DE862814C - Vorrichtung zum elektroinduktiven Erhitzen von Werkstuecken - Google Patents

Vorrichtung zum elektroinduktiven Erhitzen von Werkstuecken

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DE862814C
DE862814C DED1671D DED0001671D DE862814C DE 862814 C DE862814 C DE 862814C DE D1671 D DED1671 D DE D1671D DE D0001671 D DED0001671 D DE D0001671D DE 862814 C DE862814 C DE 862814C
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DE
Germany
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heating
different
yoke
coil
workpieces
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Expired
Application number
DED1671D
Other languages
English (en)
Inventor
Hermann Kuhlbars
Gerhard Dr-Ing Seulen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Edelstahlwerke AG
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
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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

  • Vorrichtung zum elektroinduktiven Erhitzen von Werkstücken Zum elektroinduktiven Erhitzen von metallischen Werkstücken werden bekanntlich Spulen oder Leiterschleifen verwendet. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, diese Induktoren mit i\Iagnetjochen aus geschichteten Blechen oder sog. Masse zu versehen, die den Zweck haben, das erregende Magnetfeld zu konzentrieren und dadurch die Heizwirkung zu verbessern. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, die Anordnung der Joche so vorzusehen, dag jeder einzelne Leiter von dem betreffenden Joch umfaPt wird. Brei Spulen wird auf diese Weise der Wirkungsgrad noch wesentlich verbessert, da offenbar innere Streuungen in der Spule vermieden werden. Bei Leiterschleifen wird eine wirtschaftliche Ausnutzung durch eine solche Anordnung überhaupt erst ermöglicht.
  • Bei Induktoren, die mit derartigen Magnetjochen versehen sind, kann die Heizwirkung in einem gewissen Umfang beeinflußt werden, indem nicht vorbekannten Vorschlägen zufolge der Kopplungsspalt zwischen dem Joch und dem Werkstück verändert wird oder aber, indem Joche verwendet werden, die längs ihrer Erstreckung verschiedene Querschnitte aufweisen oder bei welchen Werkstoffe verschiedener Permeabilität in Längsrichtung miteinander abwechseln. Wenn hierdurch die Heizwirkung auch beeinflußtwerden kann, so ist jedoch im allgemeinen durch die getroffene Anordnung für den praktischen Betrieb die W irküng, die der Induktor auszuüben imstande ist, unveränderlich festgelegt.
  • Zweck der Efindung ist es, Induktoren zu schaffen, bei denen die Erhitzungscharakteristik den jeweils vorliegenden. Bledingungen angepaßt werden kann etwa in dem Sinne, daß für Werkstücke ähnlicher Abmessungen ein Normalinduktor hergestellt wird, der den besonderen Bedingungen jedes einzelnenWerkstückes angepaßtwerden kann: Zweck der Erfindung ist es ferner, besondere Erhitzungscharakteristiken zu erzeugen, die unter Verwendung von .Induktoren üblicher Art im allgemeinen nur sehr schwer zu erzielen sind.
  • GemäD der Erfindung gelingt dies dann, wenn die Spulen oder Leiterschleifen mit Jochblechen oder Jochkörpern unterschiedlicher Wirklänge versehen werden, die auswechselbar sind. Wenn zur Ver-Wendung eines solchen Induktörs geschritten wird, werden die einzelnen Jochbleche oder Jochkörper unterschiedlicher Wirklänge auf den Induktor aufgeschichtet, und durch einen oder mehrere Stichversuche wird festgestellt, wie die Erhitzungscharakteristik verläuft und ob diese dem zu behandelnden Werkstück angepaßt ist. Ist dies nicht der Fall, so werden einzelne Joche durch andere Joche mit anderer Wirklänge ersetzt, und dies geschieht so lange, bis die gewünschte Erhitzun:gscharakteristik erzielt ist.
  • Auf diese Weise lassen sich die verschiedensten Aufgaben des elektroinduktiven Erhitzens lösen, die bisher nur mit sehr verwickelten Anordnungen gemeistert werden konnten. So zeigt z. B'. eine Spule ein Feld, das in der Spulenmitte eine größere Konzentration aufweist als in den äußeren Gebieten. Um mit einer solchen Spule ein gleichmäßiges Erhitzen zu erreichen, ist versucht worden., in den äußeren Spulengebieten mit engerer Kopplung zu arbeiten. Ein Induktor, der im äußeren und im inneren Teil mit unterschiedlicher Kopplung arbeitet, ist jedoch in der Praxis sehr unzuverlässig, da die gewünschten Kopplungsgrade selten genau eingehalten werden können. Abgesehen hiervon ist es schwierig, eine solche Spule herzustellen, da die einzelnen Windungen unterschiedliche Durchmesser aufweisen müssen. Aber selbst bei einer einwindigen Spule mitbreitemHeizleiter ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten bei der Herstellung und bei der Verwendung. Wendet man dagegen auf eine solche Spule die Maßnahmen gemäß. der Erfindung an, so kannbeigleichmäßngemKopplupgsabstand zwischen Werkstückoberfläche und Heizgerät die durch die Streuung hervorgerufene Ungleichmäßigkeit in der Aufheizwirkung ausgeglichen werden, indem in ge- eigneter Weise Joche verschiedener Wirklänge eingeschichtet werden.
  • Die Wirkung der einzuschichtenden Joche verschiedener Wirklänge geht sogar so weit, daß mit einer zylindrischen Spule Werkstücke behandelt Werden können, die von der Zylinderform abweichen und beispielsweise kegel- oder doppelkegelförmig sind. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß es einen erheblichen Vorteil bietet, darauf verzichten zu können, Spulen: zu wickeln, die Kegel- oder D'oppelkegelform' auf«"eisen und die auß'erd'em noch aufklappbar sein müßten, um das Werkstück überhaupt einführen und herausnehmen zu können.
  • Mit Heizgeräten gemäß der Erfindung kann ferner die -Aufgabe gelöst werden, Werkstücke in Längsrichtung auf verschiedene Temperaturstufen zu erwärmen, wie dies beispielsweise beim fortschreitenden Anlassen gehärteter Werkstücke, beim Entspannen, Tempern, Herstellen von Verbundgußlagern u. dgl. erforderlich ist. Durch das Einschichten von einzelnen Jochen unterschiedlicher Wirklänge quer zur Erstreckung der Heizleiter läßt sich ohne weiteres erreichen, daß die Heizwirkung auf der Länge des Induktors und insbesondere einer Spule verschieden ist.
  • Die Verwendung von auswechselbaren Jochblechen oder Jochkörpern unterschiedlicher Wirklänge ist bei sämtlichen Induktorformen möglich, gleichgültig ob es sich um einwindige oder mehrwindige Spulen handelt und ob bei den letztgenannten die einzelnen Windungen in Reihe oder parallel geschaltet sind. Die Maßnahmen können ferner angewendet werden bei ein- oder mehrwindigen Leiterschleifen. Es ist dabei auch gleichgültig, ob es sich um ebene Schleifen handelt oder um solche, die in Anpassung an die zu behandelnde Werkstückoberfläche in eine oder mehrere Richtunken hin gekrümmt sind.
  • In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt. Abb.,i zeigt im Längsschnitt eine mehrwindige Heizspule, deren Einzelwindungen i in Reihe geschaltet sind. Die Windungen bestehen aus Kupfer oder Aluminium und können hohl ausgebildet und reit Gasen oder Flüssigkeiten gekühlt sein, wie dies an sich bekannt ist. Auf die Einzelwindungen sind quer zu ihrer E'rstneckung Jochbleche oder Jochkörper unterschiedlicher Wirklänge aufgesetzt. Die einzelnen Bleche sind bei a; bis 6 angedeutet. :Die Bleche umfassen die Leiter derart, daßi der einzelne Leiter praktisch in einem Schlitz oder einer Nut des betreffenden Blechkörpers oder Massekörpers liegt. 'Die Einzelbleche oder zu Blechpaketen zusammengefaßten Bleche werden in bekannter Weise durch Zwischenleben eines Isolierstoffes, wie Lack, Papier, Preßstoff, Glimmer usw., nebeneinandergeschichtet. Hierbei ist es zweckmäßig, gelegentlich Zwischenlagen zu benutzen, die keilförmig sind, damit diekundung des entstehendenGesamtkö.rpers gegeben ist. Die Bleche bzw. Blechpakete kä;imen mit gleicher Wirkung auch durch Jochkörper aus Preßmässe, die an sichbekannt sind, ersetztwerden.
  • Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß' ein Isolierstoffkörper vorgesehen wird, der geeignete Ausfräsungen besitzt, in die die Bleche, Blechpakete bzw. Körper aus Masse auswechselbar einzusetzen sind.
  • Die Einschichtung der Joche gemäß Abb. i verleiht dem Induktor eine Erhitzungscharakteristik, die das Gerät besonders für die Behandlung eines kegelfärmigen Werkstückes geeignet macht. Der zu erhitzende Kegel wäre so einzuschieben; daß sich sein Ende dort befindet, wo die dichteste Einschichtung i i der Bleche vorhanden ist. Besondere Verhältnisse vorausgesetzt, kann es gelegentlich auch zweckmäßig sein, daß die dichteste Einschichtung sich dort befindet, wo sich die Kegelspitze befindet. Diie für jeden Anwendungsfall erforderliche Einschichtung wird durch einige Viersuche ermittelt.
  • Ein Gerät mit einer Einschichtung nach Abb. i ist auch besonders geeignet für ein teilweises Anlassen gehärteter Werkstücke. An der Stelle, an der die dichteste Einschichtung i i vorliegt, wird die höchste AnlaPtemperatur erreicht, während sich die Temperatur nach dem anderen Ende des Induktors hin in dem Maße verringert, wie die Dichte der Einschichtung abnimmt.
  • Abb. 2 zeigt eine vierwindige Spule 2o, deren Windungen parallelgeschaltet sind. Dlie Windungen sind mit Hohlräumen 21 zum Zwecke der Kühlung versehen. Die Blechpakete 22 unterschiedlicher Wirklänge sind so eingeschichtet, daß sich in der Mitte der Spule eine weniger dichte Schichtung ergibt als an den Außenrändern. Auf diese Weise wird der äußere Streufluß der Spule wesentlich vermindert, und es kann eine Erhitzungscharakteristik erzeugt «-erden, die eine gleichmäßige Temperaturerhöhung eines in die Spule eingeführten Werkstückes über die gesamte Spulenlänge ermcglicht. Ein Induktor mit einer Einschichtung nach Abb. 2 wäre aber auch geeignet für das Erhitzen eines Dbppelkegels, und es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch eine anders geartete Schichtung der auswechselbaren Joche unterschiedlicher Wirklänge eine Erhitzungscharakteristik erzielt werden kann, die den jeweiligen Anforderungen angepaßt ist.
  • In Abb. 3, ist eine Mehrfachheizleiterschleife 30 dargestellt, die bei 311 mit einem Strom geeigneter Frequenz gespeist wird. Dtie Heizleiterschleife ist mit Jochen 32 bis 3S- unterschiedlicher Wirklänge versehen. Auch hier erfolgt das Einschichten in der Weise, daß sich Isolierstoffzwischenlagen in die Zwischenräume 39 zwischen die Bleche oder Jochpakete legen und diese sowohl elektrisch voneinander isolieren als auch in ihrer Lage festhalten. Mit einer Einschichtung der Joche gemäß. Abb. 3 wäre die Heizleiterschleife 3.o beispielsweise geeignet für das Aufheizen einer ebenen Platte im fortschreitenden Verfahren, bei welcher die Außenränder stärker erwärmt werden sollen als die Mitte. Durch eine andere Einschichtung kann selbstverständlich, genau wie in Verbindung mit den Abb. i und 2 geschildert, eine andere Erhitzungscharakteristik erzielt werden.
  • Das Heizgerät ist nicht nur geeignet für das Erhitzen ebener Werkstücke. Es können vielmehr auch gekrümmte Werkstücke behandelt werden, wie beispielsweise Nockenscheiben, Exzenter oder andere Teile. Wenn das Gerät vollkommen zur Kreisringform gebogen würde, so ergäbe sich ein spulenartiger Körper mit Bifidarwirkung. Die Rifilarwirkung ist aber überall dort aufgehoben, wo Jochkörper die einzelnen Heizleiter umfassen. In Gebieten, in denen sich die bifilare Anordnung voll auswirken kann, wird eine Heizwirkung überhaupt nicht erzielt, so daß mit einem Gerät der gekennzeichneten: Art besonders charakteristische Erwärmungsbilder erzielt werden können.
  • Die beschriebenen und dargestellten Einschichtungsarten sind keineswegs erschöpfend. Vielmehr ist es so, daß für jeden einzelnen Anwendungsfall durch Wähl einer geeigneten Einschichtung der Magnetjoche verschiedener Wirklänge die Erhitzungscharakteristik hergestellt werden kann, die erforderlich oder zweckmäßig erscheint. Dsemgemäß sind Induktoren mit auswechselbaren Jochen verschiedener Wirklänge auch geeignet für alle Erhitzungsaufgaben, die in der Praxis auftreten, gleichgültig ob es sich dabei um ein Erwärmen zum Zwecke des Ob@erflächenhärtens oder durchgehenden Härtens handelt bzw. um Vergüten oder Anlassen von Stahl, um Tempern oder Sintern, um das Herstellen von Verbundgußlagern od. dgl.
  • Während in den Abbildungen jeweils Bleche, Blechpakete oder Jochkörper gezeigt sind, die aus einem Stück bestehen, ist es auch mcglich, für einen Induktor Jochbleche nur einer Normallänge herzustellen. Um die Joche verschiedener Wirklänge zu erhalten, ist es hierbei lediglich erforderlich, zwei oder mehrere solcher einzelnen Jochbleche aneinanderzureihen. Es vereinfacht sich auf diese Weise die Herstellung der Bleche bzw. Bnechpakete und gegebenenfalls auch der Jochkörper aus Masse.
  • Es kann bei der Herstellung der Jochbleche auch so vorgegangen werden, daßi nur eine Normallänge angefertigt wird, die länger ist als alle erforderlichen Blechpakete. Sodann werden von dieser Normallänge aus die einzelnen Jochbleche oder Blechpakete nach verschiedener Wirklänge zugeschnitten, wobei jeweils die Reststücke ebenfalls als Wirkpakete bei geringeren Längen verwendet «-erden können.

Claims (1)

  1. PATENTANSPPeI'CI-I: Vorrichtung zum elektroinduktiven Erhitzen von metallischen Werkstücken mittels Spulen oder Leiterschleifen, deren Leiter mit Magnetjochen aus geschichteten Blechen oder aus Masse zur Konzentration des erregenden Magnetfeldes versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochbleche oder Jochkörper unterschiedliche Wirklänge aufweisen und auswechselbar sind, derart, daß die Erhitzungscharakteristik des Induktors jeweils vorliegenden Bedingungen angepaßt werden kann.
DED1671D 1943-01-24 1943-01-24 Vorrichtung zum elektroinduktiven Erhitzen von Werkstuecken Expired DE862814C (de)

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