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Induktiv erhitzbare Vorrichtung
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DIe Erfindung betrifft eine induktiv erhitzbare Vorrichtung zur Erwärmung
eines Stoffes insbesondere thermoplastisches Material, mit einem, eine Durchführöffnung
für den zu erwärmenden Stoff aufweisenden massiven Gehäuse, welches mit mindestens
einem lamellierten, eine Spule tragenden Eisenkern magnetisch gekoppelt ist.
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Bei den bisher vorgeschlagenen Einrichtungen dieser Art sind die Spulen
aus Kupferdraht gewickelt und es sind besondere Maßnahmen, wie z.B. thermische Isolierung
zwischen den Spulen und den zu erhitzenden Gehäusen oder Kühl vorrichtungen notwendig,
um eine Beschädigung derartiger Spulen aufgrund der erforderlichen hohen Temperaturen,
welche die Hitzebeständigkeit der Isolierlacke übersteigen, zu vermeiden. Dadurch
wir die Vorrichtung im Aufbau sehr aufwendig und teuer.
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die gewünschten hohen Temperaturen
ohne die beim Stand der Technik erforderlichen
besonderen Maßnahmen
erzielbar sind. Eine weitere der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
bestand darin, eine einfache und preiswerte Halterung bzw. Befestigung der lamellierten
Eisenkerne auf dem Gehäuse zu ermöglichen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es,
eine einwandfreie Auflage der lamellierten Eisenkerne auf den Flanschen des Gehäuses
sicherzustellen, sowie eine zumindest annähernd gleichmäßige Verteilung der Haltekräfte
auf die einzelnen Blechlagen der Eisenkerne zu ermöglichen.
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Eine weitere, der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
bestand darin, einen einwandfreien Schutz der Spule gegen Beschädigungen sicherzustellen.
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Außerdem soll die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonders einfacher
und wirtschaftlicher Weise herstellbar sein und darüber hinaus einen verbesserten
Wirkungsgrad aufweisen.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch erreicht, daß die Spulen aus elektrisch leitendem Band- bzw. Flach-
bzw. Folienmaterial gewickelt sind.
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Durch diese Maßnahme kann zwischen den Wicklungen der Spule eine hochhitzebeständige
Isolierung in besonders einfacher Weise vorgesehen werden.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
es besonders zweckmäßig sein, wenn die elektrisch leitende Folie bzw. das elektrisch
leitende Band- bzw. Flachmaterial aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht
und die Randschicht des elektrisch leitenden Materia#s,zur Bildung einer elektrischen
Isolation, oxydiert ist oder mit einer isolierenden Oxydschicht versehen ist.
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Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch angebracht sein, wenn
die hochhitzebeständige Isolierung auf das Band- bzw. Flachmaterial aufgebracht
ist, das heißt, mit diesem Material verbunden ist. Für andere Anwendungsfälle kann
es weiterhin zweckmäßig sein, wenn die Spule aus Band- bzw. Flachmaterial gewickelt
wird, und die einzelnen Windungen durch eine hochhitzebeständige Isolierung voneinander
getrennt werden können, die ebenfalls band-bzw. folienförmig ist. Das Band- bzw.
Flachmaterial für die Spule kann in vorteilhafter Weise aus Kupfer oder Aluminium
oder einer auf wenigstens einem dieser Metalle basierenden Legierung bestehen.
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Obwohl es für manche Anwendungsfälle vorteilhaft sein kann, wenn die
Isolierung zumindest annähernd die gleiche Breite wie das Band-bzw. Flachmaterial
für die Spule aufweist, kann es für andere Anwendungsfälle auch angebracht sein,
wenn die Isolierung aus mehreren, im Abstand voneinander angeordneten streifenförmigen
Isolierfolien besteht.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann es besonders vorteilhaft
sein, wenn das unisolierte Band- bzw. Flachmaterial und die band- bzw. folienförmige
Isolierung aufeinanderliegend gemeinsam gewickelt werden. Dies kann z. B. dadurch
erfolgen, daß das isolierte Band- bzw. Flachmaterial und die band- bzw. folienförmige
Isolierung jeweils von einer Rolle abgespult und in einer Vorrichtung aufeinanderliegend
zusammengeführt und danach um den Spulenkörper gemeinsam gewickelt werden.
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Eine der Erfindung entsprechende induktiv erhitzte Vorrichtung kann
sich in besonders vorteilhafter Weise für Einrichtungen eignen, bei denen das massive
Gehäuse das Gehäuse eines Extruders bildet, der z. B. Kunststoff in Form von Pulver
oder Granulat erhitzt, welcher durch die Durchführöffnung des Gehäuses geleitet
wird.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung kann gegeben
sein, wenn das Gehäuse einen in Richtung der Durchführöffnung für den zu erwärmenden
Stoff sich erstreckenden länglichen Bereich aufweist, an dessen Enden, zwei, zumindest
annähernd senkrecht zur Durchführöffnung verlaufende Flansche angeformt sind, die
jeweils mindestens eine Anlagefläche für wenigstens einen lamellierten
Eisenkern
aufweisen. Die Flansche können dabei zweckmäßigerweise derart ausgebildet sein,
daß sie ein Aneinanderflanschen, das heißt ein Verbinden mehrerer Gehäuse hintereinander
ermöglichen. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß in den benachbarten Flanschen
zweier benachbarter Gehäuse fluchtende Ausnehmungen vorhanden sind, durch welche
Verbindungsschrauben hindurchgeführt werden können.
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Für manche Einsatzfälle kann es zweckmäßig sein, wenn die lamellierten
Eisenkerne aus aufeinandergeschichteten I-förmigen Blechen bestehen.
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Für andere Einsatzfälle kann es jedoch auch angebracht sein, die lamellierten
Eisenkerne aus aufeinandergeschichteten U-förmigen Blechen herzustellen. Weiterhin
kann es angebracht sein, wenn die Flansche,in Achsrichtung der Durchführöffnung
betrachtet, rechteckförmig sind, wobei es weiterhin zweckmäßig sein kann, wenn diese
Flansche, räumlich betrachtet, quaderförmig und gleich ausgebildet sind.
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Ein besonders vorteilhafter Aufbau der Vorrichtung kann gegeben sein,
wenn die lamellierten Eisenkerne jeweils an einer Seitenfläche der Flansche derart
zur Anlage kommen, daß die Bleche senkrecht zu diesen Seitenflächen stehen. Durch
diese Maßnahme kann sichergestellt werden, daß jedes einzelne Blech unmittelbar
mit dem Gehäuse magnetisch gekoppelt ist. Dabei kann es bei Verwendung von U-förmigen
lamellierten Eisenkernen besonders angebracht sein, wenn die Stirnflächen der Schenkel
der U-förmigen lamellierten Eisenkerne an Seitenflächen der Flansche anliegen.
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Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung kann es besonders zweckmäßig
sein, wenn zwei lamellierte Eisenkerne mit jeweils mindestens einer darauf angeordneten
Spule vorhanden sind, wobei diese Eisenkerne sich an entgegengesetzten Seitenflächen
des Flansches abstützen können.
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Weiterhin kann es angebracht sein, wenn der zwischen den beiden Flanschen
angeordnete längliche Bereich des Gehäuses quaderförmig ausgebildet ist, wobei es
dann zweckmäßig sein kann, wenn die Seitenflächen der Flansche und die Seitenflächen
des länglichen Bereiches parallel zueinander verlaufen. Durch diese Maßnahme kann
in besonders vorteilhafter Weise sichergestellt werden, daß zwischen einer Seitenfläche
des länglichen Bereiches des Gehäuses und einem auf jeweils einer Seitenfläche der
Flansche anliegenden lamellierten Eisenkern eine tunnelförmige Uffnung vorhanden
ist, durch welche sich die Wicklungen der auf dem lamellierten Eisenkern aufgenommenen
Spule hindurcherstrecken. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Vorrichtung kann
bei Verwendung eines U-förmigen lamellierten Eisenkerns, dessen Stirnflächen der
Schenkel. an Seitenflächen der Flansche auflagern, eine besonders breite bzw. hohe
tunnelförmige Uffnung gebildet werden und somit eine größere Wicklung eingesetzt
werden.
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Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn der von mindestens einer Spule
induzierte Magnetfluß einen in seinem Wesen UI-förmigen Kreis durchläuft, wobei
das nicht lamellierte Gehäuse einen U- förmigen Teilbereich und der lamellierte
Eisenkern einen I- oder U- förmigen Teilbereich des Kreises bildet.
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Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Bleche der lamellierten
Eisenkerne untereinander verbunden sind; dies kann zweckmäßigerweise über eine Schweißnaht
erfolgen.
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Bei Vorrichtungen, bei denen zwei sich jeweils an entgegengesetzten
Seitenflächen der Flansche abstützende lamellierte Eisenkerne vorhanden sind, kann
es besonders vorteilhaft sein, wenn zur Festlegung der Eisenkerne am Gehäuse mindestens
zwei Streben innerhalb der Flansche quer zur Durchflußrichtung des Stoffes bzw.
quer zur Durchführöffnung je auf der Ober- und auf der Unterseite des Bereiches
des Gehäuses, welcher sich zwischen den beiden Flanschen erstreckt, vorgesehen sind,
die seitlich über die beiden Eisenkerne hinaus'verlaufen und weiterhin Spannlaschen
vorhanden sind, die über die Eisenkerne jeweils von einer oberen zu einer unteren
Strebe verlaufen und durch letztere gegen die Eisenkerne verspannt sind. Hierfür
kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Spannlaschen von Gewindebolzen der
Streben durchdrungen und über diese verschraubt sind, so daß die Spannlaschen die
Eisenkerne gegen die Flansche bzw. deren Seitenflächen verspannen. Besonders zweckmäßig
kann es dabei sein, wenn die Spannlaschen quer zu den Blechlagen der Eisenkerne
verlaufen.
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Um eine einfachere und schnellere Montage der Vorrichtung zu ermöglichen,
kann es weiterhin angebracht sein, wenn die beiden oberen und/oder die beiden unteren
Streben durch Querstreben miteinander verbunden sind. Diese Querstreben können zweckmäßigerweise
parallel zur Durchführöffnung verlaufen und im Bereich des zwischen den beiden Flanschen
vorhandenen Gehäuseabschnittes angeordnet sein. Weiterhin
kann
es zweckmäßig sein, wenn die oberen und unteren Streben beidseits des Gehäuses durch
mindestens eine Schraubverbindung untereinander verbunden sind. Besonders vorteilhaft
kann es sein, wenn beidseits einer Spule jeweils eine Spannlasche vorgesehen ist,
die mit senkrecht zu ihnen verlaufenden Streben verschraubt sind. Diese Streben
verlaufen parallel zu den Flanschen und erstrecken sich seitlich von den Spulen
quer über die Eisenkerne Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann
es zweckmäßig sein, wenn die Spulen aus Aluminiumdraht bzw. Draht aus einer Aluminiumlegierung
gewickelt sind, wobei zur Bildung einer elektrischen Isolierung die Oberfläche bzw.
die Randschicht des Drahtes oxydiert ist, z.B. durch ein Eloxierverfahren.
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Zur Festlegung der einzelnen Eisenkerne am Gehäuse kann es gemäß einer
besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig sein, wenn in den
Flanschen des Gehäuses Bohrungen vorgesehen sind, in denen Schrauben aufnehmbar
sind, die den lamellierten Eisenkern gegen die Anlageflächen der Flansche verspannen.
Durch die unmittelbare Verankerung der Halteschrauben im Gehäuse kann die Haltevorkehrung
besonders einfach und preisgünstig ausgestaltet werden.
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Zusätzliche zweckmäßige Ausgestaltung bzw. Weiterbildung sowie Vorteile
dieser Verbindungsart zwischen Eisenkern und Gehäuse ergeben sich durch die in den
Unteransprüchen 23 bis 36 sowie in der Beschreibung der Figuren angeführten Maßnahmen.
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Gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung kann es auch
besonders zweckmäßig sein, wenn die Spule von einem Gehäuse umgeben ist und der
zwischen dem Gehäuse und der Spule vorhandene Raum mit einem elektrisch isolierenden,
jedoch möglichst gut wärmeleitenden Stoff bzw. Medium ausgefüllt ist. Dabei kann
dieser Stoff in vorteilhafter Weise durch Quarzsand gebildet sein.
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Durch die Einbettung der Spule in ein derart ausgefülltes Gehäuse
wird sowohl eine einwandfreie Wärmeübertragung zwischen dem Gehäuse und somit auch
zwischen mit der dieses umgebenden Atmosphäre und der Spule sichergestellt, wodurch
die Wärme von der Spule schneller evakuiert und somit deren Betriebstemperatur verringert
wird als auch ein einwandfreier Halt bzw. sichere Positionierung der Spule selbst,
sowie deren Einzel windungen zueinander sichergestellt.
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Letzteres ist insbesondere bei Verwendung von aus Folienmaterial gewickelten
Spulen von großer Bedeutung, da infolge von im Betrieb auftretenden Vibrationen
bzw. Schwingungen, sowie infolge von Temperaturänderungen auftretenden Ausdehnungen
und Schrumpfungen die einzelnen Folienla-
gen sich zueinander verschieben
können, so daß ohne die erfindungsgemäße Maßnahme Folienlagen bzw. Windungen aus
der Spule bzw. Wicklung seitlich auswandern können.
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Zusätzliche zweckmäßige Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen sowie
Vorteile eines derartigen Spulengehäuses ergeben sich durch die in den Unteransprüchen
39 bis 49 sowie in der Beschreibung der Figur 7 enthaltenen Maßnahmen.
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Die Ansprüche 50 bis 52 betreffen weitere zweckmäßige Ausgestaltungsmerkmale
bzw. Weiterbildungen.
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Anhand der Figuren 1 bis 8 sei die Erfindung näher erläutert.
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Dabei zeigt.
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Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 das Detail X gemäß Figur 1 in vergrößerter Darstellung; Figur 3 ein dem
Detail X der Figur 2 entsprechende Darstellung eines anderen erfindungsgemäßen Spulenaufbaus,
Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spule, bei der die
Wicklungen aus Draht bestehen.
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Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Figur 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Figur 5, Figur 7 eine
perspektivische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ähnlich
derjenigen der Figur 5 aufgebaut ist, jedoch ein die Spule umgreifendes Gehäuse
aufweist.
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Figur 8 die Ausbildung des steifen- bzw. folienartigen Materials zu
einem Anschluß.
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Die in Figur 1 gezeigte induktiv erhitzte Vorrichtung 1 zur Erwärmung
eines Stoffes besitzt ein massives Metallgehäuse 2 mit einer Durchführöffnung 3,
durch welche der zu erwärmende bzw. zu erhitzende Stoff, wie thermoplastisches Material
hindurchgeführt wird. Das Gehäuse 2 kann z. B. für Extruder verwendet werden, wobei
dann in der Uffnung 3 eine entsprechend angepaßte Förderschnecke vorgesehen sein
kann.
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Das Gehäuse 2 weist zwei Flansche 4 und 5 auf, zwischen denen ein
Gehäusebereich 6 mit verringertem Querschnitt vorgesehen ist. Der Gehäusebereich
6 sowie die beiden Flansche 4 und 5 weisen eine quaderförmige Gestalt auf, wobei
die Flächen des Gehäusebereiches 6 und der Flansche 4 und 5 parallel zueinander
verlaufen. Die rechteckförmigen Frontflächen 7 des Gehäuses 2 bzw. der Flansche
4 und 5 sind senkrecht zum axialen Verlauf der Uffnung 3 angeordnet.
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Die Vorrichtung 1 umfaßt weiterhin zwei aus aufeinandergeschichteten
I-Blechen 8 bestehende lamellierte Eisenkerne 9, 10, um die jeweils eine Spule 11,
12 gelegt ist. Die Eisenkerne 9. 10 weisen Stoßflächen auf, über die sie an Seitenflächen
13, 14, 15, 16 der Flansche 4, 5 auflagern. Die beiden Eisenkerne 9, 10 stützen
sich dabei jeweils an einer Seitenfläche 13, 14, 15, 16 beider Flansche 4, 5 ab,
wobei die beiden Flächen 13, 14 bzw. 15, 16 eines Flansches,an denen jeweils einer
der Eisenkerne 9, 10 zur Anlage kommt, entgegengerichtet, das heißt voneinander
weg weisend sind. Die Eisenkerne 9, 10 sind derart aufgebaut und angeordnet, daß
die einzelnen Bleche 8 senkrecht zu
den jeweiligen Seitenflächen
13, 14, 15, 16, an denen sie sich abstützen, stehen. Dadurch wird sichergestellt,
daß jedes einzelne Blech 8 unmittelbar mit dem Gehäuse 2 magnetisch gekoppelt ist.
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Um die einzelnen Bleche 8 zusammenzuhalten, sind an den Stirnflächen
17 der Eisenkerne 9, 10 Schweißnähte 18 vorgesehen, welche quer zu den Blechen 8
über die ganze Höhe der Eisenkerne 9, 10 verlaufen.
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Wie aus der Figur zu entnehmen ist, sind die beiden Flansche 4, 5
in bezug auf den dazwischen vorgesehen Gehäusebereich 6 derart dimensioniert, daß
sie seitlich überstehen, wodurch zwischen den den Eisenkernen 9, 10 zugewandten
Seitenflächen 19 des Gehäusebereiches 6 und den an den Flanschen 4, 5 anliegenden
Eisenkernen 9, 10 jeweils eine tunnelförmige Uffnung 20 gebildet ist, durch welche
sich jeweils eine Wicklung 11, 12 hindurcherstreckt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durchlaufen die von den
Spulen 11, 12 induzierten Magnetflüsse jeweils einen, in seinem Wesen Ul-förmigen
Kreis, wobei das nicht lamellierte Metallgehäuse 2 den U-förmigen Teilbereich und
die lamellierten Eisenkerne #, 10 den I-förmigen Teilbereich des Ul-förmigen Kreises
bilden.
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Zur Festlegung der Eisenkerne 9, 10 am Gehäuse 2 bzw. an den Flanschen
4, 5 sind auf entgegengerichteten Seiten 6a, 6b des Gehäusebereiches 6 zwischen
den beiden Flanschen 4, 5 jeweils zwei Streben 21 bzw. 22 vorgesehen. Weiterhin
sind Spannlaschen 23
vorhanden, die über die Eisenkerne 9, 10 jeweils
von einer oberen Strebe 21 zu einer unteren Strebe 22 verlaufen und durch letztere
21, 22 gegen die Eisenkerne 9, 10 verspannt sind. Hierfür weisen die Streben 21,
22 an ihren Enden Gewindebolzen 24 auf, die durch entsprechende Ausnehmungen 25
der Spannlaschen 23 hindurchragen und eine Verspannmutter 26 aufnehmen. Durch die
Verspannung werden die Stoßflächen der Eisenkerne 9, 10 gegen die Anlageflächen
13, 14, 15, 16 des Gehäuses 2 verspannt. Um eine bessere Montage der Vorrichtung
zu ermöglichen, sind die auf einer gleichen Seite des Gehäusebereiches 6 vorgesehen
Streben 21 bzw. 22 durch Querstreben 27, 28 miteinander verbunden. Die Querstreben
27, 28 verlaufen dabei senkrecht zu den jeweiligen Streben 21 bzw. 22 und sind im
Bereich der jeweiligen Seitenfläche 6a, 6b des Gehäusebereiches 6 angeordnet. Wie
aus der Figur zu entnehmen ist, bilden die beiden Querstreben 27, 28 mit den ihnen
zugeordneten Streben 21 bzw. 22 einen H-förmigen Rahmen. An den Eckverbindungen
zwischen den jeweiligen Streben und den Querstreben sind Bleche 29 befestigt, die
parallel zur Rahmenebene verlaufen und jeweils eine Uffnung 30 besitzen, durch welche
ein Spannbolzen 31 hindurchragt. Durch die Spannbolzen 31 werden die durch die Streben
und Querstreben gebildeten Rahmen gegen die ihnen benachbarten Seitenflächen 6a,6b
des Gehäusebereiches 6 verspannt. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, ist beidseits
einer Spule 11, 12 jeweils eine Spannlasche 23 vorgesehen, die über die parallel
zu den Flanschen 4, 5 verlaufenden und sich seitlich von den Spulen 11, 12 quer
über die Eisenkerne 9, 10 erstreckenden Streben 21, 22 verspannt sind.
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Die Spannbólzen 31 erstrecken sich mit einem Abschnitt 31a axial über
die Bleche 29 hinaus. Ober die Abschnitte 31a ist jeweils eine Hülse 31b aufgezogen,
die sich an den Blechen 30 abstützt.
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Die Hülsen 31b sind paarweise durch eine Strebe 31c miteinander verbunden,
die parallel zu den Flanschen 4 und 5 verläuft.
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Anstelle von Eisenkernen 9, 10, die aus I-förmigen Blechen 8 hergestellt
sind, können auch U-artige lamellierte Eisenkerne, die aus U-förmigen Blechen geschichtet
sind, verwendet werden, wobei dann die Stirnflächen der Schenkel der U-artigen Eisenkerne
an den ihnen zugeordneten Seitenflächen 13, 14, 15, 16 des Gehäuses 2 auflagern.
Die Verwendung von U-artigen Eisenkernen ermöglicht die Bildung von besonders breiten
bzw. hohen tunnelförmigen oeffnungen 20, wodurch größere Spulen 11, 12 eingesetzt
werden können.
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Wie in Verbindung mit Figur 2 ersichtlich ist, sind die Spulen 11>
12 aus band- bzw. folienförmigem Aluminium oder aus einer band- bzw.
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folienförmiger Aluminiumlegierung gewickelt. Das Band bzw.die Folie
32 weist dabei eine Breite 33 auf, die zumindest im wesentlichen der Breite der
Spulen 11,12 entspricht. Um die einzelnen Wicklungen 32a voneinander elektrisch
zu isolieren, sind die Oberflächen bzw. die Randschicht des band- bzw. folienförmigen
Material mit einer Oxydschicht 33 versehen, was zum Beispiel durch ein Eloxierverfahren
erfolgen kann.
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Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, können die Spulen 11, 12 jedoch
auch aus unisoliertem Band- bzw. Flachmaterial 34, das zum Beispiel aus Kupfer oder
Aluminium besteht, gewickelt sein, wobei dann die einzelnen Windungen 34a durch
eine hitzebeständige Isolierung 35 aus einem anderen Material voneinander getrennt
werden, die ebenfalls band- bzw. folienförmig ist. Die hitzebeständige Isolierung
35 kann zum Beispiel durch ein Gewebe gebildet sein, welches aus Glasfasern, Asbestfasern
oder keramischen Fasern besteht bzw. solche Fasern beinhaltet.
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Wie in Verbindung mit Figur 4 ersichtlich ist, können die Spulen 11,
12 gemäß Figur 1 auch aus einem Draht 36, der aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung
besteht, gewickelt werden. Um die einzelnen Windungen 36a elektrisch zu isolieren,
ist die Oberfläche bzw. die Randschicht des Drahtes mit einer Oxydschicht 33 versehen,
die zum Beispiel durch Eloxieren des Drahtes hergestellt ist.
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Die in den Figuren 5 und 6 gezeigte induktiv erhitzbare Vorrichtung
100 zur Erwärmung eines Stoffes besitzt ein massives Metallgehäuse 102 mit einer
Durchführöffnung 103, durch welche der zu erwärmende bzw. zu erhitzende Stoff, wie
thermoplastisches Material, hindurchgeführt wird.
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Das Gehäuse 102 kann z.B. für Extruder verwendet werden, wobei dann
in der Öffnung 103 entsprechend angepaßte Förderschnecken vorgesehen sein können.
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Das Gehäuse 102 weist zwei Flansche 104 und 105 auf, zwischen denen
ein Gehäusebereich 106 mit verringertem Querschnitt vorgesehen ist. Der Gehäusebereich
106 sowie die beiden Flansche 104 und 105 weisen eine quaderförmige Gestalt auf,
wobei die Flächen des Gehäusebereiches 106 und der Flansch 104 und 105 parallel
zueinander verlaufen. Die rechteckförmige Frontfläche 107 des Gehäuses 102 bzw.
der Flansch 104 und 105 sind senkrecht zum axialen Verlauf der Öffnung 103 angeordnet.
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Die dargestellte Vorrichtung 100 umfaßt weiterhin einen aus aufeinandergeschichten
I- Blechen 108 bestehenden lamellierten Eisenkern 109 um den eine Spule 110 gelegt
ist. Der Eisenkern 109 weist Stoßflächen 111 und 112 auf, über die er jeweils an
einer Seitenfläche 113,114 der Flansche 104,105 auflagert. Der Eisenkern 109 ist
derart aufgebaut und angeordnet, daß die einzelnen Bleche 108 parallel zur Öffnung
103 verlaufen und senkrecht zu den jeweiligen Seitenflächen 113,114, an denen sie
sich abstützen, stehen. Dadurch wird sichergestellt, daß jedes einzelne Blech 108
unmittelbar mit dem Gehäuse. 102 magnetisch gekoppelt ist. Die Durch-
flußöffnung
103 hat senkrecht zur Durchflußrichtung einen vom kreisringförmigen Querschnitt
abweichenden länglichen Querschnitt. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sitzt der
Eisenkern 109 auf den Flanschen 104,105 derart, daß die aneinandergeschichteten
Bleche 108 entlang der länglichen Erstreckung der Durchflußöffnung 103 liegen. Um
die einzelnen Bleche 108 zusammenzuhalten sind an den Stirnflächen 115 des Eisenkerns
109 Schweißnähte 116 vorgesehen, welche quer zu den Blechen 108 über die ganze Breite
des Eisenkerns 109 verlaufen.
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Die beiden Flansche 104 und 105 sind in bezug auf den dazwischen vorgesehenen
Gehäusebereich 106 derart dimensioniert, daß sie seitlich überstehen, wodurch zwischen
der dem Eisenkern 109 zugewandten Seitenfläche 117 des Gehäusebereiches 106 und
dem an den Flanschen 104 und 105 anliegenden Eisenkern 109 eine tunnelförmige Öffnung
118 gebildet ist, durch welche sich die Wicklung 110 hindurcherstreckt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durchlaufen die von der
Spule 110 induzierten Magnetflüsse einen in seinem Wesen UI- förmigen Kreis, wobei
das nicht lamellierte Metallgehäuse 102 den U-förmigen Teilbereich und der lamellierte
Eisenkern 109 den I-förmigen Teilbereich des UI- förmigen Kreises bilden.
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Zur Festlegung des Eisenkerns 109 am Gehäuse 102 bzw. an den Flanschen
104 und 105 sind Schrauben 119 vorgesehen, die wie aus Figur 6 zu entnehmen ist,
in mit Gewinde versehene Bohrungen 120 eingeschraubt sind,
welche
in die Flansche 104, 105 eingebracht sind. Zwischen den Köpfen 121 der Schrauben
119 und dem Eisenkern 109 sind Spannlaschen 122 vorhanden, die über den Eisenkern
109 quer zu den Blechen 108 verlaufen und durch die Schrauben 119 gegen den Eisenkern
109 verspannt sind. Die Schrauben 119 erstrecken sich durch Ausnehmungen 123 der
Spannlaschen 122 und 124 des Eisenkerns 109 hindurch, welche mit den Gewindebohrungen
120 fluchten. Durch die Verspannung werden die Stoßflächen 111,112 des Eisenkerns
109 gegen die Anlageflächen 113,114 des Gehäuses 102 verspannt. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist beidseits der Spule 110 jeweils eine Lasche 122 vorhanden,
die durch zwei Schrauben durchdrungen wird, welche parallel zu den Blechlagen (8)
und senkrecht zu den Anlageflächen 113,114 des Flansche 104 ,105 verlaufen.
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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können an den
Seitenflächen des Flansches 104,105 weitere Eisenkerne mit Spule bzw. Spulen befestigt
werden.
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Um eine einwandfreie Anlage des Eisenkerns 109 an den Flanschen 104,105
sicherzustellen, können die Stoßflächen 111,112, sowie die Anlage bzw.
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Seitenflächen 113,114, z.B. durch Schleifen, geglättet sein.
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Weiterhin können auch die Spannlaschen 122 sowie die Anlageflächen
des Eisenkerns 109 für diese Spannlaschen 122 geglättet sein. Dadurch kann eine
bessere Verteilung der Verspannkraft, über die Breite des Eisenkerns 119 betrachtet,
sichergestellt werden.
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Die Spule 110 ist aus band- bzw. folienförmigem Aluminium oder aus
einer band- bzw. folienförmigen Aluminiumlegierung gewickelt. Das Band bzw.
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die Folie weist dabei eine Breite auf, die zumindest im wesentlichen
der Breite der Spule 110 entspricht. Um die einzelnen Wicklungen voneinander elektrisch
zu isolieren, sind die Oberflächen bzw. ist die Randschicht des band- bzw. folienförmigen
Materials mit einer Oxydschicht versehen, was z.B. durch ein Eloxierverfahren erfolgen
kann.
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Wie in Figur 6 weiterhin angedeutet ist, können zur Halterung des
Eisenkerns 119 auf dem Gehäuse 112 auch Spannlaschen 222 verwendet werden, welche
den Eisenkern 119 mit einem U- förmigen Bereich umgreifen. An die Seitenschenkel
225 der U-förmigen Spannlaschen 222 schließt sich jeweils ein zumindest annähernd
senkrecht zu den Schenkeln 225 verlaufender Bereich 226 an, der eine Ausnehmung
223 besitzt, durch welche sich eine Befestigungsschraube hindurcherstrecken kann.
Zur Aufnahme dieser Befestigungsschrauben sind im Gehäuse 102 Gewindebohrungen 220
vorgesehen, welche mit den Ausnehmungen 223 fluchten. Bei einer derartigen Ausführungsform
der Spannlasche 222 ist also beidseits des lamellierten Eisenkerns 109 jeweils eine
Bohrung 220 in die Flansche 104,105 des Eisenkerns 109 eingebracht. Um eine bessere
Verteilung der Spannkräfte sicherzustellen, kann es weiterhin angebracht sei, in
dem die beiden Schenkel 225 der Spannlasche 222 miteinander verbindenden Bereich
222a eine Ausnehmung vorzusehen, in welcher eine Schraube in ähnlicher Weise wie
die Schrauben 119 in den Ausnehmungen 123 aufgenommen ist.
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Die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung 100 enspricht bezüglich der
Ausbildung und der Anordnung des Gehäuses 102, des lamellierten Eisenkerns 109 sowie
der Spule derjenige gemäß Figur 5. Bei der Vorrichtung gemäß Figur 7 ist jedoch
die Spule 110 gemäß Figur 5 nicht sichtbar, da diese in einem Gehäuse 130 aufgenommen
ist. Das die Spule umschließende Gehäuse 130 besteht aus zwei Halbschalen 131,132,
die krempenartige Bereiche 133,134 aufweisen, über die sie sich aneinanderabstützen
und mittels Schrauben 135 miteinander befestigt sind. Um eine einwandfreie Festlegung
der im Gehäuse 130 aufgenommenen Spule sicherzustellen, ist der zwischen dieser
Spule und dem Gehäuse 130 vorhandene Raum mit einem elektrisch isolierenden, jedoch
gut wärmeleitenden Stoff, nämlich Quarzsand ausgefüllt. Hierfür weist die obere
Gehäuseschale 131 Einfüllstutzen 136 auf, die z.B. mittels einer Schraube verschlossen
sind. In ähnlicher Weise kann auch die untere Gehäusehalbschale Einfüllstutzen aufweisen,
wobei diese Stutzen auch zum Ablassen der Quarzsandfüllung dienen können. Letzteres
ist z.B. erforderlich um eine Reparatur durchzuführen, oder aber z.B. das Transportgewicht
zu verringern.
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Die Gehäusehalbschalen 131,132 weisen seitlich jeweils einen Ausschnitt
137,138 auf, welche Gehäuseausnehmungen 139 bilden, durch welche sich der Eisenkern
109 hindurcherstreckt.
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Um zu verhindern, daß der Quarzsand aus dem Gehäuse 130 entweichen
kann, ist im Bereich der Gehäuseausnehmungen 139 zwischen dem Gehäuse 130 und dem
Eisenkern 109 eine Dichtung 140 vorgesehen. Diese Dichtung 140 dient
gleichzeitig
als Isolierung. Weiterhin ist zwischen den krempenartigen Bereichen 133,134 der
Gehäusehalbschalen 131,132 eine elektrische Isolierung 141, die gleichzeitig als
Dichtung dient, angeordnet. Durch die Anordnung der elektrischen Isolierung 141
wird sichergestellt, daß das Gehäuse 130 nicht als Kurzschlußwindung fungiert. Um
letzteres zu vermeiden, sind weiterhin die Gehäusehalbschalen 131,132 derart ausgebildet,
daß diese sich nicht - in Wickelrichtung der Spule betrachtet - um den gesamten
Umfang der Spule oder des Eisenkerns 109 erstrecken. Hierfür sind, wie aus Figur
7 zu entnehmen ist, die krempenartigen Bereiche 133,134 der Gehäusehalbschalen 131,
132 derart gelegt, daß deren Stoßflächen, das heißt also die Flächen, über die sie
sich abstützen, parallel zur Wickelachse der Spule verlaufen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Wickelachse der Spule parallel zu der Achse der Öffnung 103 des massiven
Metallgehäuses 102.
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Um zu verhindern, daß das Gehäuse 130 sich infolge der vorhandenen
magnetische Felder insbesondere der Streufelder zu stark erwärmt, ist dieses Gehäuse
130 aus einem unmagnetischen Material hergestellt; zweckmäßig ist es, wenn das Gehäuse
aus einem Chrom-Nickel- Stahl, z.B.
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V2 A hergestellt ist. Für kleinere Gehäuse 130 kann sich auch Kunststoff
eignen.
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Die in Figur 5 schematisch dargestellten Anschlüsse 124 können, wie
dies in Figur 8 dargestellt ist, hergestellt werden.
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Das streifen- bzw. folienartige Material 32 (s. Fig. 2) wird am Anfang
bzw. am Ende der Wicklungen in Längsstreifen 124 a aufgeteilt und diese - hier rechtwinklig
- umgelegt, so daß sie übereinander zu liegen kommen und der Anschluß 124 gebildet
ist, der die entsprechende Breite aufweisen kann, wie dies für die Breite des Klemmbrettes
erforderlich ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
begrenzt. So kann beispielsweise ein anderer als die dargestellten Eisenkerne verwendet
werden, z.B. ein U-Kern. Weiterhin können auch mehrere Kerne verwendet werden, die
z.B. an gegenüberliegenden Flächen der zu erhitzenden Vorrichtung aufliegen können.
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