DE1452658A1 - Formspulenanordnung fuer ein elektromagnetisches Formgeraet - Google Patents

Description

Formspulenanordnung für ein elektromagnetisches Formgerät

Me vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Formvorrichtung, insbesondere auf eine Formspulenanordnung für ein elektromagnetiaches Formgerät.

In den vergangenen Jahren wurden Verfahren und Geräte entwickelt für die Formung von Material durch Anwendung magnetischer Felder hoher Flußdichte. Bei diesen Geräten wird ein magnetisches Feld hoher Flußdichte um einen geformten leiter erzeugt, indem ein Stromstoß hoher AmpeAahl durch den Leiter geschickt wird. Dieses pulsierende Magnetfeld hoher Dichte erzeugt in einem leitenden Werkstück, das innerhalb des Magnetfeldes angeordnet ist, einen'Strom, der auf die Oberfläche des Werkstücks konzentriert ist. Dieser induzierte Strom verläuft immer in einer solchen Richtung, daß das magnetische Feld von dem Werkstück ausgeschlossen wird. Dies ergibt einen Druck auf das Werkstück, der der

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Energiedichte des magnetischen Feldes entspricht. Dieser Druck wird so hoch gemacht, daß er ausreicht, das Werkstück zu formen.

Die Form des Leiters oder der Formspulenanordnung, die in einem solchen Gerät verwendet wird, hängt von der Form des Werkstücks und der des gewünschten Endprodukts ab. Da es jedoch wünschenswert ist, verschiedene Formvorgänge mit einer einzigen Formspulenanordnung anzuführen, ist die Spulenanordnung vorzugsweise- so ausgelegt, daß sie verschiedenen Größen und Formen der Werkstücke angepaßt werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Formspulenanordnung für ein elektromagnetisches Formgerät zu schaffen, die gegebenenfalls dazu geeignet ist, verschieden geformte Werkstücke umzuformen. Die Formspulenanordnung soll im Betrieb leistungsfähig sein und einen relativ hohen Wirkungsgrad aufweisen. Ferner soll sie relativ billig herzustellen und doch dauerhaft im Gebrauch sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figuren.

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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer elektromagnetischen Formspule gemäß der Erfindung} Teile der Spulenanordnung sind abgebrochen, um andere Teile besser darstellen zu können.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht längs der Linie 2-2 der Fig. 1 j Teile des Geräts sind ebenfalls weggelassen, um einen besseren Einblick in das Innere der Anordnung zu gewähren.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter perspektivischer Darstellung einen Teil der Spulenanordnung der Fig. 1 und 2.

Fig. 4 zeigt ein Schnittbild längs der Linie 4-4 der Fig. 1.

In den Zeichnungen ist eine Formspulenanordnung dargestellt, die dazu geeignet ist, in ein elektomagnetisch.es Formgerät eingebaut zu werden. Die Formspulenanordnung enthält einen ringförmigen Kern 10 aus leitendem Material und eine Spule 12 aus leitendem Material, die den leitenden Kern 10, ;jedoch von diesem isoliert, umgibt. Ein im wesentlichen zylindrisches feldausbildendes Element 14 aus leitendem Material ist auswechselbar innerhalb des durch den Ringkern 10 definierten Raumes angeordnet.

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Dieses feldformende Element 14 hat eine Öffnung 16 für die Aufnahme des Werkstücks, das geformt werden, soll, außerdem weist es einen Spalt 18 zwischen seiner äußeren Oberfläche und der öffnung 16 auf.Die dem ringförmigen Kern 10 zugewandte Oberfläche des feldformenden Elements 14 weist Vorrichtungen 20 auf, die zur elektrischen Isolierung des feldformenden Elements von den Kern TO dienen.

Die dargestellte|Pormspulenanordnung ist dazu geeignet, in einem elektromagnetischen Formgerät (nicht dargestellt) befestigt zu werden* Ein derartiges elektromagnetisches Formgerät ist in der Anmeldung Serial No. 171 vom 6. 2. 1962 beschrieben. Das Gerät enthält im wesentlichen eine Quelle für pulsierenden Strom und einen Steuerkreis hierfür. In dem Gerät ist außerdem eine Klammer vorgesehen, mit der die Formspulenanordnung in der entsprechenden Lage in dem Formgerät befestigt werden kann. Außerdem dient sie dazu, die Verbindung zur Erde und eine Hochspannungsverbindung mit der Formspul enanordnung herzustellen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Formspulenanordnung die Spule oder das Selenoid 12, das aus einem rohrförmigen Leiter 22 aus einem Material wie beispielsweise Kupfer, B_erylliumkupfer usw. geformt sein kann. Die beiden Enden 24 und 26 des Leiters 22 ragen

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ORIGINAL INSPECTED

- 5 radial aus der Spule 12 hemis.

Die Spule 12 wird vorzugsweise gekühlt, um den Temperaturanstieg - bedingt durch die hohen Stromimpulse im Leiter 22 - zu begrenzen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Spule 12 dadurch gekühlt, daß ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durch den leiter 22 geschickt wird. Hierzu sind zwei koaxiale Durchgänge in dem Leiter 22 vorgesehen, und zwar durch Einbringen einer Röhre 28. Die Röhre 28 besteht vorzugsweise aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus Nylon, um ein funkenüberspringen zwischen der Röhre und dem Leiter zu vermeiden. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist das Ende 24- des Leiters 22 durch einen geeigneten Stöpsel 30 verschlossen. Das andere Ende 26 trägt eine koaxiale Kupplung 32, mit de-r die Röhre an eine Kühlung angeschlossen werden kann, die in dem Formgerät enthalten sein kann. Auf diese Weise entsteht ein zusammenhängender £*kiMi4*«£ Weg für das Kühlmittel, der von der Kupplung 32 über den Ringspalt zwischen der Röhre 28 und dem Leiter 22 zu dem verschlossenen Ende 34· und zurück durch die Röhre 28 zu der Kupplung 32 führt.

Das magnetische Feld, das durch einen pulsierenden Strom in der Spule 12 aufgebaut wird, wird mit Hilfe stromkonzentrierender Vorrichtungen 34 verdichtet. Diese Vorrichtungen enthalten den Ringkern 10 und das aus-

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wechselbare im allgemeinen zylindrische feldformende Element 14', "das in dem ringförmigen Kern angeordnet ist« Der Ringkern 10 besteht aus einem gut leitenden Material, "beispielsweise aus Berylliumkupfer, Kupfer usw, und befindet sich innerhalb der Spule 12, so daß seine äußere Oberfläche die Spule 12 berührt. Um die Rückstoßkraft zwischen der Spule 12 und dem Kern 10 zu vermindern und außerdem eine enge elektrische Kupplung zwischen dem Kein und der Spule zu erhalten, ist die Spule 12 innerhalb einer schraubenförmigen Rille 36 in der Außenfläche des Ringkerns 10 angeordnet. Sie ist von dem Ringkern 10 durch die Röhre 38 aus Isoliermaterial· auf dem leiter 22 isoliert.

Der Ringkern 10 hat einen radial verlaufenden Spalt 40, um einen Stromweg für den in dem Kern induzierten Strom zu schaffen, so daß dieser zwischen der Außen- und der Innenfläche fließen kann. Ein Stück 42 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus einem mit Glasfaser verstärktem Kunststoff, befindet sich innerhalb des Spaltes 40, damit die gewünschte Größe des Schlitzes erhalten bleibt. Wie insbesondere aus Fig. 1 herv-or-.geht, ist der Aufbau der Spule 12 durch Isolier- und Baumaterial 44 auf der Außenfläche verstärkt. Hier besteht das Baumaterial 44 aus einem mit Kunststoff imprägnierten Glasfasergespinst, das um die Spule 12

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und die Teile des Kerns 10, die über die Spule hinausragen, herumgewickelt ist, Das Grlasfasergespinst 44 ist seinerseits wieder mit einem Überzug 46 aus Isoliermaterial, beispielsweise mit einem Kunstharz überzogen.

Wie bereits gesagt, befindet sich das auswechselbare feldformende Element 14 innerhalb des Ringkerns 10, Das dargestellte feldformende Element 14 hat im wesentlichen Zylindergestalt; sein Durchmesser ist etwas kleiner als der innere Durchmesser des Ringkerns 10. Es besteht aus einem leitenden Material, beispielsweise Klopfer, Berylliumkuper usw., und ist elektrisch von dem Kern durch die Vorrichtung 20 isoliert. Diese besteht aus einer Umhüllung aus hochisolierendem Material, beispielsweise aus einem Gespinst aus Glasfasern, das mit einem Kunstharz imprägniert worden ist.

Das Element 14 hat eine koaxiale im allgemeinen kreisförmige öffnung 16 für die Aufnahme eines Werkstücks (nicht dargestellt), das geformt werden soll. Das eine Ende des Elementes hat eine kreisförmige Ausnehmung 52, deren Durchmesser größer ist als die Öffnung 16, so daß das !Formen des Werkstücks nur am anderen Ende des Elements 14 vorgenommen wird. Dieses Ende des Elements 14 hat eine zusätzliche Verstärkung, die in eine Rille 54 der äußeren Oberfläche als Hülle 20 aus einer mit

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Kunststoff imprägnierten Glasfaser eingelegt ist. Der Spalt 18, der sich von der Außenfläche des Elements 14 bis zur Innenfläche erstreckt, ist als Stromweg für den in der Außenfläche induzierten Strom vorgesehen, so daß dieser Strom zur Innenfläche und von dieser weg fließen kann. Der Spalt 18 ist mit einem Isoliermaterial 58, beispielsweise einer mit Kunststoff imprägnierten Glasfaser, gefüllt, damit die Hülle des Glasfasergespinstes die Größe des Schlitzes 18 nicht vermindern kann,

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das auswechselbare feldformende Element 14 in dem Ringkern 10 durch zwei Sicherungsringe 60 und 62 gehalten. Jeder der Ringe 60 und 62 besteht aus IsoliErmaterial", beispielsweise aus Kunststoff imprägnierten Glasfasern und ist an dem Ende des Kerns 18, beispielsweise durch Schrauben 64»angebracht. Der innere Durchmesser der Ringe 60 unl, 62 ist etwas kleiner als der äußere Durchmesser des Elements 14, so daß zwar das Element^J14 an' seiner Stelle gehalten wird, jedoch das Einsetzen eines Werkstücks in das Ele3n ent 14 nicht behindert wird.

Die Form und Größe der Öffnung des feldformenden Elements 14 hängt von dem zu formenden Werkstück und von dem · gewünschten Endprodukt ab. Für Werkstücke anderer Form oder Größe werden andere feldförmehde Elemente mii;'

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geeigneten Öffnungen, deren Querschnitt "bäe pielsweise quadratisch oder dreieckig sein kann» eingesetzt.

Die dargestellte formapulenanordnung wird durch einen radial nach aulen verlaufenden im allgemeinen flachen rechtwinkligen Montageträger 66 mit Erde verbunden und von der Klammervorrichtung in dem elektrgmagnetitschen Formgerät getragen* Wie in fig. 2 dargestellt ist, hat dfi» Montage träger ^6 eine plattenfqrmige Konstruktion Vtfid ist mit dem lingkern 10 iifeer einen mit ihia ausammenhängeinSin relativ dicken lDeil *7Ö v^r^ünden*

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Wie in Pig." 2 dargestellt ist* liat 4ie Außenfläelie der Schicht 68 einen etwa kreisförmigen Vorsprung der in die Eiammervorriohtung eingesetzt werden kann und als Anschlag für die lage der Anörd-ffüng in der Pormspulenanordnung dient.

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hergsteilt. Der Teil 96 besteht aus zwei parallelen Platten 98 und 100 mit einander gegenü'berliegenden Rillen 101 für die Aufnahme des verschlossenen Endes 24 der Spule 12. Die Platten 98 und 100 sind dicht um das nichtisolierte Ende 24» "beispielsweise mit Schrauben 102, gesklemmt. Die Platte 96 hat einen länglichen rechteckigen Vorsprung 104, der parallel zum Ende 24 verläuft und von einer entsprechenden Ausnehmung 106 in der Isolierschicht 68 aufgenommen wird. Die Dicke der Platte 96 ist etwas größer als die'Tiefe der Ausnehmung 94 in der Isolierschicht 78, so daß die Oberfläche der Platte 96 über die Oberfläche der Isolierschicht 78 hervorsteht und so einen guten Kontakt mit der Hochspannungsverbindung liefert.

Die dargestellte Formspulenanordnung· hat eine relativ hohe Leistung und einairelativ hohen Wirkungsgrad im Betrieb. Es besteht eine enge Verbindung zwischen der Spule und den den Fluß verdichtenden Vorrichtungen. Außerdem sind alle Teile, die unter einer mechanischen Beanspruchung stehen, durch ein festes Material verstärkt. Das feldformende Element kann leicht ausgewechselt und durch andere Elemente ersetzt werden.

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Claims (6)

1. Pat en t a η s ρ r ü ehe

   .j Formspulenanordnung für ein elektromagnetisches Formgerät, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem geschlitzten Ringkern (10) aus leitendem Material eine isolierte Spule (12) aus leitendem Material angebracht ist und daß ein im allgemeinen zylindrisches fel-ifor;;ienc>es auswechselbares Element (1.4) aus leitendem Material innerhalb des Kerns (10) durch Vorrichtungen (20) von dem Kern (10) isoliert angeordnet ist, das mit einer öffnung (16) versehen ist und einen Spalt (40) zwischen seiner Außenfläche und der öffnung (16) aufweist.
2. 2. Formspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) in seiner Außenfläche eine schraubenförmige Rille⁴ (36) aufweist und daß die isolierte Spule (12) in dieser Rille (36) angeordnet ist.
3. 3. Formspulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (12) von einem isolierenden Baustoff (44) umhüllt ist und daß die zur Isolierung dienenden Vorrichtungen (20) eine

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   Bewehrung (46) aus Isoliermaterial des feldformenden Elementes (14) darstellen.
4. 4. lOrmspulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (12) als flüssigkeitsgekühlter rohrförmiger Leiter (22) ausgebildet ist, der an seinem einen Ende (24) verschlossen ist und eine Röhre (28) aus Isoliermaterial enthält, die innerhalb des Leiters (22) nahe bis zu seinem verschlossenen Ende (22) verläuft, wobei die Röhre (28) einen solchen Durchmesser aufweist, daß ein Ringspalt zwischen der Röhre (28) und dem Leiter (22) gebildet wird und daß Vorrichtungen (32) geschaffen sind, durch die die Röhre (28) und der Leiter (22) mit einem Kühlkreislauf verbunden sind.
5. 5. Formspulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 'dadurch gekennzeichnet, daß das feldformende Element

   (14) eine kreisförmige Öffnung (52) aufweist, deren Durchmesser sich gegen das eine Ende des Elements hin vermindert und daß eine ringförmige Rille (54) im Umfang des genannten Elements (14) vorgesehen ist, und zwar an seinem anderen Ende.
6. 6. Formspulenanordnung naoh einem der Ansprüche 1*bis 5» ■ dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (60, 62) vorgesehen sind, durch die das feldformende Element (14) in dem Kern (10) gehalten ist.

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