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Anordnung zum Heizen der Blockaufnehmer von Pressen für Metall 'Gegenstand
der Erfindung ist die Aufhei= zung und das Warmhalten der Blockaufnehmer von Pressen
zur Erzeugung von Stangen und Rohren durch Wirbelströme, welche auf induktivem Wege
mit der üblichen Wechselstromfrequenz von 5o Hertz- im Blockaufnehmer selbst erzeugt
werden. Es sind zwar Anordnungen bekannt, bei denen Blockaufnehmer ebenfalls auf
diese Art geheizt werden. So ist es beispielsweise bekannt, die Wirbelströme im
Blockaufnehmer .dadurch hervorzurufen, daß man konzentrisch um diesen in einem gewissen
Abstand eine Spule anordnet, welche mit Wechselstrom von etwa 5o Hertz gespeist
wird. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß man diese Spule nur mit einphasigem
Wechselstrom erregen kann. Man hat zur Vermeidung dieses Nachteils die . Wirbelströme
durch eine Wicklung erzeugt, welche aus einer Reihe hinterennandergeschalteter Kupferstäbe
besteht, die in Löchern liegen, welche parallel zur Hauptachse in den Aufnehmet
gebohrt sind. Durch Zusammenfassung mehrerer solcher Stäbe zu drei Gruppen kann
man zur Erregung hier die drei Phasen eines Drehstromnetzes verwenden und so unsymmetrische
Belastungen in diesem vermeiden. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß
jeder einzelne Blockaufnehmer eine derartige Wicklung erhaltet. muß, was bei der
vorher genannten Anordnung vermieden wird, keil in das Innere der induzierenden
Spule jeder Aufnehmer gebracht werden kann, der ungefähr den gleichen Außendurchmesser
hat.
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Die Erfindung vermeidet die beiden nanhten Nachteile, ohne auf den
Vorzug jeder der beiden Anordnungen zu verzichten. Die heizenden Wirbelströme werden
auch hier im Aufnehmer selbst erzeugt, und zwar durch eine dreiphasige Wicklung,
welche in Nuten parallel zur Hauptachse des Aufnehiners in einem Ringkörper aus
Dynamoblechen untergebracht ist, welcher den Aufnehmer in einem Abstand von r bis
2 min
tnngibt. Der so hervorgerufene Wechselfluß durchsetzt das
Blechpaket und erzeugt in demselben die üblichen Eisenverluste, wie dies bei den
Ständerblechpaketen der Drehstrommotoren der Fall ist. Der in das massiv e Eisen
des Blockaufnehmers eintretende Fluß erzeugt dort die Wirbelströme, «-elche allein
zur Wärmeerzeugung dienen.
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An Hand der Zeichnungen soll eine Ausführung der Heizung nach der
Erfindung erläutert werden. In Abb. i und z ist der Blockaufnehmer finit i bezeichnet,
in dessen Bohrung 2 der zu vierpressende Block eingesetzt wird. Der Aufnehmer wird
von einem meist zweiteiligen Gehäuse 3 gestützt, Welches ihn ringförmig umgibt.
In dem Hohlraum zwischen Aufnehmer und Gehäuse ist der ringförmige Körper4 aus aufeinandergeschichteten
Dynamoblechen angeordnet, welcher entsprechend dein Gehäuse auch zweiteilig ausgeführt
sein kann. Der Blechkörper ist mit Nuten 5 versehen, welche nach dem Aufnehmer zu
offen sind und die zur Aufnahme der induzierenden Wicklung dienen. Die Bleche des
Ringkörpers sind durch isoliert eingesetzte Bolzen 6 zusammengehalten, und der Ringkörper
oder dessen Hälften sind durch die Bolzen fi in dein Hohlraum des Gehäuses in der
gezeichnetenArt aufgehängt, und zwar derart, daß zwischen dein Blechkörper und dein
Aufnehmer ein Luftspalt von nur i bis a min bleibt.
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Wenn keine besondere Kühleinrichtung vorgesehen wird, ist es nicht
zu vermeiden. daß das Blechpaket durch die im Aufnehmer entstehende Wärnie durch
Strahlung und Wärmeleitung unbeabsichtigt ebenfalls mit aufgeheizt wird. Die Temperatur
in demselben wird bei fortschreitendem Heizvorgang sogar noch über die des Aufnelnners
steigen, weil sowohl in den Blechen als auch in der induzierenden Wicklung Verluste
entstehen, die in Wärme umgesetzt werden. Die Endtemperatur des Blechpaketes kann
dabei um mehr als ioo' über die des Aufnehmers kommen. Um Wärmeverluste möglichst
zu vermeiden und dadurch den Wirkungsgrad der Heizanlage möglichst hoch zu halten,
wird zwischen Blechpaket und Gehäuse ein Mäntel 8 aus einem schlechten Wärmeleiter,
beispielsweise aus Asbest, gelegt.
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Die höchste Endtemperatur erreicht infolge der in ihr entstehenden
Verluste 'die induzierende Wicklung selbst. Es sind daher ganz besondere Ausführungsarten
erforderlich, die mit Gegenstand der Erfindung sind.
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Aus Gründen der Billigkeit der Heizanlage muß möglichst auf einen
besonderen Transformator zur Speisung der Erregerwicklung verzichtet werden. Die
Wicklung soll daher möglichst für die Spannung des speisenden Drehstromnetzes, also
meist für eine Spannung von 38o bis 5oo Volt bei 5o Hertz, ausgeführt werden. Um
dies zu erreichen, müssen meist viele Leiter in Reihe geschalt.. r werden. Hierdurch
bekommen die einzelnen Leiter einen verhältnismäßig kleinen - Querschnitt, die in
größerer Zahl in den einzelnen Nuten untergebracht werden müssen. Die mechanische
Widerstandsfähigkeit der sich beispielsweise ergebenden Kupferbäder ist bei den
erreichten hohen Temperaturen, welche bis zu 7oo ° betragen können, nur noch sehr
klein. Die hierbei schon sehr weichen Kupferbäder würden bei der üblichen Ausführung
der Wicklung, wie sie beispiels@ve:#;t# bei Wechselstrommaschinen zur Anwendung
kommt, das zwischen den einzelnen Leitern liegende Isoliermaterial zerstören. Denn
zwischen den einzelnen Leitern der Wicklung und auf die Wicklung in ihrer Gesamtheit
wirken infolge der erfoderlichen hohen spezifischen Beanspruchung des Kupfers starke
elektrodynamische Kräfte, die mit der Fr:2-quenz des Wechselstromes pulsieren und
damit das Isoliermaterial zerreiben. Eine andere zerstörende Wirkung 'auf die Isolation
tritt dadurch ein, daß die Leiter infolge der hohen Erhitzung eine starke Ausdehnung
gegenüber dem betriebsmäßig immer wiederkehrenden kalten Zustand erfahren, welcher
das zwischengelegte Isoliermaterial finit seinem viel kleineren Ausdehnungsgrad
ohne besondere Ausführung der Wicklung nicht ganz folgen kann, wodurch es bei dem
wechselnden Erhitzen und Erkalten allmählich ebenfalls zerrieben würde.
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Um diese Schäden auszuschließen, wird erfindungsgemäß die Erregerwicklung
so hergestellt, wie es beispielsweise in der Abb. 3 gezeichnet ist, welche einen
Schnitt durch die Wicklung darstellt. In der nach dem Aufnehmer zu weit geöffneten
:Nut des Blechkörpers sind beispielsweise sechs Kupferleiter in Bandform angeordnet,
welche durch "Zwischenlagen, etwa aus Asbest oder Roliglirnmer, gegeneinander und
gegenüber d@isie umschließenden Hülse 9 isoliert sin-l. Diese Hülse 9 wird erfindungsgemäß
aus einem Stahl hergestellt, der durch entsprechende Legierung gar keine oder doch
nur eine sehr geringe magnetische Leitfähigkeit besitzt, damit der Streufluß möglichst
klein bleibt, der sich zwischen Wicklung und Aufnehmer ausbildet. Eine weitere wesentliche
Eigenschaft dieses Stahls soll noch sein, daß seine mechanische Widerstandsfäliigke:t
bei Temperaturen bis zu 700 ' noch verhältnismäßig ziemlich ,groß ist. Um
die erwähnte Zerstörung der Isolation der Leiter zu verhüten, werden die einzelnen
Leiter unter starkem Druck gegeneinandergepreßt. Diss
wird dadurch
erreicht, daß die beiden Enden der zunächst noch offenen Stahlhülse unter Zwischenlage
eines Keiles io aus ebenfalls unmagnetisierbararn Stahl durch eine geeignete Vorrichtung
gegeneinander umgebogen und unter hohem Druck gegen den Keil gepreßt werden, worauf
die beiden Enden der Hülse bei i i miteinander und mit dem Keil verschweißt werden.
Die Wicklung erhält durch diese Herstellungsart .eine sehr große innere und äußere
Widerstandsfähigkeit gegen höhere Temperaturen und gegen großen Temperaturwechsel.
Damit durch die Stahlhülse der Spule keine Verbindung der einzelnen Bleche des Blechkörpers
stattfindet, wird zwischen der Hülse und der Nutenwand eine Zwischenlage 12 aus
Isoliermaterial angeordnet.
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Beim Verpressen von Stahl ist es mit Rücksicht auf die mechanische
Festigkeit des hochbeanspruchten Blockaufnehmers unmöglich, denselben auf die Temperatur
des zu verpressenden Stahlblockes in einer Höhe von =über l ooo° zu .erhitzen. Wenn
auch das Pressen dort ungleich schneller vor sich geht als bei Nichteisenmetallen,
so ist es dennoch erforderlich, auch hierbei den Blockaufnehmer vorher anzuheizen
und während des Pressens auf der günstigsten Temperatur zu halten. Diese Terüperatur
liegt hier jedoch so hoch, daß man die induzierende Wicklung zweckmäßigerweise .kühlt.
Man muß in diesem Fall darauf verzichten, mehrere Leiter in einer Nut anzuordnen,
wodurch allerdings ein Transformator für die sich damit ergebende niedrige Spannung
erforderlich wird. Erfindungsgemäß wird die Erregerwicklung dann so ausgeführt,
wie dies beispielsweise die Abb. q. zeigt. Als Stromleiter wird hier ein Rohr 13
aus Kupfer verwandt, durch welches Luft geblasen wird, zu welchem Zweck es an beiden
Enden offen bleibt. Die Führung der Kühlluft ist in der Abb. i durch Pfeile kenntlich
gemacht. Die einzelnen Rohrleiter werden durch die Rohre umgreifende Schellen miteinander
in Reihe verbunden. Auch hier muß das Kupferrohr zur Erhöhung seiner mechanischen
Festigkeit mit einer Hülse 1d. aus Stahl umgeben werden, welches die gleichen Eigenschaften
besitzen muß wie der vorher genannte Stahl. Würde dieser Schutz nicht angebracht,
so würde das Kupferrohr allmählich bei entsprechender Abweichung vom kreisförmigen
Querschnitt aus der notwendigerweise weiten Nutenöffnung heraustreten. Zwischen
der Stahlhülse und der Nutenwand ist auch hier aus den schon genannten Gründen eine
Isolierschicht 15 vorzusehen.
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Die Ausführung der Stirnverbindung d°r einzelnen Leiter erfolgt aus
den genannten Gründen mechanischer Festigkeit in ähnlicher Weise durch Einschließen
dieser Kupferverbindungen in Stahlhülsen unter hohem Druck. Damit diese Verbindungen
möglichst kurz werden, werden stets die Leiter einer Nut mit denen der nächsten
in Reihe verbunden, und zwar abwechselnd auf beiden Stirnseiten, wie dies in der
Abb. 5 gezeichnet ist, welche .beispielsweise die Wicklung nach der Abb. 2 aufgeschnitten
und in eine Ebene gestreckt schematisch darstellt. Die Wicklungen der drei Phasen
werden in drei aufeinanderfolgenden Gruppen über den Umfang verteilt; 16, 17 und
18 sind darin die Anschlußpun:kte für die drei Phasen des Netzes. In der beschriebenen
Art weicht die Wicklung wesentlich von denen bei Wechselstrommaschinen bekannten
ab.
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Die schlangenartige Ausbildung der Wicklung nach dem Schema der Abb.
5 gestattet es, im Verein mit der großen mechanischen Festigkeit sie für eine Phase
vorher als zusammenhängende Einheit auszuführen und dieselbe erfindungsgemäß derart
in die Nuten des Blechkörpers einzubringen, wie dies aus den Abb. 6 und 9. hervorgeht.
Die Nuten in den einzelnen Blechen werden unsymmetrisch ausgeführt, wie dies Abb.6
zeigt. Das gesamte Blechpaket wird in mehrere Gruppen i9, 2o; i9, 2o nach der Abb.7
unterwält, welche sich dadurch unterscheiden, daß die Nase am Zahnkopf, von einer
Seite gesehen, abwechselnd auf der rechten und auf der linken Seite der Nut liegt.
Die Blechgruppen werden zwecks Einlegens der Spulen so gegeneinander verdreht, wie
dies Abb. 8 zeigt; die Nuten sind dabei am Kopf so weit geöffnet, daß die Spulen
leicht von außen her in die Nuten gelegt werden können: 2i@ stellt dabei den LTmriß
eines OOuerschnittes einer Spule .nach der Abb. 3 dar. Nach dem Einbringen der gesamten
Wicklung werden die einzelnen Gruppen der Blechringe so gegeneinander verdreht,
wie dies die Abb. 9 zeigt, in welcher Lage die Wicklung durch die Nasen an den Zahnflanken
in den Nuten festgehalten wird. Erst dann werden die Blechgruppen durch die vorgesehenen
Bolzen 6 der Abb. i gegeneinandergepreßt.