DE1583324C - Induktor zum induktiven Erhitzen einer dünnen Oberflächenschicht auf der Innenwandung von dickwandigen, metallischen Zylindern zum Zwecke des Härtens oder Aufschmelzens eines Überzuges - Google Patents

Description

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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 Überzugsschicht, 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.

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.

Für das Erhitzen der Innenwandung von Bohrungen, Zylindern od. dgl. zum Zwecke des Oberflächenhärtens sind bereits mit einem Eisenkern versehene Induktoren bekanntgeworden (deutsche Patentschrift 973 991), bei denen der Eisenkern aus zu einem zylindrischen Körper aufgeschichteten Blechen besteht und in dessen Außenkontur Längsnuten zur Aufnahme der Heizleiteräste eingelassen sind.

Infolge ihrer nur verhältnismäßig geringen Länge sind diese bekannten Induktoren lediglich zum induktiven Erhitzen bzw. Härten im Vorschub geeignet. Für das gleichzeitige, völlig gleichmäßige Erhitzen der gesamten Innenfläche eines zylindrischen Körpers, wie dies beispielsweise für das bereits erwähnte Aufschmelzen einer Überzugsschicht unerläßlich ist, sind die bekannten Induktoren jedoch nicht brauchbar.

Einen Induktor zum gleichzeitigen Erhitzen einer dünnen Oberflächenschicht an zylindrischen Werkstücken zu schaffen, hat sich dahe'r diese Anmeldung zur Aufgabe gesetzt. Sie betrifft einen mit mittelfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktor zum induktiven Erhitzen einer dünnen Oberflächenschicht auf der Innenwandung eines meist dickwandigen, metallischen Zylinders zum Zwecke des Härtens oder Aufschmelzens eines Überzuges.

Erfindungsgemäß besteht der Induktor aus einem an den Innendurchmesser des Zylinders angepaßten zylindrischen Innenleiter, 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 120 Winkelgraden. Auf den Außenleiter sollen von Kühlmittel durchflossene Leitungen aufgesetzt sein.

An Hand der Abb. 1 bis 3 soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden.

A b b. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung skizzenhaft Induktor und zu behandelndes Werkstück;

Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß A b b. 1 und an Hand von

A b b. 3 ist die Wirkungsweise des neuen Induktors an einem Querschnitt erläutert.

In A b b. 1 ist zunächst das zu behandelnde Rohr 1 zu erkennen, das eine verhältnismäßig große Wandstärke aufweist. Das Rohr ist auf Rollen! gelagert, welche mit einem gemeinsamen Antrieb versehen und alle in dem gleichen Drehsinn rotierend angetrieben sein sollen. Das Rohr rotiert dann in entgegengesetztem Drehsinn. Von dem Induktor ist der Außenleiter 3 in der Form eines Zylindermantelsegmentes zu erkennen. An seinem linken Ende ist der Außenleiter über die dreieckförmige Verbindungsplatte 4 mit dem Innenleiter verbunden, von dem lediglich der Kühlmittelanschluß 5 sichtbar ist. Am anderen Ende der Einrichtung ist ein weiterer Kühlmittelanschluß 6 vorgesehen, der gleichzeitig als Stromanschluß für den Induktor dienen soll.

Besser erkennbar ist der vorzugsweise hohle Innenleiter 8 des Induktors in A b b. 2. Wird in den Induktor, wie durch die Pfeile 9 angedeutet, ein mittelfrequenter Wechselstrom, beispielsweise mit einer Frequenz von 10 kHz eingeleitet, dann fließt infolge der Induktionswirkung in einer genau definierten Schicht unterhalb der Oberfläche des Werkstückes ein Strom. Diese Schicht ist in A b b. 2 mit 10 bezeichnet. Infolge der besonderen Ausgestaltung des Induktors bewirkt der erwähnte induzierte Strom eine Erhitzung der dem Innenleiter zugewandten Schichte. 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 hierfür wird an Hand der Ab b. 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 10 fließenden Strom hervorruft. Die Dicke dieser Schicht, d. h. die Eindringtiefe des Stromes ist die gleiche, gleichgültig ob sich diese an der Innen- oder Außenfläche des Werkstückes befindet. Infolge der besonderen Ausgestaltung des neuen Induktors steht dem Strom an der Innenfläche des Werkstückes 1 eine Oberfläche geringerer Breite und damit ein entsprechend kleiner stromdurchflossener Querschnitt zur Verfügung als an der Außenfläche. Infolgedessen ist auch die Stromdichte bzw. die Energiedichte in der Innenfläche höher und führt zu deren Erhitzung, während die Außenfläche nicht oder nicht in dem Maße aufgeheizt wird. Der Außenleiter 3 des In-

duktors kann durch aufgeschweißte oder aufgelötete Profile 12 gekühlt sein.

Mit der beschriebenen Einrichtung und insbesondere mit dem neuen Induktor können dünne Oberflächeninnenschichten in zylindrischen Werkstücken zum Härten oder Aufschmelzen anderer Stoffe wirkungsvoll erhitzt werden. Dazu wird der Zylinder, wie an A b b. 2 zu verfolgen, von rechts· in den Induktor hineingeschoben. Dazu muß die Verbindungsplatte 7 natürlich in geeigneter Weise hochklappbar ausgebildet sein. Um den Induktor auch an unterschiedliche Außenmaße von Zylindern anpassen zu können, sind die Verbindungsplatten 4 und 7 mit Langlöchern 13 versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Induktor zum induktiven Erhitzen einer dünnen Oberflächenschicht auf der Innenwandung von dickwandigen, metallischen Zylindern zum Zwecke des Härtens oder Aufschmelzens eines Überzuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor aus einem an den Innendurchmesser des Zylinders angepaßten zylindrischen Innenleiter (8), einem gewölbten Zylindermantelsegment (3) als Außenleiter und mindestens einer Verbindungsplatte (4,7) besteht.

2. Induktor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Innenleiter (8) hohl ausgebildet und in einen Kühlkreis eingeschaltet ist.

3. Induktor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter einem Zylindersegment von mindestens 120 Winkeigraden entspricht.

4. Induktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Außenleiter von Kühlmittel durchflossene Leitungen aufgesetzt sind.