DE2204343C3 - Vorrichtung zur Randzonenerwärmung einer um die zentrische Normalachse umlaufenden Ronde - Google Patents

Description

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

Bei einer solchen Vorrichtung wird die Ronde zentrisch eingespannt und alsdann um die Zcntrierachse gedreht und dabei im Be.eich der Randzone mittels eines die Randzonc beaufschlagenden Induktors erwiirmt und nunmehr gebördelt und dann wieder ausgespannt, d. h„ die Erwärmung wird während des Bördclvorganges nicht fortgesetzt. Vielmehr wird der Induktor nach der Erwärmung der Randzonc aus deren Bereich hcrausbcwcgi, und erst dann beginnt die Verformung. Der Induktor umschließt also die Randzonc nicht wahrend des Bördelvorganges (deutsche Gebratichsmusicrschrift 1881 112). Die stromführenden Leiter des Induktors sind dabei nicht durch Eisenrückschlußbleche abgedeckt. Solche gehören aber zu dem hei Heizinduktoren dem Fachmann bekannten Stande

der Technik.

Ei ist ferner eine Vorrichtung der hier in Rede stehenden Gattung bekannt, bei welcher eine elektrische Induktionserwärmung derart angewendet wird, daß die Erwärmung des sich drehenden Werkstücks während des Bördelvorganges 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 105 313).

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 erwünscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für

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

as 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 Verformung 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 Nachfolgebewcgung 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. Dobei 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 Wechselstromfeldes mit dem Ziel bewirken, die unterschiedliche Größe des vorstehend erläuterten Abstandcs weitmöglichst auszugleichen, oder der ganze Induktor ist beweglich, wodurch auch eine nahezu rechtwinklige Randverformung ermöglicht wird. Dadurch

sind die Rückschlußblechc bzw. der Induktor in der Lage, der laufenden Formänderung der Ronde entsprechende Nachfolgebewegungcn zu machen, bei dencr sie sich auf die Randzonc abstützen. Auf diese Weise isi eine sehr einfache Herstellung des Induktors crmög licht und trotzdem die Möglichkeit geschaffen, ein um denselben Induktor bei unterschiedlich verlaufender Verformungen der Randzone zu verwenden, ohne eint wesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrades de Induktors in Kauf nehmen zu müssen.

Während die Stromrichtung in den Leitern die Feld richtung bestimmt, läßt sich die Felddichte z. B. and durch Erhöhung bzw. Verringerung des Stromes i dem Leiter verändern.

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

Bei zu großem Abstand des Leiters vom Werkstück aildet sich besonders im unmagnetischen Bereich ein Streufeld zwischen Leiter und Werkstück. Die Feldeinwirkung auf das Werkstück wird dadurch geschwächt. Diese Streufeldverluste lassen sich durch einen möglichst kleinen Abstand des stromführenden Leiters zum Erwärmungsgut ausgleichen.

Die beweglichen Rückschlußbleche werden über Stützmittel an das 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 »usgebiidei.

Dadurch werden die Eisenrückschlußbleche auf der einen Seite des Werkstückes in dem Maße an die in _ao dem 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 mung den stromführenden Leitern dieser Seite nähen. Oder es folgen nur die seitlichen, das magnetische Feld abschirmenden Teile des Eisenrückschlusses der sich ständig während der Verformung ändernden Form des Werkstückes.

Bei pneumatischen oder hydraulischen Anpreßvorrichtungen der Stützmittel sind diese vorteilhafterweise durch einen Druckausgleich miteinander verbunden. Dadurch wird ein gleichmäßiger Anpreßdruck auf alle Rückschlußblcche erzielt.

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

Schließlich können in Weiterbildung der Erfindung zwei in Bewegungsrichtung der Ronde hintereinander angeordnete Induktoren verwendet werden, von denen der erste als feststehender Induktor den näher zum Rondenmittelpunkt liegenden Teil der Randzone erwärmt, während der zweite als beweglicher Tunnelinduktor ausgebildet ist und den äußeren Teil der Randzonc erwärmt.

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

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

Die Erfindung ist nachstehend im einzelnen an Hand eines Beispiels der Verformung der Randzone einer Ronde beschrieben und in den Zeichnungen schematisch 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 11-11 der F i g. 1;

F i g. 3 zeigt einen in Umfangsrichtung der Ronde verlaufenden Schnitt entlang der Linie III-lll der FiB-I;

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

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;

F i g. 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 1 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 unlere 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 Klappinduktor z. 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 Randzone 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 F 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 innernalb des Induktormaules starr verlegt, und die Form des Leiters 9 isi in dem unteren Schenkel 4 des Induktors der Form dei unverformten Randzone und in dem oberen Schenkel: der Form der verformten Randzone der Ronde t bzw 1' angepaßt. Daraus ergibt sich, daß die Schleifen de stromführenden Leiter 9 des oberen Induktorschenkel 3 vor der Verformung einen größeren und nach vollzo gener Verformung der Rondcnrandzone einen kleine ren Abstand von der Ronde 1 bzw. Γ haben, als di> Leiterschleifen des unteren Induktorschenkels 4. Ur trotzdem auf beiden Flächen der zu erwärmenden Ron de eine im wesentlichen gleiche elektrische Ankopp lung des Induktors an das Werkstück zu erzielen, sin

die Eisenrückschlußbleche 10 zum mindesten teilweise in einem Winkel von etwa 45" zur Horizontalen beweglich angeordnet. Unbewegliche, d. h. in dem Induktorkörper feste Eisenrückschlußblechc sind dorl vorgesehen, wo der Verformungsweg klein, also auch die Ab-Standsunterschiede der Induktorschenkel 3,4 und ihrer Leiter 9 von der Ronde 1 bzw. Γ 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 aneinanderliegenden jochblechen bestehen.

In der Darstellung nach F i g. 3 sind die Eisenrückschlußbleche insoweit beweglich, als die seitlichen Teile 12 und 12' sowie 14 und 14' im Winkel zur Rondenfläche hin und her beweglich, die mittleren Teile 13 der Eisenrückschlußbleche dagegen fest angeordnet sind ao 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 Randzone der Ronde 1 bzw. Γ laufende, unmagncüsche, ζ. Β aus Keramik bestehende Rollen oder Gleitstücke 20, 20', 21, IX' entgegen dem Eigengewicht der beweglichen Teile oder durch Federn oder mit Hilfe von mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch bewegten Druckstempeln, wie z. B. bei 23 in Fig.4 angedeutet, gesteuert.

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

F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt des unteren Induktorschenkeis 4. insbesondere die Befestigung und Führung der beweglichen, seitlichen Teile 14 der F.isenrückschlußbleche. Der obere Induktorschenkel 3 ist analog aufgebaut. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, bedeuten wiedei 1 die Ronde, die in diesem Fall bereits vorverformt 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 unmagnetischem Material der Verformungsbewcgung des Randbereiches der Ronde 1 unter dem Druck der Federn 27 folgen, die sich gegen das Induktorgchäiise 28, das aus einem Isolierstoff besteht, abstützen. Mit HiIIe der Spannstange 29 können die beweglichen Teile 14 gegen den Druck der Federn 27 zurückgeholt und mit den Rollen 21 an eine neu zu verformende Ronde angelegt werden. Im Bereich des festen Teiles 13 der Eiscnrückschlußbleche 10 werden die beweglichen Teile 14 in Führungsbuchsen 30' aus Isolierstoff gehalten.

Fig.b zeigt einen Schnitt in Umfangsrichtung der unverformten Ronde 1, die in Pfeilrichiung rotiert. Der Leiter 9 bzw. 9' des oberen bzw. unteren Induktorschenkels 3 bzw. 4 ist mit Durchlässen 9,7 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 wassergekühlten Kupferblechen abgedeckt, die durch Glimmerfolie gegen die beweglichen Teile des Eisenrückschlusses 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' bzw. 14. 14' sind mittels Querverbindungen 24' und 24" miteinander verbunden und in dem oberen Induktorschenkel 3 von einer Zugfeder 31 zum Gewichtsausgleich zwecks Entlastung der Rollen oder Gleitstücke 20, 20' und in dem unteren Induktorschenkel 4 von einer Druckfeder 27 beaufschlagt. Die Druckfeder 27 mit Spannstange 29 und damit die beweglichen Teile 14 und 14' können mittels einer Spannrolle 32 und eines Spannhebels 33 gespannt, d. h. in ihre Ausgangsstellung zurückgeholt werden, was nach erfolgtem Erwärmen und Verformen des Rondenrandes und vor dem Einführen einer neu zu verformenden Ronde durchgeführt wird. Die Spannrolle 32 und der Spannhebel 33 sowie die Spannstange 29 und die Druckfeder 27 sind in gespannter Stellung, also nach dem Rückholvorgang und nach erneuter Anlage an die zu verformende Ronde dargestellt. An Stelle der Federn können auch Druckstempel verwendet werden.

Fig. 7 zeigt einen auf den Rondenrand aufsteckbaren und auf ihm mittels unmagnetischen, gegebenenfalls wassergekühlten Gleitstücken oder Rollen 37 gleitenden oder rollenden, tunnelartigen Induktor 35, der bei 36 mit den üblichen Mittelfrequenz-Anschlüssen versehen ist und an einem Seil 34 von einem Gegengewicht 38 über eine feste Rolle 39 und eine horizontal um die Strecke a verschiebbare Rolle 40 gehalten wird.

In dem Tunnelinduktor 35 sind beiderseits des eingeführten Rondenrandes ein ein- oder mehrwindiger stromführender Leiter in Schleifenform verlegt. Der Tunnehnduktor 35 wird durch die Gleitstücke bzw. Rollen 37 im Abstand von den Rondenflächen gehalten, und zur Führung des Magnetfeldes können die Schleifenarme des Leiters mit festen Eisenrückschlußblechen versehen sein. Die Länge des Tunnelinduktors in Umfangsrichtung der Ronde 1 kann mit zunehmendem Rondendurchmesser und abnehmendem Verformungswinkel i\ vergrößert werden. Es können auch mehrere

Tunnelinduktoren' 35 auf dem Rondenumfang nebeneinander angeordnet werden.

F i g. 8 zeigt einen Induktor 2 und einen Tunnclinduktor 35, die beide vorzugsweise hintereinander auf dem Umfang der Ronde 1 angeordnet sind. Dabei ¹SoIl mit Hilfe des Induktors 2 der mehr zur Rondenmitte gelegene Teil der Randzone beheizt werden, während der Tunnelinduktor 35 die äußere Rand/.onc 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 wechselstromgespeislen Induktoren, 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 Bördelvorgar.-ges 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 Rand.-one abstützend geführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stützmittel des Induktors 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 (!) elektrisch isoliert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I 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 erwärmt, während der zweite Induktor als beweglicher Tunnelinduktor (35) ausgebildet ist und den äußeren Teil der Randzone erwärmt.