DE856932C - Induktor zur partiellen, linienfoermigen Beheizung - Google Patents

Induktor zur partiellen, linienfoermigen Beheizung

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DE856932C
DE856932C DESCH3655A DESC003655A DE856932C DE 856932 C DE856932 C DE 856932C DE SCH3655 A DESCH3655 A DE SCH3655A DE SC003655 A DESC003655 A DE SC003655A DE 856932 C DE856932 C DE 856932C
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DE
Germany
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conductor loop
inductor
inductor according
workpiece
supply lines
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Expired
Application number
DESCH3655A
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English (en)
Inventor
Karl Dr-Ing Schoenbacher
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Individual
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/365Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Induktor zur partiellen, linienförmigen Beheizung Mit vorstehendem Titel wird ein. Induktor angesprochen, mit welchem an einer Werkstückoberfläche eine strichförmige Heizzone erzielt wird, ohne daB .dabei das partiell zu erhitzende Werkstück von der Induktorschleife umfaBt wird, wie dies bei einer gewöhnlichen Induktorsahleife der Fall ist.
  • In Bild i ist ein derartiger Induktor dargestellt, der im wesentlichen aus einer vorzugsweise wassergekühlten Leiterschleife mit den Längenanteilen i, 2 und 3 und den Zuleitungen 4 besteht. Die gesamte Leiterschleife ist der Werkstückoberfläche 6 beim Heizen eng benachbart, d. h. jeder Teil derselben weist denselben kleinen Abstand a von der Werkstückoberfläche auf, der notwendig ist, um bei gegebener mechanischer Genauigkeit und vorherrschender Betriebsspannung eine einwandfreie Isolation der Leiterschleife vom Werkstück zu sichern. Nun ist der Teil i der Schleife in einem feldverbessernden, ferrornagnetischen Kern, vorzugsweise in einem lamellierten Eisenkern 5 eingebettet, so daß er eine wesentlich stärkere Heizwirkung besitzt als die Leiteranteile z und 3. Damit ist die Heizzone bereits als strichförmig anzusehen, denn es tritt unter dem Ixiterteil i schon Glut auf, wenn der übrige Teil der Leiterschleife erst eine weit geringere Temperatur an der Werkstückoberflädhe hervorgerufen hat.
  • Dem in Bild i vorgeführten Induktor haften jedoch die folgenden Nachteile an: Die Anteile 2 und 3 der In@duktorsahleife führen zufolge des über Luft sichentwickelnden magnetischen Wechselfeldes immerhin noch zu einer erheblichen Heizleistung, die unerwünscht ist, sofern eine nur strichförmige und nicht ringförmigie Heizzone verlangt wird;. Ferner erbringen die Zuleitungen, die aus ebenso dünnem Leiterrohr bestechen wie die Induktorschleife, beträchtliche Verluste. Schließlich verlangt der ferromagnetische Kern, sofern er aus Eisenn blechen besteht, an dien, Stirnseiten, nämlich wo der Leiter in den Kern ein, und austritt, Abschirmungen aus Kupfer u. dgl. elektrisch gut leitendem Material, damit die Endbleche nicht überhitzt werden.
  • Alle die genannten Unoulänglichkeiteni beseitigt die im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Ausführung der Zuleitungen des Induktors. In Bild i sind die Querschnitte der Zuleitungen 4 klein gehalten, was in unmittelbarer Nähe der Leiterschleife stets angestrebt wird, wenn eine gleichmäßige, ringförmige Heizzone erzielt werden soll. In diesem Fall stören die Zuleitungen, denn sie schirmen an ihren Anschl@ußstellen an der Leiterschleife (Induktorschleife) deren, magnetisches Feld ab, so daß dort eine unliebsame Drosselung der Heizwirkung stattfindet. Bei der vorgefaßten strichförmigen Heizzone ist diese Erscheinung aber durchaus nicht nachteilig, denn es sollen ja die Leiteranteile 3 und auch 2 möglichst gar keine Heizwirkung hervorrufen.
  • Deshalb sind erfindungsgemäß die Zuleitungen 4 ,derart breit bemessen, daß sie zum Anschluß an den Induktor die Leiteranteile 3 und 2, die keinen ferromagnetisc'hen Kern tragen, benötigen. Somit verschmilzt mehr als die Hälfte der in Bild i gezeichneten Induktorschleife mit dien Zuleitungen, die mithin durch Abschirmung dies magnetischen Feldes die Anteile 3 und 2 der Induktorschleife praktisch unwirksam machen, so daß diese kaum noch eine unerwünschte, 9,1s Verlustleistung anzusprechende Heizleistung abgeben.
  • Außerdem werden durch, die starken Zuleitungen, die unmittelbar bis zum Verbraucher (Induktorschleife) mit unvermindertem Querschnitt heranreichen, erstens weitgehend die O!hmsehen Verluste herabgesetzt und zweitens Streuspannungen vermieden, denn Streuspannungen machen sich stets in erhöhten Kosten der Kompensationskondensatoren bemerkbar, desgleichen in der Typengröße eines evtl. vorgeschalteten Übertragers, dien ja die größere Blindleistung des Induktors vermittels höherer Spannung bewältigen muß.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung der Zuleitunigeiu 4 sieht ferner eine Bemessung der Zuleitungsquerschnitte vor, derart, daß diese außer den Leiterlängen 2 und 3 auch noch .stirnseitig Werakstückflächen abdecken, wo sich die Leiterschleife nicht mehr befindet. So z. B. sind Abschirmungen an dien Endien des Blechkerns 5 erwünscht, die erfindungsgemäß von den Zuleitungskörpern gebildet werden., dienen Querschnitt über die Leiteranteile 2 hinausgeht. Dabei stoßen die Enden der Zuleitungskörper unter Beibehaltung eines ,geringen Schutzabstandes bis zur Werkstückoberflädhe vor.
  • In Bild :2 ist ein. allgemeiner Fall des erfindungsgemäßen Induktors. in der Draufsicht auf die Induktorschleife dargestellt. Die Querschnittsanteile 8 der Zuleitungen ummanteln die Stirnseiten der Kerne 5 und 7 und gehen dabei über die Projeiktion der Leiterschleife hinaus, decken also bereits füi sich Teile der Werkstüc 'koberfläche ab.
  • Im Gegensatz zu dem in Bild i gezeichneten Induktor besitzt dien nach Bild 2 außer dem Eisenkern 5 noch den hierzu rechtwinklig angeordneter Kern 7. Dieser ist angesetzt, uin an der linken Seite des Induktors bei der eingezeichneten Vorschubrichtun@g desselben eine verstärkte Heizwirkung zu ergeben, die beispielsweise erforderlich ist, wenn an dieser Seite der Heizzone durch ansitzendes @dickeres Fleisch des Werkstücks oder aus sonstigen Gründen eine stärkere Kühlung dien Heizung entgegenwirkt. Die zwei Stirnseiten der Kerne 5 und 7, die sich gegenüberstehen; sind von crem Leiterzwickel i i abgeschirmt, dien mit der Indüktorschleife leitend verbunden oder von dieser isoliert sein kann.
  • Zuweilen ist eine Abschirmung des magnetischen Feldes angezeigt, das sich um den ferromagnetischen Kern 5 außen herum schließt. Eine solche Maßnahme ist beispielsweise notwendig, wenn in unmittelbarer Nähte des Induktors eine Schmelze auf ein von dem Induktor im Vorschubverfahren erhitztes Blechband aufgebracht werden soll, denn die induktiven Kräfte wirken auf die Schmelze ein und stören deren gleichmäßige Verteilung auf dem Blechband. Erfindungslcmäß umschließt dann, der Zuleitungskörper den Kern 5 mit dein Mantel 9, der vom Kern 5 und anderweitigen Kupferteilen elektrisch isoliert ist.
  • Ferner sind zuweilen die Quersc'hnittsverbreiterungen io an der tunlichst engen Trennfuge der beiden Zuleitungen vorgesehen, so daß sich diese mit einer großen Fläche gegenüberstehen. Dadurch wird der von. den Zuleitungen aufgebaute magnetische Feldfluß, der eine Streuspannung verursacht, sehr stark abgedrosselt.
  • Je nach dem Verwendungszweck dies erfindungsgemäßen Induktors ist dieser verschiedenen Oberflächenformen der Werkstücke anzupassen. Daher erhalten die Leiterschleife und auch die Stirnseiten der Zuleitungen solche Krümmungen, daß ein gleichbleibender Kopplungsvbstaivdi a in Bild i gewährleistet ist. Auch uni gebogene strichförmige Heizzonen zu erstellen, erhält die Induktorschleife entsprechende Krümmungen.
  • Im allgemeinen ist es nicht zweckmäßig, die Zuleituirgsquersc'hnitte in der Form, wie sie unmittelbar an der Leiterschleife iii Erscheinung treten, bis an den Stromanschluß weiterzuführen, denn am Induktor halben die Zuleitungskörper neben der Aufgabe der Stromzuleitung auch noch die dien Ab- schirmung zu erfüllen und müssen sich der Foren der Leiterschleife anpassen, wogegen, weiter entfernt davon nur eine günstige Stromleitung erfordert wird, während schließlich der Anschluß an die Stromquelle meist eine andere Formgebung dien Zuleitungskörper verlangt. Deshalb weisen die Zuleitungen des erfindungsgemäßen Induktors auf dem Weg von der Induktorschleife bis zum An-schluß an der Stromquelle einen der Form und auch der Größe nach veränderlichen Querschnitt auf.
  • Die elektrisch leitende Verbindung der Zuleitungen mit der Induktorschleife wird in seltenen Fällen nur durch eine Verschraubung, sondern meist durch eine Hartlötung oder Verschweißung hergestellt. Die Flüssigkeitskühlung der Zuleitungen, vornehmlich Wasserkühlung, meist unter Anwendung einer Hochdruckpumpe, kann, wie in Bild 2 angedeutet, lediglich durch das über die Induktorschleife hinaus verlängerte Leiterrohr erfolgen, das mit den Zuleitungskörpern innig verschweißt oder verlötet ist. Hierbei ist es natürlich gleichgültig, an welchen Punkten der Zuleitungsquerschndtte die Kühlrohre entlang geführt werden. Es können aber auch in größeren Zuleitungsquerschnitten Kühltaschen eingelassen sein, die einen viel weiteren Külilwasserquerschnitt freigeben als das verhältnismäßig dünne Rohr der Leiterschleife. Diese ist zuweilen von den Kühlungskanälen der Zuleitungen her mit der Kühlflüssigkeit gespeist. Es sind aber andererseits auch separate Kühlungsspeistitigeti der Induktorschleife und' der Zuleitungen vorgesehen.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: t. Induktor zur partiellen, linienförmigen, induktiven Beheizung von Werkstückoberflächen, der als eine einwindige, von einem Kühlmittel durchflossene Leiterschleife ausgebildet ist, die in ihrer gesamten Länge eng an die Werkstückoberfläclie angekoppelt ist, wobei ein Teil der Leiterschleife in einem ferromagnetischen, vorzugsweise in einem lamellierten Eisenkern eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise zur Werkstückoberfläche senkrecht ste@lietiden Zuleitungen so weit verbreitert sind, -daß deren Querschnitt die Länge des nicht vom ferromagnetischen Kern umschlossenenAnteils der Leiterschleife überdeckt.
  2. 2. Induktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuleitungen auch noch Teile der Werkstückoberfläche, an denen sich die Leiterschleife nicht befindet, abdeckt, wobei der Abstandi der Zuleitungskörper von der Werkstückoberfläc.he gleich oder nur wenig größer ist als der der Leiterschleife.
  3. 3. Induktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen den ferromagnetischen Kern an seinen seitlichen, vorzugsweise zur Werkstückoberfläche senkrecht stellenden Begrenzungsflächen teilweise oder aber ganz, insbesondere aber an den von der Leiterschleife durchstoßenen Stirnflächen des ferromagnetischen Kernes umamanteln.
  4. 4. Induktor nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zuleitungen eng benachbart sind und daß an der Trennstelle QuerscImittsverbreiterungen vorgesehen sind, derart, daß sich die beiden Zuleitungen mit großen Flächen gegenüberstehen.
  5. Induktor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife Krümmungen entsprechend der Oberflächenkriimmung des Werkstücks oder entsprechend der gewünschten Krümmung der Heizzone in der Oberfläche des Werkstücks aufweist.
  6. 6. Induktor nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuleitungen auf dem Weg von der Leiterschleife bis zum Anschluß an die Stromquelle bezüglich seiner Form und seiner Größe veränderlich ist.
  7. 7. Induktor nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Zuleitungen an ihrem Ende mit der Leiterschleife hart verlötet oder verschweißt sind. B. Induktor nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen Kühlkanäle enthalten, an die vorzugsweise der Kühlkanal der Induktorschleife angeschlossen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 820 946.
DESCH3655A 1950-08-17 1950-08-17 Induktor zur partiellen, linienfoermigen Beheizung Expired DE856932C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956259C (de) * 1952-09-26 1957-01-17 Karl Schoenbacher Dr Ing Induktor zum schrittweisen Oberflaechenhaerten von Zahnraedern
DE2920277A1 (de) * 1978-07-12 1980-01-24 Thermatool Corp Verfahren zur herstellung von metallbereichen auf einem metallstueck

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE820946C (de) * 1939-06-23 1952-01-07 Deutsche Edelstahlwerke Ag Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von metallischen Werkstuecken

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