DE2204343B2 - Vorrichtung zur Randzonenerwärmung einer um die zentrische Normalachse umlaufenden Ronde - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Randzonenerwärmung einer um die zentrische Normalachse mehrmals umlaufenden Ronde, an die durch ein Bördelwerkzeug ein Bördelrand anformbar ist, bestehend aus wechselstromgespeisten Induktoren, deren stromführende Leiter die Ronde beiderseits sektorförmig beaufschlagen.

Bei einer solchen Vorrichtung wird die Ronde zentrisch eingespannt und alsdann um die Zentrierachse gedreht und dabei im Bereich der Randzone mittels eines die Randzone beaufschlagenden Induktors erwärmt und nunmehr gebördelt und dann wieder ausgespannt, d, h., die Erwärmung wird während des Bördelvorganges nicht fortgesetzt. Vielmehr wird der Induktor nach der Erwärmung der Randzone aus deren Bereich herausbewegt, und erst dann beginnt die Verformung. Der Induktor umschließt also die Randzone nicht während des Bördelvorganges (deutsche Gebrauchsmusterschrift 1881112). Die stromführenden Leiter des Induktors sind dabei nicht durch Eisenrückschlußbleche abgedeckt. Solche gehören aber zu dem bei Heizinduktoren dem Fachmann bekannten Stande

der Technik.

Es ist ferner eine Vorrichtung der hier in Rede ste henden Gattung bekannt bei welcher eine elektrische Induktionserwärmung derart angewendet wird, daß dk Erwärmung des sich drehenden Werkstücks währenc des BördeJvorganges kontinuierlich erfolgen kann. Diese bekannte Einrichtung ist indessen nicht näher erläutert, und das bekannte Verfahren ist auf die Herstellung von Gefäßen und Gefäßteilen aus Aluminiumblech

ίο oder ähnlichen Stoffen beschränkt (österreichische Patentschrift 105313).

Beim Bördeln von dickwandigen Kesselboden-Ronden ist eine Vorwärmung des Rondenrandes unerläßlich. Da das Bördeln jedoch einige Zeit in Anspruch nimmt und die in der Randzone induzierte Wärme

durch Konvektion und Wärmeleitung abwandert, ist in extremen Fällen ein zusätzliches Nachwärmen der

Randzone während des Bördelns erwünsch i. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für

ao ein solches Vor- und Nachwärmen geeignete Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, die Randzone vor und während des Bördelns oder Drückens mit Hilfe eines Induktors zu erwärmen und dabei zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades für eine möglichst weitgehende

a$ Anpassung der Heizwirkung an die sich laufend ändernde Form des Bördelrandes Sorge zu tragen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß erfindungsgemäß die stromführenden Leiter der Induktoren die Randzone der Ronde vor und während der Vcrformung einschließen und der Induktor selbst, oder bei einem während des Bördelvorganges feststehenden Induktor, die an ihm vorgesehenen Eisenrückschlußbleche beweglich sind und der Induktor oder dessen bewegliche, in konstantem Abstand zur Rondenoberfläehe gehaltenen Teile bei ihrer, der laufenden Formänderung der Ronde entsprechenden Nachfolgebewegung sich auf der Randzone abstützend geführt sind.

Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, daß die stromführenden Leiter der Induktoren so verlegt sind, daß sie einen Raum einschließen, in dem die Randzone in jeder Phase der Verformung Platz findet. Dabei kann der Abstand der stromführenden Leiter von dem Werkstück an einer Stelle größer sein als an einer anderen. Falls unter Umständen nun an einzelnen Stellen die unterschiedliche Größe des Abstandes ein gewisses, den Wirkungsgrad des Induktors merklich einschränkendes Maß überschreitet, kommen zum Ausgleich erfindungsgemäß bewegliche Eisenrückschlußbleche zum Einsatz, die eine Führung oder Beeinflussung des Wechsclstromfeldes mit dem Ziel bewirken, die unterschiedliche Größe des vorstehend erläuterten Abstandes weitmöglichst auszugleichen, oder der ganze Induktor ist beweglich, wodurch auch eine nahezu rechtwinklige Randverformung ermöglicht wird. Dadurch sind die Rückschlußbleche bzw. der Induktor in der Lage, der laufenden Formänderung der Ronde entsprechende Nachfolgebewegungen zu machen, bei denen sie sich auf die Randzone abstützen. Auf diese Weise ist eine sehr einfache Herstellung des Induktors ermöglicht und trotzdem die Möglichkeit geschaffen, ein und denselben Induktor bei unterschiedlich verlaufenden Verformungen der Randzune zu verwenden, ohne eine wesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrades des Induktors in Kauf nehmen zu müssen.

Während die Stromrich'.ung in den Leitern die FcIdrichtung bestimmt, läßt sich die Felddichte z. B. auch durch Erhöhung bzw. Verringerung des Stromes in dem Leiter verändern.

Führen läßt sich das magnetische Feld durch die iisenrückschlußbleche, welche die Bildung eines Streueides weitgehend verhindern und somit die Feldlinien luf das Werkstück konzentrieren. Bei richtiger Auslegung der Eisenrückschlußbleche ist der magnetische Widerstand sehr klein.

Bei zu großem Abstand des Leiters vom Werkstück jildet sich besonders im unmagnetischen Bereich ein streufeld zwischen Leiter und Werkstück. Die Feldein-A/irkung auf das Werkstück wird dadurch geschwächt. Diese Streufeldverluste lassen sich durch einen möglichst keinen Abstand des stromführenden Leiters zum Erwärmungsgut ausgleichen.

Die beweglichen Rückschlußbleche werden über Stützmittel an di»s Werkstück angepreßt, und in weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Stützmittel des Induktors oder dessen bewegliche Teile in an sich bekannter Weise als Rollen oder Gleitstücke ausgebildet.

Dadurch werden die Eisenrückschlußbleche auf der einen Seite des Werkstückes in dem Maße an die in ao iicm Induktor verlegten stromführenden Leiter »angelegt«, wie das Werkstück sich während der Verformung im Bereich der Randzone von den Leitern entfernt und von den Leitern der anderen Seite in dem Maße »abgehoben«, wie das Werkstück sich während der Verfor- »5 inung den stromführenden Leitern dieser Seite nähert. Oder es folgen nur die seitlichen, das magnetische Feld abschirmenden Teile des Eisenrückschlusses der sich Mündig während der Verformung ändernden Form ücs Werkstückes.

Bei pneumatischen oder hydraulischen Anpreßvorrichtungcn der Stützmittel sind diese vorteilhafterweis£ durch einen Druckausgleich miteinander verbunden. Dadurch wird ein gleichmäßiger Anpreßdruck a«if alle Rückschlußbleche erzielt.

Grundsätzlich ist eine Isolierung zwischen Induktor und Werkstück erforderlich. Diese kann /wischen dem Leiter und dem Eisenrückschlußbleeh erfolgen, oder die beweglichen Rückschlußblcche sind gegen das Werkstück elektrisch isoliert.

ScMießlich können in Weiterbildung der Erfindung zwei in Bewegungsrichtung der Rondc hintereinander iingeordnete Induktoren verwendet werden, von denen der erste als feststehender Induktor den näher zum Rondcnmittelpunkt liegenden Teil der Randzonc erwannt, während der zweite als beweglicher Tunnelinduktor ausgebildet ist und den äuße.cn Teil der Randzonc erwärmt.

Diese Ausbildung, bei der beide Induktoren starr verlegte stromführende Leiter aufweisen, die an ein/einen Stellen einen größeren Abstand von dem Werkstück haben und bei der der erste Induktor auf Grund beweglicher Eiscnrückschlußbleche und der zweite Induktor mit oder ohne Rückschlußbleche sich dem Verlauf der Verformung anpassen können, wird sich vorzugsweise dann eignen, wenn die Randver,formung nahezu rechtwinklig verläuft.

Die Länge des zweiten oder Tunnel-Induktors richtet sich nach dem Krümmungsradius des Rondcnumfangcs und nach dem zulässigen Abstand des stromführenden Leiters von dem Werkstück. Bei dem Bördeln oder Drücken von langgestreckten Stahlblechen ist die Lange des zweiten Induktors nicht beschränkt.

Die Erfindung ist nachstehend im einzelnen an Hand eines Beispiels der Verformung der Randzonc einer Ronde beschrieben und in den Zeichnungen scliematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt eine Ausbildung eines Induktors gemäß der Erfindung in einem Schnitt, der radial zur Ronde verläuft;

F i g. 2 zeigt einen in Umfangsrichtung der Ronde verlaufenden Schnitt entlang der Linie H-Il der F i g. 1;

F i g. 3 zeigt einen in Umfangsrichtung der Ronde verlaufenden Schnitt entlang der Linie IH-IIl der Fig.1;

F i g. 4 zeigt mehrere Schleifenarme eines Leiters eines Induktors gemäß der Erfindung nach F i g. 1 in einem Ίη Umfangsrichtung der Ronde verlaufenden Schnitt bei unverformtem Ronctenrand;

F i g. 5 zeigt konstruktive Einzelheiten in vergrößertem Maßstab in einem Schnitt entsprechend dem der Fig. 1:

F i g. 6 zeigt konstruktive Einzelheiten in vergrößertem Maßstab in einem Schnitt entsprechend dem der F i g. 3;

Fig.7 zeigt eine andere Ausbildung des Induktors nach der Erfindung in verschiedenen Lagen während der Verformung des Rondenrandes;

F i g. 8 zeigt schematisch eine Möglichkeit des Zusammenwirkens der Induktoren nach F i g. 1 und 7.

In F i g. 1 bedeuten 1 die um eine in diesem Fall vertikale Mittelachse (nicht gezeigt) umlaufende Ronde vor und Γ nach der Warmverformung. Das Anwärmen der Randzone der Ronde t erfolgt vor und während der Verformung mittels eines Induktors 2, dessen oberer Schenkel mit 3 und dessen unterer Schenkel mit 4 bezeichnet ist. Der obere Schenkel 3 ist nach oben ausgewölbt, um in dieser Wölbung 5 den verformten Rand der Ronde Γ aufnehmen zu können. Der obere Schenkel 3 und der untere Schenkel 4 sind durch ein Gelenk 6 miteinander verbunden, um den Induktor in die gestrichelt gezeichnete Stellung aufklappen und so leichter von dem Rondenrand wegbewegen zu können, wenn die Verformung abgeschlossen oder eine weitere Verformung beabsichtigt ist. für die die Wölbung 5 des oberen Schenkels 3 nicht ausreicht. Dabei kann ein solcher Klappinduklor /. B. nach dem Aufklappen auf eine bereits vorgeschlagene (DT-OS 2 148 519) Weise aus dem Bereich der Randzone der Ronde heraus und in umgekehrter Richtung bewegt werden.

Der Induktor kann aber auch ohne das Gelenk 6 starr ausgeführt sein und dann in Richtung des Pfeiles 7 in den Bereich der Randzonc hinein und wieder heraus bewegt werden.

Die Stromzufuhr zu dem Induktor 2 ist bei 8 angedeutet. Der Strom wird dem Leiter 9 zugeführt, der im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt hat. wie aus 1' i g. 2 ersichtlich ist, aus Kupfer besteht und mit Durchlässen für eine Wasserkühlung versehen ist. Die Schleifen des Leiters 9 sind zur Konzentration und zur Führung des Magnetfeldes mit Eisenrückschlußblechen 10 versehen.

Der stromführende Leiter 9 ist innerhalb des lnduktormaules starr verlegt, und die Form des Leiters 9 ist in dem unteren Schenkel 4 des Induktors der Form der unvcrformten Randzonc und in dem oberen Schenkel 3 der Form der verformten Randzone der Ronde 1 bzw Γ angepaßt. Daraus ergibt sich, daß die Schleifen der stromführenden Leiter 9 des oberen Induktorschenkels J vor der Verformung einen größeren und nach vollzogener Verformung der Rondenrandzone einen kleine ren Abstand von der Ronde 1 bzw. Γ haben, als die I.eiterschleifen des unteren Induktorschenkels 4. Uit trot/dem auf beiden Flächen der zu erwärmenden Ron de eine im wesentlichen gleiche elektrische Ankopp lung des Induktors an das Werkstück zu erzielen, sine

die Eisenrückschlußbleche 10 zum mindesten teilweise in einem Winkel von etwa 45" zur Horizontalen beweglich angeordnet. Unbewegliche, d. li. in dem Induktorkörper feste Eiscnrüc'kschlußblcche sind dort vorgesehen, wo der Verformungsweg klein, also auch die Ab-Standsunterschiede der lnduktorschcnkel 3, 4 und ihrer Leiter 9 von der Ronde t bzw. t' vor und nach der Verformung klein sind. Das trifft vorzugsweise für den zur Rondenmitte hinweisenden Teil des Induktors 2 /u. F i g. 2 zeigt für diesen Teil des Induktors U-förmige Eisenrückschlußbleche 11, die den aus Kupfer bestehenden, wassergekühlten Leiter 9 eng und fest, d. h. unbeweglich, aber gegeneinander isoliert umschließen und z. B. aus 0,3 mm starken, dicht ancinanderliegenden jochblechen bestehen. »5

In der Darstellung nach F i g. 3 sind die Eisen rück schlußbleche insoweit beweglich, als die seitlichen Teile 12 und 12' sowie 14 und 14' im Winkel zur Rondenfläehe hin und her beweglich, die mittleren Teile 13 der Eisenrückschlußbleche dagegen fest angeordnet sind, »o Dünn gestrichelt sind die Ronde 1 und die beweglichen Eisenrückschlußbleche vor der Verformung und dick ausgezogen sind die Ronde Γ und die beweglichen Eisenrückschlußbleche nach der Verformung dargestellt. Auf Grund der beweglichen Eisenrückschlußble- as ehe ergibt sich eine günstige Führung des Magnetfeldes, dessen Verlauf vor der Verformung mit 15 und nach der Verformung mit 15' bezeichnet und ebenfalls aus der F i g. 3 ersichtlich ist. Durch diese Führung des Magnetfeldes wird die Ronde in der Randzone auf beiden Seitenflächen annähernd gleichmäßig erwärmt. Die Bewegung der seitlichen Teile 12, 12' und 14. 14' in Richtung der Pfeile 16 bis 19 wird durch auf der Rand zone der Ronde 1 bzw. Γ laufende, unmagnetische, z. B, aus Keramik bestehende Rollen oder Gleitstücke 20. 20'. 21. 21' entgegen dem Eigengewicht der bewegli chen Teile oder durch Federn oder mit Hilfe von mc chanisch, pneumatisch oder hydraulisch bewegten Drucksteinpein, wie z. B. bei 23 in F i g. 4 angedeutet, gesteuert.

In Fig. 4 sind mehrere Schleifenarme A bis C des oberen Induktorschenkels 3 mit ihren Eisenrückschlußblechen in der Stellung 'or der Verformung des Rondenrandes im Schnitt dargestellt. Die einzelnen Teile der Rückschlußbleche haben die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3, jedoch *st bei 23 ein Stempel zum Anpressen der Eisenrückschlußbleche 12. 12' des oberen Induktorschenkels 3 gegen die Rondc 1 angedeutet. Der Stempel übt einer geringen Anpreßdruck der Rollen 20 auf die Rondcnrandzonc aus und kann dazu die nen. die beweglichen Teile 12.12' nach der Verformung und nach Abtransport der verformten Ronde langsam in ihre Ausgangsstellung zurückzuführen. Der Stempel ist hier über einen Balken 24 aus nicht magnetischem Werkstoff oder Isolierstoff und über je ein elektrisches Isolationsglied 25 mit den beweglichen seitlichen Teilen 12 und 12' der Eisenrückschlußblcche des den Schleifenarm C bildenden Leiters 9 verbunden. Die beweglichen seitlichen Teile 12. 12' sind an ihren Außenflächen zur Führung mit wassergekühlten Kupferblcchen 26 abgedeckt. Bei 20 und 20' sind Keramik-Gleitstücke dargestellt, deren Form eine Isolation gegenüber der Rondc 1 und gegenüber den benachbarten Schleifen bzw. gegenüber dem Induktorgehäuse ergibt.

Fig.5 zeigt einen Ausschnitt des unteren Induktor-Schenkels 4. insbesondere die Befestigung und Führung der beweglichen, seitlichen Teile 14 der F.iscnrtickschlußblcche. Der obere Induktorschenkcl 3 tst analog aufgebaut. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, bedeuten wieder 1 die Ronde, die in diesem Fall bereits vorverformi ist. 9 den Leiter. 13 den festen und 14 die beweglichen Teile der Eisenrückschlußbleche. von denen die beweglichen Teile 14 mittels Rollen 21 aus Isolierstoff oder unmagnclischem Material der Verformungsbewegiing des Randbcrciches der Ronde 1 unter dem Druck der Federn 27 folgen, die sich gegen das Induktorgehäuse 28. das aus einem Isolierstoff besteht, abstützen. Mit Hilfe der Spannstangc 29 können die beweglichen Teile 14 gegen den Druck der Federn 27 zurückgeholt und mit den Rollen 21 an eine neu zu verformende Rondc angelegt werden. Im .Bereich des festen Teiles 13 der Eisenrückschlußbleche 10 werden die beweglichen Teile 14 in Führungsbuchsen 30' aus Isolierstoff gehalten.

? ig.b zeigt einen Schnitt in Umfangsrichtung der unverformten Ronde 1. die in Pfeilrichtung rotiert. Der Leiter 9 bzw. 9' des oberen bzw. unteren Induktorschenkels 3 bzw. 4 ist mit Durchlässen 9a für eine Wasserkühlung versehen und außen von einem jeweils in dem Induktor fest angeordneten Teil 13. 13' abgedeckt und von den seitlichen, beweglichen Teilen 12.12' bzw. 14. 14' des Eisenrückschlusses eingeschlossen. Die seitlichen beweglichen Teile 12. 12' bzw. 14. 14' sind beidseitig von wa .»ergekühlten Kupferblechen abgedeckt, die durch Glimmerfolie gegen die beweglichen Teile des I'iscnrückschlusses isoliert sind und gleichzeitig zur Führung der beweglichen Teile 12. 12' bzw. 14. 14' am Leiter 9.9' und in den Führungsbuchsen 30 bzw. 30'. die aus Isolierstoff bestehen und in dem Induktorgehäuse angeordnet sind, dienen.

Die seitlichen beweglichen Teile 12. 12' *v*. 14. 14' sind mittels Querverbindungen 24' und 24" miteinander verbunden und in dem oberen lnduktorschcnkel 3 von einer Zugfeder 31 zum Gewichtsausgleich zwecks F.nt lastung der Rollen oder Gleitstücke 20. 20' und in dem unteren Induktorsihenkel 4 von einer Druckfeder 27 beaufschlagt. Die Druckfeder 27 mit Spannstangc 29 und damit die beweglichen Teile 14 und 14' könnet, mittels oier Spannrolle 32 und eines Spannhebels 33 gespannt. Λ h. in ihre Ausgangsstellung zurückgeholt werden, ν as nach erfolgtem Erwärmen und Verformen des Ronuenrandes und vor dem Einführen einer neu zn verformenden Ronde durchgeführt wird. Die Spannrc-I Ic 32 und der Spannhebel 33 sowie die Spannstange 2? und die Druckfeder 27 sind in gespannter Stellung, alsc nach dem Rückholvorgang und nach erneuter Anlagt an die zu vcrformcnde Ronde dargestellt. An Stelle dei Federn können auch Oruckstempel verwendet werden.

Γ i g. 7 zeigt einen auf den Rondenrand aufsteckba rcn und auf ihm mittels unmagnctischen. gegebenen falls wassergekühlten Gleitstücken oder Rollen 37 irlci lenden oder rollenden, tunnelartigen Induktor 35. de bei 36 mil der· üblichen Mittelfrequenz-Anschlüssei versehen isi und an einem Seil 34 von einem Gcgcnge wicht 38 über eine feste Rolle 39 und eine horizont;) um die Strecke ;i verschiebbare Rolle 40 gehalten w ird

In dem Tunnelinduktor 35 sind beiderseits des einge führten Rondenrandes ein ein- oder mehrwindige stromführender Leiter in Sehlcifcnform "erlegt. Dc Tunnelinduktor 35 wird durch die Gleitstücke bzw. Ro lcn 37 im Abstand von den Rondenflächen gehaltet und zur Führung des Magnetfeldes können die Schic fcnarmc des Leiters mit festen Eisenrückschlußbleche versehen sein. Die l-ängc des Tunnclinduktors in Uit fangsrichtung der Rondc 1 kann mit z.unchmendct Rondcndurcnmc^ser und abnehmendem Verformung winkel \ vergrößert werden. Fs können auch mehret

Tunnclinduktorcn 35 auf dem Rondenumfang nebeneinander angeordnet werden.

Fig.8 zeigt einen Induktor 2 und einen Tunnelinduktor 35, die beide vorzugsweise hintereinander auf dem Umfang der Ronde 1 angeordnet sind. Dabei soll mit Hilfe des Induktors 2 der mehr zur Rondenmitte gelegene Teil der Randzone beheizt werden, während der Tunnelinduktor 35 die äußere Randzone erwärmt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Randzonenerwärmung einer um die zentrische Normalachse mehrmals umlaufenden Ronde, an die durch ein Bördelwerkzeug ein Bördelrand anformbar ist, bestehend aus wechselstromgespeisten fnduktoren, deren stromführende Leiter die Ronde beiderseits sektorförmig beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Leiter (9,9') der Induktoren (2, 35) die Randzone der Ronde (1) vor und während der Verformung einschließen, und der Induktor selbst, oder bei einem während des Bördelvorganges feststehenden Induktor, die an ihm vorgesehenen Eisenrückschlußbleche (12, 14) beweglich sind und der Induktor oder dessen bewegliche, in konstantem Abstand zur Rondenoberfläche gehaltenen Teile bei ihrer, der laufenden Formänderung der Ronde entsprechenden Nachfolgebewegung sich auf deren Randzone abstützend geführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmittel des Indukiors oder dessen bewegliche Teile in an sich bekannter Weise als Rollen oder Gleitstücke (20,21) ausgebildet sind,

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmittel (23) durch einen Druckausgleich miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Rückschlußbleche (12, 14) gegen das Werkstück (1) elektrisch isoliert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Bewegungsrichtung der Ronde (1) hintereinander angeordnete Induktoren verwendet werden, von denen der erste als feststehender Induktor (2) den näher zum Rondenmittelpunkt liegenden Teil der Randzone erwärrni, wählend der zweite induktor als beweglieher Tunnelinduktor (35) ausgebildet ist und den äußeren Teil der Randzone erwärmt.