DE2200473C3

DE2200473C3 - Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Blechen

Info

Publication number: DE2200473C3
Application number: DE2200473A
Authority: DE
Inventors: Andre Oupeye Barbieux (Belgien)
Original assignee: Elphiac SA
Current assignee: Elphiac SA
Priority date: 1971-01-15
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2121611A1; DE2200473A1; IT948204B; JPS5234564B1; US3766353A; BE761612A; GB1372318A; CH559496A5; DE2200473B2; SE369733B; FR2121611B1

Description

So

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Blechen mit einem Wechselstromgenerator, mit einer Führungsbahn für die zu erhitzenden Bleche und mit einem Induktor, bestehend aus einer mit abgewinkelten Schenkeln versehenen Leiterschleife, die wenigstens einen Hauptabschnitt, gebildet durch jeweils senkrecht zur Führungsbahn der Bleche angeordnete gegensinnig vom Strom durchflossene erste Leiterpaare, zwischen denen die Bleche hindurchgeführt werden, sowie wenigstens zwei Ansatzabschnitte, gebildet durch parallel jeweils zu den seitlichen Rändern der Führungsbahn angeordnete gegensinnig vom Strom durchflossene zweite Leiterpaare, aufweist.

Eine aus der deutschen Patentschrift 961 126 bekannte Vorrichtung dieser Art dient zur Induktionserhitzung von Blechen für die Herstellung längsnahtgeschweißter Rohre. Der Induktor ist deshalb so ausgeführt, daß an den Rändern der Bleche eine wesentlich höhere Temperatur als in der Mitte der Bleche erzielt wird. Zu diesem Zweck sind insbesondere die seitlichen Ansatzabschnitte in enger Kopplung mit den Rändern der Führungsbahn angeordnet.

Bei der Induktionserhitzung von Blechen für andere Zwecke besieht jedoch oft die Forderung, daß die Bleche über ihre ganze Breite möglichst gleichmäßig erhitzt werden sollen. Dies gelingt im allgemeinen auch dann nicht, wenn ein schleifenförmiger Induktor ohne Ansatzabschnitte verwendet wird, durch dessen Windungsfläche die Führungsbahn für die Bleche hindurchgeht. Auch in diesem Fall werden die Ränder der Bleche stets wärmer üis die Mittelteile der Bleche. Diese Erscheinung ist besonders dann störend, wenn die Bleche aus magnetisierbarem Material bestehen und die Temperatur bei der Frhilzung unter dem Curie-Punkt bleiben muß. Es zeigt sich dann, daß oft die Mittelteile der Bleche nicht ausreichend erhitzt werden, wenn die Temperatur der Rander unter dem Curie-Punkt bleibt, oder daß die Temperatur der Ränder den Curie-Punkt überschreitet, wenn die Mittelabschnitte ausreichend erhitzt werden.

Aus .1er USA.-Patentschrift 3 444 34b ist andererseits eine Induktionserhitzungsvorrichtung bekannt, bei welcher die Bleche zwischen stmmdurchflossenen Leiterpaarcn hindurchbewegt werden, und bei welcher zusätzliche Maßnahmen getroffen sind, um eine gleichmäßige Erhitzung über die ganze Breite der Bleche zu erzielen und insbesondere eine Überhitzung der Randabschnitte zu vermeiden. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind aber die beiden jeweils zum gleichen Leiterpaar gehörenden und sich auf entgegengesetzten Seiten des Bleches gegenüberliegenden Leiter gleichsinnig vom Strom durchflossen, so daß das resultierende Magnetfeld jedes Leiterpaares das Blech senkrecht durchsetzt. Für diesen besonderen Fall wird die gleichmäßige Erhitzung dadurch erzielt, daß auf die 1.eiterpaare Polschuhe aufgesetzt sind, die entweder in der Querrichtung der Bleche gestaffelt sind, oder die aus mehreren Abschnitten bestehen, die in unterschiedlichen Abständen von den Blechen liegen. Diese Lösung erfordert aber einen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand, und sie eignet sich vor allem nicht für Induktionserhitzungsvorrichtungen, bei denen die beiden Leiter jedes Leiterpaares gegensinnig vom Strom durchflossen sind, so daß das resultierende Magnetfeld in der Längsrichtung durch das Blech geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Induktionserhitzungsvorrichtung der eingangs angegebe nen Art mit gegensinnig vom Strom durchflossenen Leiterpaaren so auszubilden, daß eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Blech ohne Verwendung von zusätzlichen feldleitenden Anordnungen erzielt wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die die Schenkel der Schleife bildenden Leiter in dem dem mittleren Teil der Führungsbahn gegenüberliegenden Mittelteil der Hauptabschnitte einen kleineren Abstand voneinander haben als in den den seitlichen Rändern der Führungsbahn gegenüberliegenden Teilen der Hauptabschnitte, und die die Schenkel der Schleife bildenden Leiter in den Ansatzabschnitten, die seitlich im Abstand von den seitlichen Rändern der Führungsbahn liegen und deren Magnetfeld die Bleche nicht durchsetzt, einen noch kleineren Abstand voneinander haben als die Leiter im Mittelteil der Hauptabschnitte.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Induktionserhitzungsvorrichtung wird die gewünschte gleichmäßige Erhitzung der Bleche ohne Verwendung zusätzlicher Teile allein durch die besondere Form der Leiterpaare des Induktors erreicht. Die angegebene Form der Leiterpaare ergibt die Wirkung, daß die induktive Kopplung zwischen dem Induktor und den BIe chen in dem Mittelteil der Hauptabschnitte wesentlich enger als in den den Rändern der Bleohe gegenüberliegenden Endteilen der Hauptabschnitte ist. Durch die Ausbildung der Ansatzabschnitte wird ferner erreicht, daß das Streufeld der Ansatzabschnitte auf einen Raum beschränkt ist, der die Ansatzabschnitte eng umgibt. Der Einfluß d<r Ansatzabschnitte auf die Erhit7""2 der Ränder der Bleche kann also durch entsprechende Bemessung des seitlichen Abstands zwischen den Ansatzabschnitten und den Rändern der Bledie beliebig klein gehalten werden. Durch das Zusammenwirken dieser Maßnahmen läßt sich der Temperaturverlauf über die Breite der zu erhitzenden Bleche völlig gleichmäßig ge- »ο stalten.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichi.u ist beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der prinzipiellen Anordnung der Vorrichtung gemäß einer Ausiüh- »5 rungsform der Erfindung,

F i g. 2 die schematische Darstellung der prinzipiellen Anordnung der Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer weheren prinzipiellen Anordnung der Vorrichtung und

F i g. 4 eine zum Teil geschnittene perspektivische Ansicht eines Teils der praktischen Ausführung der Vorrichtung von F i g. 3.

F 1 g. 1 zeigt einen Wechselstromgenerator 1, der einen Induktor mit zwei Schenkeln 2, 2', 2" und 3, 3' 3" speist, der die Form einer abgewinkelten Haarnadel hat. Dieser Induktor besteht aus einem Hauptabschnitt 2,3 und zwei Ansatzabschnitten 2', 3' und 2 . J". Die sich zwischen den beiden Schenkeln 2. 3 des Hauptabschnitts erstreckende Fläche wird von einer Führungsbahn 4 für die zu erhitzenden Bleche durchsetzt. Die Ansatzabschnitte erstrecken sich parallel zu den seitlichen Rändern der Führungsbahn 4 in einem vorbestimmten Abstand von dieser.

Bei der Anordnung von F i g. 2 speist der Generator 1 gleichfalls einen Induktor mit zwei Schenkeln, von denen nur einer sichtbar ist. Dieser Induktor hat gleichfalls die Form einer abgewinkelten Haarnadel, doch ist in diesem Fall der Induktor nicht C-förmig gebogen, wie in Fig. 1. sondern in Form eines Mäanders, bei dem mehrere Abschnitte 5 bis 13 unterschieden werden können. Die Abschnitte 6. 8, 10 und 12 sind Hauptabschnitte, welche die Führungsbahn 4 senkrecht kreuzen, während die Abschnittes, 7, 9, 11 und 13 Ansatzabschnitte sind, die sich entlang den Rändern der Führungsbahn 4 erstrecken.

F i g. 3 zeigt schematisch einen Induktor, der aus einem oberen Schenkel 15 bis 23 und einem unteren Schenkel 24 bis 32 besteht. Dieser Induktor weist zwei Hauptabschnitte auf. die einerseits von den Teilen 16, 17.18,29.30,31 und andererseits von den Teilen 20,21. 22 25 26 27 gebildet sind. Er weist ferner drei Ansatzabschnitte auf, die von den Teilen 15.32; 19.28 bzw. 23, 24 gebildet sind. Die Hauptabschnitte bestehen jeweils aus einem Mittelteil 17. 30 bzw. 21, 26 und aus zwei Endteilen 16,31; 18.29 bzw. 27,3i; 22.25. Die Mittelteile der Hauptabschnitte liegen dem Mittelteil der Führungsbahn 4 für die Bleche gegenüber. Die Endteile befinden sich gegenüber den Rändern der Führungsbahn 4. Die die Endteile der Hauptabschnitte bildenden Teile des oberen Schenkels und des unteren Schenkels befinden sich in einem verhältnismäßig großen \bsland voneinander. Dieser Abstand ist für die die Mittelteile der Hauptabschnitte bildenden Teile der Schenkel kleiner, und noch kleiner für die die Ansatzabschnitte bildenden Teile der Schenkel.

Diese Anordnung ergibt die folgenden Wirkungen: Das Streufeld der Ansatzabschnitte hält sich in einem Raum, der die Ansatzabschnitte eng umgibt. Die induk tive Kopplung ist an der Stelle der Ränder der zu erhitzenden Bleche sehr lose und an der Stelle des Mittelteils d-ir Bleche sehr viel stärker. Der Strom geht von den Ansatzabschnitten zu den Endteilen der Hauptabschnitte und umgekehrt über geneigte Teile 33 der Induktorschenkel und von den Endteilen zu den Mittelteilen der Hauptabschnitte und umgekehrt über geneigte Teile 34. Damit die Verteilung des Stroms in den Hauptabschnitten gleichmäßiger gemacht wird, ver jungt sich deren Breite an den Knden infolge der An bringung von Kerben 35.

F 1 g. 4 zeigt einen Teil einer praktischen Ausführung eines Induktors nach I i g. 3. In F i g. 4 sind die Teile «8. 29 von F i g. 3 dargestellt. Ein Rahmen 36 aus Kupfer blech ist gegenüber einem weiteren Rahmen 37 aus Kupferblech angeordnet, leder dieser Rahmen 36 und 37 ist durch ein Wasserrohr 38 gekühlt. Am Rahmen 3b sind eine Kupferplatte 39 und eine Kupferplatte 40 befestigt. Am Rahmen 37 sind eine Kupferplatte 41 und eine Kapferplatte 42 befestigt. Die beiden Kupfcrplatten 40 und 42 sind voneinander durch eine dünne Isolierschicht 43 getrennt und dicker als die beiden Kupferplatten 39 und 41. Die Kupferplatten 39 und 41 liegen dem mittleren Teil der Führungsbahn 4 gegenüber Die untere Seite der Kupferplatte 39 entspricht dem Teil 17 von F i g. 3. Die freie Unterseite des Rahmens 36 entspricht dem Teil 18. und die in Berührung mit der Isolierschicht stehende Unterseite der Kupferplatte entspricht dem Teil 19 von F i g. 3. An Stelle der Ker bcn 35 von I" i g. 3 sind Schlitze 44 in die Rahmen und 37 eingeschnitten. Wenn an bestimmten Stellen die Intensität der Heizung eiwas verändert werden soll, können Löcher 45 durch die Rahmen 36 oder 37 und durch die Platten 39 oder 41 gebohrt werden. Da durch diese Rahmen Hochfreqtienzströme fließen, tritt der Skin-Effekt in Erscheinung. Demzufolge bleibt der Strom auf die einander gegenüberliegenden Flächen der Rahmen begrenzt, so daß diese Ausführungsform von Fig.4 der bandförmigen Anordnung von Fig.3 vollkommen gleichgesetzt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Induktionserhitzung von Blechen mit einem Wechselstromgenerator, mit einer Führungsbahn für die zu erhitzenden Bleche und mit einem Induktor, bestehend aus einer mit abgewinkelten Schenkeln versehenen Leiterschleife, die wenigstens einen Hauptabschnitt, gebi'det durch jeweils senkrecht zur Führungsbahn der Bleche angeordnete gegensinnig vom Strom durchflossene erste Leiterpaare, zwischen denen die Bleche hindurchgeführt werden, sowie wenigstens zwei Ansat/.abschnitte. gebadet durrh parallel jeweils /u den seitlichen Rändern der Führungsbahn angeordnute gegensinnig vom Strom durchflossene zweite Leiterpaare, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schenkel der Schleife bildenden Leiter in dem dem mittleren Teil der Führungsbahn gegenüberliegenden Mittelteil (17. 30:21. ao 26) der Hauptabschnitte einen kleineren Abstand voneinander haben als in den den seitlichen Randern der Führungsbahn gegenüberliegenden Teilen (16. 31: 18. 29: 27. 33. 22. 25) der Hauptabschnitte, und die die Schenkel der Schleife bildenden Leiter in den Ansatzabschnitten (15. 32; 19, 28: 23. 24), die seitlich im Abstand von den seitlichen Rändern der Führungsbahn (4) liegen und deren Magnetfeld die Bleche nicht durchsetzt, einen noch kleineren Abstand voneinander haben als die Leiter im Mittelteil der Hauptabschnitte.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dall der Hauptabschnitt bzw. die Hauptabschnitte durch bandförmige Leiter gebildet sind, deren Breitseiten parallel zur Führungsbahn (45 dei Bleche liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekenn zeichnet, daß sich die bandförmigen Leiter an den beiden F.nden der Hauptabschnitte verjüngen

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder j. dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Leiter Löcher (45) aufweiser., deren jeweilige Achsen senk recht zur Führungsbahn (4) verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansatzabschnitte (15. 32: 19, 28: 23. 24) voneinander durch eine dünne Isolierschicht (43) getrennt sind.