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"Induktionsofen" (Die Priorität der USA-Anmeldung Serial-Nr. 730 627
vom 24.4.1958 wird beansprucht)
| Neuerung |
| Die Betrifft einen Induktionsofen mit einer Ofenkammer |
zur Aufnahme der zu erwärmenden Werkstücke und einer, vorzugsweise aus mehreren
Teilspulen bestehenden, um die Ofenkammer herumgewickelten, aus einem Wechselstromnetz
gespeisten Induktionsspule und mit dem Heizgut als Führung dienenden und eine Berührung
zwischen Heizgut und Induktionsspule verhindernden Traggliedern.
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Es sind Einrichtungen dieser Art, bekannt, bei denen mechanische Führungen
für das Heizgut innerhalb von Induktionsspulen beliebiger Form vorgesehen sind.
Die mechanischen Führungen bestehen dabei aus zwischen dem Heizgut und den stromführenden
Teilen des Induktors angeordneten, metallischen Rohren irgendwelcher Querschnittsform,
die von den stromführenden Teilen des Induktors isoliert und ortsfest befestigt
sind und durch Wasser oder eine
andere Flüssigkeit im Durchlauf
gekühlt werden. Abgesehen davon, daß derartige mechanische Führungen mit Rücksicht
auf die zu erwartende Belastung beim Durchbringen starker Bolzen einen verhältnismäßig
großen Durchmesser aufweisen müssen, bringt auch die Innenkühlung solcher mechanischer
Führungen beachtliche Nachteile mit sich, da diese an den Berührungsstellen mit
dem erhitzten Werkstück erhebliche Wärmemengen abführen und somit gegenüber den
übrigen Werkstückszonen streifenförmige Zonen geringerer Werkstücktemperatur verursachen.
Letzteres ist insbesondere bei Werkstücken nachteilig, die nach ihrer Aufheizung
unmittelbar einer Weiterverarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Schmiedepresse,
zugeführt werden sollen. Die Verweilzeiten zwischen Ofen und Schmiedepresse sind
dabei vielfach so gering, daß ein Temperaturausgleich zwischen den verschiedenen
Temperaturzonen nicht mehr stattfinden kann. Im Gegensatz hierzu besteht die der
| Neuerung |
| 'Er |
| w zugrundeliegende Aufgabe in der Schaffung eines Induk- |
tionsofens, der frei von diesen Nachteilen ist. Außerdem sollen die Tragglieder
für die Werkstücke bei auftretenden Reparaturar-und gegebenenfalls beiten oder bei
Beschädigungen leicht/nur teilweise auswechselbar sein. Ferner soll es möglich sein,
solche Arbeiten schnell durchzuführen, ohne den Ofen erst vollständig abkühlen lassen
zu müssen. Die Aufgabe wird gemäß der dadurch gelöst, daß die Tragglieder aus einzelnen-nach
Art einer Gliederkette-aneinanderreihbaren Tragelementen, vorzugsweise aus wärme-und
elektrischisolierendem Werkstoff, bestehen, die unter sich geringfügig beweglich
angeordnet sind. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Tragelemente seitlich durch
Führungsschienen gehalten und innerhalb des von den Führungsschienen begrenzten
Raumes durch eine auswechselbare und eine glatte Oberfläche aufweisende Trag-
| f |
| schiene, gegebenenfalls unter Zwischenlegung eines nachgiebigen |
| Belages aus wärmebeständigem, wärmeisolierendem Werkstoff,
z. B. |
Aluminiumsilikatfilz, hinterlegt sind. Ebenso ist es vorteilhaft, daß die Tragschiene
mit T-förmigen Ansätzen versehen ist, deren Oberteil. mit Spiel in Ausnehmungen
benachbarter Tragelemente eingreift. Mit Vorteil sind zwischen der Wandung der Ofenkammer
und der Tragschiene metallische Streifen, gegebenenfalls unter Zwischenfügung von
nachgiebigem wärmeisolierendem Werkstoff, angeordnet. Schließlich ist es bei Verwendung
metallischer Tragelemente vorteilhaft., daß diese mit einem Hohlraum zur Aufnahme
eines wärmeisolierenden Werkstoffes versehen sind.
| Neuerung : |
| In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der BaxßdaL |
dargestellt.
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Figur 1 zeigt in Seitenansicht schematisiert den gesamten Induktionsofen.
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Figur 2 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen Querschnitt gemäß der
in Figur 1 angedeuteten Linie II-II.
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Figur 3 stellt einen Teillängsschnitt gemäß der Linie 111-111 (Fig.
2) dar.
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Figur 4 stellt eine Teilansicht entsprechend der Richtung des in Figur
3 angedeuteten Pfeiles IV dar.
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Figur 5 zeigt einen Querschnitt gemäß der in Figur 1 angedeuteten
Linie V-V und läßt unter anderem die elastische Lagerung des Induktionsofens erkennen.
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Neuerung Der Induktionsofen nach der ########## weist eine horizontal
gelagerte Ofenkammer 10 mit rechteckigem Querschnitt, sowie an
beiden
Enden Endplatten 12 auf, von denen jede mit einer Öffnung 14 (Fig. 3) zur Aufnahme
der Ofenkammer 10 versehen ist. Ferner ist eine gemeinsame Grundplatte 15 (Fig.
2) vorgesehen. Vorzugsweise kann ein Ende der Ofenkammer 10 gegenüber dem anderen
festgelagerten Ende gleitend gelagert sein, damit sich die Ofenkammer 10 bei Hitzeeinwirkung
ausdehnen kann.
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Wie aus den Fig. 1 und 5 zu, ersehen ist, ist die Ofenkammer 10 zwischen
ihren Endplatten durch mehrere längliche, im Abstand voneinander angeordnete verhältnismäßig
dünne Platten 16 unterstützt, die durch geeignete, zeichnerisch nicht dargestellte
Mittel mit der Mantelfläche der Ofenkammer 10 verbunden sind.
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Jeder Platte 16 sind Stützen 17 zugeordnet, die an entsprechenden
Stützelementen 18 anliegen und über Druckfedern 19a in den mit der Grundplatte 15
verbundenen Fußstücken 19 nachgiebig
| gelagertsind. |
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| Der Ofen enthält weiterhin mehrere Einzel-Induktionsspulen
20, |
| die aus isolierten elektrischen Leitern 21 gebildet und konzen- |
trisch um die Ofenkammer 10 mit Abstand angeordnet sind. Zum Schutz der Einzel-Induktionsspulen
20 vor der Strahlungshitze der Werkstücke sind Kühlrohre 24 (Fig. 2 und 3) zwischen
der Oberfläche der Ofenkammer 10 und der Innenfläche der Spulenteile 20 vorgesehen
; die Kühlrohre 24 sind auf dem Mantel der Ofenkammer 10 in deren Längsrichtung
angeordnet und vorzugsweise darauf aufgeschweißt oder in andere Weise damit verbunden.
Die Kühlflüssigkeit wird den Kühlrohren 24 durch die Rohre 25 entweder zugeführt
oder sie wird aus diesen abgeführt. Die Ofenkammer 10 ist aus relativ festem, hartem,
nicht magnetisierbarem Material,
z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt
und kann, wie aus den Fig.
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2 und 5 ersichtlich ist, mit einer Längsnut 26 versehen sein, um zu
verhindern, daß die Induktionsspule in der Ofenkammer 10 einen Kurzschlußstrom erzeugt,
welcher die Wirksamkeit des Ofens reduzieren und die Ofenkammer übermäßig erwärmen
würde.
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Die Ofenkammer 10 ist mit seitlichen, sich längs erstreckenden Führungsschienen
30 versehen (Fig. 2 und 4), einerseits um eine gute Führung für die leicht zerbrechliche'Ausfütterung
31 beim Ein-und Ausbau und gleichzeitig eine gute Halterung für den gesamten Einbauteil
32 zu schaffen, sobald er in der Ofenkammer 10 eingebaut ist. Vorzugsweise sind
zwei Sätze solcher Führungsschienen 30 vorgesehen, die mit den schrägen Wänden der
Ofenkammer 10 verbunden sind. Hierdurch wird gewissermaßen eine Mulde gebildet,
die einen Führungsweg für die durch den Ofen hindurchlaufenden Werkstücke 33 (Fig.
3) bildet.
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Der Einbauteil 32 weist eine Tragschiene 34 in Form einer flachen
Platte auf, die sich im wesentlichen über die Länge der Ofenkammer 10 erstreckt
und im wesentlichen gleich der Breite des seitlichen Abstandes zwischen den Führungsschienen
30 ist. Auf der Tragschiene 34 sind mehrere Tragelemente 36 (Fig. 3 und 5) angeordnet,
die durch T-förmige Halterungen 38 der Tragschiene 34 so befestigt sind, daß sie
geringfügige Bewegungen ausführen können.
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Der senkrechte Steg der T-förmigen Halterungen 38 ist jeweils durch
geeignete Mittel, z. B. durch Verschweißen, mit der Tragschiene 34 verbunden und
der horizontale Querteil greift in entsprechende Ausnehmungen 40 ein, die in den
Seitenteilen der Tragelemente 36 eingelassen sind.
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| Aus Figur 3 ist zu ersehen, daß bei Belastung der Tragelemente |
| 36 über diese auf die Tragschienen 34 große Schubkräfte übertra- |
gen werden können, die durch Bewegung der Werkstücke 33 längs de : gesamten Einbauteiles
32 verursacht werden, sobald die Werkstück auf den Tragelementen 36 entlanggleiten.
Die auftretenden Schubkräfte werden über das betreffende Tragelement auf die zugehörige
T-förmige Halterung 38 übertragen. Die Tragschienen 34 sind in geeigneter Weise
mit der Ofenkammer 10 durch lösbare Mittel, z. B. durch Schrauben 42, verbunden.
Zwischen der Ofenkammer 10 und den Tragelementen 36 ist ein nachgiebiger Belag 45
aus hitzebeständigem und isolierendem Werkstoff, z. B. Aluminiumsilikatfilz, angeordnet,
um die auftretenden Drücke während der Gleitbewegung der Werkstücke 33 gleichmäßiger
über die Länge der Tragelemente 36 zu verteilen. Beim Ein-und Ausbauen des gesamten
Einbauteiles 32 in die bzw. aus der Ofenkammer 10 und bei fehlender Belastung durch
die Werkstücke 33 preßt der elastische Belag 45 die entsprechenden Tragelemente
36 gegen den zugeordneten Querteil der T-förmigen Halterung 38.
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Bei der Einrichtung nach Figur 2 kann die Tragschiene 34 beim Ein-und
Ausbau des gesamten Einbauteiles 32 oder bei eventuellen Untersuchungen oder bei
Erneuerung der Tragelemente 36 in den bzw. aus dem von der Wand der Ofenkammer 10
und den Tragelementen 36 gebildeten Spalt eingeschoben bzw. herausgezogen werden.
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Wie in Figur 3 veranschaulicht, ist es vorteilhaft, einen mit glatter
Oberfläche versehenen dünnen Metallstreifen 48 zwischen die Tragschiene 34 und die
Wand der Ofenkammer 10 einzulegen, um ein auswechselbares Glied zu erhalten, auf
dem die Tragschiene
34 verhältnismäßig gut gleiten kann. Hierdurch
wird vermieden, daß die Ofenkammer 10 mit einer glatten Oberfläche versehen werden
muß. Um eine Verschiebung des Metallstreifens 48 auf der Wand der Ofenkammer 10
zu vermeiden, ist der Metallstreifen 48 an seinen äußeren Kanten mit mehreren Zungen
50 (Fig. 4) versehen, welche bis an die Führungsschienen 30 heranragen, um mit den
Metallstreifen 48 in Eingriff zu kommen. Um eine bessere Verteilung . der vertikalen
Kräfte zu erreichen, wird ein Belag 52 (Fig. 3) aus hitzebeständigem, nachgiebigem
Material zwischen Metallstreifen 48 und der Wand der Ofenkammer 10 angebracht.
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Die Ofenarbeitstemperatur kann verhältnismäßig gering sein, aber
es muß hervorgehoben werden, daß alle Tragelemente-36 aus geeig-
| netem Werkstoff bestehen sollten, der genügend widerstandsfest |
| gegenüber Gleitbewegungen von Stahlwerkstücken ist. |
| Es ist vorteilhaft, daß die Tragelemente 36, sofern sie aus
Metall |
| hergestellt sind, in ihrem Inneren mit einem Hohlraum zur Aufnahme |
von wärmeisolierendem Werkstoff 54, wie in Fig. 3 gezeigt, versehen werden, um eine
Wärmeübertragung von der Werkstückoberfläche zur gekühlten Oberfläche der Ofenkammer
10 weitgehend zu vermindern und somit das Auftreten kalter Zonen auf der Oberfläche
der Werkstücke 33 zu vermeiden. Zu diesem Zweck dienen die Beläge 45 und 52 aus
nachgiebigem, hitzebeständigem Material. Soweit die Arbeitstemperaturen im Ofen
etwa 1 0000C überschreiten, sollten alle Tragelemente 36 aus hitzebeständigem Werkstoff,
wie z. B.
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Aluminiumoxyd oder Siliziumkarbid, hergestellt werden. Dieser Werkstoff
ist gegenüber hohen Temperaturen verhältnismäßig beständig und weist auch die gewünschte
Verschleißfestigkeit und
und einen hohen Widerstand gegenüber Wärmeübertragung
auf ! Hinzukommt, daß solche Tragelemente keine Wärme von den Werkstücken her aufnehmen
und somit verhindern, daß kalte Zonen auf der Werkstückoberfläche auftreten. Gleichzeitig
können durch die hitze beständigen Tragelemente 36, deren Wärmeübertragungsfähigkeit
gering ist, die Tragschienen 34 auf relativ niedriger Temperatur gehalten werden,
ohnedaß sich dabei die durch die Kühlrohre 24 fließende Kühlflüssigkeit stark erwärmt.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die hitzebeständigen Tragelemente 36
so ausgebildet sind, daß sie die Querteile der T-förmigen Halterungen 3E überragen
und diese vor der Strahlungswärme der aufgeheizten Werkstücke schützen. Ebenso sind
die Seitenteile der hitzebeständigen Tragelemente 36 vorzugsweise so ausgebildet,
daß sie die Führungsschienen 30 überragen.
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Bei einem beispielsweise automatisch arbeitenden Ofen, wie er z. B.
in Figur 1 dargestellt ist, werden alle Werkstücke 33 in kontinuierlicher Bewegung
durch die Ofenkammer 10 gestoßen und treten, wie in Figur 1 und 3 veranschaulicht,
am rechten Ofenende verhältnismäßig kalt ein, wobei sich die Erwärmung der Werkstücke
bei fortschreitendem Durchlauf stetig steigert. Bei dieser Ausführungsart können
die auswechselbaren Tragelemente 36, die am kalten Ofenende angeordnet sind, aus
einfachem haltbaren Metall bestehen, während die Tragelemente 36, die in heißeren
Zonen des Ofens angeordnet sind, aus einem hitzebeständigen Material hergestellt
sind ; wobei sowohl die aus einfachem Metall bestehenden als auch die aus hitzebeständigem
Material bestehenden Tragelemente 36 auf der gleichen Tragschiene 34 auswechselbar
befestigt sind.