DE1192343B - Vorrichtung zum induktiven Erwaermen von insbesondere stabfoermigen Werkstuecken - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von insbesondere stabförmigen Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von insbesondere stabförmigen Werkstücken, z. B. Schweißelektroden, im Durchlaufverfahren mit Hilfe einer aus mehreren getrennt regelbaren Windungen bestehenden Induktionsspule, wobei jede Windung mit einem Kompensationskondensator einen Schwingkreis bildet.
• Bei der induktiven Erwärmung von langgestreckten Körpern, z. B. ummantelten Schweißelektroden, die in großen Stückzahlen anfallen, sollen die Körper zwar berührungsfrei, aber möglichst dicht, z. B. in Form eines Bündels, in die Behandlungsspule eingebracht werden. Dabei werden die quer zur Längsachse der Spulen transportierten Stäbe an ihren beiden Enden weniger erwärmt als in der Mitte, da der magnetische Fluß über die Werkstücklänge nicht homogen ist.
• Den zu geringen magnetische Fluß an den Stabenden und die folglich zu geringe Erwärmung könnte man dadurch vergrößern, daß die Windungen an den Stabenden dichter zusammengelegt bzw. an diesen Stellen eine größere Windungszahl vorgesehen wird. Bei einem Wechsel des Trocknungsprogramms, d. h. der Trocknung von z. B. längeren oder kürzeren Stäben, müssen dann aber die Windungen von Fall zu Fall, d. h. von einem Trocknungsprogramm zum anderen, verschoben, der Spulenabstand verändert und die Zahl der Windungen der Werkstücklänge angepaßt werden. Eine solche von Fall zu Fall erfolgende nachträgliche Verstellung der Einzelwindungen erfordert einen nachteiligen konstruktiven und zeitlichen Aufwand.
• Bei einem bekannten Verfahren zur kontinuierlichen elektroinduktiven Erwärmung von metallischen Rohlingen, beispielsweise Stahlblöcken, zum Zwecke des Warmformgebens in Schmiedemaschinen od. dgl., bei dem das Gut eine in einzelne schaltbare Spulenteile unterteilte Induktionsspule im Takt der warmformgebenden Einrichtung durchwandert, können drei Teilspulen bei verringertem Durchsatz abgeschaltet werden, wodurch die Verweilzeit der Gutstücke im jeweils eingeschalteten Teil der Spule für alle Durchsätze nahezu konstant gehalten werden kann. Ferner ist ein einphasiger Querfeldofen für die induktive Erwärmung von Werkstücken, wie Knüppeln, Stangen und insbesondere Rohren, bekannt, bei der eine Spule in Längsrichtung in zwei gleichmittige, zusammenhängende oder getrennte, um- 90° gegeneinander verdrehte Abschnitte aufgeteilt ist, um eine ungleichmäßige Temperaturverteilung, insbesondere ; bei dünnwandigen Rohren, zu vermeiden. Eine weitere bekannte Hochfrequenzheizeinrichtung zum Erwärmen eines Gutes durch induzierte Ströme weist zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes zwei gemeinsam und im wesentlichen auf in gleicher Weise auf alle Teile des Raumbereiches wirkende Strahler auf, wodurch die Heizwirkung und der Wirkungsgrad verbessert werden soll. Nach einem weiteren vorbekannten Verfahren zur Trocknung ummantelter Lichtbogenschweißelektroden wird der Kern der Elektrode durch in ihm mittels eines magnetischen Hochfrequenzfeldes erzeugte Wirbelströme erwärmt, so daß die Trocknung der Ummantelung von innen nach außen erfolgt. Ferner wird bei einer bekannten Induktionsspule mit hoher Eigenkapazität eine Induktionsspule als Abstimmglied in Hochfrequenzanlagen, insbesondere im Lastkreis von zur induktiven Erhitzung von Werkstücken dienenden Hochfrequenzanlagen, verwendet, wobei die Induktionsspule vorzugsweise gleichzeitig als Glühspule dient. Schließlich wirken bei einer vorbekannten Induktionsheizeinrichtung auf das Werkstück eine Reihe von Induktionsspulenschwingkreisen ein, die durch Elektronenröhren gespeist werden.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, den an den Stabenden von zu erwärmenden Elektroden zu geringen magnetischen Fluß zu vergrößern, um auf diese Weise. eine in allen Teilen gleichmäßige Endtemperatur zu erzielen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die getrennt regelbaren Windungen derart, z. B. quer zur Transportrichtung der Werkstücke, in äußere und innere Windungen aufgeteilt und durch Verbindungsmittel, z. B. Klemmen, derart an verschiedene Anzapfungen eines Transformators anschließbar sind, daß jedes Werkstück in seiner Erstreckung quer zur Transportrichtung unterschiedlich erwärmbar ist. Das Werkstück wird durch Einzelwindungen partiell unterschiedlich erwärmt, wobei die infolge geringeren Durchfiusses geringere Rufheizung der Werkstückenden und die Wärmeabfuhr durch Strahlung und Konvektion durch eine größere Strombelastung ausgeglichen wird. Dabei kann jede der Einzelwindungen für sich an den die Windungen speisenden Transformator und an verschiedene Spannungsabgriffe desselben angeschlossen werden. In Weiterbildung der Erfindung sind vorteilhaft die äußeren gegenüber den inneren Einzelwindungen mit Transformatorabgriffen höherer Spannung verbunden. Schließlich ist der Transformator zur Versorgung der Einzelwindungen mit Vorteil als Spartransformator ausgebildet.
• Die Wirkungsweise, weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispiels nachstehend näher erläutert.
• F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und F i g. 2 einen übersichts-Schaltplan zu dieser Vorrichtung.
• In F i g. 1 sind die einzelnen, zueinander parallelgeschalteten Windungen der Induktionsspule 1 mit W 1 bis W 6 bezeichnet. Die zu erwärmenden stabförmigen Teile, im vorliegenden Fall Schweißelektroden 2, werden mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 10 mm und in Richtung des Pfeiles 3 durch die Induktionsspule 1 mittels eines hier nicht dargestellten Transportbandes bewegt.
• Die Windungen W 1 bis W 6 sind einerseits über die Leitung L parallel geschaltet und mit einem in F i g. 1 nicht dargestellten Transformator verbunden. Von den Windungen W 1 bis W 6 führen andererseits Leitungen L 1 bis L 6 zu den Klemmen K 1 bis K 6, die, wie die F i g. 2 zeigt, mit den Spannungsabgriffen 4 des Transformators 5 verbunden werden können. Der Mittelfrequenatransformator 5 wird von einem Mittelfrequenzgenerator 6 versorgt. Parallel zum Transformator 5 ist ein in Stufen einschaltbarer Kompensationskondensator ? geschaltet. Die Windungen W 1 bis W 6 stellen Heizinduktoren dar, die mit den zugehörigen Kompensationskondensatoren S, mit deren Hilfe die Spulen auf einen durchschnittlichen cos T von etwa 0,95 induktiv kompensiert werden, jeweils selbständige Schwingkreise bilden und mit verschieden einstellbaren Spannungen gespeist werden. Die Elektroden 2 nach F i g.1 weisen an ihren Enden, insbesondere aber an ihrem linken Ende als dem Zangenende oder der Einspannstelle, hohe Wärmeverluste auf, so daß sowohl die Windung W I als auch die Windmg W 6 mit einer höheren Spannung beaufschlagr werden muß.
• Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird also zweckmäßig die Klemme K 1 der Windung W 1 mit dem Abgriff T6, die Klemme K6 der Windung W6 mit dem Abgriff T5 verbunden, so daß die Windungen W 1 und W 6 mit einer höheren Spannung beaufschtagt werden als die Windgen W2 bis W5. Es können auch zwei oder mehrere der Klemmen K 1 bis K6 an einem der Abgriffe T1 bis T6 angeschlossen werden. Dabei können die Transformatorabgriffe T 1 bis T 6 mit Spannungsdifferenzen von etwa 20 V abgestuft sein. Der Transformator 5 braucht nur die Wirkleistung zu übertragen, da jede Windung für sich kompensiert ist, und kann auch als Spartransformator ausgebildet werden. Bei Vergrößerung der Länge der Windungen kann deren Zahl herabgesetzt werden.
• Soll ein einseitig wärmemäßig abisolierter stabförmiger Körper erwärmt werden, kann die dieses Körperende beheizende Windung auch mit geringerer Spannung beaufschlagt werden als die anderen Windungen. In diesem Fall würde die Klemme der betreffenden Windung mit dem Abgriff T 1 verbunden.
• Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 beschränkt, sondern er kann z. B. auch bei senkrecht übereinander angeordneten Windungen W 1 bis W 6 mit in hängender oder in etwa senkrechter Lage zwischen Asbestführungen eingespannten Elektroden 2 verwendet werden. Es können z. B. auch mehrere der in F i g. 1 abgebildeten Vorrichtungen übereinander angeordnet werden. Außerdem kann auch mittels dieser Spulenanordnung ein ganzer, von dieser umschlossener Elektrodenstapel beheizt werden, bei dem die einzelnen Stäbe auf Horden ff liegen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von insbesondere stabförmigen Werkstücken, z. B. Schweißelektroden, im Durchlaufverfahren mit Hilfe einer aus mehreren getrennt regelbaren Windungen bestehenden Induktionsspule, wobei jede Windung mit einem Kompensationskondensator einen Schwingkreis bildet, d a d u r e h g e -kennzeichnet, daß die getrennt regelbaren Windungen derart, z. B. quer zur Transportrichtung der Werkstücke, in äußere und innere Windungen aufgeteilt -und durch Verbindungsmittel, z. B. Klemmen, derart an verschiedene Anzapfungen eines Transformators anschließbar sind, daß jedes Werkstück in seiner Erstreckung quer zur Transportrichtung unterschiedlich erwärmbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren gegenüber den inneren Einzelwindungen mit Transformatorabgriffen höherer Spannung verbunden sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator zur Versorgung der Einzelwindungen als Spartransformator ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 902 287, 915 378; deutsche Auslegeschriften lq'r.1023 535, 1045 011, 1090 352, 1110 779; britische Patentschrift Nr: 575 424.