DE1452662C - Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnet feldes hoher Intersitat fur die Verfor mung von Werkstucken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes hoher Intensität für die Verformung von Werkstücken, insbesondere für ein Einschnüren von Metallrohren, mit einer Spule aus elektrisch leitendem Material, in deren Innenraum das zu verformende Werkstück einzuführen ist, mit einem in sich geschlossenen, hohlzylinderförmigen, die Spule im wesentlichen koaxial umfassenden Mantel aus einem elektrisch leitenden Material, mit einer Außenschicht aus elektrisch isolierendem Material zwischen der Spule und dem Mantel, mit einer hohlzylinderförmigen Innenschicht aus einem elektrisch isolierenden' Material an der Innenseite der Spule, mit Deckelteilen aus elektrisch leitendem Material auf den offenen Seiten des Mantels und mit Stromzuführungsleitungen für die Spule.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt, wobei jedoch der Mantel zur Vermeidung von Wirbelströmen auf seiner gesamten radialen Tiefe entlang einer Mantellinie geschlitzt ist (USA.-Patentschrift 3114 585). Hierbei besteht die Außenschicht aus einem Werkstoff mit hohem magnetischem Widerstand, beispielsweise einem Glasfaserwerkstoff, und die Innenschicht ist von einem Luftraum gebildet. Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil geringer mechanischer Festigkeit.

Es ist weiter eine Vorrichtung ähnlich der eingangs genannten bekannt, wobei jedoch die Innenschicht aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet und zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten geschlitzt ist, eine Außenschicht nicht vorhanden ist und der Mantel, in den hier die Spule eingebettet ist, ebenfalls geschlitzt ist, so daß SiQh auch in diesem Fall eine nur geringe mechanische Festigkeit ergibt (belgische Patentschrift 628 509).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes hoher Intensität für die Verformung von Werkstücken die Spule möglichst sicher mechanisch abzustützen und von der Umgebung derart abzuschirmen, daß sie nicht in unerwünscht hohem Maße Energie an die Umgebung abgibt; zu dieser Umgebung gehören in erster Linie die Abschirmung und die Abstützung der Spule.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Außenschicht einen niedrigen magnetischen Widerstand aufweist, daß die Innenschicht einen höheren magnetischen Widerstand als die Außenschicht aufweist und daß die Außenschicht dicker ist als die Innenschicht.

Der hohe magnetische Widerstand und die relativ geringe Dicke der Innenschicht führen zu einer Feldkonzentration in dem zu verformenden Werkstück, während der niedrige magnetische Widerstand und die relativ große Dicke der Außenschicht Streuverluste vermeidet und insbesondere dazu führt, daß der Mantel nur von einem schwachen Magnetfeld durchsetzt ist. Dies wiederum läßt,eine in sich geschlossene und hohlzylinderförmige, also nicht geschützte Ausführung zu, so daß der Mantel zu einer mechanisch festen Abstützung der Spule geeignet ist, ohne im- besonderen Maße Wirbelstromverlusten ausgesetzt zu sein. Soweit trotzdem im Mantel Wirbelströme auftreten, wirken sie den von der Spule ausgeübten Kräften entgegen und unterstützen daher im Betrieb die Festigkeit der Vorrichtung.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Stromzuführungsleitungen von Isolierschichten beidseitig abgedeckt zwischen dem Mantel und den Deckelteilen verlaufen und an ihren inneren Enden axial in Richtung zur Spule sich erstreckende Kontaktansätze aufweisen. Diese Gestaltung führt zu einem gewissen axialen Abstand der Deckelteile von der Spule und trägt dadurch zur Feldkonzentrierung innerhalb der Spule und zu einer Verminderung der mechanischen Belastung der Deckelteile bei.

ίο Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung und durch ein in sie eingeführtes, bereits verformtes

i$.. Werkstück,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und ein noch nicht verformtes Werkstück in perspektivischer Explosionsdarstellung.

Die dargestellte Ausführungsform eignet sich besonders für ein Einschnüren von Metallrohren. Ein solches Werkstück 18 ist in Fig. 1 in verformten!, in F i g. 2 in noch nicht verformten! Zustand gezeigt.

Die Vorrichtung weist eine in einem Gehäuse 14

angeordnete Spule 12 auf, in deren Innenraum 16

as das Werkstück 18 einzuführen ist. Wird die Spule 12 von einem Stromstoß hoher Amplitude durchflossen, so erzeugt sie ein Magnetfeld, welches in der Oberfläche des Werkstücks 18 Wirbelströme induziert. Die Wechselwirkung zwischen den induzierten Strömen und dem Magnetfeld erzeugt eine das Werkstück 18 verformende Kraft.

Das aus einem elektrisch leitfähigem Material bestehende Gehäuse 14 dient als Träger der Spule 12 und schirmt sie gegenüber ihrer Umgebung ab. Es setzt sich aus einem in sich geschlossenen, hohlzylinderförmigen, die Spule 12 koaxial umfassenden Mantel 28 und aus zwei Deckelteilen 48 zusammen, die auf den offenen Seiten des Mantels 28 mittels Schrauben 50 befestigt sind, welche Öffnungen 52

durchsetzen und in Gewindelöcher 54 des Mantels 28 eingeschraubt sind. Der Mantel 28 hat zur Erzielung genügender mechanischer Festigkeit eine große radiale Dicke und besteht aus einem mechanisch widerstandsfähigen Material, beispielsweise Stahl.

Im Betrieb wirken auf die Spule 12 Kräfte, die im Sinne ihrer Aufweitung wirken. Diese Kräfte werden über eine Außenschicht 26 auf den Mantel 28 übertragen. Die im Mantel induzierten Wirbelströme bewirken andererseits auf die Spule 12 wirkende Gegenkräfte.

Um Energieverluste auf Grund von im Gehäuse 14 induzierten Wirbelströmen gering zu halten, soll die magnetische Flußdichte zwischen Spule 12 und Mantel 28 geringer sein als im Innenraum 16. Dies wird dadurch erreicht, daß die zwischen Spule 12 und Mantel 28 befindliche, aus elektrisch isolierendem Material bestehende Außenschicht 26 einen niedrigeren magnetischen Widerstand und eine wesentlich^ größere radiale Dicke als die an der Innenseite der Spule 12 vorgesehene, ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material bestehende Innenschicht 22 aufweist. Daher wird nur im Innenraum 16 ein Magnetfeld hoher Intensität erzeugt, das eine Verformung des Werkstücks 18 bewirkt.

Die Spule 12 ist aus einem flachgewalzten Berylliumdraht hergestellt, welcher um die Innenschicht 22 gewickelt ist. Diese weist an ihrer Außenseite zur Aufnahme der Spule 12 eine schraubenförmig verlaufende

Rinne 24 auf. Zwischen einem Ende 20 der Spule 12 und einem Deckelteil 48 ist jeweils ein Abstand gelassen, um für den hier radial verlaufenden Magnetfluß einen Weg geringen magnetischen Widerstands frei zu lassen.

Die Speisung der Spule 12 mit Stromstößen erfolgt über zwei Stromschienen 46, die durch eine Zwischenlage 47 isoliert sind, und über Stromzuführungsleitungen 30. Diese sind in einer zur Längsachse der Vorrichtung senkrechten Ebene jeweils in eine Isolierschicht 36 mit einer Aufnahmeöffnung 44 eingebettet. In axialer Richtung sind sie beidseitig von Isolierschichten 34, 38 abgedeckt und mit diesen zwischen dem Mantel 28 und den Deckelteilen 48 angeordnet. Zum Durchtritt der so gebildeten Leiteranordnung 32 weist die Stirnseite 29 des Mantels 28 beidseitig einen entsprechenden ringsegmentförmigen Ausschnitt auf. An ihren inneren Enden weisen die Stromzuführungsleitungen 30 sich radial in Richtung zur Spule 12 hin bis zu deren Enden 20 erstreckende Kontaktansätze 31 auf, die öffnungen 42 der Isolierschichten 34 durchsetzen. Die Kontaktansätze 31 überbrücken so den Abstand zwischen den Enden 20 der Spule 12 und den Deckelteilen 48. Die Isolierschichten 34, 36, 38 weisen jeweils eine öffnung 40 auf und tragen so zur Bildung des Innenraumes 16 bei. Insgesamt wird durch die Anordnung und Ausbildung der Leiteranordnung 32 die Stromzuführungsleitung 30 in einfacher Weise gegen jede Verschiebung gesichert und mit der Spule 12 leitend verbunden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes hoher Intensität für die Verformung von Werkstücken, insbesondere für ein Einschnüren von Metallrohren, mit einer Spule aus elektrisch leitendem Material, in deren Innenraum das zu verformende Werkstück einzuführen ist, mit einem in sich geschlossenen, hohlzylinderförmigen, die Spule im wesentlichen koaxial umfassenden Mantel aus einem elektrisch leitenden Material, mit einer Außenschicht aus elektrisch isolierendem Material zwischen der Spule und dem Mantel, mit einer hohlzylinderförmigen Innenschicht aus einem elektrisch isolierenden Material an der Innenseite der Spule, mit Deckelteilen aus elektrisch leitendem Material auf den offenen Seiten des Mantels und mit Stromzuführungsleitungen für die Spule, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (26) einen niedrigen magnetischen Widerstand aufweist, daß die Innenschicht (22) einen höheren magnetischen Widerstand als die Außenschicht (26) aufweist und daß die Außenschicht (26) dicker ist als die Innenschicht (22).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungsleitungen (30) von Isolierschichten (34, 38) beidseitig abgedeckt zwischen dem Mantel (28) und den Deckelteilen (48) verlaufen und an ihren inneren Enden axial in Richtung zur Spule (12) sich erstreckende Kontaktansätze (31) aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen