DE1690547C - Vorrichtung zum Einstellen der wirk samen Lange eines Induktors zum Erwarmen metallischer Werkstucke - Google Patents

Description

die Werkstückoberfläche schließende Heizieiterschleife auf, mit zwei im wesentlichen parallel zur Werkstücksuiimetrieachse verlaufenden Heizleiterüsten. Bei dem Induktor gemäß der deutschen Auslegcschrift I 583 332 besteht jeder der axial verlaufenden Heizleitcräste aus zwei in axialer Richtung sich überlappenden und gegeneinander verstellbarer Heizleiter, die jeweils in ihrem Überlappungsbereich

werden. Bei der erstgenannten Lösung ist im Zusammenhang mit dem robustem Erwärmungsbetrieb, in dem die Induktoren gewöhnlich eingesetzt werden, der nötige mechanische Aufwand aber aus verschie-

In zwei nich. vorbekannten deutschen Patent- io Standes,
anmeldungen des Erfinders (deutsche Auslegeschrift Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfin-

1 583 332 und P 15 83 334.8-24) sind Vorrichtungen derischen Vorrichtung ist mindestens ein quer zur zum Einstellen der wirksamen Länge eines Induktors Werkstücksymmetrieachse verlaufender Ast der Heizzum Erwärmen metallischer und um ihre Symmetrie- ieiterschleife lösbar und entlang den axialen Heizachse rotierender Werkstücke vorgeschlagen worden. 15 leiterschleifenästen stufenweise verstellbar. Dadurch Die Induktoren weisen dabei jeweils eine sich über ist eine besonders genaue Anpassung des Induktors

an unterschiedlich lange Werkstücke bzw. eine genaue Einstellung der Aufheiziänge möglich, weil mit der genannten stufenweisen Verstellung zunächst eine Grobeinstellung und durch die Verstellung des Kerns bzw. des Ringes in dem durch die Stäbe gebildeten Hohlraum eine genaue kontaktlose Feineinstellung erfolgt.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

miteinander verklemmt werden. Gemäß der deut- as bestehen darin, daß der Hohlraum einen kreisschen Patentanmeldung P 15 83 334.8-24 sind an den förmigen oder polygonalen Querschnitt aufweist und sich in axialer Richtung erstreckenden Heizleiterästen daß der Kern aus einem oder mehreren aus geschichan mehreren Stellen Anschlußfahnen angebracht, an teten Blechen oder aus gesinterten weichmagnetischen denen diese Heizleiteräsie Jurch eine versetzbare Preßkörpern bestehenden Feldführungskörpern zu-Kurzschlußbrücke zur Heizieiterschleife verbunden 30 sammengesetzt ist.

Insbesondere wenn der Induktor an eine Ströme hoher Frequenz liefernde Stromquelle angeschlossen ist, sollen nach einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung die Feldführungskörper bzw. der Ring

denen Gründen nachteilig. Der zweiten Lösung haftet 35 zum Durchleiten eines Kühlmediums hohl ausgebilder Nachteil an, daß die wirksame Heizlänge des In- dct sein.

duktors nicht stetig, sondern nur stufenweise an die Eine vorteilhafte Einstellung der wirksamen Inpraktischen Erfordernisse angepaßt werden kann. duktorlänge wird erfindungsgemäß auch noch er-

Dcr Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zu- zielt, wenn mindestens zwei im Bereich des durch die gründe, eine Vorrichtung zum Einstellen der wirk- 40 Stäbe gebildeten Hohlraumes mit einem Luftspalt versamen Länge eines Induktors zum Erwärmen metal- sehene Kerne im Hohlraum miteinander und gegenlischer Werkstücke anzugeben, bei der die genannten einander verstellbar angeordnet sind. Nachteile der früher vorgeschlagenen Lösungen ver- Die Einstcllbarkeit der wirksamen Induktorlänge

mieden werden. Diese Aufgabe wird gemäß der erfin- kann erfindungsgemäß weiter verbessert werden, derischen Vorrichtung dadurch gelöst, daß min- 45 wenn an den Enden des Variationsbereiches an einer destcns ein quer zur Werkstücksymmetrieachse ver- oder beiden Seiten der Stäbe, die den quer zur Werk laufender Ast der Heizieiterschleife an dem in der Stücksymmetrieachse verlaufenden Heizleiter bilden, wirksamen Länge zu variierenden Ende des Induk- an den Verlauf dieser Stäbe angepaßte Ringe oder tors — entsprechend der Breite des Variations- Scheiben aus weichmagnetischem Werkstoff angebcreiclies — in eine Mehrzahl parallel verlaufender 50 bracht sind.

Stäbe aufgeteilt ist, die sich zunächst der Werkstück- Die Erfindung soll nun nachstehend an Hand der

oberfläche anschmiegen und sodann einen Hohlraum freilassend verlaufen und daß in dem Hohlraum ein Kern aus magnetisch gut leitendem Werkstoff angeordnet ist mit einem in Richtung der Werkstück-Symmetrieachse verstellbaren Luftspalt, derart, daß durch die Wirkung des Kerns die Impedanz des im Bereich des Luftspaltes liegenden Stabes klein ist gegenüber den Impedanzen der übrigen Stäbe bzw.

daß — gemäß einer anderen Variante des gleichen 60 Abb. 2, jedoch mit jeweils abgewandelter Form de« Erfindungsgedankens — in dem genannten Hohl- magnetischen Kernes; raum ein axial verstellbarer Ring aus elektrisch gut
leitendem Werkstoff angeordnet ist, derart, daß durch
die Wirkung dieses Ringes die Impedanz des im
Bereich des Ringes liegenden Stabes klein ist gegen* 65
über den Impedanzen der übrigen Stäbe.

In bezug auf einen Induktor der in einem Leiternetzwerk aufgenommen ist, in dem Steucrimpedanzen

A b b. 1 bis 6 näher erläutert werden.

Abb. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine gemäß der Erfindung gestaltete Heizieiterschleife;

Abb. 2 zeigt den Schnitt entlang der Linie Ι-Γ durch die Vorrichtung gemäß Abb. 1;

Abb. 3 zeigt den Schnitt entlang der Linie ΙΙ-ΙΓ durch die Vorrichtung gemäß Abb. 1; A b b. 4 und 5 zeigen die gleiche Ansicht wie

Abb. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I durch die Vorrichtung gemäß Abb. 1, in welcher eir verstellbarer Ring angeordnet ist.

In Abb. 1 ist ein zylindrisches induktiv zu erwär mendes Werkstück 1 mit einem Teil einer sich übei der Werkstückoberfläche schließenden Heizleiter schleife gezeigt. Derartige Heizleiterschlcifen be

»teiiiin — wie an sich bekannt — im wesentlichen aus zwei parallel zu dem langgestreckten Werkstück verlaufenden geraden Ästen 2 bzw. 2', zwei diese verbindenden quer zur Werkstückachse verlaufenden Äste und Stronianschlüsse. Einer der quer verlaufenden Äste kann auch gleichzeitig — in dieser Weise ist »uch die aus Abb. 1 ersichtliche Heizleiterschleife Aufgebaut — in entsprechend aufgetrennter Weise als St!omanschluß dienen.

In Abb. 1 ist der Bereich der quer verlaufenden Äste bzw. der Bereich der Stromanschlüsse in Übereinstimmung mit der Erfindung gestaltet. Quer verlaufender Ast bzw. Stromanschlüsse sind in einer bestimmten Breite in eine Mehrzahl parallel verlaufender Stäbe 3. 4, 5, 6 bzw. 3', 4', S', 6' unterteilt, deren »5 Verlauf sich zunächst der Werkstückoberfläche antchmiegt und sodann einen Hohlraum 7 freiläßt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stäbe an ihren Enden 8 bzw. 8' elektrisch leitend miteinander verbunden, und die Enden dienen gleichzeitig ao als Stromanschlüsse. Falls de Stromanschlüsse an einen anderen Ort der Heizleiterschleife verlegt sind, sollen die entsprechenden Stäbe", nämlich 3 und 3', 4 und 4', 5 und 5' sowie 6 und 6' natürlich direkt elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Ertor- as derlichenfalls kann der in A b b. 1 nicht dargestellte quer verlaufende Ast am anderen Ende der Heizleiterschleife in der gleichen Weise ausgebildet sein.

In A b b. 1 ist der besseren Anschaulichkeit wegen lediglich der zwischen den Stäben freigelassene Hohlraum gezeigt worden. Im betriebszustand dagegen ist, wie aus dem Schnittbild in Abb. 2 deutlich wird, in dem Hohlraum 7 ein in Richtung des Pfeiles 9 verstellbarer Kern 10 mit Luftspalt 11 aus magnetisch gut leitendem Werkstoff eingesetzt.

An Stelle des verstellbaren magnetischen Kernes kann auch —· wie aus A b b. 6 ersichtlich — ein verstellbarer Ring aus elektrisch gut leitendem Werkstoff in dem Hohlraum angeordnet sein. Dieser Ring ist in dem Hohlraum parallel zum Werkstück längsverschiebbar. Zu diesem Zweck soll er an einem geeigneten Träger, beispielsweise an einer Stange 16 — wie in A b b. 6 angedeutet — befestigt sein, welche in Richtung des Pfeiles 17 beweglich r,ein soll. Zur Abführung der im Ring erzeugten Verlustwärme ist dieser vornehmlich hohl ausgebilde'., und ein flüssiges oder gasfö'miges Kühlmedium wird durch den Hohlraum 18 hindurchgelcitet.

Der Luftspalt des Kernes 10 bzw. der Kurzschlußring 15 bewirken einen erheblichen Unterschied der Impedanzen der parallelgeschalteten Stäbe 3, 4, 5, 6 und 3Γ, 4'. 5', 6', welches zur Wirkung hat, daß der Strom nur noch in demjenigen der Leiter 3, 4, 5, 6 und 3', 4', 5', 6' fließt, wo der Luftspalt bzw. der Kurzschlußring liegen. Dei der induktiven Erwärmung macht sich dies dann in der Weise bemerkbar, als ob die übrigen Leiter nicht vorhanden wären.

Die Länge der Heizzone 12 gemäß Abb. 3 bzw. die wirksame Länge der Heizleiterschleifc kann somit durch Verschieben des magnetischen Kernes angepaßt werden. Diese kontaktlosc Ausführung gestattet die Verstellung auch während des Aufheizens.

Um eire verfeinerte Einstellmöglichkeit zu erzielen, kann der magnetische Kern auch — wie aus Abb. 4 ersichtlich — in zwei Feldführungskörper 10 und 10' Uiitsrtcilt sein, welche sowohl miteinander als auch gegeneinander in Richtung der Pfeile 9 verschiebbar sein sollen. Mit einer solchen Kernanordnung isi in begrenzteiii Umfang uueh eine Steuerung des Induktorslromes und damit eine Steuerung tier dem Induktor zugeführlcn elektrischen Leistung möglich.

Für manche Anwenduiigsfülle dürfte als magnetischer Kern auch ein E-Kern 13 ausreichen, wie er in Abb. 5 gezeigt ist. Zui Verminderung 'les Streuflusses können — wie in den A b b. 4 und 5 angedeutet — neben den Stäben, und zwar entweder nur an einer oder an beiden Seiten Ringe oder Scheiben 14 aus weichmagnetischem Werkstoff angebracht sein.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum stufenlosen Einstellen der wirksamen Länge eines Induktors ium Erwärmen metallischer, um ihre Symmetrieachse rotierender Werkstücke mit einer sich über die Werkstückoberfläche schließenden Heizleiterschleife, die insbesondere zwei im wesentlichen parallel zur Werkstück-SyiYrtietrieachse verlaufende Heizleiteräste aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein quer zur Werkstück-Symmetrieachse verlaufender Ast der Heizleiterschleife an dem in der wirksamen Länge zu variierenden Ende des Induktors — entsprechend der Breite des Variationsbereiches — in eine Mehrzahl parallelverlaufender Stäbe (3 bis 6, 3' bis 6') aufgeteilt isi, die sich zunächst der Werkstückoberfläche anschmiegen und sodann einen Hohlraum (7) freilassend verlaufen und daß in dem Hohlraum (7) ein Kern aus magnetisch gut leitendem Werkstoff angeordnet ist mit einem in Richtung (9) der Werkstück-Symmetrieachse verstellbaren Luftspalt (11), derart, daß durch die Wirkung der Kerne die Impedanz des ^;m Bereich des Luftspaltes (11) liegenden Stabes klein ist gegenüber den Impedanzen der übrigen Stäbe.

2. Vorrichtung zum stufenlosen Einstellen der wirksamen Länge eines Induktors zum Erwärmen metallischer, um ihre Symmetrieachse rotierender Werkstücke mit einer sich über die Werkstückoberfläche schließenden Heizleiterschleife, die insbesondere zwei im wesentlichen parallel /uf Werkstück-Symmetrieachse verlaufende Heizleiteräste aufweist, dadurch gekennzeichnet, dal.1 mindestens ein quer zur Werkstück-Symmetrieachse verlaufenden Ast der Hcizleiterschleife an dem in der wirksamen Länge zu variierenden Ende des Induktors — entsprechend der Breite des Variationsbereiches — in eine Mehrzahl parallel verlaufender Stäbe (3 bis 6, 3' bis 6') aufgeteilt ist, die sich zunächst der Werkstückoberfläche anschmiegen und sodann einen Hohlraurr (7) freilassend verlaufen und daß in dem Hohlraum (7) ein axial verstellbarer Ring (15) au; elektrisch gut leitendem Werkstoff angeordnet ist derart, daß durch die Wirkung dieses Ringes (15' die Impedanz des im Bereich des Ringes (15 liegenden Stabes kicin ist gegenüber den Impc danzen der übrigen Stäbe.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen I und 2 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein quc zur Werkstück-Symmetrieachse verlaufender As der Heizleiterschleife lösbar und entlang clci axialen Heizleiterschlcifenästen stufenweise ver stellbai ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (7

einen kreisförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) aus einem oder mehreren geschichteten Blechen oder aus gesinterten weichmagnetischen Preßkörpern bestehenden Feldführungskörpern zusammengesetzt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldführungskörper bzw. der Ring (15) zum Durchleiten eines Kühlmcdiums hohl ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei im Bereich des Hohlraumes (7) mit einem Luftspalt versehene magnetische Kerne (10,10') im Hohlraum (7) miteinander oder gegeneinander verschiebbar angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1. 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Variationsbereiches an einer oder beiden Seiten der Stäbe (3 bis 6, 3' bis 6') dem Verlauf dieser angepaßte Ringe oder Scheiben (14) aus weichmagnetischem Werkstoff angebracht sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen