DE29622176U1

DE29622176U1 - Magnetfeldkonzentrator für das Verformen von Metallteilen

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Publication number: DE29622176U1
Application number: DE29622176U
Authority: DE
Original assignee: Magnet Physik Dr Steingroever GmbH
Current assignee: Magnet Physik Dr Steingroever GmbH
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2006-12-21

Description

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Patentanwalt schwarz. Gluckstrasse 7. D-53115 Bonn EUROPEAN PATENT and TRADEMARK ATTORNEY

Anmelder: 19. Dezember 1996

Magnet-Physik

Dr. Steingroever GmbH

Emil-Hoffmann-Str. 3

50996 Köln

VNR; 108 545

ANWALTSAKTE
2 041/96

Beschreibung Magnetfeldkonzentrator für das Verformen von Metallteilen

Die Erfindung betrifft einen Magnetfeldkonzentrator für das Verformen von Metallteilen durch einen hohen Magnetimpuls mit einer Öffnung zur Aufnahme des zu verformenden Teiles und einem Schlitz radial zu dieser Öffnung.

Zum Verformen von rohrförmigen Metallteilen mit daran endseitig befestigten Fittingen, die größere Außenabmessungen als die Rohrteile selbst haben, wie z.B. bei Rohrleitungen mit endseitigen Anschlußteilen, werden zerlegbare Magnetfeldkonzentratoren benötigt, die mindestens zweiteilig ausgebildet sind und eine Öffnung mit passenden Abmessungen für die Aufnahme des zu verformenden Teiles zwischen sich einschließen. Die Einzelteile solcher Magnetfeldkonzentratoren können entweder durch Klemmbügel, die mit einem seitlichen Drehgelenk auf- und zusammenklappbar verbunden sind und das zu verformende Teil zangenartig umschließen, oder durch radial von außen angreifende Klemmbacken zusammengehalten werden.

Gluckstraß« 7 Telefon: (0228) 65 90 91 + 65 90 92 Deutsche Bank AG Bonn Postbank Köln D-53115 Bonn Telefax: (0228) 65 90 93 Patvocat· (BLZ 380 700 59! 0503185 (Bl2 370 1OO50)1669 27-501

Hierbei entstehen hohe mechanische Beanspruchungen der Einzelteile des Magnetfeldkonzentrators. Außerdem ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten für einen einwandfreien Stromübergang zwischen den zusammengepreßten Teilen des Magnetfeldkonzentrators.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetfeldkonzentrator für das Verformen von Metallteilen durch einen hohen Magnetimpuls mit einer Öffnung zur Aufnahme des zu verformenden Teiles und einem Schlitz radial zu dieser Öffnung so auszubilden, daß die zu verformenden Teile auch mit endseitig angeordneten Fittingen oder ähnlichen Teilen, die größere Außenabmessungen als die Arbeitsöffnung im Magnetfeldkonzentrator haben, ohne jegliche Schwierigkeiten in die Öffnung an dem Magnetfeldkonzentrator eingelegt und aus dieser auch leicht wieder herausgenommen werden können. Außerdem soll der Stromdurchgang durch den Magnetfeldkonzentrator nicht nachteilig beeinflußt, insbesondere nicht unterbrochen werden.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung bei einem Magnetfeldkonzentrator der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale:

a) der Magnetfeldkonzentrator hat eine zweite größere Öffnung, die mit der ersten Öffnung deren Durchmesser als Schnittlinie gemeinsam hat, so daß die Kontur der größeren Öffnung an dieser Schnittlinie ansetzt,

b) in der größeren zweiten Öffnung ist ein herausnehmbares Füllstück als Feldverdränger aus einem Metall mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit angeordnet,

c) das Füllstück hat einen die erste Öffnung ergänzenden Ausschnitt, der zusammen mit der ersten Öffnung der Kontur der zu verformenden Teile entspricht,

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d) das Füllstück ist von dem Magnetfeldkonzentrator und von dem zu verformenden Teil elektrisch isoliert,

e) die zweite größere Öffnung und das Füllstück haben einen unrunden oder eckigen Querschnitt.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 enthalten, während der Anspruch 9 eine Einrichtung zum Einschrumpfen von Fittingen in Rohre mit einem derartigen Magnetfeldkonzentrator betrifft.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Magnetfeldkonzentrator mit der kleineren ersten Öffnung und der dazu achsparallel versetzten größeren zweiten Öffnung und dem zu den Öffnungen radialen Längsschlitz ebenso wie das in die größere zweite Öffnung passende Füllstück aus einem einzigen Metallblock hergestellt werden kann, ohne daß wie beim Stande der Technik mehrere, den Stromübergang sichernde Einzelteile und Gelenkverbindungen erforderlich wären, um ein zu verformendes Metallteil in die dafür vorgesehene Öffnung an dem Magnetfeldkonzentrator einzuführen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das zu verformende Teil ein Rohrleitungsabschnitt mit einem endseitigen Fitting ist, der einen größeren Durchmesser oder größere Außenabmessungen als die Öffnung zum Verformen der Metallteile an dem Magnetfeldkonzentrator hat. Ebenso macht sich die Erfindung auch vorteilhaft bemerkbar, wenn solche Fittinge an bereits mehrfach vorgebogenen Rohrleitungen oder ähnlichen Bauteilen durch Magnetformen befestigt werden sollen.

Hinzu kommt, daß das Einführen des Füllstückes in die größere Öffnung an dem Magnetfeldkonzentrator und das Entfernen des Füllstückes ebenso wie das Einführen der zu verformenden Metallteile in den Magnetfeldkonzentrator mit einfachen mechanischen Einrichtungen erfolgen kann, die lediglich axiale

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Hin- und Herbewegungen und gegebenenfalls senkrecht dazu verlaufende Hub-, Schwenk- oder Drehbewegungen ausführen müssen.

Auch die elektrische Isolierung zwischen Magnetfeldkonzentrator und Füllstück einerseits und gegenüber dem zu verformenden Metallteil andererseits kann in einfacher Weise ausgeführt werden, entweder mittels isolierender Folien, Lacküberzügen oder anderer geeigneter Isoliermaßnahmen.

Dadurch, daß die zweite größere Öffnung und das Füllstück gemäß dem letzten Teilmerkmal des Anspruches 1 einen unrunden oder eckigen Querschnitt haben, kann das Füllstück insbesondere im Bereich des Ausschnittes für das zu verformende Teil so gestaltet werden, daß es auch stärksten Verformungskräften beim Stromdurchgang durch den Magnetfeldkonzentrator und das Füllstück sicher standhält.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die zweite größere Öffnung und das Füllstück eine der ersten öffnung achsparallel gegenüberliegende zylindrische obere Ausrundung und im Anschluß daran einen im Querschnitt im wesentlichen viereckigen Basisabschnitt mit parallelen Stützflächen beiderseits der ersten kleineren Öffnung aufweisen. Das Füllstück hat dabei vorteilhafterweise massive rechteckige untere Längskanten, so daß es in der zweiten größeren Öffnung an dem Magnetfeldkonzentrator beiderseits der Öffnung für die Aufnahme von zu verformenden Teilen eine großflächige untere Abstützung finden kann. Das Füllstück erhält dadurch eine im Querschnitt etwa hufeisenförmige Gestalt und findet in dem Magnetfeldkonzentrator einen sicheren festen Halt. Es kann in die Öffnung an dem Magnetfeldkonzentrator leicht eingeführt und aus dieser ebenso einfach wieder entfernt werden, ohne daß Verklemmungen an dem Magnetfeldkonzentrator in Folge von Verformungen beim Verformungsvorgang

der miteinander zu verbindenden Metallteile zu befürchten wären.

Eine besonders gute Isolierung und zugleich einfache Handhabung des Füllstückes beim Einführen und Entfernen aus der Öffnung am Magnetfeldkonzentrator ergibt sich, wenn die isolierende Schicht zwischen Füllstück und Magnetfeldkonzentrator aus einem federnden Kunststoffstreifen besteht.

Dieser isolierende Kunststoffstreifen kann die Stützflächen des Füllstückes in der Öffnung überragen oder randseitig untergreifen. So kann in einfacher Weise auch ein ausreichend bemessenes Spiel für das Einführen und das Entfernen des Füllstückes erreicht werden.

Außerdem kann die isolierende Schicht, die das zu verformende Teil in der Arbeitsöffnung umgibt, zweckmäßig als ein formsteifer Isolierring ausgebildet sein, der das Füllstück in der Öffnung abstützt. Der Isolierring ist vorteilhafterweise federnd geschlitzt, so daß er vom Umfang eines Rohres auch problemlos zur Seite hin abgezogen werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Magnetfeldkonzentrator mit einem Füllstück, das in einer die Öffnung zur Aufnahme des zu verformenden Teiles erweiternden, dazu achsparallel verlaufenden zweiten größeren Öffnung angeordnet ist, in einer perspektivischen Ansicht und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den Magnetfeldkonzentrator mit Füllstück und in der Öffnung zwischen Magnetfeldkonzentrator und Füllstück angeordneten zu verformenden Metallteilen.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Magnetfeldkonzentrator 1 dient zum Verformen von Metallteilen durch einen hohen Magnetimpuls. Der Magnetf eldkonzentrator 1 hat eine Öffnung 2 zur Aufnahme eines zu verformenden Teiles 8 und einen Schlitz 3 radial zu dieser Öffnung 2.

Als Besonderheit hat der Magnetfeldkonzentrator 1 eine zweite Öffnung 4 mit größerem Querschnitt, die mit der ersten Öffnung 2 deren Durchmesser 5 als Schnittlinie gemeinsam hat, so daß die Kontur der größeren Öffnung 4 an dieser Schnittlinie ansetzt, wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist.

Die größere zweite Öffnung 4 kann mit einem herausnehmbaren Füllstück 6 als Feldverdränger ausgefüllt werden, das aus einem Metall mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, wie Aluminium, Kupfer, Silber oder deren Legierungen, besteht. Diese Legierungen können gegebenenfalls mit Zusätzen versehen sein, die ihre Festigkeit erhöhen.

Das Füllstück 6 weist, wie in der Zeichnung zu erkennen ist, einen die erste öffnung 2 ergänzenden Ausschnitt 7 auf, der

zusammen mit der ersten Öffnung 2 der Kontur der zu verformenden Teile 8 entspricht.

Das Füllstück 6 ist von dem Magnetfeldkonzentrator 1 und von dem zu verformenden Teil 8 durch eine dünne Schicht 9, beispielsweise eine Folie oder eine Lackschicht, elektrisch isoliert. Ebenso ist auch das zu verformende Teil 8 von dem Magnetfeldkonzentrator 1 und dem Füllstück 6 durch eine solche dünne Schicht 9a elektrisch isoliert.

Die isolierenden Schichten 9, 9a können entweder an der Innenseite der größeren Öffnung 4 oder auch an dem Füllstück 6 und zusätzlich an dem zu verformenden Teil 8 angebracht sein.

Die erste Öffnung 2 mit dem kleineren Querschnitt schließt an dem radialen Schlitz 3 des Magnetfeldkonzentrators 1 an, und die größere zweite Öffnung 4 ist an der dem Schlitz 3 abgewandten oberen Seite achsparallel zu der kleineren Öffnung 2 angeordnet. Die zweite größere Öffnung 4 und das Füllstück 6 haben einen unrunden oder eckigen Querschnitt. Die zweite größere Öffnung 4 und das Füllstück 6 weisen eine der ersten Öffnung 2 achsparallel gegenüberliegende zylindrische obere Ausrundung 4a, 6a und im Anschluß daran einen im Querschnitt im wesentlichen viereckigen Basisabschnitt 4b, 6b mit parallelen Stützflächen 4c, 6c beiderseits der ersten kleineren Öffnung 2 auf. Das Füllstück 6 hat dadurch rechteckige untere Längskanten 6d.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die isolierende Schicht 9 zwischen Füllstück 6 und Magnetfeldkonzentrator 1 aus einem federnden Kunststoffstreifen besteht, der die Stützflächen 6c des Füllstückes 6 in der Öffnung 4 entweder um wenige Millimeter überragen oder auch randseitig untergreifen kann. Hierdurch wird das Einführen und das Entfernen des Füllstückes 6

aus der Öffnung 4 bei ausreichendem Spiel ganz wesentlich erleichtert.

Das Füllstück 6 kann dabei eine Abstützung durch die das zu verformende Teil in der Öffnung 2 umgebende, isolierende Schicht 9a finden, wenn diese als ein formsteifer Isolierring ausgebildet ist. Dieser ist, wie in Fig. 2 gezeigt, vorteilhafterweise federnd geschlitzt, so daß er auch von einem Rohr 8a mit Fittingen an beiden Enden problemlos zur Seite hin abgezogen werden kann.

Zum Einführen von zu verformenden Teilen 8 in die Öffnung 2 muß das Füllstück 6, wie in Fig. 1 in strichpunktierten Linien gezeigt ist, zunächst aus der größeren Öffnung 4 axial herausgezogen und dann angehoben oder seitlich verschwenkt werden. Nach dem Einlegen eines zu verformenden Teiles 8 läuft dieser Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.

Der Verlauf der Stromlinien 10, 11 an dem Magnetfeldkonzentrator 1 und an dem Füllstück 6 beim Verformungsvorgang ist in Fig. 2 gezeigt.

Der Magnetfeldkonzentrator 1 ist als rechteckiger bzw. quaderförmiger Block ausgebildet und kann dadurch insbesondere bei sehr hohen mechanischen Beanspruchungen stets einwandfrei in geeignete Klemmvorrichtungen eingespannt werden, die an seinen parallelen Außenseiten angreifen und eine Aufweitung beim Verformungsvorgang infolge starker Magnetkräfte sicher verhindern.

Beim Verformen von rohrförmigen Metallteilen zum Schrumpfen von Rohren 8a auf Fittinge 16 oder dergleichen, deren größter Durchmesser den Rohrdurchmesser übertrifft, wird wie folgt vorgegangen:

Zuerst wird das Füllstück 6 aus dem Magnetfeldkonzentrator 1 herausgenommen und seitlich fortbewegt, so daß die größere Öffnung 4 des Magnetfeldkonzentrators offen liegt.

Sodann wird das Rohr 8a mit dem anzubringenden Fitting 16 durch die größere Öffnung 4 in den Magnetfeldkonzentrator eingeführt und in die Mulde der Öffnung 2 mit dem kleineren Durchmesser eingelegt.

Anschließend wird das Füllstück 6 wieder in die größere Öffnung 4 des Magnetfeldkonzentrators eingeführt, so daß das zu verformende Rohr 8a ganz umschlossen ist.

Dann wird der Magnetimpuls ausgelöst, so daß die Wandung des Rohres 8a in Vertiefungen des Fittings 16 eingedrückt wird.

Anschließend wird das Füllstück 6 wieder aus dem Magnetfeldkonzentrator 1 entfernt, so daß das Rohr 8a mit dem angeschrumpften Fitting 16 frei liegt, das Rohr 8a wird angehoben und mit dem Fitting aus der größeren Öffnung 4 des Magnetfeldkonzentrators 1 herausgezogen.

Besonders gute Resultate werden mit diesem Verfahren erzielt, wenn der Magnetfeldkonzentrator 1 an einen Impuls-Transformator angeschlossen ist, der gemäß DE 44 23 992 mit in mehrere Gruppen unterteilten Primärwicklungen ausgebildet ist, deren Primärströme auf der Sekundärseite des Impuls-Transformators einen einzigen Strom-Impuls erzeugen.

Eine solche Einrichtung mit einem erfindungsgemäßen Magnetfeldkonzentrator kann bei entsprechender Bemessung der Öffnung für die Aufnahme der zu verformenden Metallteile 8, 8a auch für Metallteile eingesetzt werden, die einen unrunden, z. B. quadratischen, rechteckigen oder ovalen Querschnitt haben.

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ANWALTSAKTE 2 041/96

Liste der Bezugszeichen

1 Magnetfeldkonzentrator

2 erste Öffnung

3 Schlitz

4 größere zweite Öffnung 4a obere Ausrundung

4b Basisabschnitt

4c Stützflächen

5 Durchmesser der Öffnung

6 Füllstück

6a obere Ausrundung

6b unterer Basisabschnitt

6c Stützflächen

6d untere Längskanten

7 Ausschnitt

8 zu verformende Teile 8a Rohr

9 Schicht, elektrisch isolierend 9a Schicht, elektrisch isolierend

10 Stromlinien

11 Stromlinien

16 Fitting oder dergleichen

Claims

1. Magnetfeldkonzentrator für das Verformen von Metallteilen durch einen hohen Magnetimpuls mit einer Öffnung zur Aufnahme des zu verformenden Teiles und einem Schlitz radial zu dieser Öffnung mit folgenden Merkmalen:

a) der Magnetfeldkonzentrator (1) hat eine zweite größere Öffnung (4) , die mit der ersten Öffnung (3) deren Durchmesser (5) als Schnittlinie (5) gemeinsam hat, so daß die Kontur der größeren Öffnung (4) an dieser Schnittlinie (5) ansetzt,

b) in der größeren zweiten Öffnung (4) ist ein herausnehmbares Füllstück (6) als Feldverdränger aus einem Metall mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit angeordnet,

c) das Füllstück (6) hat einen die erste Öffnung (2) ergänzenden Ausschnitt (7), der zusammen mit der ersten Öffnung (2) der Kontur der zu verformenden Teile (8) entspricht,

d) das Füllstück (6) ist von dem Magnetfeldkonzentrator (1) und von dem zu verformenden Teil (8) elektrisch isoliert,

e) die zweite größere Öffnung (4) und das Füllstück (6) haben einen unrunden oder eckigen Querschnitt.

2. Magnetfeldkonzentrator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß die zweite größere Öffnung (4) und das Füllstück (6) eine der ersten Öffnung (2) achsparallel gegenüberliegende zylindrische obere Ausrundung (4a, 6a) und im Anschluß daran einen im Querschnitt im wesentlichen viereckigen Basisabschnitt (4b, 6b) mit parallelen Stützflächen (4c, 6c) beiderseits der ersten kleineren Öffnung (2) aufweisen.

3. Magnetfeldkonzentrator nach Anspruch 1 oder 2, d a durch
gekennzeichnet, daß das Füllstück (6) rechteckige untere Längskanten (6d) aufweist.

4. Magnetfeldkonzentrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldkonzentrator (1) und/oder das Füllstück (6) aus Aluminium, Kupfer, Silber oder deren Legierungen, besteht, gegebenenfalls mit Zusätzen, die ihre Festigkeit erhöhen.

5. Magnetfeldkonzentrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (9) zwischen Füllstück (6) und Magnetfeldkonzentrator (1) aus einem federnden Kunststoffstreifen besteht.

6. Magnetfeldkonzentrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der isolierende Kunststoffstreifen die Stützflächen (6c) des Füllstückes (6) in der Öffnung (4) überragt oder diese randseitig untergreift.

7. Magnetfeldkonzentrator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die das zu verformende Teil in der Öffnung (2) umgebende isolierende Schicht (9a) als ein formsteifer Isolierring ausgebildet ist.

8. Magnetfeldkonzentrator nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet , daß der Isolierring federnd geschlitzt ist.

9. Einrichtung zum Formen von Metallteilen mit einem Magnetfeldkonzentrator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der zu verformenden Teile (8, 8a) unrund, zum Beispiel quadratisch, rechteckig oder oval, ist.