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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.