DE598778C

DE598778C - Elektrische Induktionsheizeinrichtung, insbesondere fuer Rohrschweissmaschinen

Info

Publication number: DE598778C
Application number: DES104121D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-04-17
Filing date: 1932-04-12
Publication date: 1934-06-19

Description

■Dvn\

Dihiiofheek
M. Eigen

V/JUX. 1934

AUSGEGEBEN AM
19. JUNI 1934

Die Erfindung betrifft elektrische Induktionsheizeinrichtungen für öfen, Schmelztiegel, Schweißmaschinen, namentlich Rohrschweißmaschinen o. dgl., bei denen betriebsmäßig die in dem zu erhitzenden Körper induzierten Sekundärwindungen verschieden weit die Erregerwicklung überdecken.

Insbesondere betrifft die Erfindung Induktionsrohr-schweißmaschinen, bei denen-ein zu

.10 einem Rohr gebogenes Blech als Sekundärspule eines Transformators über oder durch die Erregerwicklung der Induktionseinrichtung wandert und so starke Ströme führt, daß an den sich überlappenden oder einander gegenüberstehenden Kanten des Bleches Schweißtemperaturen entstehen.

Bei derartigen Maschinen mit einer mehrlagigen Erregerspule, deren einzelne Lagen aus einer Mehrzahl von Windungen bestehen, haben sich beim Schweißen Schwierigkeiten ergeben. Befindet sich nämlich das eine Ende des konaxial zur Spule liegenden Rohres zwischen den beiden Spulenenden, so wirkt der von dem Rohr nicht bedeckte Teil der Erregerspule als Drossel. Dadurch bleibt die Stromstärke unterhalb des zur Schweißung erforderlichen Wertes, solange die Spule nicht vollkommen von dem Rohr bedeckt ist. Infolgedessen wird auch die Schweißnaht an den Rohrenden nicht geschlossen, so daß das Rohr an beiden Enden auf eine gewisse Länge abgeschnitten werden muß.

Ähnliche Erscheinungen treten auch beim Schmelzen oder Erwärmen eines Gutes in einem mit einer Induktionsheizeinrichtung ausgerüsteten elektrischen Ofen oder Schmelztiegel auf, sobald die in dem zu erhitzenden Körper induzierten Sekundärwindungen die Primärwicklung nicht ganz überdecken, d. h. sobald der Schmelztiegel nicht ganz gefüllt ist.

Zur Beseitigung dieser Mängel wurde bereits vorgeschlagen, die Induktionsheizeinrichtung mit einer wenigstens Teile der Haupterregerwicklung überdeckenden, innerhalb oder außerhalb derselben liegenden Hilfswicklung auszurüsten. Als Hilfswicklung dient ein rohrförmiger Körper oder ein zu einer einlagigen Spule aufgewickelter schmaler Leiter, der unter Belassung eines Zwischenraumes für den Durchtritt des Rohres über die Haupterregerwicklung geschoben ist. Statt dessen kann aber auch die Hilfswicklung aus einer Reihe von parallel geschalteten ringförmigen Einzelelementen aufgebaut sein. Diese Hilfswicklung hält in dem zu erhitzenden Körper die für den Schmelz\^rorgang, Schweißprozeß ο. dgl. notwendige Stromstärke aufrecht, sobald der Körper nur noch einen Teil der Haupterregerwicklung überdeckt.

Bei dieser Einrichtung ist es jedoch schwierig, die Energieaufnahme der Heizeinrichtung und damit auch die Stromstärke in dem zu erhitzenden Körper während des

ganzen Prozesses auf einem wenigstens annähernd konstanten Wert zu halten.

Die Erfindung beseitigt diesen Mangel. Erfindungsgemäß wird eine Regeleinrichtung in den Erregerstromkreis eingeschaltet, welche durch Spannungssteuerung wenigstens für einen Teil der Erregerwicklung, insbesondere für den zuletzt von den Sekundärwindungen überdeckten Teil, die Heizeinrichtung auf annähernd gleiche Leistungsaufnahme einreguliert. Die Anordnung kann beispielsweise so getroffen sein, daß die Hilfswicklung über einen Transformator zur Haupterregerwicklung parallel geschaltet wird. Der Erreger-Stromkreis enthält ein wattmetrisches Relais, das die Energieaufnahme der Hilfswicklung um den gleichen Betrag durch Hinaufregeln der ihr aufgedrückten Spannung erhöht, um den sich die Leistungsaufnahme der Hauptwicklung vermindert, sobald ein Teil der Hauptwicklung nicht mehr von dem zu erhitzenden Körper überdeckt wird.

Statt dessen kann man aber auch einen Teil der Haupterregerwicklung, und zwar den durch den zu erhitzenden Körper betriebsmäßig immer überdeckten Teil, als Hilfswicklung benutzen. In diesem Fall wird dem erwähnten Wicklungsteil eine zusätzliche Spannung aufgedrückt, sobald der vorerwähnte Zustand eintritt.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in der die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Rohrschweißmaschine schematisch dargestellt sind.

Das zu verschweißende Rohr ist mit ι bezeichnet. Die Erregerwicklung der Induktionsheizeinrichtung besteht aus den beiden Spulen 2 und 3, die in Parallelschaltung an die Wechselstrommaschine 4 angeschlossen sind. 5 ist eine Hilfswicklung, welche über einen Induktionsregler 6 an die Sekundärwicklung 7 eines Transformators 8 angeschlossen ist, dessen Primärwicklung 9 parallel zu den beiden Haupterrege rwicklungen 2, 3 an der Wechselstromquelle 4 liegt. Die Hilfsspule 5 ist in bezug auf die durch den Pfeil 10 angedeutete Wanderrichtung des Rohres 1 über dem Ablaufende der Haupterregerspule 3 angeordnet. Die Haupterregerspulen 2, 3 liegen innerhalb und die Hilfsepule 5 außerhalb des Rohres 1.

In den Erregerstromkreis der Induktionsheizeinrichtung ist ein wattmetrisches Relais 11 eingeschaltet. Das Relais hat in an sich bekannter Weise ein U-förmig gebogenes Erregereisen 12, auf dem die Spannungswicklung 13 und die Stromwicklung 14 sitzen, und einen Anker 15 mit mechanischem Gegendrehmoment. Statt dessen kann aber auch ein wattmetrisches Relais anderer Bauart verwendet werden.

Das Relais 11 steuert mit Hilfe einer Kontakteinrichtung, bestehend aus dem an der Achse 16 befestigten Schaltarm 17 und den festen Kontakten 18, 19, die Drehrichtuiig eines Gleichstrommotors 20, der von der Gleichstromquelle 21 gespeist wird. Der Motor 20 ist über das Schneckenrad 22 und die Schnecke 23 mit dem Induktionsregler 6 gekuppelt.

Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise: Solange das Rohr 1 die Haupterregerwicklung, bestehend aus den Spulen 2, 3, vollkommen bedeckt, wirken diese als vollerregte Primärwicklungen eines Transforma- tors, dessen Sekundärwicklung von dem zu verschweißenden Rohr gebildet wird. In der Hilfsspule 5 wird durch einen kleinen Teil des von den Spulen 2,3 erzeugten Primärfeldes eine schwache Spannung induziert, die einen kleinen Strom in der Hilfsspule 5 zur Folge hat. Die Hilfsspule 5 wirkt also schon im Normalzustand bis zu einem gewissen Grad auf das Rohr 1 als Primärspule zurück. Die Einrichtung ist in diesem Betriebszustand so einreguliert, daß die Hilfsspule 5 nur ganz wenig Leistung aus der Wechselstromquelle 4 aufnimmt.

Wandert das hintere Ende des Rohres 1 über die Erregerwicklung 2, 3 hinweg, so wirkt, wie erwähnt, der unbedeckte Teil der Erregerwicklung als Drossel, und die Leistungsaufnahme der Haupterregerwicklung sinkt infolgedessen ab.

Das wattmetrische Relais 11 ist so eingestellt, daß der Kontaktarm 17 sich beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn dreht, sobald die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung sinkt. Er schließt dabei den Motor 20 über den festen Kontakt 18 so an die Stromquelle 2i an, daß der Motor den Induktionsregler 6 im Sinne einer Spannungserhöhung dreht. Durch die Spannungserhöhung wird aber auch die Leistungsaufnahme der Hilfsspule gesteigert, und zwar um den gleichen Betrag, um den die Leistungsaufnahme der Haupterregerwicklung abgesunken ist.

Bei fortschreitender Bewegung des Rohres ι wird also von der Hilfsspule 5 immer mehr Leistung aufgenommen, letzten Endes sogar die volle Leistung der Heizeinrichtung. Trotzdem kann die Hilfsspule 5 verhältnismäßig schwach dimensioniert werden, weil der vollbelastete Zustand nur verhältnismäßig kurze Zeit andauert.

Claims

Patentansprüche:

i. Elektrische Induktionsheizeinrichtung für Üfen, Schmelztiegel, Schweißmaschinen, insbesondere für Rohrschweißmaschinen, bei der betriebsmäßig die in dem zu erhitzenden Körper induzierten Sekundär-

windungen verschieden weit die Erregerwicklung überdecken, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, welche durch Spannungssteuerung wenigstens für einen Teil der Erregerwicklung, insbesondere für den zuletzt von den Sekundärwindungen überdeckten Teil, die Heizeinrichtung auf annähernd gleiche Leistungsaufnahme einreguliert.
2. Elektrische Tnduktionsheizeinrichtung nach Anspruch i, bei der die Erregerwicklung aus einer Haupt- und einer parallel dazu geschalteten Hilfswicklung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein in den Erregerstromkreis eingeschaltetes wattmetrisches Relais enthält, das die Energieaufnahme der Hilfswicklung um den gleichen Betrag erhöht, um den sich diejenige der Haupterregerwicklung vermindert, sobald der zu erhitzende Körper die Haupterregerwicklung nur noch teilweise überdeckt.
3. Elektrische Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wattmetrische Relais über einen Induktionsregler die der Hilfswicklung aufgedrückte Spannung regelt.
4. Elektrische Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfserregerwicklung über einen Transformator zur Haupterregerwicklung parallel geschaltet ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen