DE3019676A1 - Flaecheninduktor - Google Patents

Flaecheninduktor

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DE3019676A1
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/362Coil arrangements with flat coil conductors

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  • Electromagnetism (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  • Flächeninduktor
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Flächeninduktor für eine Induktionserwärmungsanlage zur induktiven Oberflächenhärtung von unregelmäßig gekrümmten Oberflächen an Werkstücken, insbesondere an Turbinenschaufeln.
  • In einer Induktionserwärmungsanlage wird mit Hilfe der induktiven Erwärmung Material erwärmt, wobei zur Energieübertragung das elektromagnetische Wechselfeld einer Spule bzw.
  • eines Induktors benutzt wird. Dabei wird Wärme direkt im Material erzeugt. Die Erwärmung des Materials (Werkstücks) ist u.a. vom Abstand zwischen Induktor und Werkstück abhängig. Um einen möglichst hohen Übertragungswirkungsgrad (thermischen Wirkungsgrad) zu erreichen, müssen Induktor und Werkstück gut aneinander angepaßt sein, d.h. der Rohrleiter des Induktors soll möglichst genau der Krümmung der Werkstückoberfläche folgen. Dies ist aber auch erforderlich zur Erzielung einer Oberflächenhärtung hoher Qualität.
  • Da die Form des Induktors zur Ausbildung der Heizzone an die Form des Werkstücks angepaßt sein muß, sind die Ausführungsformen für Induktoren sehr vielfältig. Außerdem unterscheidet man grundsätzlich zwei Arten der Anwendung.
  • Die Vorschubhärtung: Es wird nur eine kleine Zone aufgeheizt, wobei der Induktor im Vorschub über das Werkstück oder das Werkstück durch den Induktor hindurchgeführt wird.
  • Die Standhärtung: Die zu erwärmende Zone eines Werkstücks wird insgesamt mit einem stillstehenden Induktor aufgeheizt.
  • Es sind Induktionserwärmungsanlagen zur induktiven Oberflächenhärtung von unregelmäßig gekrümmten Werkstückoberflächen bekannt geworden, mit einem Induktor, der nach dem Prinzip der Vorschubhärtung mit Hilfe einer komplizierten Steuerung über die aufzuheizende Werkstückoberfläche geführt wird. Hierbei wird ein gleichmäßiger Kopplungsabstand (Abstand zwischen Induktor und Werkstückoberfläche) nur annähernd erreicht. Weiterhin erweist sich die Steuerung als relativ aufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zuqrunde. mit einfachen Mitteln einen Flächeninduktor zu schaffen, dessen Windungen auch bei unregelmäßig gekrümmten Werkstückoberflächen einen gleichmäßigen Kopplungsabstand ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen die Windungen des Flächenindktors entsprechend der Oberflächenkrümmung einstellbar sind.
  • Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Windungen zur Einstellung mit Führungsorganen versehen sind, die mit ihrem freien Ende in Öffnungen einer Halteplatte axial geführt und fixierbar sind.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, daß die einzelnen Windungen vorgeformt sind, und daß durch die Führungsorgane eine Feineinstellung an die Oberflächenkrümmung erfolgt.
  • Ebenfalls erweist es sich als sinnvoll, daß die Führungsorgane als Gewindebolzen ausgebildet sind, und daß zur axialen Führung der Gewindebolzen, in der Halteplatte Gewindemuttern axial fixiert, drehbar gelagert sind.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Windungen des Flächeninduktors auf einfache Art und Weise an die Oberflächenkrümmung des Werkstücks angepaßt werden können, und damit ein gleichmäßiger Kopplungsabstand auch bei unregelmäßig gekrümmten Werkstückoberflächen erreicht wird, was neben einem verbesserten thermischen wirkungsgrad weiterhin zu einer erhöhten Qualität der Oberflächenhärtung führt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigt: Fig. 1 einen Flächeninduktor mit an die Werkstückkontur einstellbaren Windungen; Fig. 2 einen Flächeninduktor gemäß Fig. 1 mit vorgeformten Windungen; Fig. 3 eine Induktionserwärmungsanlage mit dem in Fig. 2 dargestellten Flächeninduktor.
  • Der Fig. 1 ist ein aus einer Spule gebildeter Flächeninduktor 1 zu entnehmen, dessen Windungen 2 aus Kupferrohr bestehen, die zur Abfuhr der Stromwärmeverluste von Kühlwasser durchströmt werden. Die Anschlußkontakte des Flächen- induktors sind gleichzeitig als Armaturen 3 ausgebildet für den Anschluß an ein Kühlsystem.
  • Der Flächeninduktor hat Rechteckform und ist in der Mitte windungsfrei. Er wird vorwiegend als einseitiger Flächeninduktor angewendet, d.h. die elektromagnetische Kopplung zwischen Induktor und Werkstück geschieht nur über. eine Längsseite des Induktors.
  • Zur Anpassung des Induktors an eine unregelmäßig gekrümmte Werkstückoberfläche, sind die einzelnen Windungen2 desselben einstellbar. Dies geschieht so, indem die Windungen 2 an ihrer der Werkstückoberfläche abgewandten Seite mit als Gewindebolzen 4 ausgebildeten Führungsbolzen versehen sind, die in den Bohrungen 5 einer Halteplatte 6 geführt, und beidseitig durch Gewindemuttern 7 fixierbar sind.
  • Es ist selbstverständlich auch möglich, daß zur axialen Führung der Gewindebolzen 4, in der Halteplatte 6 Gewindemuttern axial fixiert, drehbar gelagert sind.
  • Zur Anpassung des Induktors an die Werkstückkontur, kann es zweckmäßig sein, daß die Windungen 2 desselben vorgeformt sind (Fig. 2), wobei eine Feineinstellung an die Oberflächenkrümmung durch Hubverstellung der einzelnen Führungsbolzen erfolgt.
  • In Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Induktor über seine Halteplatte 6 an einem Träger 8 der Induktionserwärmungsanlage befestigt, und über die Armaturen 3 elektrisch und kühlungsmäßig mit derselben verbunden ist. Auf einen in der Höhe einstellbaren Aufspanntisch 9 der Induktionserwärmunqsanlage ist eine Turbinenschaufel 10 befestigt. Zur Quer- und Längseinstellung ist der Aufspanntisch mit einem Quersupport 11 und einen Längssupport 12 versehen. Der Flächeninduktor 1 befindet sich über dem Stirnprofil am freien Ende der Turbinenschaufel. Zur Anpassung des Flächeninduktors an das Profil der Turbinenschaufel, wird der Aufspanntisch 9 so weit hochgefahren, daß es an irgendeiner Stelle zu einer Berührung zwischen dem Flächeninduktor 1 und dem Profil der Turbinenschaufel 10 kommt. Anschließend werden mit Hilfe der Gewindebolzen 4 die einzelnen Windungen des Flächeninduktors auf das Profil der Turbinenschaufel 10 abgesenkt. Dies geschieht so, daß nach dem Lösen der oberen Gewindemutter 7, die untere Gewindemutter 7 soweit angezogen wird, bis es zu einer Berührung zwischen der entsprechenden Windung und dem Profil kommt. Danach wird die obere Gewindemutter gegengekontert. Nachdem nun auch die anderen Windungen auf die gleiche Art und Weise abgesenkt wurden, ist der Induktor an das Profil der Turbinenschaufel angepaßt. Zur genauen Einstellung des Kopplungsabstandes wird der Aufspanntisch 9 entsprechend nach unten gefahren. Während des Glühvorganges wird die Temperatur mit Hilfe einer Infrarotkamera 13 überwacht. Die Härtung des Materials erfolgt an der Atmosphäre.

Claims (5)

  1. Ansprüche Flächeninduktor für eine Induktionserwärmungsanlage zur induktiven Oberflächenhärtung von unregelmäßig gekrümmten Oberflächen an Werkstücken, insbesondere an Turbinenschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen die Windungen (2) des Flächeninduktors (1) entsprechend der Oberflächenkrümmung einstellbar sind.
  2. 2. Flächeninduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (2) zur Einstellung mit Führungsorganen versehen sind, die mit ihrem freien Ende in Öffnungen einer Halteplatte (6) axial geführt und fixierbar sind.
  3. 3. Flächeninduktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsorgane als Gewindebolzen (4) ausgebildet sind, welche beidseitig der Halteplatte (6) durch Gewindemuttern (7) fixierbar sind.
  4. 4. Flächeninduktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Führung der Gewindebolzen (4), in der Halteplatte (6) Gewindemuttern axial fixiert, drehbar gelagert sind.
  5. 5. Flächeninduktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen (2) vorgeformt sind, und daß durch die Führungsorgane eine Feineinstellung an die Oberflächenkrümmung erfolgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288375B1 (en) * 1999-10-21 2001-09-11 3M Innovative Properties Company Conformable loop induction heating apparatus and method for accelerated curing of bonded members
DE102013108972A1 (de) * 2013-08-20 2015-02-26 Benteler Automobiltechnik Gmbh Temperierstation mit Induktorerwärmung

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DE102013108972A1 (de) * 2013-08-20 2015-02-26 Benteler Automobiltechnik Gmbh Temperierstation mit Induktorerwärmung
DE102013108972B4 (de) * 2013-08-20 2016-03-17 Benteler Automobiltechnik Gmbh Temperierstation mit Induktorerwärmung

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