahl von Metallgegenständen, die gleichzeitig zu erwärmen sind, auf und jeder Temperatursensor ist mit einem eindeutigen Metallgegenstand verbunden.
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Während eines Anwärmzyklus werden die mehreren Metallgegenstände jeweils erwärmt, bis sie eine Zieltemperatur erreichen.
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Vorzugsweise überwacht die Induktionsanwärmvorrichtung kontinuierlich die Temperaturlesungen während eines Anwärmzyklus.
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Vorzugsweise wird ein erster Temperaturalarmwert für jede Temperaturüberwachung festgesetzt, um ein Überhitzen des korrespondierenden Metallgegenstands zu vermeiden. In der Tat wurde beobachtet, dass, wenn Metallgegenstände mit unterschiedlichen Größen und/oder Gewichten gleichzeitig erwärmt werden, sie sich in unterschiedlichen Geschwindigkeiten erwärmen und manche ihre erste Alarmtemperatur vor anderen erreichen.
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Auch wird vorzugsweise ein zweiter Temperaturalarmwert für jede Temperaturüberwachung festgesetzt, um ein Unterhitzen des korrespondierenden Metallgegenstands zu vermeiden.
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Der Anwärmzyklus, der verwendet wird, um mehrere Metallkomponenten gleichzeitig zu erwärmen, wird durch das Steuergerät gesteuert.
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Für einen gegebenen Hardwaresatz ist der Anwärmzyklus selbst-anpassend und hängt von den Zielwerten, den ersten und zweiten Temperaturalarmwerten und natürlich den Metallgegenständen selbst (Masse, Volumen, bildende Materialien, ...) ab.
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Jeder Anwärmzyklus weist mehrere Abschnitte auf, die durch das Steuergerät festgesetzt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Anwärmzyklus aus einem ersten Abschnitt einer ersten vorbestimmten Dauer und mit einer hohen Anwärmrate Dank dem Senden eines hohen Stroms oder hohen Strömen in den Induktor oder die Induktoren, wenn die Anwärmvorrichtung mit mehreren Induktoren ausgestattet ist, und dann einem zweiten Abschnitt einer zweiten vorbestimmten Dauer und mit einer niedrigeren Anwärmrate Dank dem Senden eines niedrigeren Stroms oder niedrigeren Strömen in den Induktor oder die Induktoren.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Anwärmzyklus einen dritten Abschnitt auf, während dessen kein Strom an den Induktor oder die Induktoren gesendet wird, und für eine dritte vorbestimmte Dauer. Dieser dritte Abschnitt kann beispielsweise während des ersten und des zweiten Abschnitts, die vorher erwähnt sind, auftreten.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Anwärmzyklus einen vierten Abschnitt auf, während dessen der Strom oder die Ströme durch den Induktor oder die Induktoren gesendet werden, um die unterschiedlichen Metallgegenstände jeweils bei derselben Temperatur zu halten.
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Wir werden nun das Verfahren des gleichzeitigen Erwärmens von mehreren Metallgegenständen mit einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung beschreiben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) die Metallgegenstände werden um irgendeinen der Arme des magnetischen Kerns 8 oder an dem Schließjoch 7 platziert. Wenn es gewünscht ist, dieselbe Zieltemperatur für manche oder alle der Metallgegenstände zu erreichen, dann können diese Metallgegenstände in Kontakt miteinander positioniert werden, um die Wärmeübertragung zwischen den Metallgegenständen zu vereinfachen und dem Egalisieren ihrer Temperaturen zu helfen.
- b) für jeden Metallgegenstand ist ein eindeutiger Temperatursensor mit ihm verbunden, beispielsweise durch Oberflächenkontakt.
- c) die Zieltemperatur, die für jeden Metallgegenstand zu erreichen ist, wird für jeden Temperatursensor festgesetzt.
- d) der erste Temperaturalarmwert und der zweite Temperaturalarmwert für jede Temperaturüberwachung werden für jeden Temperatursensor festgesetzt.
Dieser Schritt d) ist optional. In der Tat werden in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung manche Werte standardmäßig in dem Speicher des Steuergeräts festgesetzt. Beispielsweise wird der erste Alarmwert auf die Zieltemperatur +5 °C festgesetzt, und der zweite Alarmwert wird auf die Zieltemperatur -5 °C festgesetzt. Optional können diese ersten und zweiten Temperaturalarmwerte manuell durch einen Betreiber festgesetzt werden.
- e) der Anwärmzyklus wird gestartet, beispielsweise durch eine manuelle Handlung, die aus dem Drücken eines Knopfes besteht.
- f) die mehreren Metallgegenständen werden gleichzeitig erwärmt. Während dieses Schrittes werden die Metallgegenständen nicht notwendigerweise mit derselben Geschwindigkeit erwärmt. Während dieses Anwärmprozesses führt die Induktionsanwärmvorrichtung einen Anwärmzyklus durch, der ein oder mehrere Abschnitte aus denen der vier vorhin beschriebenen aufweist. Vorteilhafterweise ist der letzte Abschnitt des Anwärmzyklus der vorhin beschriebene vierte Abschnitt, sodass die Gegenstände jeweils bei ihrer gewünschten Warmtemperatur gehalten werden, bis ein Betreiber bereit ist, die Gegenstände zu entfernen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Zieltemperaturen aller Metallgegenstände, die gleichzeitig anzuwärmen sind, auf denselben Wert festgesetzt. In diesem Fall kann eine Induktionsanwärmvorrichtung, die nur einen Induktor aufweist, wie beispielsweise die von 1 und 2, ausreichen, um alle Gegenstände gleichzeitig und in einer vernünftigen Zeit anzuwärmen.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Zieltemperaturen aller Metallgegenstände, die gleichzeitig anzuwärmen sind, auf unterschiedliche Werte festgesetzt. In diesem Fall kann eine Induktionsanwärmvorrichtung, die zumindest zwei Induktoren aufweist, wie die von 3, benötigt werden.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für alle Metallgegenstände, die gleichzeitig anzuwärmen sind, die ersten Temperaturalarmwerte auf denselben Wert gesetzt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, werden für alle Metallgegenständen, die gleichzeitig anzuwärmen sind, die zweiten Temperaturalarmwerte auf denselben Wert gesetzt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, werden für alle Metallgegenständen, die gleichzeitig anzuwärmen sind, die ersten Temperaturalarmwerte auf unterschiedliche Werte gesetzt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für alle Metallgegenständen, die gleichzeitig anzuwärmen sind, die zweiten Temperaturalarmwerte auf unterschiedliche Werte gesetzt.
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Dank der Erfindung ist es möglich, mehrere Metallgegenstände gleichzeitig anzuwärmen, was nützlich sein kann, um den Zusammenbau von Systemen, die mehrere Metallgegenstände aufweisen, zu beschleunigen oder eine Stillstandzeit während der Wartung von mehreren Metallgegenständen an demselben System oder mehreren Systemen, die in derselben Umgebung angeordnet sind, zu sparen.
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Dank der Erfindung ist es möglich, gleichzeitig mehreren Metallgegenstände anzuwärmen, um sie jeweils auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, und die gewünschten Temperaturen können unterschiedlich oder dieselbe sein.
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Auch Dank der Erfindung ist es möglich, eine Minimalmenge vom Temperaturfühlern zum direkten Überwachen der Temperatur jedes Metallgegenstands während des Anwärmens von mehreren Metallgegenständen zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energieversorgung
- 2
- Steuergerät
- 3, 5
- Temperatursensor
- 4, 6
- Metallgegenstand
- 7
- Schließjoch
- 8
- magnetischer Kern
- 9, 10
- Induktor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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