DE3928629A1 - Vorrichtung zum induktiven erwaermen von flachem metallischem gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Er­ wärmen von flachem metallischem Gut, z. B. Bändern, Platten oder dergleichen, mit mindestens einem Induktorpaar, das einen Zwischenraum zum Hindurchführen des Gutes bildet und dessen Induktoren einen aus Transformatorblechen gebildeten Eisenkern haben, der Nuten aufweist, in welchen Stromleiter angeordnet sind.

Jeder Induktor besteht dabei aus einem Eisenkern mit einer Reihe von eingelassenen Nuten, in welche die Stromleiter des Induktors eingebettet sind. Diese Stromleiter verlaufen dabei quer zur oder in Transportrichtung des Gutes. Die Gleichmäßigkeit der Erwärmung über die Breite des Gutes be­ reitet bei diesen induktiven Erwärmungsvorrichtungen immer Probleme, insbesondere dann, wenn die Vorrichtung mit Gü­ tern verschiedener Breite arbeiten soll.

Um dem Ziel einer gleichmäßigen Erwärmung von flachem me­ tallischen Gut unterschiedlicher Breite näherzukommen, wird in der EP-PS 01 50 793 vorgeschlagen, den Induktor in meh­ rere nebeneinander angeordnete Induktorabschnitte aufzutei­ len, die sich in Längsrichtung erstrecken und jeweils eine eigene Induktorwicklung und einen eigenen Magnetkreis ha­ ben. Der Abstand der Induktorabschnitte voneinander kann entsprechend der jeweiligen Breite des Gutes verändert bzw. angepaßt werden. Außerdem sind elektrische Mittel vorhan­ den, um die elektrischen Stromstärken in den Induktorwick­ lungen zu steuern. Eine Anpassung an die Gutbreite kann da­ bei durch Zu- und Abschalten der äußeren Induktorabschnitte erreicht werden. Mit dieser bekannten Vorrichtung sind An­ passungen der Erwärmungsenergie an unterschiedliche Gut­ breiten möglich. Allerdings ist der Aufbau der Vorrichtung aufgrund der zahlreichen getrennt voneinander angeordneten Induktorabschnitte sehr aufwendig. Zudem entstehen aufgrund der annähernd rechteckigen Spulen große Polbreiten, die für die Temperaturverteilung nachteilig sind.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist ein schlechter Nutfüllungsfaktor. Die senkrecht zur Transport­ richtung liegenden Leiterabschnitte verursachen überdies eine Überhitzung der Gutkanten. Eine feinstufige Anpassung an die Gutbreite ist nicht gegeben. Auch muß eine relativ hohe Erwärmung der Eisenkernabschnitte in Kauf genommen werden, da Leiterabschnitte parallel zur Eisenkernschich­ tung liegen.

Zur Erreichung einer gleichmäßigen Erwärmung von flachem metallischem Gut ist in der DE-PS 8 84 811 eine induktive Erwärmungsvorrichtung beschrieben, die zwei oder mehr in Vorschubrichtung hintereinander angeordnete, mäanderförmig gekrümmte induktive Heizleiter aufweist, die ein- oder mehrfach gegeneinander versetzt sind. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß eine gleichmäßige Erwärmung zwar für eine bestimmte Gut­ breite zu erwärmenden Gutes erreicht werden mag, bei abwei­ chenden Gutbreiten jedoch eine befriedigende gleichmäßige Erwärmung dann nicht mehr erreichbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die Nachteile der bekannten einschlägigen Vorrichtungen vermieden werden und daß auch bei abweichenden Gutbreiten über die jeweilige Breite ein gleichmäßiges Erwärmungsbild bei einfachem Aufbau der Induktoren erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die Eisenkerne wenigstens eines Induktors in Transport­ richtung des Gutes zickzack- oder wellenförmig verlaufende Nuten aufweisen, deren Neigung gegenüber der Transportrich­ tung maximal 60° beträgt und in die die Stromleiter dem Nu­ tenverlauf folgend eingelegt sind, und daß die Induktoren wenigstens eines Induktorpaares mehrere nebeneinander ange­ ordnete, gleichsinnig vom Strom durchflossene, wenigstens teilweise für sich schaltbare Stromleiter aufweisen.

Durch die in Transportrichtung zickzackförmig oder wellen­ förmig verlaufenden Stromleiter in den entsprechend ange­ ordneten Nuten des Eisenkerns wird erreicht, daß die Ein­ wirkdauer eines Stromleiters auf den von diesem bedeckten Abschnitt des zu erwärmenden Gutes gleichmäßig ist, so daß in diesem Abschnitt eine gleichmäßige Erwärmung eintritt. Der zickzack- oder wellenförmige Verlauf bietet besonders vorteilhafte Möglichkeiten, benachbarte Stromleiter beson­ ders gleichmäßig verteilt anzuordnen. Dabei können Zacken oder Wellen so ausgebildeter Stromleiter in entsprechende Freiräume benachbarter Leiter eingreifen und demgegenüber versetzt sein. Eine solche gleichmäßige Anordnung ist ins­ besondere bei solchen bekannten Stromleitern nicht anwend­ bar, die aus im wesentlichen rechteckig zueinander verlau­ fenden Leiterabschnitten zusammengesetzt sind.

Dadurch, daß die Stromleiter für sich schaltbar sind, kann eine übermäßige Erwärmung in den Randzonen des Gutes ver­ mieden und somit über die gesamte Breite dieses Gutes ein gleichmäßiges Erwärmungsbild erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die gleichsinnig vom Strom durchflossenen Strom­ leiter jeweils einen in Transportrichtung des Gutes und einen gegen diese Transportrichtung verlaufenden Leiterteil aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die nebeneinander angeordneten gleichsinnig vom Strom durchflossenen Stromleiter symmetrisch zur Induktorlängsmittellinie angeordnet sind. Dadurch wird ins­ besondere eine Anpassung an abweichende Gutbreiten erleich­ tert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß sich in jeder Nut eines Eisenkerns jeweils minde­ stens ein Stromleiter befindet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß jeder Induktor zwei hintereinander angeordnete, mechanisch getrennte Induktorteile aufweist, die Nuten zur Aufnahme von Stromleitern haben. Durch einen derartigen ge­ teilten Induktor ergibt sich die Möglichkeit, einen Versatz der Induktorteile und damit eine weitere Vergleichmäßigung der Erwärmung herbeizuführen. Dabei sind die dafür an­ fallenden Kosten geringer als bei Verwendung zwei separater Induktoren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die beiden Induktorteile im wesentlichen quer zur Transportrichtung gegeneinander verschiebbar sind. Auch da­ durch wird die Einwirkung der Stromleiter und damit die Er­ wärmung des Gutes vergleichmäßigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die Polbreite der Induktoren veränderbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß der an einem Gutrand befindliche Stromleiter bzw. mehrere am Gutrand befindliche Stromleiter mit dem quer zur Transportrichtung nächst folgenden Stromleiter elektrisch kurzgeschlossen ist bzw. sind. Somit wird hier eine die Vergleichmäßigung fördernde Dämpferwicklung aufgebaut.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß bei Verwendung mehrerer Induktorpaare jedes In­ duktorpaar an eine getrennte Stromquelle mit jeweils ande­ rer Frequenz angeschlossen ist. Auch die Verwendung unter­ schiedlicher, angepaßter Frequenzen kann die gleichmäßige Erwärmung über die Gutbreite fördern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß der bzw. die am Gutrand befindliche bzw. befind­ lichen Stromleiter an eine Stromquelle mit einer anderen Frequenz angeschlossen ist bzw. sind als die in der mittle­ ren Gutzone befindlichen Stromleiter. Auch auf diese Weise kann die Vergleichmäßigung weiter gefördert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die Längsmittellinie mindestens eines Induktors um 3° bis 6° gegen die Transportrichtung geneigt sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß Eisenkern und Stromleiter eines Induktors gegen­ über Eisenkern und Stromleitern des anderen Induktors eines Induktorpaares um 180° verschwenkt angeordnet sind.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausge­ bildet sein, daß die Eisenkerne eines Induktorpaares gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden einige Ausfüh­ rungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der einem zu erwärmen­ den Gut zugekehrten Seite eines erfindungsgemäßen Induktors,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Induktors und

Fig. 4 ein weiteres Schaltbild eines erfindungsgemäßen Induktors.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum induktiven Erwärmen hat vier Induktoren 1, 2, 3, 4. Dabei bilden die Induktoren 1 und 2 ein Induktorpaar und die Induktoren 3 und 4 ein weiteres Induktorpaar. Die Induktoren eines Induktorenpaares liegen auf sich gegenüberliegenden Seiten eines bandförmigen Gutes 4′, das durch einen Spalt 5 in den Induktorenpaaren geführt wird. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind die Induktoren 1, 2, 3, 4 jeweils in zwei Induktorteile 6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13 unterteilt.

Da in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 alle Induktoren 1, 2, 3, 4 gleich ausgestattet sind, wird nachfol­ gend der Induktor 2 stellvertretend für alle Induktoren be­ schrieben.

Jeder Induktorteil 8, 9 hat einen Eisenkern 14, 15. Diese Ei­ senkerne 14, 15 sind mit einer Reihe von zickzackförmig in der durch den Pfeil 16 dargestellten Transportrichtung des Gutes 4′ verlaufenden Nuten 17 bis 31 versehen. In diesen Nuten sind Stromleiter 32 bis 46 entsprechend dem Nutenver­ lauf angeordnet. Die Ausbildung der Stromleiter 32 bis 46 und ihre Anordnung in den Nuten 17 bis 31 erfolgt in übli­ cher Weise. Die Stromleiter sind dabei in der Regel mit ei­ nem inneren, nicht dargestellten Kühlkanal für den Durch­ fluß eines Kühlmediums ausgestattet. Der Zwischenraum zwi­ schen Nut und Stromleiter ist mit einer geeigneten Vergieß­ masse gefüllt, um so einerseits einen guten Halt für den Stromleiter in der Nut zu schaffen und andererseits für einen guten Wärmeübergang zwischen Stromleiter und Eisen­ kern zu sorgen und damit eine intensive Kühlung des Eisen­ kerns zu gewährleisten.

In der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 sind die Induktorteile 8, 9 quer zur Transportrichtung 16 gegeneinan­ der versetzt und können über bekannte mechanische Mittel in dieser Richtung relativ zueinander verschoben werden, um den Versatz zu ändern. Die Stromleiter sind dann im Bereich zwischen den Induktorteilen 8, 9 flexibel ausgebildet.

Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Neigung der Nuten 17 bis 31 und damit auch die Neigung der Strom­ leiter 32 bis 46 gegenüber der Transportrichtung 16 etwa 15°.

Nach Fig. 1 ist der Induktor 4 mit den Induktorteilen 12, 13 gegenüber dem Induktor 2 mit den Induktorteilen 8, 9 seit­ lich versetzt, um eine gleichmäßige, optimale Temperatur­ verteilung im Gut 4 zu erreichen.

Abweichend zu der dargestellten Ausführungsform kann der Induktor 4 auch mit quer zur Transportrichtung 16 verlau­ fenden Nuten und Leiterschleifen versehen sein.

Fig. 3 zeigt einen Induktor mit Stromleitern 47 bis 60. Je­ der Stromleiter bzw. jede Leiterschleife besteht aus zwei in je eine Nut des Eisenkerns eingelegten Leiterteilen. Diese Leiterteile sind an einem Induktorende über Querver­ bindungen miteinander elektrisch verbunden, während sie an dem anderen Induktorende jeweils über Schaltmittel an eine vorbestimmte Phase eines Stromnetzes RS anschließbar sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die drei mittle­ ren Stromleiter 51 und 52, 53 und 54 sowie 55 und 56 über gemeinsam zu betätigende Schalter 61, 62 an das Stromnetz anschließbar. Die übrigen Stromleiter 47 und 60, 48 und 59, 49 und 58 sowie 50 und 57 können unabhängig voneinander über Schalter 63 bis 66 an das Stromnetz RS angeschlossen werden.

Im eingeschalteten Zustand werden die äußeren Stromleiter 47 und 60, 48 und 59, 49 und 58 sowie 50 und 57 gleichsin­ nig von Strom durchflossen, wodurch Überhitzungen an den Randzonen des Gutes 4′ im wesentlichen ausgeschlossen wer­ den können.

Während die Schaltung der Stromleiter gemäß Fig. 3 insbe­ sondere für eine relativ große Polteilung zweckmäßig ist, wird anhand von Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel erläutert, das insbesondere bei relativ eng nebeneinanderliegenden Nuten und damit Stromleitern 64 bis 78 im Eisenkern zweck­ mäßig ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Induktor die aktiven Stromleiter 64 und 78, 66 und 76, 69 und 73 so­ wie 70 und 72, die über Schalter 79, 79′; 80, 80′; 81, 81′; 82, 82′ und 83, 83′ jeweils paarweise und unabhängig vonein­ ander von den anderen Leitern an das Stromnetz RS ange­ schlossen werden können. Die Stromleiter 65, 68, 71, 74 und 77 werden in diesem Falle nicht benutzt. Sie werden in Reserve gehalten für andere Schaltungsarten.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht es in ihren ver­ schiedenen Ausführungsformen durch den zickzack- oder wel­ lenförmigen Verlauf der Stromleiter in Verbindung mit der separaten Schaltbarkeit der einzelnen Leiterschleifen fla­ ches metallisches Gut unterschiedlicher Breite gleichmäßig über die gesamte Gutbreite zu erwärmen. Je nach den Erfor­ dernissen können dabei die äußeren Stromleiter zu- oder ab­ geschaltet werden, um eine größtmögliche Temperaturgleich­ mäßigkeit im Erwärmungsgut zu erzielen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von flachem metallischem Gut, z. B. Bändern, Platten oder dergleichen, mit mindestens einem Induktorpaar, das einen Zwischenraum zum Hindurchführen des Gutes bildet und dessen Induktoren einen aus Transformatorblechen gebildeten Eisenkern haben, der Nuten aufweist, in welchen Stromleiter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenkerne (14, 15) wenig­ stens eines Induktors (1, 2, 3, 4) in Transportrichtung (16) des Gutes zickzack- oder wellenförmig verlaufende Nuten (17- 31) aufweisen, deren Neigung gegenüber der Transportrich­ tung (16) maximal 60° beträgt und in die die Stromleiter (32-46; 47-60) dem Nutenverlauf folgend eingelegt sind, und daß die Induktoren (1, 2, 3, 4) wenigstens eines Induktor­ paares mehrere nebeneinander angeordnete, gleichsinnig vom Strom durchflossene, wenigstens teilweise für sich schalt­ bare Stromleiter (32-46; 47-60) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die gleichsinnig vom Strom durchflossenen Strom­ leiter (32-46; 47-60) jeweils einen in Transportrichtung (16) des Gutes (4′) und einen gegen diese Transportrichtung (16) verlaufenden Leiterteil aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angeordneten gleich­ sinnig vom Strom durchflossenen Stromleiter (32-46; 47- 60) symmetrisch zur Induktorlängsmittellinie angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jeder Nut (17- 31) eines Eisenkerns jeweils mindestens ein Stromleiter (32 -46; 47-60) befindet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Induktor (1, 2, 3, 4) zwei hintereinander angeordnete, mechanisch getrennte In­ duktorteile (6-13) aufweist, die Nuten (17-31) zur Auf­ nahme von Stromleitern (32-46; 47-60) haben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Induktorteile (6-13) im wesentlichen quer zur Transportrichtung (16) gegeneinander verschiebbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbreite der Indukto­ ren (1, 2, 3, 4) veränderbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der an einem Gutrand be­ findliche Stromleiter (32-46; 47-60) bzw. mehrere am Gutrand befindliche Stromleiter (32-46; 47-60) mit dem quer zur Transportrichtung (16) nächst folgenden Stromlei­ ter (32-46; 47-60) elektrisch kurzgeschlossen ist bzw. sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Induktorpaare jedes Induktorpaar an eine getrennte Strom­ quelle mit jeweils anderer Frequenz angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die am Gutrand befindliche bzw. befindlichen Stromleiter (32-46; 47-60) an eine Stromquelle mit einer anderen Frequenz angeschlos­ sen ist bzw. sind als die in der mittleren Gutzone befind­ lichen Stromleiter (32-46; 47-60).

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittellinie min­ destens eines Induktors (1, 2, 3, 4) um 3° bis 6° gegen die Transportrichtung (16) geneigt sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenkern und Stromleiter (32-46; 47-60) eines Induktors (1, 2, 3, 4) gegenüber Ei­ senkern und Stromleitern (32-46; 47-60) des anderen In­ duktors (1, 2, 3, 4) eines Induktorpaares um 180° verschwenkt angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenkerne (14, 15) eines Induktorpaares gegeneinander versetzt angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Eisenkern eines Induktors (1, 2, 3, 4) in eine oszillierende Bewegung versetzbar ist.