DE1765672B2 - Niederfrequenz-Induktionserhitzer für die Wärmebehandlung von Blöcken aus Eisenwerkstoff - Google Patents
Niederfrequenz-Induktionserhitzer für die Wärmebehandlung von Blöcken aus EisenwerkstoffInfo
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
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Description
beim Umchargieren an der Umgebungsluft abkühlende Wärmedämmkissen zunächst die Stirnfläche des neu
eingesetzten, noch kalten Blockes unter entsprechender Abkühlung aufwärmen muß, bevor es anschließend
durch Wärmeleitung über den induiüiv beheizten Block aufgewärmt werden kann. Allein durch Wärmeleitung
läßt sich aber das Wärmedämmkissen innerhalb der relativ kurzen Wärmebehandlungszeit des Biockes
durch diesen nicht auf die gewünschte gleich hohe Endtemperatur erwärmen, zumal das Dämmkissen der
Blockstirnfläche im Zuge seiner Aufwärmung die dem Eigenwärmebedarf entsprechende Wärme entzieht.
Nachteilig sind dabei schließlich auch der hohe Verschleiß der Wärmedämmkissen infolge der ständigen
Temperaturwechselbeanspruchungen mit großer Temperaturschwankungsbreite sowie die von der
unmittelbaren Anlage des Wärmedämmkissens an der Blockstirnfläche herrührenden Oberflächenschäden, die
bei der Weiterverarbeitung der Blöcke kaum oder nur mit größerem Aufwand wieder beseitigt werden
können.
f Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Niederfrequenz-Induktionserhitzer für die Wärmebehandlung von Blöcken aus Eisenwerkstoff der eingangs
zuerst beschriebenen Gattung zu schaffen, der es ermöglicht, eine über die Blocklänge im wesentlichen
gleich hohe Temperatur zu erzielen, und zwar mit Mitteln, die weder einem nennenswerten Verschleiß
unterliegen noch zu einer Qualitätsbeeinträchtigung der Blockstirnfläche führen. J"
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich der Niederfrequenz-Induktionserhitzer gemäß der Erfindung
dadurch, daß die Spule länger als die Blocklänge bemessen ist und mindestens auf der Entnahmeseite der
Spule ein der Blockstirnfläche mit Abstand gegenüber- i"> liegendes Paket aus mehreren mit gegenseitigem
Abstand in ar.ialer Richtung der Spule hintereinander angeordneten plattenförmigen Wärmestrahlungsschirmen
einführbar ist, deren Ebenen parallel zur Stirnfläche des Blockes ausgerichtet sind. w
Es hat sich gezeigt, daß es auf diese Weise möglich ist, einen nennenswerten Temperaturabfall an den Blockstirnenden
zu verhindern und eine mithin im wesentlichen gleich hohe Temperatur über die Blocklänge zu
erzielen. Zwar kühlen sich auch bei dem erfindungsge- « mäßen Induktionserhitzer die Wärmestrahlungsschirme
beim Blockwechsel an der Umgebungsluft ab, doch ist ihr Eingenwärmebedarf dafür so gering, daß sie sich
infolge ihrer induktiven Eigenerwärmung innerhalb der Spule rasch wieder auf diejenige Temperatur aufheizen,
die unter Berücksichtigung der Strahlungsgesetze notwendig ist, um über die Reflektionswirkung nennenswerte
Strahlungsverluste an den Blockstirnenden zu verhindern. Wegen des bewußt eingehaltenen Abstandes
zur Blockstirnfläche und der Ausnutzung der induktiven Eigenerwärmung der Wärmeslrahlungsschirme
findet ein wechselweiser Wärmeentzug wie im Falle des bekannten Wärmedämmkissens nicht statt. Da
d:e Wärmestrahlungsschirnn:· andererseits aus verhältnismäßig
dünnwandigem Stahlblech bestehen, unterliegen sie auch auf Grund der Temperaturwechselbeanspruchungen
beim Blockwechsel selbst auf Dauer keinem nennenswerten Verschleiß. Sie können schließlich
auch nicht zu einer Beschädigung oder Beeinträchtigung der Oberflächenqualität der Blockstirnenclcn
führen.
Die Verwendung mehrerer mit gegenseitigem Abstand zu einem Paket zusammengesetzter Wärmesirahlungsschirme
ist bei gattungsverwandten öfen an sich bekannt (DT-AS 12 24 761); dabei haben die Wärmestrahlungsschirme
jedoch nur den Zwt':k des reinen Wärmestrahlungsschutzes der äußeren Behälterwandung
eines gegebenenfalls widerstandsboheizten Vakuumofens,
zu welchem Zweck sie ebenfalls koaxial zwischen der äußeren Behälterwand und dem beheizten
Werkstück angeordnet sind.
Es kann sich gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung empfehlen, die Wärmcstrahliingsschirme,
mindestens aber den am weitesten außen liegenden Wärmestrahlungsschirm, auf der dem Bloc k
abgekehrten Seite mit einer Platte aus keramischem Material zu versehen.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung und im Ausschnitt einen Niederfrequenz-Induktionserhitzer im
achsparallelen Längsschnitt,
F i g. 2 zwei Wärmestrahlungsschirme abweichender Ausführungsform im Ausschnitt und vergrößertem
Maßstab.
Gemäß Fig. 1 ist die Induktionsspule 1 an ihrer Innenseite mit einer feuerfesten Schicht 2 zum Schutz
vor unzulässiger Erwärmung versehen. Innerhalb der Induktionsspule I ist der Metallblock 3 angeordnet, der
durch das elektrische Feld der Induktionsspule aufgeheizt wird. Die Induktionsspule überragt den Metallblock
3 an dessen Stirnendc, um dem Blockende auf diese Weise eine zusätzliche Wärmeenergie zuzuführen.
Zum Schutz gegen Wärmeabstrahlung an der Stirnseite des Werkstückes sind am Ende des Spuleninnenraums
vier Wärmestrahlungsschirme 4,5,6 und 7 im
Abstand vor dem Metallblock 3 angeordnet. Die Wärmestrahlungsschirme bestehen aus einer hitzebeständigen
Stahlplatte.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die beiden aus einer hitzebeständigen Stahlplatte 7 bzw. 8
bestehenden Wärmestrahlungsschirme auf ihrer dem Block abgekehrten Seite mit je einer Platte 9 aus
keramischem Material versehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Niederfrequenz-Induktionserhitzer für die Wärmbehandlung von Blöcken aus Eisenwerkstoff,
bestehend aus einer langgestreckten Spule, in deren Inneres der zu erwärmende Block sowie zusätzlich
mindestens ein zum Block hin gerichteter Wärmestrahlungsschirm aus hitzebeständigem Stahlblech
einführbar sind, die von dem in der Spule erzeugten Magnetfeld durchsetzt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spule (I) langer als die Blocklänge bemessen ist und mindestens auf der
Entnahmeseite der Spule ein der Blockstirnfläche mit Abstand gegenüberliegendes Paket aus mehreren
mit gegenseitigem Abstand in axialer Richtung der Spule hintereinander angeordneten plattenförmigen
Wärmestrahlungsschirmen (4 bis 8) einführbar ist, deren Ebene parallel zur Stirnfläche des
Blockes (3) ausgerichtet sind.
2. Niederfrequenz-Induktionserhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
der am weitesten außenliegende Wärmestrahlungsschirm (7, 8) auf der dem Block abgekehrten Seite
mit einer Platte (9) aus keramischem Material versehen ist.
Die Erfindung richtet sich auf einen Niederfrequenz-Induktionserhitzer
für die Wärmebehandlung von Blöcken aus Eisenwerkstoff, bestehend aus einer langgestreckten Spule, in deren Inneres der zu
erwärmende Block sowie zusätzlich mindestens ein zum Block hin gerichteter Wärmestrahlungsschirm aus
hitzebeständigem Stahlblech einführbar sind, die von dem in der Spule erzeugten Magnetfeld durchsetzt sind.
Bei einem bekannten induktionserhitzer dieser
Gattung (US-PS 28 48 566) ist die Spule in Achsrichtung kürzer als die Länge des durch sie im Zuge der
induktiven Erwärmung hindurchbewegten metallischen Werkstückes bemessen und der zum Werkstück hin
gerichtete Wärmestrahlungsschirm zwischen Spule und Werkstück, koaxial zu diesen, angeordnet. Auf diese
Weise sollen Energie- und Wärmeverluste, soweit sie von der Wärmeabstrahlung des Werkstücks selbst
herrühren, vermindert und die Spule zugleich vor zu hoher Wärmeeinstrahlung geschützt werden. Um dabei
eine induktive Eigenerwärmung des Wärmestrahlungsschirms zu verhindern, ist dieser an mehreren Stellen
seines Umfanges axial geschlitzten bzw. aus Segmenten zusammengesetzt
Obschon auf diese Weise durch die reflektierende Wirkung des Wärmestrahlungschirms vom induktiv
erwärmten Werkstück ausgehende Wärmestrahlungs- und davon herrührende Energieverluste weitgehend
vermindert werden können, ist die Anwendung dieses Prinzips auf Blockerwärmungsanlagen nicht befriedigend,
insbesondere soweit dabei stationär und nicht mit Durchlauferwärmung gearbeitet wird. Dies beruht
einerseits darauf, daß die Dichte des Magnetfeldes der Induktionsspule an deren beiden Enden schwächer als in
der Mitte des Spuleninnenraums ist und der Block folglich an seinen Enden schwächer als im Bereich
seiner Längsmitte erwärmt wird. Zum anderen wird bei dem bekannten Induktionserhitzer zwar eine radiale
Wärmeabstrahlung des induktiv erwärmten Werkstükkes verhindert, iiiciü dagegen die Wärmeabsirahlung an
ι«
den Stirnenden.
Für eine einwandfreie Wärmebehandlung von Blökken ist es aber wesentlich, ein über die Längsachse des
Blockes möglichst gleichmäßiges Erwärmungsbild zu erzielen und insbesondere Temperaturgefälle zu den
Enden des Werkstückes hin zu verhindern.
Um eine über ihre Länge einigermaßen gleichmäßige Erwärmung der Blöcke zu erzielen, wäre es denkbar, die
Spule zu verlängern, so daß ihre beiden Enden um ein genügend großes Maß über die Enden des Blockes
hinausragen. Diese Lösung wäre aber sehr aufwendig und würde dennoch nicht zu einer über die Länge völlig
gleichmäßigen Erwärmung des Blockes führen, ganz abgesehen davon, daß der Nachteil der zu starken
Wärmeabstrahlung an den Blockstirnenden dadurch nicht vermieden würde. Es wäre statt dessen denkbar,
einen Kern mit ferromagnetischen Eigenschaften in die Heizspule einzuführen, um den magnetischen Fluß auf
diese Weise im Bereich der Blockenden stärker zu bündeln. Auch diese Maßnahme könnte aber allein nicht
befriedigen und wäre überdies noch aufwendiger, da sie es mit Rücksicht auf unterschiedliche Blocklängen
erforderlich machte, den innerhalb der Induktionsspule angeordneten Kern verschieblich auszubilden, um ihn
auf diese Weise an jeweils unterschiedliche Blocklängen anpassen zu können.
Um die Schwächung des Magnetfeldes an den Spulenbzw.
Blockenden auszugleichen, wäre es weiterhin möglich, die Heizleistung der Induktionsspule im
Bereich der Blockenden durch Parallelschaltung von Kondensatoren zu verstärken. Auch diese Maßnahme
läuft aber lediglich darauf hinaus, die elektrische Leistung der Induktionsspule im Bereich der Werkstückenden
zu erhöhen; sie ist mithin ganz abgesehen von dem damit verbundenen Aufwand grundsätzlich
nicht dazu geeignet, das von den Wärmeabstrahlungsverlusten an den Blockstirnenden herrührende Temperaturgefälle
zu unterbinden.
Um einen zu hohen Temperaturabfall an den Blockstirnenden durch deren Berührung mit der
Außenluft zu verhindern, ist es bei Niederfrequenz-Induktionserhitzern für die Wärmebehandlung von
Blöcken bereits bekannt (DT-AS 10 74 782), die Spule länger als die Blocklänge auszubilden und mindestens
auf der Entnahmeseite der Spule ein an der Stirnfläche des Blockes anliegendes Wärmedämmkissen vorzusehen,
das aus einem Behälter aus dünnwandigem, rostfreiem und hitzebeständigem Stahlblech besteht,der
mit wärmedämmendem Stoff ausgefüllt und im übrigen im Interesse der Vermeidung induktiver Eigenerwärmung
radial geschlitzt ist.
Dieses bekannte Wärmedämmkissen, das in der Betriebsstellung federnd an die jeweilige Blockstirnfläche
angepreßt ist, verhindert zwar auf dem Wege reiner Wärmedämmung zu hohe Abstrahlungsverluste im
Bereich der Blockstirnenden, ist aber von Natur aus nicht dazu geeignet, den induktionstechnisch bedingten
Temperaturabfall innerhalb des Blockes zu den Blockstirnenden hin zu unterbinden.
Auch auf diese Weise wird das Problem einer über die ganze Länge möglichst gleich hohen induktiven
Erwärmung des Blockes mithin nicht befriedigend gelöst. Wegen des hohen Eigenwärmebedarfs der
Wärmedämmkissen und deren unmittelbaren Anlage an der Blockstirnfläche tritt dafür beim Blockwechsel bzw.
Umchargieren der zusätzliche Nachteil auf, daß sich Wärmedämmkissen und Block infolge Wärmeleitung
wechselseitig beeinflussen. Dies bedeutet, daß das sich
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681765672 DE1765672C3 (de) | 1968-06-28 | 1968-06-28 | Niederfrequenz-Induktionserhitzer für die Wärmebehandlung von Blöcken aus Eisenwerkstoff |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681765672 DE1765672C3 (de) | 1968-06-28 | 1968-06-28 | Niederfrequenz-Induktionserhitzer für die Wärmebehandlung von Blöcken aus Eisenwerkstoff |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1765672A1 DE1765672A1 (de) | 1971-08-26 |
DE1765672B2 true DE1765672B2 (de) | 1978-03-02 |
DE1765672C3 DE1765672C3 (de) | 1978-11-02 |
Family
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE1765672C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102007006334B4 (de) * | 2007-02-08 | 2009-10-01 | Mars Inc. | Vorrichtung und Verfahren zum induktiven Erwärmen eines Materials |
-
1968
- 1968-06-28 DE DE19681765672 patent/DE1765672C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1765672C3 (de) | 1978-11-02 |
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