DE1583324A1

DE1583324A1 - Inductor for heating a surface layer on the inner wall of cylinders

Info

Publication number: DE1583324A1
Application number: DE19671583324
Authority: DE
Inventors: Herbert Geisel; Dr-Ing Gerhard Seulen
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1967-08-29
Filing date: 1967-08-29
Publication date: 1970-08-06
Also published as: DE1583324B2

Description

Induktor zum Erhitzen einer Oberflächenschicht auf der Innenwandung von Zylindern Die Anmeldung bezieht sich auf einen Induktor zum induktiven Erhitzen einer verhältnismäßig dünnen Oberflächenschicht auf der Innenwandung von vornehmlich dickwandigen, metallischen Zylindern. Diese Art der induktiven Erhitzung geschieht zum Zwecke des Aufschmelzens einer überzugsechicht, die vor, während oder nach dem Erhitzen in den Innenraum des Zylinders eingebracht und durch rasches Rotieren des Zylinders in an sich bekannter Weise gleichmäßig auf die Innenfläche verteilt wird. Inductor for heating a surface layer on the inner wall of cylinders The application relates to an inductor for inductive heating of a relatively thin surface layer on the inner wall of mainly thick-walled, metallic cylinders. This type of inductive heating is done for the purpose of melting a coating sixteenth layer before, during or after heating introduced into the interior of the cylinder and distributed by rapidly rotating the cylinder in a known per se evenly on the inner surface.

Derartige Induktoren können auch beim Oberflächenhärten der Innenfläche Verwendung finden. Dabei wird - wie gleichfalls bekannt - die Innenfläche nach erfolgter Erhitzung mittels eines flüssigen oder gasförmigen Abschreckmittels abgeschreckt. Such inductors can also be used for surface hardening of the inner surface . The inner surface after heating by means of a liquid or gaseous quench quenched - In this case - as is also known.

Für das Erhitzen der Innenwandung von Bohrungen, Zylindern o:dgl. zum Zwecke des Oberflächenhärtens sind bereits mit einem Eisenkern versehene Induktoren bekannt geworden (DBP 973 991), bei denen der Eisenkern aus zu einem zylindrischen Körper auf- geschichteten Blechen besteht und in dessen Außenkontur Längs- nuten zur Aufnahme der Heizleiteräste eingelassen sind, Infolge ihrer nur verhältnismäßig geringen Länge. sind diese bekannten Induktoren lediglich zum induktiven Erhitzen bzr, Härten im Vorschub geeignet. Für das gleichzeitige, völlig gleichmäßige Erhitzen der gesamten Innenfläche eines zylin- drischen Körpers, wie dies beispielsweise für das bereits erwähnte Aufschmelzen einer überzugsschicht unerläßlich ist, sind die bekannten Induktoren jedoch nicht brauchbar. O for heating the inner wall of holes, cylinders: the like. for the purpose of surface hardening are already known with an iron core provided inductors (DBP 973 991) in which the iron core is composed of a cylindrical body up laminated plates and in the outer contour of the longitudinal grooves for receiving the heating conductor branches are embedded, a result of their only relatively short length. these known inductors are only suitable for inductive heating or hardening in advance. For simultaneous, completely uniform heating of the entire inner surface of a cylinder-cylindrical body, as a coating layer, for example, indispensable for the aforementioned fusion, known inducers are, however, not usable.

Einen Induktor zum gleichzeitigen Erhitzen einer dünnen Oberflächenschicht an zylindrischen Werkstücken zu schaffen, hat sich daher diese Anmeldung zur Aufgabe gesetzt, Sie be- trifft einen mit--Tssilrequentem Wechselstrom gespeisten Induktor zum induktiven Erhitzen einer dünnen Oberflächen- schicht auf der Innenwandung eines meist dickwandigen, . metallischen Zylinders zum Zwecke des Härtens oder Aufschmelzens eines Überzuges. To create an inductor for the simultaneous heating of a thin surface layer on cylindrical workpieces, this application has set itself the task of hits one with - Tssilrequentem alternating current Inductor for inductive heating of a thin surface layer on the inner wall of a mostly thick-walled,. metallic cylinder for the purpose of hardening or melting a coating.

Erfindungsgemäß besteht der Induktor aus einem an den Innen- durchmesser des Zylinders angepaßten zylindrischen Innen- . leiten, einem gewölbten Zylindermantelsegment als Außenleiter und mindestens einer Verbindungsplatte. Der zylindrische Innenleiter soll vornehmlich hohl ausgebildet und in einen Kühlkreis eingeschaltet sein, Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung entspricht.der Außenleiter einem Zylindersegment von mindestens 12o Winkelgraden. Auf den Außenleiter sollen von Kühlmittel durchflossene Leitungen aufgesetzt sein. According to the invention, the inductor consists of a cylindrical inner diameter that is matched to the inner diameter of the cylinder. conduct, a curved cylinder jacket segment as an outer conductor and at least one connecting plate. The cylindrical inner conductor should primarily be hollow and connected to a cooling circuit. According to a further feature of the invention, the outer conductor corresponds to a cylinder segment of at least 120 degrees. Lines through which coolant flows should be placed on the outer conductor.

Anhand der beigefügten Abbildungen 1 bis 3 soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. The invention is to be explained in more detail below with reference to the accompanying Figures 1 to 3.

Abb. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung skizzenhaft Induktor und zu behandelndes Werkstück, Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Abb. 1 und anhand von .Abb, 3 ist diel Wirkungsweise des neuen Induktors an einem Querschnitt erläutert. In Abb, 1 ist zunächst das zu behandelnde Rohr 1 zu erkennen, des eine verhältnismäßig große Wandstärke aufweist. Das Rohr ist auf Rollen 2 gelagert, welche mit einem gemeinsamen An- trieb versehen und alle indem gleichen Drehsinn rotierend angetrieben sein sollen, Das Rohr rotiert dann in entgegenge- setztem Drehsinn. Von dem Induktor ist der Außenleiter 3 in der Porm eines Zylindermantelsegmentes zu erkennen, An seinem linken Ende ist der Außenleiter über die dreieckförmige Verbindungeplatte 4 mit dem Innenleiter verbunden, von dem lediglioh der Kühlmittelanschluß 5 sichtbar ist. Am anderen Ende ,der Einrichtung ist ein weiterer Kühlmittelanaehluß 6 vorge- sehen, der gleichzeitig als Stromanaehluß für den Induktor dienen soll. Besser erkennbar ist der vorzugsweise hohle Innenleiter 8 des Induktors in Abb, 2, Wird in deri Induktor, wie durch die Pfeile 9 angedeutet, ein mittelfrequenter Weeheelatrbm, bei- spielsweise mit einer Frequenz von 1o kHz eingeleitet, dann fließt infolge der Induktionswirkung in einer genau definier- ten Schicht unterhalb der Oberfläche des Werkstückes ein Strom. Diese Schicht ist in Abb. 2 mit 1o bezeichnet. Infolge der besonderen Ausgestaltung den Induktors bewirkt der er- wähnte induzierte Strom eine Erhitzung der dem Innenleiter zugewandten Schicht 8, Die auf der Außenseite des Zylinders 1 gelegene Schicht wird zwar ebenfalls von dem induzierten Strom durchflossen, eine wesentliche Erhitzung findet jedoch nicht statt. Der Grund hierfUr wird anhand der Abb. 3 deutlich. Die infolge des Stromflusses durch den Induktor entstehenden magnetischen Feldlinien 11 induzieren in bekannter Weise im Rohr eine Spannung, die den in den Schichten 1o fließenden Strom hervor- ruft. Die Dicke dieser Schicht, d.h. die Eindringtiefe des Stromes ist die gleiche, gleiohgtiltig oh sich diese an der Innen- oder Außenfläche den Werkstückes befindet. Infolge der besonderen Ausgestaltung des neuen Induktors steht dem Strom an der Innenfläche des Werkstückes 1 eine Oberfläche ge- ringerer Breite und damit ein entsprechend kleiner stromdurch- flossener Querschnitt zur Verfügung als an der Außenfläche, Infolgedessen ist auch die Stromdichte bzw, die Energie- dichte in der Innenfläche höher und führt zu deren Erhitzung, während die Außenfläche nicht oder nicht in dem Maße aufgehe32t wird. Der Außenleiter 3 des Induktors kann durch aufge- schweißte oder aufgelötete Profile 12 gekohlt sein. Mit der beschriebenen Einrichtung und insbesondere mit dem neuen Induktor können dünne Oberflächeninnenschiehten in zylindrischen Werkstücken zum Härten oder Aufschmelzen anderer Stoffe wirkungsvoll erhitzt werden, Dazu wird der Zylinder, wie an Abb. 2 zu verfolgen, von rechts in den Induktor hineingeschoben. Dazu muß die Verbindungsplatte natürlich in geeigneter Weise hoehlclappbar ausgebildet sein. Um den Induktor auch an untersehi edliche Außenmaße von: Zylindern anpassen zu können, sind die Verbindungsplatten 4 und 7 mit Langlöchern 13 versehen. Fig. 1 shows in perspective a sketch inductor and workpiece to be treated, Fig. 2 is a longitudinal section through the device according to Fig. 1 and based on .Fig, 3 diel operation of the new inductor is illustrated in a cross section. In Fig. 1, the pipe 1 to be treated can first be seen, which has a relatively large wall thickness. The tube is mounted on rollers 2, which drove with a common arrival provided and all are intended to be rotationally driven by the same rotational direction, the tube then rotated in the opposite setztem rotation. The outer conductor 3 of the inductor can be seen in the form of a cylinder jacket segment. At its left end , the outer conductor is connected to the inner conductor via the triangular connecting plate 4, of which only the coolant connection 5 is visible. At the other end of the device, a further coolant connection 6 is provided , which is to serve at the same time as a current connection for the inductor. The preferably hollow inner conductor 8 of the inductor is better recognizable in Fig. 2. If a medium- frequency Weeheelatrbm, for example with a frequency of 10 kHz, is introduced in the inductor, as indicated by the arrows 9, then flows in a precisely due to the induction effect defined layer below the surface of the workpiece a current. This layer is denoted by 1o in Fig. 2. Due to the special design of the inductor, the mentioned induced current causes the layer 8 facing the inner conductor to be heated. Although the layer on the outside of the cylinder 1 is also traversed by the induced current, substantial heating does not take place. The reason for this becomes clear from Fig. 3. The magnetic field lines 11 arising as a result of the current flow through the inductor induce a voltage in the pipe in a known manner which causes the current flowing in the layers 10. The thickness of this layer, ie the penetration depth of the current, is the same regardless of whether it is on the inner or outer surface of the workpiece . Due to the particular configuration of the new inductor is the current on the inner surface of the workpiece 1, a surface overall ringerer width and thus a correspondingly smaller which current-carrying cross section is available than on the outer surface, Consequently, also respectively, the current density, the energy density in the inner surface is higher and leads to its heating, while the outer surface is not or not to the same extent heated . The outer conductor 3 of the inductor can be carbonized by means of welded or soldered profiles 12 . With the device described, and in particular with the new inductor, thin surface inner layers in cylindrical workpieces can be effectively heated for hardening or melting other substances.To do this, the cylinder is pushed into the inductor from the right , as shown in Fig. 2. For this purpose, the connecting plate must of course be designed so that it can be folded out in a suitable manner. In order to be able to adapt the inductor to different external dimensions of cylinders, the connecting plates 4 and 7 are provided with elongated holes 13.

Claims

Claims 1. Medium-frequency alternating current fed inductor for inductive heating of a thin surface layer atif the inner wall of a mostly thick-walled, metallic cylinder for the purpose of hardening or melting of a coating, characterized in that the inductor consists of a of the cylinder adapted cylindrical inner conductor (8), a curved cylinder jacket segment (3) consists of an outer conductor and at least one connecting plate (4,7).

2. Inductor according to claim 1, characterized in that the cylindrical inner conductor (8) is hollow is formed and switched into a cooling circuit.

3. Inductor according to the claims 1 and 2, characterized in that the outer conductor has a cylindrical segment of corresponds to at least 12 degrees.

4. Inductor according to claims 1 to 3, characterized in that coolant flows through lines on the outer conductor are put on.