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