DE7230942U - Induktor zum induktiven erwaermen von werkstuecken - Google Patents

Description

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Gebrauchsmusteranmeldung

der Firma

Park-Ohio Industries, Inc., 3#90 Harvard Avenue, Cleveland, Ohio 44105 (USA)

Induktor zum induktiven Erwärmen von Werkstücken

Die Erfindung betrifft einen Induktor zum induktiven Erwärmen eines rotierenden länglichen Werkstücks, welches an einem zylindrischen Werkstückkörper endseitig einen Flansch od.dgl. aufweist, insbesondere zum induktiven Erwärmen einer mit einem Flansch versehenen Welle, Achse u.dgl., wobei der Induktor zwei sich in Längsrichtung des zylinrischen Werkstückkörpers erstreckende parallele Leiterschenkel aufweist, die endseitig über Querschenkel verbunden sind, und wobei der eine Leiterschenkel aus getrennten, über Anschlüsse an eine Hochfrequenzstromquelle anschließbaren Abschnitten besteht.

Die Erfindung ist insbesondere auf einen Einschleife .-induktor zum Induktionshärten von Wellen oder Achsen u.dgl. gerichtet, die endseitig einen Flansch aufweisen. Ec versteht sich aber, daß der erfindungsgemäße Induktor auch zum induktiven Erwärmen von anderen Werkstücken verwendet werden kann, die einen verhältnismäßig langen zylindrischen Werkstückkörper mit einer endseitig hieran angeordneten Flansch od.dgl. aufweisen.

Zum induktiven Erwärmen von Achswellen u.dgl. sind Einschleifeninduktoren bekannt, die zwei im wesentlichen parallele Leiterschenkel aufweisen, die sich etwa über die gesamte Länge der Welle erstrecken. Die beiden Leiterschenkel sind endseitig über Querschenkel verbunden, so daß eine elektrische Schleife gebildet wird. Diese Querschenkel haben zwar ebenfalls eine Erwärmungsfunktion, die aber hier ohne Bedeutung ist. Wenn die parallelen Leiterschenkel in unmittelbare Nähe der um ihre Achse rotierenden Welle gebracht werden, so wird die Welle auf induktivem Wege erhitzt, so daß sie nachfolgend durch Abschrecken gehärtet werden kann.

In vielen Fällen weisen die zu härtenden Wellen an einem Ende einen Lagerflansch od.dgl. auf. Der an dem Lagerflanschende befindliche Querschenkel des Induktors wird hierbei mit dem Flansch und der Kehle zwischen Flansch und Zylinderteil der Welle magnetisch gekoppelt. In diesem Fall kommt dem einen Querschenkel des Induktors im

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Hinblick auf das Erwärmen des Übergangsbereichs zwischen der zylindrischen Welle und dem Wellenflansch Bedeutung zu. Tin der lnauiCGor aui allen swinen Bereichen von dcüicslben Strom durchflossen wird, wird das Erwärmen der Kehle zwischen Flansch und Welle in gewissem Maße bestimmt durch das Erwärmen des Wellenabschnittes durch die beiden parallelen Leiterschenkel. In einigen Fällen ist es erwünscht, den Flanschteil etwas stärker zu erwärmen als dies bei Normalausführung des Induktor-Querschenkels erreichbar ist. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Querschenkel des Induktors U-fÖrmig auszubilden, so daß hier im Querschenkelbei-eieh in Nähe des 5'lanschteils ein längerer Stromweg am Induktor gebildet wird. Allerdings "besteht der Nachteil_s daß mit einer solchen Ausbildung des Induktors das Werkstück in einem größeren Abstand von der Kehle zwischen Flansch und Welle erwärmt wird.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Einschleifeninduktor der genannten Art zu schaffen, mit dem sich der unmittelbare Übergangsbereich zwischen Flanschteil und zylindrischem Werkstückteil in stärkerem Maße erwärmen läßt, ohne daß hierbei der Flansch in größerem Abstand von diesem Übergangsbereich erwärmt zu werden braucht.

Der erfindungsgemäße Induktor ist dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Querschenkel, der bogenförmig gekrümmt und mit dem Flansch od.dgl. des Werkstücks magne-

tisch gekoppelt ist, über zwei divergierende Schenkelteile mit den parallelen Leiterschenkein verbunden ist, derart, daß der bogenförmig gekrümmt^ Quer-sclierikel eine Länge hat. die größer ist als die Entfernung der beiden parallelen Leiterschenkel auf dem zur Werkstückachs« konzentrischen Bogen.

Auf diese Weise wird der bogenförmig gekrümmte Teil des Induktor-Querschenkel ε; sehr nahe an die Übergangsstelle zwischen Flansch und zylindrischem Werkstückteil herangebracht. Das zylindrische Werkstückteil, welches im allgemeinen eine Welle oder Achse od.d^l. bildet, hat eine Länge, die mindestens gleich seinem zehnfachen Durchmesser ist.

Die parallelen Leiterschenkel des Einschleifeninduktors liegen in bezug auf den Umfang des zylindrischen Werkstückkörpers zweckmäßig in einem Winkelabstand, der erheblich kleiner ist als 180° und vorzugsweise auch kleiner ist als 14-0°. Die genannten divergierenden Schenkelteile sind vorteilhaft erweise zur Werkstückachse radial gerichtet, obwohl sie auch unter einem anderen Winkel gegeneinander divergieren können. Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß der Mittelpunkt des gekrümmten, im Flanschbereich liegenden Querschenkels in einem Abstand von dem zylindrischen Werkstückkcrper angeordnet ist, der kleiner ist als die Hälfte des radialen Abstandes des Flanschumfangs von dem zylindrischen Werkstückkörper.

Die erfindungsgeinäße Ausgestaltung des Induktors und seines im Flanschbereich liegenden Querschenkeis führt zu einer Steigerung der Erwärmung im Übergangsbereich zwischen Flansch und zylindrischem Werkstückkörper und damit zu einer Verbesserung des Erwärmungsvorgangs in diesem Bereich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Induktor gemäß der Erfindung in seiner Betriebsstellung an einem geflanschten länglichen Werkstück;

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in Draufsicht; Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 5-3 der Fig. 2; Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2.

Die Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, zeigt eine Induktionsbeheizungsvorrichtung A zum induktiven Erwärmen einer Achswelle B, die aus einem langgestreckten, zylindrischen Werkstückkörper 10 und einem endseitigen Flansch 12 besteht. Der zylindrische Werkstückkörper 10 bildet die eigentliche Welle, welche über eine Kehle 14 mit dem Flansch verbunden ist. Mit 16 und 18 sind endseitige zentrale Ausnehmungen bezeichnet. Während des induktiven Erwärmens wird die Achswelle B um ihre Längsachse a gedreht, was mit Hilfe der nur schematisch angedeuteten Drehvorrichtung 20 bewerkstelligt wird. Die Welle wird während des Erwärmens von zwei Drehspitzen 22 und 24 gehalten und gedreht.

Die Induktionsbeheizungsvorrichtung weist einen Einschleifeninduktor C auf, der mit zwei parallelen Leiterschenkeln 30 und 32 versehen ist, welche im Umfangsabstand mit dem Winkel b angeordnet sind. Der Winkel b ist kleiner als 180° und vorzugsweise kleiner als 140°. Er beträgt in der Praxis vorteilhafterweise etwa 120°. Die parallelen Leiteischenkel sind an ihren beiden Enden über Querschenkel 34 und 36 zu einer elektrischen Schleife verbunden. Der in Längsrichtung des Werkstücks verlaufende Leiterschenkel 30 ist unterbrochen und weist zwei Anschlüsse 40 und 42 auf, mit denen der Induktor an die Ausgangsseite einer Eochfrequerizspannungsquelle, hier schematisch durch den Generator 44 angedeutet, angeschlossen werden kann.

Im Betrieb wird das Werkstück B unter Drehung von dem an die Stromquelle angelegten Induktor C induktiv erwärmt, wobei der zylindrische, langgestreckte Werkstückkörper auf ganzer Länge gleichzeitig von den parallelen Leiterschenkeln 30 und 32 erhitzt wird. Der Flansch 12 und die Kehle 14 im Eckbereich zwischen Flansch und Welle werden zugleich vor allem von dem Querschenkel 3^ des Induktors erwärmt.

Um den genannten Eckbereich 14 des Werkstücks hinreichend zu erwärmen, ist der Querschenkel 3^ über gegeneinander divergierende Schenkelteile 50 und 52 mit den beiden parallelen Leiterschenkeln 30 und 32 verbunden. Die gegeneinander

divergierenden Schenkelteile 50 und 52 erstrecken sich gegenüber der Achse a radial schräg nach außen, wie dies Fig. 4- erkennen läßt. Die Enden der divergierenden Schenkelteile sind mit dem bogenförmig gekrümmten Querschenkel 54 verbunden, dessen Länge gemäß Fig. 4 gleich dem Bogenmaß des Winkels b ist. Die Bogenlänge des Querschenkels 54-ist demgemäß größer als der Bogenabstand zwischen den beiden parallelen Leiterschenkeln 30 und 32, Demgemäß wird eine Kopplung mit dem Flansch über einen längeren Stromvreg erreicht. Aufgrund der Anordnung der divergierenden Schenkelteile 50 und 52 wird der bogenförmig gekrümmte Quer schenkel 5^- nach unten näher zu dem Flansch 12 hin verlegt als dies bei nicht divergierenden Schenkelteilen der Fall sein würde. Es ist erkennbar, daß der Kittelpunkt des gebogenen Querschenkels 54- i^m Abstand χ von dem Umfang des zylindrischen Werkstückkorpers 10 angeordnet ist, während die radiale Höhe des Flansches 12, d.h. der Abstand zwischen dem Außenumfang des zylindrischen Werkstückkörpers 10 und dem Außenumfang des Flansches mit y bezeichnet ist. In der Praxis ist der Betrag χ erheblich kleiner als die Hälfte d^s Betrags y. Außerdem ist der Betrag x im allgemeinen kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Werkstückkorpers 10. Demgemäß befindet sich der bogenförmige Quer schenkel ^M- in unmittelbarer Nähe des von der Hohlkehle 14 gebildeten Übergangsbereichs, anstatt an einer hiervon entfernt liegenden Stelle im .Flanschbereich 12, so daß diesel- Übergsngsbereich gleichmäßig erwärmt wird.

Claims (3)

1. Sehnt zansprüche

   .. Induktor zum induktiven Erwärmen eines rotierenden länglichen Werkstücks, welches an einem zylindrischen Werkstückkörper endseitig einen Flansch od.dgl. aufweist, insbesondere zum Erwärmen einer mit einem Flansch versehenen Welle, Achse u.dgl., wobei der Induktor zwei sich in Längsrichtung des zylindrischen Werkstückkörpers erstreckende parallele Leiterschenkel aufweist, die endseitig über Querschenkel verbunden sind, und wobei der eine Leiterschenkel aus getrennten, über Anschlüsse an eine Hochfrequenzstrcmquelle anschließbaren Abschnitten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Quer schenkel (34-* 36)» der bogenförmig gekrümmt und mit dem Flansch (12) magnetisch gekoppelt ist, über zwei divergierende Schenkelteile (50, 52) mit den parallelen Leiterschenkein (3O₅ 52) verbunden ist, derart, daß der bogenförmig gekrümmte Querschenkel eine Länge hat, die größer ist als die Entfernung der beiden parallelen Leiterschenkel (30, 32) auf dem zur Werkstückachse (a) konzentx"!sehen Bogen.
2. 2. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Leiterschenkel (30, 32) in bezug auf den Umfang des zylindris -hen Werkstückkörpers (10) in einem Winkelabstand angeordnet sind, der erheblich kleiner ist alβ 180° und vorzugsweise unter 140° liegt.
3. 3. Induktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die divergierenden, über den gekrümmten Querschenkel (5^) verbundenen Schenkelteile (50, 52) zur Werkstückachse etwa radial gerichtet sind.

   M-. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der riittelpunkt des gekrümmten Querschenkels (34 bzw. 54) in einem Abstand (x) vor dem
   zylindrischen Werkstüclckorp er (10) angeordnet ist, der kleiner ist als die Hälfte des radialen Abstandes (y)
   des Planschumfangs von dem zylindrischen Werkstückkörper (10).