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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionsanwärmvorrichtung, die eine Platte und konzentrisch angeordnete Induktionsspulen 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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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Anwärmen eines Metallgegenstands mit einer Induktionsanwärmvorrichtung, die eine Platte und konzentrisch angeordnete Induktionsspulen aufweist.
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Hintergrundtechnik
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EP 2728965A1 beschreibt eine bekannte Art eines Lagerinduktionsanwärmers, der einen geschlossenen magnetischen Kern aufweist, der durch einen entfernbaren Schließbügel geschlossen ist, und um den ein anzuwärmendes Lager angeordnet ist. Des Weiteren werden zwei Temperaturfühler während eines Anwärmzyklus verwendet; 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 triggert einen Wechsel zwischen einem ersten Abschnitt des Anwärmzyklus und einem zweiten Abschnitt des Anwärmzyklus. Die Anwärmrate während des zweiten Abschnitts ist kleiner als die während des ersten Abschnitts.
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US 2018/0279421A1 beschreibt eine andere bekannte Art eines Lagerinduktionsanwärmers. Der Anwärmer weist eine Platte mit einer oberen Fläche zum Aufnehmen einer Seitenfläche eines anzuwärmenden Lagers auf. Mehrere konzentrisch angeordnete Induktionsspulen sind an einer Unterseite der Trägerplatte vorgesehen. Mehrere Temperatursensoren sind an der oberen Fläche der Trägerplatte in unterschiedlichen radialen Abständen von einer Mittelachse der Spulen angeordnet, wobei jede Spule mit einem oder mehreren Temperatursensoren verbunden ist.
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Wenn ein Lager, das einen Innenring und einen Außenring aufweist, dank eines Induktionsanwärmers angewärmt wird, ist es wichtig, dass der Temperaturunterschied zwischen dem Innen- und dem Außenring einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet, um einen Schaden des Lagers zu vermeiden.
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Des Weiteren ist es sehr wichtig, die Zieltemperatur nicht zu überschreiten, da es andernfalls ein hohes Risiko gibt, manche Komponenten, wie beispielsweise das Schmiermittel oder die Dichtungen der Lager, zu beschädigen, die keinen so hohen Temperaturen wie metallische Elemente, wie beispielsweise Ringe oder Wälzkörper, widerstehen können.
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Je schneller der Metallgegenstand angewärmt wird, desto schwieriger ist es mit den heute bekannten Induktionsanwärmvorrichtung, dieses Temperaturüberschreitungsproblem zu vermeiden.
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Verbesserungen sind daher nach wie vor möglich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Induktionsanwärmvorrichtung zum Anwärmen eines Metallgegenstands mit einer Seitenfläche, insbesondere eines Lagers, das einen Innenring und einen Außenring hat, bereitzustellen.
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Gemäß der Erfindung weist die Induktionsanwärmvorrichtung eine Trägerplatte mit einer oberen Fläche zum Aufnehmen der Seitenfläche des Metallgegenstands auf. Mehrere konzentrisch angeordnete Induktionsspulen sind an einer Unterseite der Trägerplatte vorgesehen, und jede Induktionsspule ist mit einem Generator verbunden und wird selektiv durch den Generator mit Strom versorgt.
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Die Vorrichtung weist auch zumindest einen an dem Metallgegenstand während des Anwärmens anzuordnenden Temperaturfühler auf, um das Anwärmen des Gegenstands zu überwachen und zu steuern.
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Gemäß anderen Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich sind, kann eine solche Induktionsanwärmvorrichtung ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten:
- - es gibt nur einen Temperaturfühler;
- - es gibt zwei Temperaturfühler;
- - der Metallgegenstand ist ein Lager mit einem Innenring und einem Außenring;
- - es gibt nur einen Temperaturfühler und er ist an einer oberen Seitenfläche des Lagers angeordnet;
- - es gibt zwei Temperaturfühler, wobei einer an einer oberen Seitenfläche des Innenrings angeordnet ist und der andere an einer oberen Seitenfläche des Außenrings angeordnet ist.
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Es ist ein anderer Aspekt der Erfindung, ein Verfahren zum Anwärmen eines Metallgegenstands mit einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung bereitzustellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Anordnen des Metallgegenstands auf der oberen Fläche der Platte und des zumindest einen Temperaturfühlers an dem Gegenstand; danach
- - Abschätzen der Position des Metallgegenstands auf der oberen Fläche der Platte und Abschätzen einiger Dimensionseigenschaften des Gegenstands, wie beispielsweise seine Mitte, seine Höhe und seine Masse; danach
- - Bestimmen, basierend auf diesen Abschätzungen, einer anfänglichen anzuwendenden Anwärmstrategie, d. h. welche Spulen mit Energie zu versorgen sind und bei welchem Energiepegel; danach
- - Starten des Anwärmens gemäß der anfänglichen Anwärmstrategie; danach
- - Verwenden der Messungen des zumindest einen Temperaturfühlers, um die Dimensionseigenschaften des Gegenstands besser abzuschätzen, um die Verzögerung zu messen, mit der sich die Temperatur, die durch den zumindest einen Temperaturfühler gemessen wird, ändert; und um die Geschwindigkeit der Veränderung (durchschnittliche Beschleunigung der Temperatur) zu analysieren, um zu bestimmen, wie sehr sich die Temperatur des Gegenstands weiter erhöhen wird, sobald der Anwärmprozess angehalten ist; danach
- - optional Anpassen der Parameter der anfänglichen Anwärmstrategie basierend auf den Ergebnissen, die während des vorherigen Schritts erhalten wurden; danach
- - Durchführen eines Anwärmzyklus, um den Gegenstand auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
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Gemäß anderen Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich sind, kann ein solches Verfahren ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten:
- - der Anwärmzyklus weist die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte auf:
- a) einen Bestimmungsschritt, während welchem das volle erlaubte Energieprofil bis zur Stabilisierung der Temperaturgeschwindigkeit verwendet wird, und während welchem eine abgeschätzte Endtemperatur kontinuierlich berechnet wird, danach
- b) einen Hauptschritt, während welchem das Anwärmen fortfährt, um zu versuchen, die Maximalanwärmgeschwindigkeit beizubehalten, aber während welchem die Temperaturgeschwindigkeit jedoch konstant gehalten wird; danach
- c) einen Annäherungsschritt, während welchem die Anwärmenergie graduell reduziert wird, bis eine vorbestimmte Minimaltemperaturgeschwindigkeit erreicht ist oder die Zieltemperatur sehr nahe ist, um die maximalen absoluten Temperaturen an dem unteren Ende des Gegenstands zu begrenzen, und den Temperaturunterschied zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche für jeden Ring zu reduzieren; danach
- d) einen Angleichungsschritt, während welchem das Anwärmen angehalten ist, und sich die gemessenen und abgeschätzten Temperaturen der Zieltemperatur nähern, bis sie die Zieltemperatur erreichen;
- - das Verfahren weist des Weiteren einen nachfolgenden Stand-by-Schritt, während welchem das Anwärmen nach wie vor angehalten ist, und man die Temperatur des Lagers und die Temperaturänderung weiter überwacht, bis entweder ein Betreiber die Sitzung anhält oder das Lager um 10 % von seiner Zieltemperatur abgekühlt ist, und einen weiteren nachfolgenden erneuten Anwärmschritt auf, während welchem das Anwärmen wieder gestartet wird, wobei zuerst eine volle Energie verwendet wird, bis ein wesentlicher Temperaturanstieg erreicht ist, und dann eine reduzierte Menge an Energie verwendet wird, bis die Zieltemperatur wieder erreicht ist;
- - sobald die Zieltemperatur an dem Ende des Angleichungsschrittes erreicht wurde, weist das Verfahren des Weiteren einen Schritt auf, während welchem das Lager auf der Zieltemperatur während einer gegebenen Zeitdauer oder bis der Benutzer die Anwärmsitzung anhält, gehalten wird, und während welchem ein minimales Anwärmen erzeugt wird, um den Wärmeverlust in der Umgebung auszugleichen;
- - während des Anwärmens wird mehr Energie in Richtung der Mitte des Gegenstands fokussiert.
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Dank der Erfindung ist es möglich, einen Metallgegenstand schnell und ohne ein Überschreiten der zu erreichenden Temperatur und ohne Beschädigung des Gegenstands anzuwärmen.
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Wenn ein Lager mit einem Innenring und einem Außenring angewärmt wird, wird dank der Erfindung der Temperaturunterschied zwischen dem Innen- und dem Außenring unter einem sicheren Wert gehalten.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden durch ein Studium der detaillierten Beschreibung von spezifischen Ausführungsformen besser verstanden werden, die als nichtbeschränkende Beispiele angegeben und durch die angehängten Zeichnungen dargestellt sind, in denen:
- 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
- 2 die Induktionsanwärmvorrichtung von 1 und ihre Induktionsspulen mittels Transparenz durch die Trägerplatte zeigt;
- 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
- 4 die Induktionsanwärmvorrichtung von 3 und ihre Induktionsspulen mittels Transparenz durch die Trägerplatte zeigt;
- 5 die verschiedenen Schritte eines Anwärmprozesses gemäß der Erfindung zeigt; und
- 6 ein Beispiel eines Anwärmzyklus gemäß der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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1 und 2 stellen eine Induktionsanwärmvorrichtung 1 dar, die eine Trägerplatte 2 mit einer oberen Fläche zum Aufnehmen einer Seitenfläche eines Metallgegenstands 3 aufweist. Mehrere konzentrisch angeordnete Induktionsspulen 7, 8, 9, 10, 11, 12 sind konzentrisch um eine Achse XX' angeordnet und sind an einer Unterseite der Trägerplatte vorgesehen. Jede Induktionsspule ist mit einem Generator verbunden und wird selektiv durch den Generator mit Energie versorgt. Die Induktionsspulen haben unterschiedliche Größen und können unterschiedliche maximale Energien liefern.
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Ein Temperaturfühler 5 ist an dem Metallgegenstand angeordnet und ist elektrisch mit der Anwärmvorrichtung dank eines Kabels 6 verbunden.
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Der Temperaturfühler wird verwendet, um das Anwärmen des Metallgegenstands zu überwachen.
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Die Anwärmvorrichtung weist des Weiteren einen Temperaturindikator 4 auf, der selektiv die Temperatur, die durch den Fühler gemessen wird, oder das gewünschte Temperaturziel darstellen kann, auf das gewünscht ist, den Gegenstand anzuwärmen.
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Der Metallgegenstand kann ein Lager, ein Ring oder ein Zahnrad sein.
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Wenn der Gegenstand ein Lager mit einem Innenring und einem Außenring ist, wird der Temperaturfühler vorzugsweise an einer oberen Seitenfläche des Innenrings angeordnet.
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Die Anwärmvorrichtung weist auch einen Wechselstromgenerator (nicht dargestellt) auf, mit dem jede Spule verbunden ist. Der Generator wird durch eine Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert, die dazu ausgebildet ist, die Spulen selektiv mit Energie zu versorgen und die Last an einer Spule zu bestimmen, wenn sie mit Energie versorgt ist.
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Die Steuereinheit ist programmiert, um einen Anwärmzyklus auszuführen, der die Temperatur des Lagerinnenrings auf einen Wert erhöhen wird, der ermöglicht, dass das Lager auf eine Welle über thermische Ausdehnung und Kontraktion aufgeschrumpft wird. Üblicherweise wird der Innenring auf eine Temperatur von ungefähr 110 °C angewärmt. Der Anwärmzyklus weist ein Induktionsanwärmen von sowohl dem Innenring als auch dem Außenring auf, um einen übermäßigen Temperaturunterschied zwischen den Lagerringen zu verhindern, der das Lager schädigen könnte.
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Die Messung des Temperaturfühlers wird an die Steuereinheit geleitet und wird verwendet, um das Anwärmen des Metallgegenstands zu steuern.
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3 und 4 stellen eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Induktionsanwärmvorrichtung dar. 3 und 4 stellen dieselbe Induktionsanwärmvorrichtung wie die von 1 dar, aber mit zwei Temperaturfühlern 5, 13, die jeweils elektrisch mit der Induktionsvorrichtung dank eines Kabels 6, 14 verbunden sind.
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Die Temperaturfühler sind an dem Metallgegenstand angeordnet.
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In dem Fall eines Lagers mit einem Innenring und einem Außenring wird ein erster Temperaturfühler 5 an einer oberen Seitenfläche des Innenrings angeordnet und ein zweiter Temperaturfühler 13 wird an einer oberen Seitenfläche des Außenrings angeordnet.
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Die Anwärmvorrichtung weist des Weiteren einen Temperaturindikator 4 auf, der selektiv die Temperatur, die durch jeden Fühler gemessen wird, oder das Temperaturziel anzeigen kann, auf das gewünscht ist, den Metallgegenstand anzuwärmen.
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Die Induktionsanwärmvorrichtung überwacht kontinuierlich die Temperaturlesung(en) während eines Anwärmzyklus.
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Es wird nun das Verfahren zum Anwärmen des Metallgegenstands bis auf eine Zieltemperatur mit einer Induktionsanwärmvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
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5 fasst die verschiedenen Schritte des Verfahrens zusammen.
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Anfangs wird der Metallgegenstand auf der oberen Fläche der Platte angeordnet und der zumindest eine Temperaturfühler wird an einer oberen Fläche des Gegenstands angeordnet.
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Dann wird eine Abschätzung der Position des Gegenstands auf der oberen Fläche der Platte und eine Abschätzung einiger Dimensionseigenschaften des Gegenstands durchgeführt.
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Diese Charakterisierung wird durch die Abbildung von Energie durchgeführt, die jede Spule anfordert. Wenn der Metallgegenstand auf der Platte ist, ist die Menge an Strom, die die Spulen anfordern, aufgrund von elektromagnetischer Wechselwirkung anders, als wenn dort kein Metallgegenstand ist. Um genauer zu sein, werden die Energie- oder Stromlesungen mit dem Metallgegenstand in Stellung mit kalibrierten Lesungen verglichen, die erhalten wurden, wenn kein Metallgegenstand auf der Platte vorhanden ist. Dieser Vergleich ergibt normierte Lesungen, der innere Verluste eliminiert und Unterschiede in den Spulendimensionen korrigiert.
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Diese normierten Lesungen werden weiterverarbeitet, um die Beschränkungen der Hardware, die seltsame Situationen detektiert, zu korrigieren. Wenn der Metallgegenstand beispielsweise ein Lager ist, das eine metallische Dichtabschirmung aufweist, die das magnetische Feld abhält, oder wenn der Gegenstand sehr groß oder sehr klein ist, um korrekt durch die innerste oder äußerste Spule gelesen zu werden.
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Die Verarbeitung dieser Daten, auch Fingerabdrucksanalyse genannt, führt zu der Bestimmung eines ausgedehnten Fingerabdrucks des Gegenstands, von dem verschiedene Dimensionseigenschaften des Metallgegenstands, wie beispielsweise seine Mitte, seine Höhe und seine Masse, abgeschätzt werden können. Dies basiert auf einer statistischen Analyse unter Verwendung einer großen Menge von unterschiedlichen Metallgegenständen.
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Basierend auf diesen Abschätzungen wird eine anfängliche Anwärmstrategie bestimmt, die zu Beginn eines Anwärmzyklus verwendet werden wird. Diese anfängliche Anwärmstrategie definiert, welche Spule oder Spulen mit Energie versorgt werden müssen und bei welchem Energiepegel oder Energiepegeln.
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In einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens beginnt das Anwärmen des Gegenstands gemäß der anfänglichen Anwärmstrategie und die Messungen des zumindest einen Temperaturfühlers werden verwendet, um die Abschätzungen in Bezug auf die Dimensionseigenschaften des Gegenstands zu verbessern und ihn in einer schnellen und genauen Weise anzuwärmen. Wenn das Anwärmen beginnt, beginnt man, die Verzögerung zu messen, mit der sich die Temperatur, die durch den Temperaturfühler an der oberen Fläche des Gegenstands gemessen wird, ändert. Diese Verzögerung ermöglicht es, die Höhenabschätzung des Gegenstands, wenn erforderlich, zu korrigieren.
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Des Weiteren wird durch Analysieren der Geschwindigkeit der Veränderung (durchschnittliche Beschleunigung der Temperatur) bestimmt, wie sehr die Temperatur des Gegenstands aufgrund der thermischen Trägheit, die durch die innere Wärmeleitung verursacht wird, weiter ansteigen wird, sobald der Anwärmprozess angehalten ist. Wenn beispielsweise die durchschnittliche Beschleunigung sehr hoch ist, bedeutet das, dass man die Versorgung der Induktionsspulen mit Energie sehr früh anhalten sollte, da danach die Temperatur weiter mit einer sehr hohen Geschwindigkeit für eine signifikante Zeitmenge weiter ansteigen wird.
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Basierend auf diesen Messungen werden die Parameter, die für die anfängliche Anwärmstrategie verwendet werden, wenn erforderlich, optional angepasst und in einer Anwärmstrategie gespeichert.
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Dann wird ein Anwärmzyklus gemäß dieser Anwärmstrategie durchgeführt. Dieser Anwärmzyklus besteht aus einer Abfolge verschiedener Schritte, wie nun erklärt werden wird.
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6 stellt ein Beispiel eines Anwärmzyklus mit diesen aufeinanderfolgenden Schritten zum Anwärmen eines Lagers mit einer Induktionsanwärmvorrichtung dar, die zwei Temperaturfühler aufweist. Das Lager weist einen Innenring und einen Außenring auf, wobei jeder Ring zwei Seitenflächen hat. Die Seitenfläche des Innenrings und die Seitenfläche des Außenrings, die in Kontakt mit der oberen Fläche der Trägerplatte sind, werden auch die unteren Flächen genannt. Die anderen Seitenflächen des Innen- und des Außenrings werden die oberen Flächen genannt.
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Ein Temperaturfühler wird an der oberen Fläche des Innenrings positioniert und der andere Temperaturfühler wird an der oberen Fläche des Außenrings positioniert, wie in 4 dargestellt ist.
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Des Weiteren wird die Temperatur der unteren Flächen des Innen- und des Außenrings abgeschätzt.
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Während eines ersten Schritts, genannt der Bestimmungsschritt, wird das volle erlaubte Energieprofil, wie es durch die Fingerabdrucksanalyse bestimmt ist, verwendet. Die aktuelle Anwärmverzögerung wird hergestellt und graduell angepasst, bis der Übergangspunkt gefunden ist. Zusätzlich wird eine Gesamtbeschleunigung gemessen, bis der Temperaturgeschwindigkeitsstabilisierungspunkt erreicht ist. Diese Messungen werden dann zusammen mit der aktuellen Temperaturgeschwindigkeit verwendet, um kontinuierlich eine abgeschätzte Endtemperatur zu berechnen, für den Fall, dass der Anwärmprozess aufgrund des Erreichens der Zieltemperatur angehalten werden müsste.
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Für das in 6 dargestellte Beispiel steigt für jeden Ring anfänglich der Temperaturunterschied zwischen den unteren und oberen Flächen schnell an, aber beginnt graduell sich zu stabilisieren. Auch erhöht sich die Temperaturänderung beinahe linear bis zu dem Stabilisierungspunkt.
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Dann startet ein zweiter Schritt, genannt der Hauptschritt, wenn sich die Temperaturgeschwindigkeit stabilisiert hat und der Stabilisierungspunkt erreicht ist. Das Anwärmen fährt fort, um zu versuchen, die Maximalanwärmgeschwindigkeit beizubehalten, möglicherweise nur korrigiert, wenn eine untere Ringtemperatur abgeschätzt wird, zu hoch zu sein. Dies wird unter Verwendung einer Abschätzung einer unteren Ringtemperatur unter Verwendung der Lagereigenschaften und der angelegten Durchschnittsenergie durchgeführt.
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Während des Hauptschritts wird die Temperaturgeschwindigkeit global konstant gehalten und der Temperaturunterschied zwischen den oberen und unteren Seitenflächen aufgrund einer konstant angelegten Energie ist größtenteils konstant. Je größer der Temperaturunterschied zwischen dem Lager und der Umgebung wird, desto größer wird der Temperaturverlust. Insbesondere Lager mit kleiner Masse können diesen Effekt zeigen, aber dies ist größtenteils vernachlässigbar, wenn es mit der Anwärmgeschwindigkeit verglichen wird, die während des Anwärmzyklus erreicht werden kann.
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Unter Verwendung der hergestellten Anwärmverzögerung, der durchschnittlichen Beschleunigung von dem Bestimmungsschritt und der aktuellen Temperaturgeschwindigkeit wird eine Endtemperaturabschätzung kontinuierlich berechnet. Diese Endtemperaturabschätzung wird sowohl als ein Anwärmende verwendet, aber auch um zu bestimmen, wann mit dem folgenden Schritt, genannt der Annäherungsschritt, fortzufahren ist.
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Wenn sich das Anwärmen seinem Endziel nähert, geht das Anwärmen in eine Abwärtsrampenstufe oder Annäherungsstufe, bei der die Anwärmenergie graduell reduziert wird, bis eine vorherbestimmte Minimaltemperaturgeschwindigkeit erreicht ist oder die Zieltemperatur sehr nahekommt. Diese Annäherungsstufe hat zwei Ziele, zuerst beabsichtigt sie, die maximalen absoluten Temperaturen an dem unteren Ende der Lagerringe zu begrenzen. Das Abwärtsrampenverfahren ist dazu ausgebildet, eine stabile untere Temperatur zu halten und langsam den Temperaturunterschied zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche für jeden Ring zu reduzieren. Abgesehen von den begrenzten maximalen Temperaturen in dem Lager hat dies eine andere Intention.
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6 zeigt, wie die Temperaturgeschwindigkeit beginnt, in einer größtenteils linearen Weise zu fallen. Die Temperaturunterschiede zwischen den oberen und unteren Flächen von beiden Ringen beginnen sich zu reduzieren und daher bleibt die Maximaltemperatur in dem Lagerwerkstück relativ konstant und hört auf, zu fallen. Die obere Temperatur beginnt sich in Richtung der beabsichtigten Zieltemperatur zu stabilisieren.
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Wenn die Abschätzungen für das Lager und die Anwärmleistung ausreichend genau sind, erreicht das Lager sein Ziel nahe dem Ende der Abwärtsrampe und das Anwärmen wird angehalten. Dann beginnt der nächste Schritt, genannt der Angleichungsschritt.
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Während des Angleichungsschrittes konvergieren die gemessenen und die abgeschätzten Temperaturen zu derselben Temperatur, der Zieltemperatur. Die unteren Temperaturen nehmen ab, während die oberen Temperaturen ansteigen, auch wenn das Anwärmen angehalten wurde. Dieser Angleichungsschritt stoppt, wenn die Temperaturen alle bei der Zieltemperatur stabilisiert sind.
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An diesem Punkt ist das Lager fertig, um sicher befestigt werden. Wenn das Lager die Zieltemperatur erreicht, ist die Temperatur in der Tat durch das gesamte Lager hindurch gut verteilt, was für die Befestigung des Lagers auf einer Welle helfen und begrenzen wird, dass irgendeine mechanische Spannung auftritt. Dies reduziert den Innenleerlauf von Innen- und Außenringen und irgendwelchen Kugeln oder Rollen dazwischen.
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In einem optionalen nachfolgenden Schritt, genannt der Stand-by Schritt, überwacht man weiter die Temperatur des Lagers und die Temperaturänderung. Man wechselt nur, wenn entweder der Benutzer die Sitzung anhält oder wenn das Lager um 10 % von seiner Zieltemperatur abgekühlt hat.
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Dann wird in einem anderen optionalen und nachfolgenden Schritt, genannt der Wiederanwärmschritt, der nach wie vor das gesamte gemessene Temperaturverhalten des Lagers verwendet, das Anwärmen wieder gestartet, um die Zieltemperatur für den Betreiber, der die Anwärmvorrichtung betreibt, beizubehalten. Während dieses Schrittes wird die volle Energie verwendet, bis wieder ein wesentlicher Temperaturanstieg erreicht ist und man dann zu der Minimalanwärmstufe wechselt, bis die Zieltemperatur wieder erreicht ist.
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Sobald die Zieltemperatur an dem Ende des Angleichungsschrittes erreicht wurde, weist das Verfahren alternativ, und auch optional, einen weiteren Schritt auf, während welchem das Lager auf der Zieltemperatur während einer gegebenen Zeitdauer oder bis der Benutzer die Anwärmsitzung anhält, gehalten wird. Während dieses Schrittes wird ein Minimalanwärmen erzeugt, um den Wärmeverlust in der Umgebung zu kompensieren.
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In dem in 6 dargestellten Beispiel wurde die Zieltemperatur auf 110 °C gesetzt und die Maximaltemperatur an dem unteren Ende des Lagers wurde auf einen Maximalwert von 150° beschränkt, um das Lager nicht zu beschädigen. Schlimmstenfalls war die Deltatemperatur von unten nach oben ungefähr 90 Grad. Des Weiteren werden die maximalen Temperaturen, die in dem Lager erreicht werden, bei akzeptablen Werten gehalten und ist es deutlich sichtbar, dass die Temperaturen bereits angeglichen wurden, wenn die Zieltemperatur erreicht ist.
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Wenn man maximal bis zu der Zieltemperatur angewärmt hätte, hätte man 200 Grad an dem unteren Ende des Lagers erhalten können und man hätte eine große Überschreitung in der Temperatur.
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Vorteilhafterweise tritt die Temperaturanalyse während des vollständigen Anwärmprozesses auf, um die Abschätzungen zu verbessern.
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Vorteilhafterweise wird während des Anwärmens mehr Energie in Richtung des Innenrings des Lagers oder der Mitte des Gegenstands fokussiert. Dies macht das Anwärmen schneller.
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Wenn der Gegenstand ein Lager mit einem Käfig, Wälzkörpern oder Dichtabschirmungen ist, und wenn einige Spulen während des Anwärmens mit Energie versorgt werden, wird die Energie der Mittelspule(n) vorteilhafterweise reduziert, um die Überhitzung des Käfigs, der Abschirmungen oder der Wälzkörper zu vermeiden.
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Wenn eine Spule nicht leistungsstark genug ist, obwohl abgeschätzt wurde, dass sie der beste Kandidat ist, um den Gegenstand anzuwärmen, dann wird eine andere Spule, die eine höhere Energie dank einer besseren elektromagnetischen Kopplung bereitstellen kann, dazu ausgewählt, mit Energie versorgt zu werden.
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Wenn der Gegenstand ein Lager mit einem Innenring, einem Außenring und Wälzkörpern zwischen den Ringen ist, ist die Menge an Energie, die an den Innenring und den Außenring geliefert wird, derart, dass sich der Innenring schneller als der Außenring angewärmt. Jedoch überschreitet die Temperatur des Innenrings niemals die Temperatur des Außenrings um einen vorbestimmten Wert (üblicherweise zwischen 20 und 40 °C), um ein spannungsfreies Anwärmen sicherzustellen, in anderen Worten, um sicherzustellen, dass die Wälzkörper nicht bis zu dem Punkt komprimiert werden, dass sie plastische Verformungen in den Laufbahnen der Ringen erzeugen.
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Dank der Erfindung ist es möglich, einen Metallgegenstand in einer schnellen Weise und ohne ihn zu schädigen anzuwärmen. Es gibt kein Überschreiten der Zieltemperatur, auf die der Metallgegenstand anzuwärmen ist.
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Bezugszeichenliste
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- XX'
- Achse
- 1
- Induktionsanwärmvorrichtung
- 2
- Trägerplatte
- 3
- Metallgegenstand, Lager
- 4
- Temperaturindikator
- 5, 13
- Temperaturfühler
- 6, 14
- Kabel
- 7, 8, 9, 10, 11, 12
- Induktionsspule
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2728965 A1 [0003]
- US 2018/0279421 A1 [0004]
