DE19725653A1 - Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen Werkstücks - Google Patents
Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen WerkstücksInfo
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- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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- H05B6/02—Induction heating
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen
Werkstücks gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein derartiger Induktor ist aus der DE 39 29 145 C1 bekannt. Induktoren werden zum induk
tiven Aufheizen von metallischen Werkstücken verwendet, wobei in eine als Primärspule
wirkenden Schleife des Induktors ein Wechselstrom eingespeist wird und durch induktive
Kopplung in dem als Sekundärspule wirkenden metallischen Werkstück Wirbelströme her
vorgerufen werden, die aufgrund des ohmschen Widerstands des metallischen Werkstücks
zu dessen Erhitzung führen. Der als Induktorschleife wirkende Heizleiter des Induktors be
steht dabei zumeist aus massivem Kupfer, um die ohmschen Verluste und die daraus fol
gende Erwärmung gering zu halten, und wird zusätzlich durch in Längsrichtung des Leiters
verlaufende Wasserleitungen gekühlt. Der Primärstrom wird über Stromanschlüsse in einer
Anschlußeinrichtung, die sich an einem Ende des Heizleiters befindet, über einen in Längs
richtung des metallischen Werkstücks verlaufenden ersten Leiterzweig, ein der Anschluß
einrichtung gegenüberliegendem Kopfstück und einem zum ersten Leiterzweig im wesentli
chen parallel verlaufenden zweiten Leiterzweig zurück zur Anschlußeinrichtung geführt, wo
durch eine im wesentlichen geschlossene Primärspule gebildet wird.
Wenn Induktoren zur Erhitzung unterschiedlich langer Werkstücke verwendet werden sollen,
ist es notwendig, die Länge der Leiterschleife entsprechend der Länge des jeweiligen Werk
stücks variieren zu können. Die DE 39 29 145 C1 beschreibt einen Induktor zum Erhitzen
unterschiedlich langer Werkstücke mit einem geteilten, aus zwei stufenlos verschiebbar zu
einander angeordneten Hälften bestehenden und den Werkstückkonturen anpaßbaren In
duktor, bei dem die zweiteilige Anschlußeinrichtung mit einem ersten Paar von Leiterzweig
hälften und das Kopfstück mit einem zweiten Paar von Leiterzweighälften als separate Teile
ausgebildet sind. Die jeweils mit der Anschlußeinrichtung bzw. dem Kopfstück verbundenen
Leiterzweige sind dabei versetzt und zueinander kontinuierlich verschiebbar angeordnet,
wobei der Stromfluß zwischen den Leiterzweighälften über Kontakte gewährleistet wird.
Durch Verschieben der aus dem Kopfstück und dem ersten Paar von Leiterzweighälften be
stehenden Induktorhälfte gegenüber der anderen, aus der Anschlußeinrichtung und dem
zweiten Paar von Leiterzweighälften bestehenden Induktorhälfte kann die Induktorlänge
kontinuierlich variiert werden. Dieser Induktor läßt sich dabei insbesondere zum Erhitzen von
Gelenkwellen verwenden, wobei der mittlere Rohrabschnitt der Gelenkwelle von den parallel
zum Rohr verlaufenden Leiterzweigen und die mit Zahnkränzen versehenen Außenbereiche
der Gelenkwelle von dem entsprechend geformten, der Kontur des Gelenkteils der Welle
angepaßten Kopfstück und der Anschlußeinrichtung aufgenommen werden.
Nachteilhaft an einem derartigen Heizleiter ist jedoch zum einen, daß er mit relativ hohen
Strömen betrieben werden muß, was zu einem hohen Energieverbrauch führt, eine starke
Kühlung notwendig macht und im Außenbereich der Induktionsschleife ein hohes störendes
Außenmagnetfeld hervorruft. Weiterhin ist der Heizleiter des Induktors der Wärmestrahlung
des Werkstücks ausgesetzt, so daß er insbesondere an seiner nahe an dem Werkstück be
findlichen Innenseite entsprechend abnutzt und in regelmäßigen Wartungsintervallen aus
gewechselt werden muß. Dabei muß bei einem Heizleiter, wie er in der DE 39 29 145 C1
beschrieben ist, zumindest eine Hälfte des Heizleiters ausgetauscht werden, was jeweils
eine längere Betriebspause des Induktors und einen vollständigen Ausbau des Heizleiters
erforderlich macht, insbesondere da die beiden Induktorhälften diagonal ineinander verscho
ben sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktor gemäß dem Oberbegriff von An
spruch 1 dahingehend weiterzubilden, daß die Verwendung niedriger Ströme und eine ko
stengünstige Reparatur eines beschädigten Heizleiters ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Induktor nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche be
schreiben bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Induktors.
Indem erfindungsgemäß die beiden Leiterzweige jeweils einstrangig ausgebildet werden,
d. h. nicht entsprechend der DE 39 29 145 C1 aus zwei diagonal zueinander versetzten und
ineinandergeschobenen Hälften bestehen, wird die Anbringung von Blechen an den Leiter
zweigen ermöglicht. Dabei wird durch die Unterteilung der einstrangigen Leiterzweige quer
zu ihrer Längsrichtung dennoch eine Veränderung der Gesamtlänge der beiden Leiterzweige
ermöglicht, indem Leiterabschnitte mit einer gewünschten Länge eingesetzt werden. Als
Bleche zur Verstärkung und Bündelung des Magnetfeldes lassen sich dabei die bekannten
Materialien mit entsprechend hoher Permeabilität, insbesondere Eisen und Stahl verwen
den.
Die Bleche lassen sich dabei insbesondere als dünne Streifen quer zur Längsrichtung der
Leiterzweige und um den Leiterzweig-Querschnitt umlaufend verwenden, da durch eine der
artige Anordnung zum einen eine entsprechende Verstärkung des Magnetfelds erreichen
läßt und dennoch Wirbelströme in den Blechen selbst gering gehalten werden. Durch eine
versetzte Anordnung der Unterteilungen der Leiterzweige in die verschiedenen Leiterab
schnitte gemäß Anspruch 3 kann erreicht werden, daß die durch die Unterteilungen even
tuell hervorgerufenen Ungleichmäßigkeiten des Magnetfelds der beiden Leiterzweige nicht
auf eine Stelle des Werkstücks einwirken.
Die Unterteilung der Leiterzweige läßt sich insbesondere nach Anspruch 4 als stufenartige
Unterteilung des Leiterzweigs ausbilden, so daß eine Verzahnungswirkung zwischen den
separaten Leiterabschnitten erreicht und eine selbsttragende Konstruktion der Leiterzweige
ermöglicht wird. Eine derartige stufenartige Unterteilung ermöglicht insbesondere auch eine
einfache Auswechselbarkeit eines beschädigten Leiterabschnitts, indem dieser einfach quer
zur Leiterlängsrichtung, z. B. in vertikaler Richtung aus der Heizleiterschleife entnommen
wird. Durch die stufenartige Unterteilung wird weiterhin eine große Kontaktfläche zwischen
den aneinanderliegenden Leiterabschnitten erreicht, so daß die Stromdichte in diesen Kon
taktbereichen gering gehalten werden kann. Die Leiterzweige können dabei alternativ nach
Anspruch 5 oder 6 zwei oder drei separate Teile aufweisen. Eine Unterteilung eines Leiter
zweigs in mehrere separate Teile ermöglicht es entsprechend, jeweils nur einen kleinen be
schädigten Leiterabschnitt auszuwechseln, ohne in unnötiger Weise unbeschädigte Leiterbe
reiche auswechseln zu müssen.
Die Ausbildung von Kanten an den Innenseiten der Leiterzweige nach Anspruch 8 bewirkt in
Zusammenwirkung mit den an den Leiterzweigen angebrachten Blechen eine deutliche
Verstärkung des Magnetfelds im Innenraum der Heizleiterschleife.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einigen Ausführungsformen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Heizleiterschleife für einen Induktor gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 die Seitenansicht eines Heizleiterzweigs eines Induktors gemäß der ersten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Heizleiterzweigs aus Fig. 1;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Heizleiterschleife eines Induktors gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Heizleiterschleife eines Induktors gemäß einer dritten Aus
führungsform der Erfindung.
Eine Heizleiterschleife weist gemäß Fig. 1 eine aus Anschlußteilen 6a und 6b bestehende
Anschlußeinrichtung 6, zwei Profilleisten 2a, 2b und ein Kopfstück 4 auf. Über Stroman
schlüsse 14 wird ein hochfrequenter Wechselstrom in die Heizleiterschleife eingeleitet, der
ein entsprechendes Magnetfeld um den Heizleiter herum hervorruft. Die Profilleisten 2a und
2b sind jeweils in drei Teile unterteilt, die mit den Anschlußteilen 6a und 6b einteilig ausge
bildeten Ansätze 8a und 8b, Mittelleisten 12a und 12b und Ansätze 10a und 10b, die mit
dem Kopfstück 4 einteilig ausgebildet sind. Die Profilleisten 2a und 2b weisen dabei an ihrer
Innenseite Kanten 18 auf, die zu einer Bündelung des Magnetfelds im Inneren der Heizlei
terschleife führen.
Das zu behandelnde Werkstück wird im Induktor in den Freiraum zwischen den beiden Lei
terschleifen 2a und 2b gelegt wobei die Enden des Werkstücks, z. B. die Außenteile einer
Gelenkwelle, von halbrunden Öffnungen der Anschlußeinrichtung 6 und des Kopfstücks 4
umgeben werden, so daß eine gleichmäßige Erwärmung des Werkstücks auch an den End
bereichen erreicht wird. Dabei kann die Heizleiterschleife in den Endbereichen entsprechend
der Kontur des zu behandelnden Werkstücks formgerecht ausgebildet werden.
Erfindungsgemäß sind Bleche 16 um die Leiterzweige 2a und 2b gewickelt, wobei in Fig. 1
nur die Bleche an dem Leiterzweig 2a gezeigt sind, entsprechende Bleche jedoch auch am
Leiterzweig 2b vorzusehen sind. Durch die Verwendung der Bleche wird eine Verstärkung
des Magnetfelds, insbesondere im Innenraum der Heizleiterschleife erreicht, so daß gerin
gere Stromstärken verwendet werden können. Die Anschlußteile 6a und 6b mit den Ansät
zen 8a und 8b, die Mittelstücke 12a, 12b und das Kopfstück 4 mit den Ansätzen 10a und
10b sind jeweils gemäß der Schnittansicht von Fig. 3 mit Kühlwasserbohrungen 15 und 17
versehen, wobei jeweils eine Bohrung als Wasserzuführung und Wasserrückführung ver
wendet wird, so daß die aus massivem Kupfer bestehenden verschiedenen Abschnitte des
Heizleiters entsprechend gekühlt werden können, um eine Erwärmung des Heizleiters zu
begrenzen.
Die verschiedenen Profilleistenabschnitte 8a, 8b, 12a, 12b, 10a und 10b sind jeweils über
stufenartige Unterteilungen miteinander verbunden, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Durch die
Verzahnungswirkung z. B. der Vorsprünge 11 und 13 des Ansatzes 8a und der Mittelleiste
12a wird dabei zum einen eine große Kontaktfläche zwischen diesen Bauteilen erreicht und
zum andern eine einfache Auswechslung eines beschädigten Leiterabschnitts ermöglicht, da
die Mittelleisten 12a und 12b jeweils auf den anderen Teilen aufliegen und somit leicht
entfernt werden können, so daß anschließend auch eine einfache Entnahme des Kopfstücks
4 sowie der Anschlußteile 6a und 6b ermöglicht ist.
Alternativ zur ersten Ausführungsform kann auch gemäß den Fig. 4 und 5 eine Untertei
lung der Profilleisten jeweils in zwei Abschnitte erreicht werden, wobei Fig. 2 eine mittige
Unterteilung der Profilleisten und Fig. 5 eine ungleichmäßige Unterteilung der Profilleisten
in zwei Abschnitte vorsieht.
Der erfindungsgemäße Induktor kann dabei für Werkstücke mit unterschiedlicher Länge
verwendet werden. Dafür müssen nur die entsprechenden Teile der Profilleisten 2a und 2b
entsprechend der gewünschten Länge des Werkstücks ausgewechselt werden. Z.B. können
in der Ausführungsform der Fig. 1 die beiden Mittelleisten 12a und 12b entsprechend der
Länge des zu behandelnden Werkstücks eingesetzt werden, so daß für zu behandelnde
Werkstücke jeweils entsprechende Mittelleisten bereit gehalten werden müssen. Ein solches
System von genau einstellbaren Profilleisten ermöglicht zwar nicht die kontinuierliche Ver
schiebung der Profilleisten, wie es in der DE 39 29 145 C1 möglich ist; in der Praxis ist es
jedoch nur selten erforderlich, Werkstücke beliebiger Länge zu behandeln, da mit einem In
duktor zum Erwärmen von länglichen Werkstücken in der Regel jeweils nur einige verschie
dene Werkstücke vorgegebener Länge behandelt werden müssen, so daß eine jeweilige
Einstellung einer kontinuierlich verschiebbaren Profilleiste sogar nur den unnötigen Aufwand
einer genauen Einstellung der Länge erforderlich macht, die durch paßgenau einzulegende
Mittelleisten 12a bzw. 12b bereits genau eingestellt wird.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 5 und 6 muß jeweils eine der beiden Hälften des
Induktors als Längenausgleichsstück entsprechend der gewünschten Länge des Werkstücks
ausgewählt werden, während der andere, vorzugsweise mit der ortsfesten Hälfte des Induk
torgehäuses verbundene Teil des Heizleiters nicht verändert wird.
Zum Einstellen einer gewünschten Heizleiterlänge muß jeweils das Induktorgehäuse geöff
net werden, die beiden mit der Anschlußeinrichtung 6 und dem Kopfstück 4 verbundenen
Induktorhälften auseinandergefahren und anschließend durch Einsetzen des gewünschten
variablen Längenausgleichsstücks z. B. der Mittelleisten 12a und 12b, eine gewünschte
Profilleistenlänge eingestellt werden.
Claims (8)
1. Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen Werkstücks, mit einem Heizlei
ter, der Stromanschlüsse (14) für eine elektrische Stromversorgung, zwei im wesentli
chen parallel verlaufende Leiterzweige (2a, 2b) und ein eine Stromverbindung zwi
schen den Leiterzweigen herstellendes Kopfstück (4) aufweist, wobei eine Länge des
Heizleiters für die Aufnahme eines jeweiligen länglichen Werkstücks einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterzweige (2a, 2b) jeweils einstrangig ausgebildet und quer zu ihrer Längsrich
tung unterteilt sind, und
Bleche (16) an den Leiterzweigen angebracht sind zur Verstärkung eines von einem
durch die Leiterzweige fließenden Strom hervorgerufenen Magnetfelds.
2. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (16) quer zur
Längsrichtung der Leiterzweige und um die Leiterzweigquerschnitt herum umlaufend
angebracht sind.
3. Induktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungen der
Leiterzweige (2a, 2b) in deren Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
4. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter
zweige (2a, 2b) stufenartige Unterteilungen (11, 13) in den Leiterzweigen aufweisen.
5. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lei
terzweig (2a, 2b) mindestens drei separate Teile aufweist, jeweils einen Ansatz (8a,
8b) einer mit den Stromanschlüssen (14) verbundenen Anschlußeinrichtung (6), eine
Mittelleiste (12a, 12b) und einen Ansatz (10a, 10b) des Kopfstücks (4).
6. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lei
terzweig aus zwei separaten Teilen besteht.
7. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch jeden
Profilleistenabschnitt zwei Wasserleitungen (15, 17), jeweils eine Hinleitung und eine
Rückleitung verlaufen, die miteinander verbunden sind.
8. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den In
nenseiten der Leiterzweige (2a, 2b) Kanten (18) ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19725653A DE19725653A1 (de) | 1996-06-29 | 1997-06-18 | Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen Werkstücks |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19626269 | 1996-06-29 | ||
DE19725653A DE19725653A1 (de) | 1996-06-29 | 1997-06-18 | Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen Werkstücks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19725653A1 true DE19725653A1 (de) | 1998-01-02 |
Family
ID=7798486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19725653A Withdrawn DE19725653A1 (de) | 1996-06-29 | 1997-06-18 | Induktor zum Aufheizen eines länglichen metallischen Werkstücks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19725653A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29804574U1 (de) * | 1998-03-16 | 1999-01-28 | KUKA Schweissanlagen GmbH, 86165 Augsburg | Induktor für eine induktive Heizeinrichtung |
-
1997
- 1997-06-18 DE DE19725653A patent/DE19725653A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29804574U1 (de) * | 1998-03-16 | 1999-01-28 | KUKA Schweissanlagen GmbH, 86165 Augsburg | Induktor für eine induktive Heizeinrichtung |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |