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Die
Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Anwärmvorrichtung für elektrische
Bauteile, die insbesondere eine elektrische Wicklung tragen und/oder
ein Gehäuse
umfassen, mit einer auf induktiver elektrischer Energieeinkopplung
basierenden, von einer Wechselstromversorgungseinrichtung versorgten
elektrischen Energieeinkoppelvorrichtung, die mindestens eine an
einer Tragekonstruktion angebrachte elektrische Energieeinkoppeleinheit
aufweist.
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Eine
derartige elektrische Anwärmvorrichtung
für elektrische
Bauteile ist in der
DE
198 44 399 C1 angegeben. Bei dieser bekannten Anwärmvorrichtung
weist eine an eine Wechselstromversorgung angeschlossene Wechselstromeinkoppelvorrichtung eine
Heizspule mit mindestens einer Windung auf und ist insbesondere
zum Aufwärmen
von elektrischen Bauteilen mit Blechpaketen ausgebildet, wobei die
mindestens eine Windung um einen maßgeblichen Teil des Bauteils
gelegt wird. Die Spulenwindungen sind dabei so ausgeführt, dass
sie z.B. von außen
durch einen Hohlraum des Bauteils geführt und um einen Abschnitt
desselben herumgeführt
und mit der Wechselstromversorgung gekoppelt werden können. Mit
dieser Anwärmvorrichtung
sind elektrische Bauteile eines bestimmten Aufbaus bis zu einer gewissen
Größe schnell
und einfach z.B. zum Warmfügen
auf eine Aufheiztemperatur von z.B. 300° C erwärmbar. Jedoch gibt es andere,
insbesondere relativ große
elektrische Bauteile, die z.B. mehrere 100 kg oder über eine
Tonne wiegen können,
die mit einer derartigen Anwärmvorrichtung
allenfalls relativ aufwändig
aufgewärmt
werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Anwärmvorrichtung
der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der insbesondere auch
bei relativ großen
elektrischen Bauteilen bei einfacher Handhabung eine schnelle und
rationelle Aufwärmung
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei
ist vorgesehen, dass mindestens eine Energieeinkoppeleinheit relativ
zu dem elektrischen Bauteil automatisch während des Anwärmprozesses
verstellbar an der Tragekonstruktion angebracht ist.
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Aufgrund
der relativ zu dem Bauteil verstellbaren Anordnung der mindestens
einen Energieeinkoppeleinheit kann diese verglichen mit dem aufzuwärmenden
elektrischen Bauteil relativ klein gehalten werden. Durch die automatische
Verstellung kann der Anwärmprozess
günstig
gesteuert und erforderlichenfalls auch geregelt werden.
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Eine
für eine
schnelle Erwärmung
hohe Leistungseinkopplung wird dadurch erreicht, dass die mindestens
eine Energieeinkoppeleinheit einen eine Wicklung aufweisenden offenen
Kern besitzt, der von einem in seine Nachbarschaft und damit Wirkverbindung
gebrachten Bereich des elektrischen Bauteils ergänzt wird. Dabei besteht ein
vorteilhafter Aufbau darin, dass der Kern E-förmigen Querschnitt besitzt und
auf dem Mittelschenkel die Wicklung trägt und dass der benachbarte
Bereich des elektrischen Bauteils in die Nähe der Öffnungen des E-Kerns gebracht ist.
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Um
das Bauteil über
gewünschte
Bereiche schnell und einfach aufwärmen zu können, sind dabei die Maßnahmen
von Vorteil, dass mindestens eine Energieeinkoppeleinheit an der
Tragekonstruktion automatisch in vertikaler Richtung und/oder in
horizontaler Richtung und/oder rotierend verstellbar gelagert ist.
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Zu
einer einfachen Bedienung und rationellen Aufwärmung beispielsweise in gewünschten
Zonen oder weitgehend gleichmäßig über das
gesamte Bauteil sind des Weiteren die Maßnahmen vorteilhaft, dass eine
Aufnahmeeinheit für
das elektrische Bauteil zur hängenden
oder stützenden
Lagerung ausgebildet ist und dass die Lagerung mit einer Rotationseinheit
und/oder einer vertikalen und/oder einer horizontalen Verstelleinheit
versehen ist.
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Für eine gezielte
Erwärmung
des Bauteils ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass für die automatische
Verstellbarkeit der mindestens einen Energieeinkoppeleinheit und/oder
des Bauteils eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorhanden ist, mit
der die Verstellgeschwindigkeit und/oder der Verstellweg und/oder
eine Pausenzeit zwischen den Verstellvorgängen vorgebbar bzw. steuerbar
ist/sind.
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Weitere
vorteilhafte Maßnahmen
zur gezielten Erwärmung
des Bauteils bestehen darin, dass die Verstellgeschwindigkeit und/oder
der Verstellweg und/oder die Pau senzeit in Abhängigkeit von der Größe und/oder
dem Material und/oder dem konstruktiven Aufbau und/oder der Temperatur
des Bauteils vorgebbar ist/sind.
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Eine
variable Anpassung der Anwärmvorrichtung
an unterschiedliche zu erwärmende
Bauteile wird dadurch begünstigt,
dass mehrere Energieeinkoppeleinheiten zu einer gemeinsam verstellbaren Einheit
mechanisch zusammengefasst und elektrisch in Reihe und/oder parallel
geschaltet sind.
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Ferner
sind zum Erreichen einer gewünschten
Aufwärmung
die Maßnahmen
von Vorteil, dass mehrere Energieeinkoppeleinheiten getrennt verstellbar
und/oder getrennt mit elektrischer Energie versorgbar sind.
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Eine
hohe Energieeinkopplung für
eine schnelle Erwärmung
ergibt sich dadurch, dass die Frequenz der Wechselstromversorgung
für die
Energieeinkoppeleinheiten zwischen 50 Hz und 100 kHz gewählt oder
wählbar
ist. Dabei kann die Frequenz auch in Abhängigkeit von dem Aufbau und
dem Material des Bauteils gewählt
werden, und es kann vorgesehen sein, dass die Frequenz auch innerhalb
des Aufwärmvorganges
z.B. bei unterschiedlichen zu erwärmenden Zonen variiert werden
kann.
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Weitere
Möglichkeiten,
die Energieeinkopplung geeignet zu wählen, bestehen darin, dass
die Form des von der Wechselstromversorgung gelieferten Wechselstroms
für die
Energieeinkoppeleinheiten sinusförmig,
sägezahnförmig, rechteckförmig oder
eine Mischform daraus ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Aufwärmvorrichtung
mit einer Tragekonstruktion, einer Energieeinkoppelvorrichtung und
einem zu erwärmenden
elektrischen Bauteil in schematischer seitlicher Ansicht,
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Anwärmvorrichtung
mit einer Tragekonstruktion und einem elektrischen Bauteil in seitlicher
Ansicht,
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3 eine
Prinzipdarstellung zu Verstellmöglichkeiten
von Energieeinkoppeleinheiten der Energieeinkoppelvorrichtung,
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4 eine
schematische Darstellung einer Zusammenschaltung zweier Energieeinkoppeleinheiten
der Energieeinkoppelvorrichtung und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für die
Anwärmvorrichtung
mit einer Energieeinkoppelvorrichtung und einem in der Tragekonstruktion
aufgehängten
elektrischen Bauteil.
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1 zeigt
eine elektrische Anwärmvorrichtung
mit einer Tragekonstruktion 2, an der zum einen eine elektrische
Energieeinkoppelvorrichtung mit einer oder mehreren verstellbaren
elektrischen Energieeinkoppeleinheiten 3 und zum anderen
eine Aufnahmeeinheit 21 für ein elektrisches Bauteil 1 aufgenommen
ist, wobei das elektrische Bauteil 1 z.B. ein Stator oder
Rotor oder ein anderes mit einer elektrischen Wicklung versehenes
Bauteil oder ein Gehäuse
für elektromechanische
Anwendungen ist und sich aus mehreren Teilkomponenten zusammensetzen kann.
Das elektrische Bauteil 1 kann z.B. einige 100 kg oder über eine
Tonne wiegen und muss mit geeigneten Vorrichtungen transportiert
und in Position gebracht werden. Vorliegend weist die Aufnahmeeinheit 21 für das Bauteil 1 einen
Drehtisch 22 mit einer Rotationseinheit 20 auf,
mit der der Drehtisch 22 um eine vertikale Achse rotierend
angetrieben wird.
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Die
Rotationsgeschwindigkeit kann dabei unterschiedlich beispielsweise
mittels einer Steuereinrichtung 30 in Abhängigkeit
von der Art des Bauteils und der durchzuführenden Erwärmung durch die elektrische
Energieeinkoppelvorrichtung gewählt werden.
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Wie 1 weiter
zeigt, ist an der Tragekonstruktion 2 an einer Vertikalstütze eine
vertikale Führungseinheit 2.1 angebracht,
an der eine Verstelleinrichtung 7 mit Gleitschlitten 7.1 vertikal
verstellbar geführt
ist. Die Verstelleinrichtung 7 weist bei diesem Ausführungsbeispiel
in ihrem oberen Bereich einen horizontalen Tragarm 7.3 auf,
an dem über
eine Lagereinheit 7.4 ein Vertikalteil 7.5 gelagert
ist, das an dem horizontalen Tragarm 7.3 in Richtung des
gezeigten Doppelpfeils horizontal verstellbar ist. An dem Vertikalteil 7.5 ist über ein
Halteteil 7.2 eine elektrische Einkoppeleinheit 3 zum
Einkoppeln elektrischer Energie mittels induktiver Energieeinkopplung in
das Bauteil 1 angebracht. Die elektrische Energieeinkoppeleinheit 3 kann über Verstellen
des Vertikalteils 7.5 in vertikaler Verstellrichtung 4 oder
durch Verstellen des Halteteils 7.2 an dem Vertikalteil 7.5 vertikal
verfahren werden. Dadurch ergeben sich horizontale und vertikale
Verstellmöglichkeiten
der Energieeinkoppelvorrichtung an der Tragekonstruktion 2 relativ
zu dem Bauteil 1, das seinerseits in Rotation versetzt
werden kann, so dass sich eine vielseitige relative Verstellbarkeit
der Energieeinkoppelvorrichtung bezüglich des Bauteils 1 ergibt.
Die Steuerung der vertikalen, horizontalen und rotierenden Verstellung
der Energieeinkoppelvorrichtung relativ zu dem Bauteil 1 kann
mittels der Steuereinrichtung 30 gesteuert oder z.B. in
Abhängigkeit
von der gewünschten
Temperatur geregelt werden. Hierbei können auch besondere Eigenschaften
des zu erwärmenden Bauteils 1,
wie konstruktiver Aufbau, Materialbeschaffenheit und Zusammensetzung
oder unterschiedliche Erwärmungen
in bestimmten Zonen berücksichtigt
werden.
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Die
Energieeinkoppelvorrichtung ist an eine Wechselstromversorgungseinrichtung 10 angeschlossen, über die
die Energieeinkoppeleinheiten 3 mit Wechselstrom bzw. Wechselspannung
beaufschlagt werden, wobei die von der Wechselstromversorgungseinrichtung 10 zugeführte elektrische
Energie ebenfalls mittels der Steuereinrichtung 30 geeignet
gesteuert oder geregelt werden kann, um die gewünschte Temperatur des Bauteils 1 zu
erreichen. Dabei wird die Frequenz des den Energieeinkoppeleinheiten 3 zugeführten Wechselstroms
in einem Bereich zwischen 50 Hz und 100 kHz, vorzugsweise zwischen
50 Hz und 50 kHz gewählt
und kann auf die Eigenschaften des zu erwämenden Bauteils 1 abgestimmt
werden. Auch unterschiedliche Formen des Wechselstroms, z.B. Sinusform,
Sägezahnform, Rechteckform
oder Kombinationen daraus sind möglich,
um weitere Einflussmöglichkeiten
auf die elektrische Energieeinkopplung zur Wärmeerzeugung in dem Bauteil 1 zu
erhalten. Beispielsweise können verschiedene
Zonen des Bauteils 1 oder verschiedene miteinander in Verbindung
zu bringende, von Hause aus getrennte Teile unterschiedlich erwärmt werden.
Auch kann die Erwärmung
auf Fügevorgänge abgestimmt
werden. Ferner kann die Erwärmung
von Wicklungen tragenden Bauteilen, wie Rotoren, Statoren oder dgl.,
unter Steuerung der elektrischen Energieeinkopplung und/oder Verstellung
der Energieeinkoppeleinheiten 3 relativ zu dem Bauteil 1 den
jeweiligen Gegebenenheiten einfach und schnell angepasst werden,
so dass eine rationelle Erwärmung
insbesondere auch voluminöser
Bauteile 1 erreicht wird.
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Während bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 1 vorteilhaft eine Energieeinkopplung auf der
Innenseite einer Gehäusewandung
erreicht wird (s. Bezugszeichen 5), kann mit dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel
vorteilhaft eine Erwärmung
auf der Außenseite
eines elektrischen Bauteils 1, wie z.B. einem Rotor oder
Stator oder auch Gehäuse
vorgenommen werden, wie mit dem Bezugszeichen 6 kenntlich
gemacht. Hierbei wird an der Verstelleinrichtung 7 mindestens
eine elektrische Energieeinkoppeleinheit 3 über Gleitschlitten 7.1 und
Halteteile 7.2 an der vertikalen Führungseinheit 2.1 gelagert. Das
elektrische Bauteil 1 befindet sich auch hierbei auf der
Aufnahmeeinheit 21 mit dem Drehtisch 22 und wird über die
Rotationseinheit 20 ro tierend angetrieben, wobei die Rotationsgeschwindigkeit
des Bauteils 1 und die Geschwindigkeit der Vertikalverstellung
geeignet im Hinblick auf eine gewünschte Erwärmung wählbar sind. Der Verstellweg
ist entsprechend dem Bauteil wählbar
und entsprechend vorgebbar und wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 sind
die Verstellbewegungen stufenlos steuerbar, wobei auch Pausenzeiten
vorgegeben werden können,
soweit zweckmäßig.
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3 zeigt
eine Gruppe von vier Energieeinkoppeleinheiten 3.1, 3.2, 3.3, 3.4,
von denen sich jeweils zwei diametral gegenüberliegen und die Paare aus
sich zwei diametral gegenüberliegenden
Energieeinkoppeleinheiten 3.1, 3.3 bzw. 3.2, 3.4 in
Umfangsrichtung um 90° gegeneinander
winkelversetzt sind. Die einzelnen Energieeinkoppeleinheiten 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 sind
in der diagonalen Richtung entsprechend einer ersten bzw. zweiten
Verstellrichtung 4.1, 4.2 horizontal verstellbar,
um eine Anpassung an unterschiedliche Innendurchmesser oder Außendurchmesser
bzw. Konturformen von Bauteilen 1 vornehmen zu können.
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4 zeigt
zwei Energieeinkoppeleinheiten 3.5, 3.6, die zu
einer gemeinsamen Energieeinkoppeleinheit 3 z.B. unter
elektrischer Reihenschaltung oder Parallelschaltung zusammengeschlossen
sind und gemeinsam z.B. in vertikaler Richtung verstellbar sind.
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Bei
dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil 1,
z.B. ein Rotor, an der Tragekonstruktion 2 mittels einer
Aufnahmeeinheit 8 an einem Vertikalteil aufgehängt, wobei
die Aufnahmeeinheit 8 mittels einer Rotationseinheit 20 rotierend
angetrieben werden kann. Radial beabstandet von der zentral angeordneten
Aufnahmeeinheit 8 mit dem Bauteil 1 sind an Vertikalhaltern 9 Energieeinkoppeleinheiten 3 vertikal
entsprechend der Verstellrichtung 4 verstellbar gelagert
und geführt.
Auch hierbei kann durch Steuerung der Verstellgeschwindigkeit und
Rotationsgeschwindigkeit sowie der zugeführten elektrischen Energie
und gegebenenfalls auch der Frequenz die Aufwärmung des Bauteils 1 rationell
mit hohem Wirkungsgrad vorgenommen werden.
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Ein
vorteilhafter Aufbau der Energieeinkoppeleinheiten 3 besteht
darin, dass diese einen E-förmigen
Kern 3.8 aufweisen, auf dessen mittlerem Schenkel die Wicklung 3.7 getragen
ist. Die Öffnungen
des Kerns 3.8 sind dem zu erwärmenden Bereich des Bauteils 1 zugekehrt
und in dessen Nähe gebracht,
so dass der Kern durch den betreffenden Abschnitt des Bauteils 1 wirkungsmäßig ergänzt bzw. vervollständigt und
im Wesentlichen geschlossen wird und eine hohe Energieeinkopplung
zum Erwärmen
des betreffenden Bereiches erzielt wird.