DE1440983B1

DE1440983B1 - Inductor for heating the ends of elongated workpieces

Info

Publication number: DE1440983B1
Application number: DE19631440983
Authority: DE
Inventors: Herbert Geisel; Springob Dipl-Ing Leonhard
Original assignee: ALLG ELEK CITAETS GES AEG TELE; Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: ALLG ELEK CITAETS GES AEG TELE; Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1963-06-07
Filing date: 1963-06-07
Publication date: 1969-11-13
Also published as: US3301991A

Description

Die Erfindung ist gerichtet auf einen Induktor, mit welchem die Enden von langgestreckten Werkstükken, wie Stäbe, Stangen, Rohre, elektroinduktiv erwärmt werden sollen, beispielsweise zu dem Zweck, sie anschließend an ihren Enden einem Warmformgeben zu unterwerfen.The invention is directed to an inductor with which the ends of elongated workpieces such as rods, rods, tubes, heated electro-inductively are to be, for example, for the purpose of subsequently putting them at their ends Submit to thermoforming.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, zylindrische Induktionsspulen zu verwenden, in die ein Stab od. dgl. mit seinem Ende hineingesteckt und wieder herausgezogen wird, wenn die erforderliche Temperatur erreicht ist. Eine solche Einrichtung ist schon aus dem Grunde unzweckmäßig, weil das Werkstück entgegen dem Materialfluß bewegt werden muß, wenn es der Induktionsspule entnommen wird.For this purpose it is known to use cylindrical induction coils, into which a rod or the like is inserted with its end and pulled out again when the required temperature is reached. One such facility is Inexpedient for the reason that the workpiece opposes the flow of material must be moved when it is removed from the induction coil.

Der sogenannte Tunnelinduktor vermeidet bekanntermaßen diesen Nachteil. Ein solcher Tunnelinduktor ist als entstanden zu denken aus einer im Rechteck gelegten Leiterspirale, die auf zwei parallelen Linien rechteckig abgeknickt ist. Auf diese Weise entsteht ein offener U-Raum aus eng beeinanderliegenden Leitern. Durch diesen U-Raum wird das Ende des Werkstückes hindurchgeschoben, so daß das lange, nicht zu erwärmende Ende des Werkstükkes senkrecht aus dem U-Raum herausragt. Mit dieser Anordnung ist zwar ein kontinuierliches Erwärmen möglich, und es ist nicht erforderlich, die Werkstücke zu irgendeiner Zeit entgegen dem allgemeinen Materialfluß zu bewegen. Sie ist aber aufwendig und kostspielig in der Herstellung, weil für die einzelnen Knickstellen die Hohlleiter auf Gehrung geschnitten und verlötet werden müssen. Die U-Öffnung ist in ihrer Größe nicht veränderbar, so daß bei Änderung der Werkstückabmessungen Tunnelinduktoren anderer Abmessungen verwendet werden müssen. Diese U-förmigen Tunnelinduktoren haben außerdem den Nachteil, daß sie infolge von Feldüberlagerungen einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad aufweisen.The so-called tunnel inductor is known to avoid this disadvantage. Such a tunnel inductor can be thought of as having arisen from one laid in a rectangle Ladder spiral that is bent at right angles on two parallel lines. To this An open U-space is created from closely spaced ladders. Through this U-space is pushed through the end of the workpiece, so that long, not end of the workpiece to be heated protrudes vertically from the U-space. With this Arrangement, continuous heating is possible, and it is not necessary to move the workpieces at any time against the general flow of material. But it is complex and costly to manufacture because it is individual Kinks the waveguide must be mitered and soldered. The size of the U-opening cannot be changed, so that when the workpiece dimensions change Tunnel inductors of other dimensions must be used. These U-shaped tunnel inductors also have the disadvantage that they have a relatively have poor efficiency.

Es ist ferner bekannt, für den genannten Zweck Heizleiterschleifen vorzusehen, die in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Diese Ebenen liegen in einem Abstand voneinander, der etwas größer ist, als der Werkstückdicke entspricht. Zwischen diesen Heizleiterschleifen werden die Werkstückenden hindurchgeführt. Bekanntermaßen können derartige Induktoren auch mehrwindig ausgeführt werden, wobei durch Wahl der Windungsabstände die Heizcharakteristik beeinflußt werden kann. Auch diese Induktorart hat wegen ungünstiger Feldüberlagerungen einen verhältnismäßig hohen Energieverbrauch, was für eine Erwärmung der Werkstücke bis in den Kern für Zwecke der Warmverformung im Gegensatz zu der nur oberflächlichen Erwärmung für das Oberflächenhärten von ausschlaggebender Bedeutung ist.It is also known to use heating conductor loops for the stated purpose provided, which are arranged in two mutually parallel planes. These levels are at a distance from each other that is slightly larger than the workpiece thickness is equivalent to. The ends of the workpiece are passed between these heating conductor loops. As is known, inductors of this type can also have multiple windings, with the heating characteristics can be influenced by choosing the distance between the windings. Even this type of inductor has a relatively high value due to unfavorable field superimpositions high energy consumption, which means that the workpieces are heated to the core Purposes of hot deformation as opposed to only superficial heating for surface hardening is crucial.

Zweck der Erfindung ist es, einen Induktor zu schaffen, der einfach in der Herstellung ist, einfach an verschiedene Werkstückdicken angepaßt werden kann und außerdem einen möglichst geringen Energieverbrauch bei gleichzeitig gutem thermischem Wirkungsgrad aufweist.The purpose of the invention is to create an inductor that is simple is in the production, can easily be adapted to different workpiece thicknesses can and also the lowest possible energy consumption with good at the same time having thermal efficiency.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem erfindungsgemäß die Heizleiterschleifen als in ihren parallel zur Werkstückachse liegenden Ästen sich überdeckende mäanderförmige Leiterzüge ausgebildet sind und innerhalb jeder Mäanderebene die Abstände der Äste so gewählt sind, daß sich definierte Heizstellen bilden. Auf diese Weise werden schädliche Feldüberlagerungen vermieden, und gleichzeitig wird sichergestellt, daß thermische Verluste gering gehalten werden. Somit ergibt sich ein guter Gesamtwirkungsgrad des Induktors. Zweckmäßigerweise werden die die Heizstellen bildenden Mäanderäste mit lamellierten Blechpaketen besetzt, um einerseits eine Konzentrierung der magnetischen Felder zu erzielen und andererseits eine Kopplung der in einer Ebene benachbarten Äste zu vermeiden. Gelegentlich kann es zweckmäßig sein, jeden Mäander für sich allein an je einen besonderen Transformator anzuschließen.This object is achieved by the heating conductor loops according to the invention than overlapping meander-shaped branches in their branches lying parallel to the workpiece axis Conductor lines are formed and the distances between the branches within each meander plane are chosen so that defined heating points are formed. Be that way harmful field overlaps are avoided, and at the same time it is ensured that thermal losses are kept low. This results in a good overall efficiency of the inductor. The meander branches forming the heating points are expediently Occupied with laminated sheet metal stacks in order to concentrate the magnetic To achieve fields and on the other hand a coupling of the neighboring in a plane Avoid branches. Occasionally it can be useful to meander each one on its own to be connected to a special transformer each.

Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung werden die Enden von Stangen, Stäben, Rohren od. dgl. parallel zu den Mäanderästen eingelegt und im Takt von einer Heizstelle zur anderen bewegt, so daß eine Bewegung entgegen dem allgemeinen Materialfluß nicht erforderlich ist.In a device according to the invention, the ends of rods, Rods, tubes or the like. Inserted parallel to the meander branches and in time with one Heating point moved to the other, so that a movement against the general flow of material is not required.

Die Anordnung wird zweckmäßigerweise so getroffen, daß bei jedem Leiterzug eine gerade Anzahl von parallelen Ästen vorgesehen ist, die die Heizstellen bilden. Es ist auch denkbar, in jedem Leiterzug eine ungerade Anzahl Leiteräste vorzusehen. Es ergeben sich dann aber gewisse Schwierigkeiten bei der Umführung des Stromes von einer Ebene in die andere.The arrangement is expediently made so that with each conductor run an even number of parallel branches is provided which form the heating points. It is also conceivable to provide an odd number of conductor branches in each conductor run. However, there are then certain difficulties in diverting the current from one level to the other.

Der Abstand der beiden Leiterzüge und damit die lichte Weite der Heizstellen ist einstellbar; denn es ist lediglich erforderlich, die Länge der die beiden Leiterzüge verbindenden Umführung zu vergrößern oder zu verkleinern. Insgesamt ergibt sich dabei außerdem ein in der Herstellung einfacher Induktor.The distance between the two conductor tracks and thus the clear width of the heating points is adjustable; because it is only necessary to measure the length of the two conductor tracks connecting bypass to enlarge or reduce. Overall it results it also has an inductor that is simple to manufacture.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing is a preferred embodiment of the invention shown schematically.

Der Induktor besteht aus zwei mäanderförmigen Leiterzügen A und B, die in zwei parallelen Ebenen übereinanderliegen. Die Mäanderäste sind geradlinig ausgebildet. Der Leiterzug A besteht aus den Ästen 1, 2, 3 und 4. Sie liegen parallel zueinander und weisen Abstände 15 voneinander auf, die so gewählt sind, daß sich definierte Heizstellen ausbilden. Es können ferner auf den Ästen lamellierte Blechpakete 5 aufgesetzt werden, wie dies an sich in der Technik des Induktorbaues bekannt und üblich ist.The inductor consists of two meandering conductor tracks A and B, which lie one above the other in two parallel planes. The meander branches are straight. The conductor path A consists of the branches 1, 2, 3 and 4. They are parallel to one another and have distances 15 from one another, which are chosen so that defined heating points are formed. Laminated sheet metal stacks 5 can also be placed on the branches, as is known and customary in the art of inductor construction.

Die Äste 1 und 2 sind durch den Leiterabschnitt 6 miteinander verbunden, die Äste 2 und 3 durch den Leiterabschnitt 7 und die Äste 3 und 4 durch den Leiterabschnitt B. Der Leiterzug B ist genau entsprechend ausgebildet. Die Leiteräste 1', 2', 3' und 4' werden von den entsprechenden Leitern 1, 2, 3 und 4 des Leiterzuges A überdeckt. Jeweils der Raum zwischen den Leitern 1 und 1', 2 und 2', 3 und 3', 4 und 4' bilden eine Heizstelle, in die das Ende 9 eines langgestreckten Werkstückes bzw. einer Stange eingelegt wird. An jeder Heizstelle verbleibt das Werkstück eine gewisse Zeit und wird sodann quer zu seiner Längserstreckung zur nächsten Heizstelle verschoben.The branches 1 and 2 are connected to each other by the ladder section 6, the branches 2 and 3 through the ladder section 7 and the branches 3 and 4 through the ladder section B. The conductor run B is designed exactly accordingly. The ladder branches 1 ', 2', 3 ' and 4 'are covered by the corresponding conductors 1, 2, 3 and 4 of the conductor path A. Form the space between conductors 1 and 1 ', 2 and 2', 3 and 3 ', 4 and 4', respectively a heating point in which the end 9 of an elongated workpiece or a Rod is inserted. The workpiece remains a certain amount at each heating point Time and is then moved transversely to its longitudinal extension to the next heating point.

Die beiden Leiterzüge A und B sind durch die Umführung 10 in Reihe geschaltet. Der Anschluß der beiden Leiterzüge A und B an die Stromquelle erfolgt über die Anschlüsse 11 und 12. Der Abstand 13 zwischen den Leiterzügen A und B, der die lichte Weite der Heizstellen bestimmt, ist in einfacher Weise einstellbar, indem die Länge der Umführung 10 vergrößert oder verkleinert wird. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch eine Verschraubung 14 mit Langloch oder indem die Rückführung 10 als wassergekühltes Kabel ausgeführt wird.The two conductor tracks A and B are connected in series by the bypass 10. The connection of the two conductor runs A and B to the power source takes place via the connections 11 and 12. The distance 13 between the conductor runs A and B, which determines the clear width of the heating points, can be easily adjusted by increasing the length of the bypass 10 or is reduced in size. This is expediently done by a screw connection 14 with an elongated hole or by the return line 10 being designed as a water-cooled cable.

Die Pfeile an den Leitern kennzeichnen die jeweilige Stromrichtung.The arrows on the conductors indicate the current direction.

Im gewählten Beispiel haben die Leiterzüge A und B jeweils vier Äste, die die Heizstellen bilden. Es könnte auch zwei Äste oder eine größere gerade Anzahl von Ästen vorgesehen sein. Die Anordnung von Ästen in ungerader Anzahl ist nicht so vorteilhaft.In the example chosen, the conductors A and B each have four branches, which form the heating points. It could also be two branches or a larger even number be provided by branches. The arrangement of branches in odd numbers is not so beneficial.

Unter gewissen Voraussetzungen kann es zweckmäßig sein, auch eine stetige Bewegung der Werkstücke vorzusehen. In diesem Fall wird die Anordnung so getroffen, daß der Induktor gegen Federkraft zusammen mit den Werkstücken bewegt wird, während die Werkstückenden erwärmt werden. Nach beendetem Aufheizen wird der Induktor freigegeben und durch die Feder in die Ausgangsstellung zurückgeführt. Insbesondere bei verhältnismäßig schweren und langen Werkstücken sowie bei kurzen Heiztakten kann der stetige Gleichlauf von Induktor und Werkstück mechanisch einfacher sein als eine unstetige Relativbewegung.Under certain conditions it can be useful, including one provide constant movement of the workpieces. In this case, the arrangement becomes like this taken that the inductor moves against spring force together with the workpieces while the workpiece ends are being heated. When the heating is complete, the The inductor is released and returned to its original position by the spring. Especially with relatively heavy and long workpieces as well as short ones The constant synchronization of inductor and workpiece can make heating cycles mechanically easier to be as a discontinuous relative movement.

Claims

Claims: 1. Inductor for heating the ends of elongated workpieces such as rods, rods, tubes or d-1. with heating conductor loops, which are arranged in two parallel planes at a distance slightly greater than the workpiece thickness and between which the ends can be passed step by step, characterized in that the heating conductor loops as meander-shaped conductors overlapping in their branches parallel to the workpiece axis ( A, B) are formed and that within each meander plane the branches (1, 2, 3, 4; 1 ', 2', 3 ', 4') have defined distances (15) from one another which form heating points.

2. Inductor according to claim 1, characterized in that the meander branches forming the heating points are occupied by laminated sheet metal stacks (5) are.

3. Inductor according to claim 1 or 2, characterized in that the distance (13) between the conductor tracks (A, B) is adjustable.