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Induktionsofen Die Erfindung betrifft einen Induktionsofen mit einer
Ofenkammer zur Aufnahme der zu erwärmenden Werkstücke und einer vorzugsweise aus
mehreren Teilspulen bestehenden, um die Ofenkammer herumgewickelten, aus einem Wechselstromnetz
gespeisten Induktionsspule und mit dem Wärmgut als Führung dienenden und eine Berührung
zwischen Heizgut und Induktionsspule verhindernden, von den stromführenden Teilen
des Induktors isolierten Traggliedern.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen ;mechanische Führungen
für das Heizgut innerhalb von Induktionsspulen beliebiger Form vorgesehen sind.
Die mechanischen Führungen bestehen dabei aus zwischen dem Wärmgut und den stromführenden
Teilen des Induktors angeordneten metallischen Rohren irgendwelcher Querschnittsform,
die von den stromführenden Teilen des Induktors isoliert und ortsfest befestigt
sind und durch Wasser oder eine andere Flüssigkeit im Durchlauf gekühlt werden.
Abgesehen davon, daß derartige mechanische Führungen mit Rücksicht auf die zu erwartende
Be-. lastung beim Hindurchführen starker Bolzen durch den Ofen einen verhältnismäßig
großen Durchmesser aufweisen müssen, bringt auch die Innenkühlung solcher mechanischer
Führungen beachtliche Nachteile mit sich, da diese an den Berührungsstellen mit
dem erhitzten Werkstück erhebliche Wärmemengen abführen und somit gegenüber den
übrigen Werkstückszonenstreifenförmige Zonen geringerer Werkstücktemperatur verursachen.
Letzteres ist insbesondere bei Werkstücken nachteilig, die nach ihrer Rufheizung
unmittelbar einer Weiterverarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Schmiedepresse,
zugeführt werden sollen. Die Verweilzeiten zwischen Ofen und Schmiedeprosse sind
dabei vielfach so gering, .daß ein Temperaturausgleich zwischen den verschiedenen
Temperaturzonen nicht mehr stattfinden kann. Im Gegensatz hierzu besteht die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in :der Schaffung eines Induktionsofens, der
frei von diesen Nachteilen ist: Außerdem sollen die Tragglieder für die Werkstücke
bei auftretenden Reparaturarbeiten oder bei Beschädigungen leicht und gegebenenfalls
nur teilweise auswechselbar sein. Ferner soll es möglich sein, solche Arbeiten schnell
durchzuführen, ohne den Ofen erst vollständig abkühlen lassen zu müssen. Die Aufgabe
wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Tragglieder aus einzelnen, nach
Art einer Gliederkette aneinanderreihbaren Tragelementen, vorzugsweise aus wärme-
und elektrischisolierendem Werkstoff, bestehen, die unter sich geringfügig beweglich
angeordnet sind. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Tragelemente seitlich durch
Führungsschienen gehalten und innerhalb des von den Führungsschienen begrenzten
Raumes durch eine @auswechselbare und eine glatte Oberfläche aufweisende Tragschiene,
gegebenenfalls unter Zwischenlegung eines nachgiebigen Belages aus wärmebeständigem,
wärmeisolierendem Werkstoff, z. B. Aluminiumsilikatfilz, hinterlegt sind. Ebenso
ist es vorteilhaft, daß die Tragschiene mit T-förmigen Ansätzen versehen %st; deren
Oberteil mit Spiel in Ausnehmungen benachbarter Tragelemente eingreift. Mit Vorteil
sind zwischen der Wandung -der Ofenkammer und :der Trangschiene metallische Streifen,
gegebenenfalils unter Zwischenfügung von nachgiebigem wärmeisolierendem Werkstoff,
angeordnet. Schließlich ist es bei Verwendung metallischer Tragelemente vorteilhaft,
da.ß diese mit einem Hohlraum zur Aufnahme eines wärmeisoiierenden Werkstoffes versehen
sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt in Seitenansicht) schematisiert den gesamten Induktionsofen;
F
i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt gemäß der in F i g. 1 angedeuteten
Linie II-Il; F i g. 3 stellt einen Teillängsschnitt gemäß der Linie III-III (F i
g. 2) dar; F i g. 4 stellt eine Teilansicht entsprechend der Richtung des in F i
g. 3 angedeuteten Pfeiles IV dar; F i g. 5 zeigt einen Querschnitt gemäß der in
F i g. 1 angedeuteten Linie V-V und läßt unter anderem die elastische Lagerung des
Induktionsofens erkennen. Der Induktionsofen nach der Erfindung weist eine horizontal
gelagerte Ofenkammer 10 mit rechteckigem Querschnitt sowie an beiden Enden Endplatten
12 auf, von denen jede mit einer Öffnung 14 (F i g. 3) zur Aufnahme
der Ofenkammer 10 versehen ist. Ferner ist eine gemeinsame Grundplatte 15 (F i g.
2) vorgesehen. Vorzugsweise kann ein Ende der Ofenkammer 10 gegenüber dem anderen,
fest gelagerten Ende gleitend gelagert sein, damit sich die Ofenkammer 10 bei Hitzeeinwirkung
ausdehnen kann.
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Wie aus den F i g. 1 und 5 zu ersehen ist, ist die Ofenkammer
10 zwischen ihren Endplatten durch mehrere längliche, im Abstand voneinander
angeordnete verhältnismäßig dünne Platten 16 unterstützt, die durch geeignete, zeichnerisch
nicht dargestellte Mittel mit der Mantelfläche der Ofenkammer 10 verbunden sind.
Jeder Platte 16 sind Stützen 17 zugeordnet, die an entsprechenden Stützelementen
18 anliegen und über Druckfedern 19a in den mit der Grundplatte 15 verbundenen Fußstücken
19 nachgiebig gelagert .sind.
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Der Ofen enthält weiterhin mehrere Einzelinduktionsspulen 20, die
aus isolierten elektrischen Leitern 21 gebildet und konzentrisch um die Ofenkammer
10 mit Abstand angeordnet sind. Zum Schutz der Einzelinduktionsspulen
20 vor der Strahlungshitze der Werkstücke sind Kühlrohre 24 (Fig.2 und 3)
zwischen der Oberfläche der Ofenkammer 10 und der Innenfläche der Spulenteile
20 vorgesehen; die Kühlrohre 24 sind auf .dem Mantel der Ofenkammer 10 in deren
Längsrichtung angeordnet und vorzugsweise darauf aufgeschweißt oder in anderer Weise
damit verbunden. Die Kühlflüssigkeit wird den Kühlrohren 24 durch die Rohre 25 entweder
zugeführt, oder sie wird aus diesen abgeführt. Die Ofenkammer 10 ist aus relativ
festem, hartem, nichtmagnetisierbarem Material, z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt
und kann, wie aus den F i g. 2 und 5 ersichtlich ist, mit einer Längsnut 26 versehen
sein, um zu verhindern, daß die Induktionsspule in der Ofenkammer 10 einen Kurzschlußstrom
erzeugt, welcher die Wirksamkeit des Ofens reduzieren und die Ofenkammer übermäßig
erwärmen würde.
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Die Ofenkammer 10 ist mit seitlichen, sich längserstreckenden Führungsschienen
30 versehen (F i g. 2 und 4), einerseits um eine gute Führung für die leicht zerbrechliche
Ausfütterung 31 beim Ein- und Ausbau und gleichzeitig eine gute Halterung für den
gesamten Einbauteil 32 zu schaffen, sobald er in der Ofenkammer 10 eingebaut
ist. Vorzugsweise sind zwei Sätze solcher Führungsschienen 30 vorgesehen, die mit
den schrägen Wänden der Ofenkammer 10
verbunden sind. Hierdurch wird gewissermaßen
eine Mulde gebildet, die einen Führungsweg für die durch den Ofen hindurchlaufenden
Werkstücke 33 (Fi-g. 3) bildet.
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Der Einbauteil 32 weist eine Tragschiene 34 in Form einer flachen
Platte auf, die sich im wesentlichen über die Länge der Ofenkammer 10 erstreckt
und im wesentlichen gleich der Breite des seitlichen Abstandes zwischen den Führungsschienen
30 ist. Auf der Tragschiene 34 sind mehrere Tragelemente 36 (F i g. 3 und 5) angeordnet,
die durch T-förmige Halterungen 38 der Tragschiene 34 so befestigt sind, daß sie
geringfügige Bewegungen ausführen können. Der senkrechte Steg der T-förmigen Halterungen
38 ist jeweils durch geeignete Mittel, z. B. durch Verschweißen, mit der Tragschiene
34 verbunden, und der horizontale Querteil greift in entsprechende Ausnehmungen
40 ein, die in den Seitenteilen der Tragelemente 36 eingelassen sind.
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Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß bei Belastung der Tragelemente 36
über diese auf die Tragschienen 34 große Schubkräfte übertragen werden können, die
durch Bewegung der Werkstücke 33 .längs des gesamten Einbauteiles 32 verursacht
werden, sobald die Werkstücke auf den Tragelementen 36 entlanggleiten. Die auftretenden
Schubkräfte werden über das betreffende Tragelement auf die zugehörige T-förmige
Halterung 38 übertragen. Die Tragschienen 34 sind in geeigneter Weise mit der Ofenkammer
10 durch lösbare Mittel, z. B. durch Schrauben 42, verbunden. Zwischen der
Ofenkammer 10 und den Tragelementen 36 ist ein nachgiebiger Belag 45 aus
hitzebeständigem und isolierendem Werkstoff, z. B. Aluminiumsilikatfilz, angeordnet,
um die auftretenden Drücke während der Gleitbewegung der Werkstücke 33 gleichmäßiger
über die Länge der Tragelemente 36 zu verteilen. Beim Ein- und Ausbauen des gesamten
Einbauteiles 32 in die bzw. aus der Ofenkammer 10 und bei fehlender Belastung durch
die Werkstücke 33 preßt der elastische Belag 45 die entsprechenden Tragelemente
36 gegen den zugeordneten Querteil der T-förmigen Halterung 38.
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Bei der Einrichtung nach F i g. 2 kann die Tragschiene 34 beim Ein-
und Ausbau des gesamten Einbauteiles 32 oder bei eventuellen Untersuchungen oder
bei Erneuerung der Tragelemente 36 in den bzw. aus dem von der Wand der Ofenkammer
10 und den Tragelementen 36 gebildeten Spalt eingeschoben bzw. herausgezogen
werden.
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Wie in F i g. 3 veranschaulicht, ist es vorteilhaft, einen mit glatter
Oberfläche versehenen dünnen Metallstreifen 48 zwischen die Tragschiene 34
und die Wand der Ofenkammer 10 einzulegen, um ein auswechselbares Glied zu erhalten,
auf dem die Tragschiene 34 verhältnismäßig gut gleiten kann. Hierdurch wird vermieden,
daß die Ofenkammer 10 mit einer glatten Oberfläche versehen werden muß. Um eine
Verschiebung des Metallstreifens 48 auf der Wand der Ofenkammer 10 zu vermeiden,
ist der Metallstreifen 48 an seinen äußeren Kanten mit mehreren Zungen
50 (F i g. 4) versehen, welche bis an die Führungsschienen 30 heranragen,
um mit den Metallstreifen 48 in Eingriff zu kommen. Um eine bessere Verteilung
der vertikalen Kräfte zu erreichen, wird ein Belag 52 (F i g. 3) aus hitzebeständigem,
nachgiebigem Material zwischen Metallstreifen 48 und der Wand der Ofenkammer
10 angebracht.
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Die Ofenarbeitstemperatur kann verhältnismäßig gering sein, aber es
muß hervorgehoben werden, daß alle Tragelemente 36 aus geeignetem Werkstoff bestehen
sollten, der genügend widerstandsfest gegenüber Gleitbewegungen von Stahlwerkstücken
ist.
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Es ist vorteilhaft, daß die Tragelemente 36, sofern sie aus Metall
hergestellt sind, in ihrem Inneren mit einem Hohlraum zur Aufnahme von wärmeisolierendem
Werkstoff
54, wie in F i g. 3 gezeigt, versehen werden, um eine Wärmeübertragung von der Werks:tückoberfläche
zur gekühlten Oberfläche der Ofenkammer 10 weitgehend zu vermindern und somit das
Auftreten kalter Zonen auf der Oberfläche der Werkstücke 33 zu vermeiden. Zu diesem
Zweck dienen die Beläge 45 und 52 ,aus nachgiebigem, hitzebeständigem Material.
Soweit die Arbeitstemperaturen im Ofen etwa l000° C überschreiten, sollten alle
Tragelemente 36 aus hitzebeständigem Werkstoff, wie z. B. Aluminiumoxyd oder Siliziumkarbid,
hergestellt werden. Dieser Werkstoff ist gegenüber hohen Temperaturen verhältnismäßig
beständig und weist auch die gewünschte Verschleißfestigkeit und einen hohen Wiederstand
gegenüber Wärmeübertragung auf. Hinzu kommt, daß solche Tragelemente keine Wärme
von den Werkstücken her aufnehmen und somit verhindern, d:aß kalte Zonen auf der
Werkstückoberfläche auftreten. Gleichzeitig können durch die hitzebeständigen Tragelemente
36, deren Wärmeübertragungsfähigkeit gering ist, die Tragschienen 34 auf relativ
niedriger Temperatur gehalten werden, ohne daß sich dabei die durch die Kühlrohre
24 fließende Kühlflüssigkeit ;stark erwärmt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen,
.daß die hitzebeständigen Tragelemente 36 so ausgebildet sind, daß sie die Querteile
der T-förmigen Halterungen 38 überragen und diese vor der Strahlungswärme der aufgeheizten
Werkstücke schützen. Ebenso sind die Seitenteile der hitzebeständigen Tragelemente
36 vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Führungsschienen 30 überragen.
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Bei einem beispielsweise automatisch arbeitenden Ofen, wie er z. B.
in F i g. 1 dargestellt ist, werden alle Werkstücke 33 in kontinuierlicher Bewegung
durch die Ofenkammer 10 gestoßen und treten, wie in F i g. 1 und 3 veranschaulicht,
am rechten Ofenende verhältnismäßig kalt ein, wobei sich die Erwärmung der Werkstücke
bei fortschreitendem Durchlauf stetig steigert. Bei dieser Ausführungsart können
die auswechselbaren Tragelemente 36, die am kalten Ofenende angeordnet sind, aus
einfachem, haltbarem Metall bestehen, während die Tragelemente 36, die in heißeren
Zonen des Ofens angeordnet sind, aus einem hitzebeständigen Material hergestellt
sind, wobei sowohl die aus einfachem Metall bestehenden als auch .die aus hitzebeständigem
Material bestehenden Tragelemente 36 auf der gleichen Tragschiene 34 auswechselbar
befestigt sind.