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Querfeld-Induktionsofen Die Erfindung betrifft einen Querfeld-Induktionsofen
mit rückschlußversehenem Leiterpaar.
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Zur teilweisen Erwärmung von Rund- oder Vierkantmaterial sind einwindige
Induktionsheizspulen bekannt, die U-förmig ausgebildet sind und als »Tunnel-« oder
»Maul-«Spulen bezeichnet werden. Diese Spulen umfassen das Werkstück nur von drei
Seiten und weisen eine Auskröpfung auf, welche die zu beiden Seiten des Werkstückes
verlaufenden Spulenleiter stromleitend verbinden bzw. die stromleitende Verbindung
der Spulenleiter zur Stromquelle herstellen. Es ist ferner bekannt, derartige Tunnelspulen
an ihren dem Werkstück abgewandten Seiten mit als Eisenrückschluß dienenden Blechpaketen
zu umschließen, um auf diese Weise das Streufeld der Spule zu verringern. Es ist
ferner bei einer aus zwei Spulenleitern bestehenden einwindigen Tunnelspule bekannt,
die Spulenleiter über verstellbare stromführende Laschen miteinander zu verbinden,
so daß die Abstände der Spulenleiter gegeneinander entsprechend den Werkstüekabmessungen
verändert werden können. Die Spulenleiter selbst sind als Hohlleiter ausgebildet,
durch welche ein Kühlmittel hindurchgeleitet werden kann. Schließlich ist noch ein
Querfeldofen bekannt -mit vier ausgeprägten Polen, von denen zwei gleichachsig als
Hauptpole arbeiten und mit Wicklungen ungleicher Polarität versehen sind, während
zwei unter einem Winkel von 901 gegen die Hauptpole versetzte Hilfspole unbewickelt
sind und zur Schwächung des Feldes in den gegen die Hilfspole gewendeten Zonen des
Blockes dienen. Mit dieser Einrichtung ist es möglich, die Erwärmung des Werkstückes
in zwei Ordinaten getrennt einzustellen.
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Die bisher bekannten Öfen bzw. Tunnelspulen werden zur Teilerwärmung
von Werkstücken verwendet, wobei die Breite, d. h. die Längsseite des Querschnittes
der Spulenleiter entsprechend der zu erwärmenden Werkstücklänge gewählt wurde. Infolgedessen
waren diese Öfen bzw. Tunnelspulen immer nur für bestimmte Werkstückabmessungen
ausgebildet und arbeiteten mit schlechtem Füllungsgrad.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Querfeldinduktionsofen
zu schaffen, der für eine Totalerwärmung von Werkstücken mit den verschiedensten
Abmessungen verwendet werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
die Leiter relativ zueinander in einer zur Transportrichtung senkrechten Richtung
gegeneinander versetzbar sind. Der um ein vorgegebenes Maß tiefer f4esetzte Leiter
izewährleistet ein vollständiges Durchdringen des Magnetfeldes durch das Werkstück
im Gegensatz zu in gleicher Höhe angeordneten Leitern, bei denen die Gefahr besteht,
daß die unteren auf der Transportvorrichtung liegenden Abschnitte des Werkstückes
nicht hinreichend von dem Magnetfeld erfaßt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens einer der Leiter in
einer zur Transportrichtung senkrechten Richtung vorzugsweise stufenlos versetzbar
angeordnet, so daß das Magnetfeld unterschiedlich eingestellt werden kann. Mit Vorteil
sind die Leiter in der Weise versetzbar' angebracht, daß sie vorzugsweise bei vorübergehendem
Stillstand der Transporteinrichtung auf eine konische Lage gegeneinander einstellbar
sind. Schließlich ist es von Vorteil, daß die jeweils dem Werkstück' zugewandten
Seiten der Leiter eine polierte Oberfläche aufweisen: Weitere Einzelheiten und Vorteile
der'. Erfindung werden an Handeines Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine einwindige Induktionsheizspule 1` eines Querfeld-Induktionsofens
mit zwei Spulenleitern 2 und 3. Die Spulenleiter 2 und 3 sind auf ihrer dem zu erwärmenden
Werkstück 4 jeweils abgewandten Seite von als Eisenrückschluß dienenden Blechpaketen
5 und 6 umschlossen. Die Richtung der Magnetfelder ist durch die Pfeile 7 angedeutet.
Die Spulenleiter 2 und 3 liegen parallel zur Richtung 7 dieses Magnetfeldes und
sind gegeneinander versetzt, so daß der Spulenleiter 2 gegenüber den Werkstücken
4 tiefer angeordnet ist als dei Spulenleiter 3. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Spulenleiter 3 quer zum Magnetfeld vorzugsweise stufenlos in der durch den
Pfeil 8 angedeuteten Richtung versetzbar ausgebildet. Zu diesem Zweck weist
die stromführende Lasche 9 einen Längsschlitz 10 auf, so> daß der Spulenleiter 3
in Richtung der Pfeile 8 parallel zur Werkstückauflagefläche
verschoben
werden kann. Die Lasche 9 weist einen weiteren Schlitz 12 auf, so daß der Spulenleiter
2 in Richtung der Pfeile 13 verschoben werden kann. Die Längsschlitze
12 der beiden Laschen 9 sind so bemessen, daß der Spulenleiter 3 auch eine (hier
nicht dargestellte) Lage einnehmen kann, bei der die Spulen 2 und 3 - in
Transportrichtung lt der Werkstücke gesehen - einen Winkel miteinander bilden. Diese
Einstellung ist dann vorteilhaft, wenn z. B. bei einer Betriebsstockung das Band
14 plötzlich stillsteht. In diesem Fall kann eine Automatik wirksam werden, die
den Spulenleiter 3 in die oben angedeutete Lage bringt, d. h. daß der Abstand beider
Spulenleiter an der vorderen Lasche 9 ein anderer ist als an der hinteren Lasche
9. Auf diese Weise wird bei Stillstand der Anlage etwa derselbe Temperaturverlauf
längs der Behandlungsstrecke erreicht, als wenn die Anlage in Betrieb ist. Das Werkstück
4 liegt auf einer mit der Kette 14 umlaufenden wärmeisolierenden Unterlage 16. Zwischen
diesen lamellenartig ausgebildeten Unterlagen 16 sind lamellenartige Eisenrückschlüsse
17 angeordnet. Die Unterlagen 16 können aus Schamotte bestehen. Die Form der Eisenrückschlüsse
17 kann so gewählt werden, daß sie nur teilweise mit der Oberkante der Unterlagen
16 fluchten. Die dadurch entstehenden Absätze bzw. Vertiefungen 18 können auf beiden
Seiten der Werkstücke 4 unterschiedliche Länge und Tiefe aufweisen. Bei 19
sind Kühlwasserzu- bzw. -abführleitungen, bei 20 die Stromzuführungslaschen
dargestellt.
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Sollen die Werkstücke allseitig erwärmt werden, können der übersichtlichkeit
wegen hier nicht dargestellte Wendevorrichtungen für die Werkstücke vorgesehen sein,
die diese um ihre parallel zur Transportrichtung verlaufende Achse drehen.
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Die dem Werkstück zugekehrten Oberflächen der Spulenleiter 2 und 3
sind poliert, so daß ein möglichst geringer Wärmeübergang vom Werkstück an die Spule
stattfindet und entsprechend geringere Wärmeverluste durch das Kühlwasser abgeführt
werden müssen.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Spulenleiter durch Lösen
weniger Schrauben gleichzeitig quer und parallel zur Richtung des Magnetfeldes verstellt
werden können. Auf diese Weise wird eine gute Anpassung an die jeweilige Werkstückform
erzielt. Zur Verstellung der Spulenleiter können auch an sich bekannte automatisch
oder von Hand betriebene Kurbelsysteme usw. verwendet werden, so daß der Kopplungsabstand,
d. h. der Abstand der Spule zu den jeweiligen Werkstücken, schnell verändert werden
kann. Eine Verstellung der Spulenleiter quer zur Richtung des Magnetfeldes, insbesondere
unter einem vorgegebenen Winkel, ist auch dann erwünscht, wenn ein Werkstück bei
ruhendem Transportband erwärmt werden soll oder Induktivitätsschwankungen auszugleichen
sind. Eine weitere Möglichkeit, den Wirkungsgrad der Spule zu verbessern, besteht
darin, die offenen Seiten des Behandlungsraumes durch hier nicht dargestellte Wärmedämmplatten
abzudecken, die parallel zum Transportband auf die Spulenleiter 2 und 3 gelegt werden.
Dadurch können weitere Wärmeverluste vermieden werden. Zweckmäßig werden die Eisenrückschlüsse
mit gegenseitigen, die obere öffnung zwischen den Spulenleitern überdeckenden überlappungen
ausgebildet, um die Feldkonzentration in der Spule weiter zu verbessern.
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Die an sich bekannte Einspeisung in der Mitte des Spulenleiters 2
erlaubt es, die Spannung künstlich niedrig zu halten, so daß die Gefahr der Bildung
von Lichtbögen vermindert wird.