DE408071C - Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkoerpern durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes - Google Patents
Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkoerpern durch Hindurchleiten des elektrischen StromesInfo
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN ALI 10. JANUAR 1925
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
01
- JVr 408071 -KLASSE
21h GRUPPE .12
(S 65212 VIIIJ2ih*)
Snead & Company in Jersey City, New Jersey, V. St. A.
Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkörpern durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1924 ab.
Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die'Priorität auf Grund
der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 16. Mai 1923 beansprucht.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung von Metallkörpern,
bei der ein elektrischer Strom durch dieselben geleitet wird. Die Vorrichtung ist
besonders für Metallkörper gleichmäßigen Querschnittes verwendbar, z. B. für Stangen,
Röhren u. dgl. Die Wärmebehandlung der Gegenstände mit einer solchen Vorrichtung
ist nicht nur äußerst genau, sondern erfolgt auch sehr schnell.
Gemäß der Erfindung wird das Metallstück von zwei Klemmvorrichtungen festge-
halten, von denen die eine leicht verschiebbar auf ihrem Bett sitzt, um bei Wärmeausdehnung des Gegenstandes verschoben zu
werden. Die Klemmvorrichtungen selbst werden durch Elektromagnete überwacht, und die Stärke der Erhitzung wird durch die
Verschiebung eines beweglichen Schlittens, auf welchem eine der Klemmvorrichtungen
sitzt, auf einen Zeiger übertragen, der die ίο Hitzegrade anzeigt.' Der Schlitten mit der
einen Klemmvorrichtung wird von der anderen Klemmvorrichtung ständig 'durch ein Gewicht
weggezogen, um den festgehaltenen Metallkörper stets gerade zu erhalten. In der nachstehenden Beschreibung wird
hauptsächlich auf das Ausglühen von Röhren Bezug genommen.
Abb. ι ist eine Seitenansicht der Vorrichtung, welche ein Rohr zwecks Erhitzung
festhält. Der mittlere Teil der Vorrichtung ist weggebrochen, und der rechte obere Teil
ist im Schnitt nach Linie 1-1 der Abb. 3 gezeigt.
Abb. 2 ist ein Querschnitt nach 2-2 der Abb. ι;
Abb. 3 ist ein Mittelschnitt durch die Vorrichtung, wobei der rechte Teil derselben in
Endansicht gezeigt ist;
Abb. 4 ist ein senkrechter Längsmittelschnitt nach Linie 4-4 der Abb. 5;
Abb. 5 ist eine Draufsicht der Abb. 3, wobei die Teile, wie in Abb. 4, Linie 5-5, angedeutet,
oberhalb derselben weggebrochen sind.
Abb. 6 ist eine abgebrochene Ansicht der Anzeigevorrichtung;
Abb. 7 ist ein Stromkreisdiagramm. Die Vorrichtung besteht aus den Betten
10, 11, welche zum Festhalten der Enden des Metallstückes P dienen, durch welches der
Strom gesandt werden soll. Die Betten werden von Längsbalken 12 getragen, welche
von Beinen 13 unterstützt werden. Die Betten 10, 11 ruhen auf den wagerecht verlaufenden
Balken 12 und tragen das Metallstück oberhalb derselben. Die Klemmvorrichtungen
14, 15 der Betten sind seitlich offen, so j daß das Arbeitsstücke von der Seite einge- I
führt oder herausgenommen werden kann. [ Die Klemmvorrichtungen können auch so an- |
geordnet sein, daß das Werkstück von oben j durch die Schwerkraft zugeführt und dann I
nach unten in ein Bad fallen gelassen wird. Die Betten 10, 11 sitzen verschiebbar auf den
Balken 12 und ruhen auf diesen mit wagerechten Flanschen 16, während senkrechte
Flanschen 17 zur Führung dienen. Zur leich- j teren Verschiebung des linken Bettes 10 ist
zwischen dessen Flanschen 16 und den Balken j
ein Reibung verhindernder Belag 18 vorge- j sehen. Zum Festhalten des Bettes 10 in ein- '■
' gestellter Lage auf den Balken 12 ist eine
' Klemmplatte 19 vorgesehen, die unter die j Balken 12 greift. Die Klemmplatte wird auf
' Stangen 20 geführt, die sich von dem Bett 10
nach unten erstrecken, und Klemmschrauben i 21 mit Handgriffen 22 und Köpfen 23 erstrecken
sich nach unten und stehen in Gej windeeingriff mit der Klemmplatte, um dieselbe
gegen die Balken anzuziehen. Das j Bett 11 kann lediglich durch sein Gewicht
ι auf den Balken 12 festgehalten werden. j Vorzugsweise bleibt das Bett 11 in seiner
; Lage, und das Bett 10 wird bei Änderung der Länge des Werkstückes verschoben. Doch
kann auch der umgekehrte Vorgang stattl finden.
j Um der Längenausdehnung des Arbeits- : Stückes während der Erhitzung Rechnung zu
i tragen, kann die rechte Klemmvorrichtung ; 15 leicht verschoben werden. Zu diesem
I Zweck ist die Klemmvorrichtung 15 auf ' einem Schlitten 25 befestigt, der leicht verschiebbar
in Führungskanälen 26 (Abb. 3) des Teiles 24 des Bettes 11 gelagert ist. Wie
i in den Abb. i, 3, 4 und S gezeigt, sind die
Führungskanäle 26 U-förmig ausgebildet. Der Schlitten 25 weist senkrechte Rollen 27
auf, die zwischen den oberen und unteren Seiten des Führungskanals verlaufen, und
wagerechte Rollen 28, welche gegen die senkrechten Wände der Führungskanäle 26 anlaufen.
Auf diese Weise wird der Schlitten 25 mit der Klemmvorrichtung 15 in genauer
Deckung mit dem Bett 10 und der Klemmvorrichtung 14 gehalten und kann der Schlitten
durch eine geringe Kraft leicht bewegt werden.
Um ein Werfen des Werkstückes P zu verhindern, wird der Schlitten 25 vorzugsweise
vom Bett 10 weggezogen, um gewissermaßen das Arbeitsstück zu strecken. Dies geschieht
durch ein Gewicht 30, das durch ein Seil 32 an einem Ansatz 31 des Schlittens befestigt
ist und über eine Rolle 33 läuft, die in einer Öffnung im Boden 34 des Teiles 24 des
Schlittens vorgesehen ist und in seitlichen Vorsprüngen, die vom Boden auslaufen, auf
einer Welle 35 gelagert ist. Durch ein großes Gewicht kann, wenn notwendig, eine ziemlich no
starke Spannung hervorgerufen werden, um das Rohr P geradezuhalten bzw. leichte
Krümmungen auszugleichen, wenn dasselbe weich wird. Nach jeder Erhitzung wird der
Schlitten 25 genau in die Anfangsstellung mit Bezug auf das Bett 10 zurückgeführt, so
daß eine bestimmte Länge des Rohres P mit einem bestimmten elektrischen Widerstand
zwischen den Klemmvorrichtungen 14, 15 jederzeit eingeschlossen ist. Der Schiitten
25 wird durch ein Pedal 36 nach rückwärts bewegt, das bei 37 an dem Bein 13
angelenkt ist und mit 'dem Schlitten 25 durch eine Schnür 38 verbunden ist, welche
über eine andere Nut der Rolle 33 läuft.
Die Klemmvorrichtungen 14, 15 sind einander
gleich und in derselben Weise auf dem Bett 10 bzw. dem Schlitten 25 befestigt, so
daß die Beschreibung der Vorrichtung 15 für beide ausreichend ist.
Wie aus den Abb. 1, 3, 4 und 5 hervorgeht,
besteht die Klemmvorrichtung 15 aus einem U- oder jochförmigen Kopf, der auf
einer Längsseite aufruht und obere und untere Klemmbacken 40 und 41 aufweist.
Der untere flache Teil 42 des Joches 15 ist durch Bolzen auf dem Schlitten 25 befestigt,
und zwar über einer in Längsrichtung sich erstreckenden Öffnung am linken Ende desselben.
Die elektrischen Leitungen führen nicht unmittelbar zu denKlemmbacken40, 41,
sondern zu dem Kopf 15, und daher ist er von dem Schlitten 25 durch einen U-förmigen Bogen
43 isoliert. Der flache Bodenteil 42 des Kopfes trägt eine Klemmschraube 44, welche
zum Festhalten des iünf Leiter enthaltenden Kabels 45 dient. Vorzugsweise dienen die
Klemmbacken 40, 41 selbst als Kontakte, um den elektrischen Strom auf das ArbeitsstückP
zu übertragen, und sind so ausgebildet, daß sie selbst durch den Strom erhitzt werden, sie
sind z. B. von geringem Querschnitt und bestehen aus Material, das einen hohen Widerstand
besitzt, z. B. Nichrom, um einAbkühlen des Rohres an den Stellen, wo die Klemmbacken
angreifen, zu verhindern, wodurch diese Stellen nicht genügend ausgeglüht werden
würden.
Im Ausführungsbeispiel besteht die obere , Klemmbacke 40 aus einem solchen Stück
Metall, welches in einer senkrechten Führung des oberen Jochteiles gelagert ist, und eine
Setzschraube 46 ist zur Verschiebung der Klemmbacke 40 und eine Klemme 47 zum \
Feststellen vorgesehen. Die untere Klemmbacke 41 besteht ebenfalls aus einem solchen ·
Metallstück, welches von einem Teil 50 getragen wird, der in einer senkrechten Bohrung
einer Nabe 51 geführt wird, welche von dem unteren Jochteil 42 herabhängt. Der Teil
50 ist beweglich, um die Klemmbacke 41 in Berührung mit dem Werkstück P zu halten
oder dasselbe loszulassen. Die elektrische ■ Verbindung zwischen der unteren Klemmbacke
41 und dem Joch oder Kopf 15 wird '
durch einen biegsamen, aus vielen Blechen bestehenden Leiter 52 hergestellt, der mit dem
Bodenteil 42 des Kopfes und außerdem mit einem Ansatz des Teiles 50 verbunden ist. Die
Mittel zur \Terschiebung der unteren Klemmbacke
41 werden vorzugsweise vom Schlitten 25, und zwar vom Kopf 15, getragen, da dieser
bereits vom Schlitten isoliert ist. Wie gezeigt, wird die Klemmbacke 41 durch einen
Elektromagneten 54 bewegt, welcher in einem Rahmen 55 gelagert ist, der an unteren seitlich
hervorstehenden Ansätzen der Nabe 51 befestigt ist. Die Öffnung oder Abwärtsbewegung
der Klemmbacke 41 erfolgt durch Schwerkraft und kann weiterhin durch eine
Feder 57 beschleunigt werden. Die Feder sitzt zwischen 'den unteren Teilen des Rahmens 55
und einem Bund 58, welcher auf das untere Ende des Kernes 59 aufgeschraubt ist. Wenn
der Elektromagnet 54 mit den üblichen Mitteln ausgestattet ist, durch die die Erregung
schnell neutralisiert wird, genügt die Schwerkraft zum Öffnen der Klemmvorrichtung. Ist
der Magnet 54 erregt, so werden die Teile 59 und 61 des Kernes gehoben und damit ver-
; mittels einer Stange 62 der Teil 50 und die Klemmbacke 41. Nach Unterbrechung des
Stromes zum Magneten 54 drückt die Feder 57 den Teil 59 des Kernes zurück. Die Bewegung
wird durch einen Stift 02a begrenzt
' fAbb. 4). Dadurch wird ein sonst offener Hilfsschalter 63 geschlossen, dessen bewegliches
Glied von Teil 50 getragen wird. Durch die Teilung des Kernes in zwei Teile 59, 61
soll die Übertragung der Federspannung beim Schließen des Hilfsschalters 63 auf denselben
verhindert werden. Die Wirkung dieses Relaisschalters 63 wird späterhin beschrieben.
Es kann auch ein zweiter, schwächerer Elektromagnet über dem unteren angeordnet sein,
um das Öffnen der Klemmvorrichtung zu bewerkstelligen.
Wie aus den Abb. 1, 3, 4 und 5 ersichtlich,
kann die Heizperiode durch die Ausdehnung des Werkstückes P beschränkt werden.
Auf dem feststehenden Betteil 24 ist · eine Zahnstange 64 angeordnet, welche in Eingriff
mit einem Ritzel 65 steht, das am unteren Ende einer schräg verlaufenden Welle 66 befestigt
ist. Die Welle ruht in Lagern des Schlittens 25 und trägt am oberen Ende einen radial sich erstreckenden Arm 67. Wird der
Schlitten 25 durch die Ausdehnung des Werkstückes P nach rechts bewegt, so wird der
Arm 67 entgegen der Uhrzeigerdrehung in einem flachen Gehäuse 68 bewegt. Letzteres
ist in schräger Lage auf dem Schlitten montiert, so daß es von dem Bedienenden leicht
gesehen werden kann (Abb. 1 und 4). Bei Drehung des Armes 67 bewegt sich die Spitze
70 desselben über eine Skala 71 (Abb. 6) und zeigt die Temperatur des Werkstückes P an,
so daß der Strom von dem Bedienenden zur richtigen Zeit unterbrochen werden kann. Ist
die Ausglühhitze erreicht, so kommt ein Kontakt 72 am Arm 67 in Berührung mit einem
einstellbaren Kontakt 73, welcher eine Spitze 74 aufweist, die mit der Skala zusammenarbeitet.
Durch den Kontakt wird ein Stromkreis
geschlossen, wodurch dem bedienenden Arbeiter ein Signal gegeben wird und durch welchen
weiterhin durch einen passenden Relaisschalter der Heizstrom selbsttätig unterbrochen
werden kann, um überhitzung zu vermeiden. Die Lage des Schlittens 25, wenn derselbe
durch das Pedal 36 zurückgeführt worden ist und zur Aufnahme eines neuen Werkstückes
fertig ist, ist eine genau bestimmte. Der Schlitten wird mit dem Bett 24 durch einen unter
Federdruck stehenden Bolzen 75 verriegelt (Abb. ι und 5); welcher in eine entsprechende
Öffnung 76 des Betteiles 24 hineinfällt. Ein Hebel 77 dient zum Hochheben des Bolzens 75
aus der öffnung. Eine Kontrollvorrichtung ist für das Freigeben des Bolzens 75, damit
derselbe in Stellung fallen kann, für die Einstellung und Unterbrechung des Heizstromes
und der Klemmen 14, 15 vorgesehen. AVie aus
Abb. i, 3, 5 und 7 ersichtlich, wird der Heizstrom und der Strom zur Einstellung der
Klemmvorrichtungen 14, 15 durch Schalter 78
bzw. 79 reguliert, welche in der Nähe des Verschlusses 75 auf dem Schlitten 25 angeordnet
sind. Alle drei Vorrichtungen werden durch eine Hubscheibe 80 eingestellt, welche in wagerechter
Lage bei 81 drehbar von dem Schlitten getragen wird und einen Handgriff 82 aufweist.
Werden Werkstücke P ausgeglüht, so ist die Hubscheibe 80 (Abb. 1, 3 und 5)
so weit in Uhrzeigerrichtung gedreht worden, daß zuerst der Schalter 79 und die Klemmen
14, 15 geschlossen werden und dann der Bolzen
75 hochgehoben wird, um den Schlitten für die Bewegung freizugeben. Weitere Drehung der Hubscheibe in Uhrzeigerrichtung
schließt den Schalter 78, wodurch der Heizstrom eingeschaltet wird. Zurückdrehen der
Hubscheibe 80 nach der Erhitzung unterbricht zuerst den Heizstrom, dann wird der Bolzen
losgelassen, so daß er bei Erreichung der richtigen Stellung in die öffnung 76 fällt, wenn
der Schlitten 25 durch Bewegung des Pedales 36 zurückbewegt wird, und schließlich
werden die Klemmen 14 und 15 geöffnet. Ein , Druck auf das Pedal 36 genügt also nicht, es
muß zuerst die Hubscheibe 80 gedreht werden, um die Ströme zu unterbrechen und den
Schlitten genau in die ursprünglche Lage zurückführen zu können.
Abb. 7 ist ein Stromkreisdiagramm der Vorrichtung. Der Heizstromkreis 45 für die
Klemmbacken 40, 41 der Klemmvorrichtungen 14, 15 ist mit der Sekundärspule eines
Transformators T verbunden, dessen Primärspule mit der Wechselstromhauptleitung A
(220 Volt) durch einen Stromunterbrecherschalter B verbunden ist. Der Kontrollstromkreis
& des Schalters B schließt die Kontakte 72, 73 ein, welche durch den Arm 67 infolge
der Ausdehnung des Werkstückes P und der Bewegung des Schlittens 25 als auch durch
die Stromquelle .S" niedriger Spannung (z. B. 6 Volt starke Batterie) betätigt werden. Wenn
die Kontakte 72, 73 den Stromkreis b des : .Schalters B schließen, wird der Stromkreis t
geöffnet, und der Heizstrom wird dadurch unterbrochen.
Wenn der Schalter B den Stromkreis t öffnet, schließt er einen Hilfsstromkreis η nach
der Hauptleitung A und schaltet einen oder mehrere Anzeigeapparate N3 N' ein, welche
diagrammatisch als eine Klingel und eine Lampe angezeigt sind. Zu gleicher Zeit öffnet
der Schalter B eine Nebenschlußleitung und verbindet einen Widerstandr in dem
Kontrollstromkreis b, um Überhitzen der Solenoidwindung des Schalters B während der
Periode zu verhindern, in welcher der Arbeiter die Stellung des Armes 67 nicht beachtet
und ehe die Kontakte 72, 73 durch Rückbewegung des Schlittens 25 geöffnet werden
oder bis diese Kontakte durch das allmähliche Abkühlen des Werkstückes P geöffnet
werden. Ehe der Arbeiter den Schiitten 25 zurückführt, muß er natürlich die Kontrollhubscheibe
80 entgegen der Uhrzeigerbewegung drehen, wodurch der primäre Heizstromkreis t bei 78 unterbrochen wird und
weiterhin der Verschlußbolzen 75 freigegeben und der Schalter 79 und die Klemmen 14, 15
geöffnet werden (Abb. 7).
Die Solenoide 54 zur Bewegung der Klemmvorrichtungen 14 utid 15 sind in Serie mit
Gleichstromhauptleitungen D durch einen Stromkreis d verbunden, welcher selbstöffnende
Relaisschalter X und Y besitzt. Öffnet der Arbeiter den Schalter 79 dtirch Drehung
der Hubsclieibe 80, so wird der Kontrollstromkreis χ des Schalters X unterbrochen,
und der Stromkreis d und die Klemmen 14 und 15 werden geöffnet, und umgekehrt, wenn
der Schalter 79 geschlossen wird. Der Hilfsschalter 63 liegt in dem Kontrollstromkreis y
des Relais Y, und wenn dieser Hilfsschalter 63 beim öffnen der Klemmvorrichtung 15 gegeschlossen
wird, so wird der Relaisschalter Y geschlossen und in Nebenschluß mit einem
Widerstand Z gelegt, welcher Überhitzung der Solenoidwindung 54 der Klemmvorrichtungen
14, 15 verhindert, während dieselben geschlossen sind. Die größtmöglichste Strommenge
kann also durch Windungen 54 zwecks Schließens der Klemmvorrichtungen 14, 15
geleitet werden, wenn ihr Kontrollschalter 79 durch die Hubscheibe 80 geschlossen worden
ist, während andererseits der Strom in Windung 54 selbsttätig auf einen niedrigeren Wert
reduziert wird, wenn die Klemmvorrichtungen nur in ihrer geschlossenen Stellung gegen die
Federspannung 57 gehalten werden sollen (Abb. i, 3 und 4).
Claims (9)
- Patent-Ansprüche:ι. Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkörpern durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß auf wagerechten Führungen (12) ein feststehender in Längsrichtung verstellbarer Klemmkopf (14) und ein leicht verschiebbarer Klemmkopf (15) angeordnet sind, deren Klemmbacken (40, 41) zum Festhalten des Werkstückes (P) und zur Stromdurchleitung dienen und durch Verschiebung des Klemmkopfes (15) infolge Ausdehnung des Werkstückes (P) die Heizperiode bestimmt und die Temperaturen auf einer Skala (71) angezeigt werden.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Klemmbacke (40) fest einstellbar ist und die untere Klemmbacke (41) 'durch Erregung von Elektromagneten (54), welche von den Klemmköpfen getragen werden, in Eingriffsstellung mit der oberen bewegt wird.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Klemmkopf (14) isoliert auf einem in Längsrichtung verstellbaren Bett (10) und der andere Klemmkopf (15) isoliert auf einem Schlitten (25) sitzt, der leicht verschiebbar in einem feststehenden Bett (11) geführt wird und unter Vermittlung eines Gewichtes (30), eines Seiles (32) und einer Rolle (33) von dem ersten Klemmkopf (14) weggezogen wir.d, um bei Erhitzen des Werkstückes ein Werfen desselben zu verhindern.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (25) einen unter Federdruck stehenden Bolzen (75) trägt, der bei Zurückführung des Schlittens in eine Bohrung (76) der wagerechten Führungsbalken (12) eindringt, so daß der Schlitten stets in dieselbe Anfangsstellung zurückgebracht wird.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Verschlußbolzen sich selbstöffnende Schalter (79, 78) für die Klemmbacken (41) bzw. den Heizstrom vorgesehen sind und durch Drehung einer darüber vorgesehenen Hubleistenscheibe (80) zuerst der Schalter (79) zwecks Schließens der Klemmen geschlossen, dann der Verschlußbolzen (75) gehoben und schließlich der Schalter (78) für den Heizstrom geschlossen wird.
- 6. \rorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß eine Zahnstange (64) auf dem Bett (11, 24) in Eingriff mit einem Ritzel (65) steht, auf dessen schräg verlaufender Welle (66) am oberen Ende ein Zeiger (67) befestigt ist, der über eine Temperaturskala (71) spielt und bei Berührung mit einem nach der Skala einstellbaren Kontakt (73) ein Signal gibt und den Heizstrom unterbricht.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmköpfe (14, 15) unmittelbar mit den elektrischen Heizleitungen (45) verbunden sind und daß die beweglichen Klemmbacken (41) durch federnde U-förmige Leitungsstücke (52) unmittelbar mit den Köpfen in Verbindung stehen, um eine gute Leitung des Heizstromes nach den unteren Klemmbacken zu bewerkstelligen.
- 8. \rorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbakken (40, 41) aus einem schwer leitenden Material bestehen und so ausgebildet sind, daß sie bei Durchleiten des Stromes stark erhitzt werden.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsschalter (63) von einer der beweglichen Klemmbacken (41) getragen wird, der bei offenen Klemmbacken geschlossen ist und dann durch einen Relaisschalter (Y) einen Widerstand (Z) kurzschließt, der bei geschlossenen Klemmbacken vor dem Elektromagneten (54) liegt und dessen Erhitzung verhindert.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US639231A US1760155A (en) | 1923-05-16 | 1923-05-16 | Electric heating apparatus |
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DE (1) | DE408071C (de) |
FR (1) | FR579023A (de) |
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