DE904449C

DE904449C - Konzentrator fuer magnetische Feldlinien zur Induktionserhitzung

Info

Publication number: DE904449C
Application number: DET4500A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Jankowsky
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1951-06-28
Filing date: 1951-06-28
Publication date: 1954-02-18

Description

Konzentrator für magnetische Feldlinien zur Induktionserhitzung In bestimmten Anwendungsfällen der induktiven Erwärmung ist es erforderlich, längs eines Bleches eine Schweißnaht zu erzeugen. Die Lösung dieser Aufgabe scheiterte bislang daran; daß sich auch bei der kürzesten, mit den bekannten Mitteln bis jetzt erreichten Erwärmungszeit das dünnwandige Blech verwirft, womit die Leistungsaufnahme fällt und die Gleichmäßigkeit nicht gewährleistet ist.
Der Erfindungsgegenstand besteht aus einem Konzentrator für magnetische Feldlinien zur Induktionserhitzung, dadurch gekennzeichnet, daß ein längs geschlitzter Hohlleiter in einem größeren, in der gleichen Axialebene geschlitzten Hohlleiter so angeordnet ist, daß der gegenseitige Abstand am Schlitz oder in seiner unmittelbaren Nähe am geringst@en ist, und daß Mittel vorgesehen sind, die beiden Leiter mit der Betriebsfrequenz in Resonanz zu bringen, vorzugsweise durch eine direkte Verbindung am einen und einen Schwingkreiskondensator am anderen Ende der Leitung. Dadurch wird im Innern der Leitung ein starkes magnetisches, Feld erzeugt, das durch die Exzentrizität gezwungen ist, in seiner vollen Größe durch den Spalt hindurchzufluten.
Es entsteht an der Arbeitsstelle eine erhebliche Feldkonzentration, welche die Erwärmung im Werkstück in äußerst kurzer Zeit bewirkt. Der Wirkungsgrad ist nach den bisher gemachten Erfahrungen sehr gut. Diese Anordnung ist sowohl für niedrige als auch hohe Frequenzen verwendbar. Es ist lediglich auf eine entsprechende Dimensionierung der Schaltelemente (Anpassung) und auf eine geeignete Anordnung der Kompensation-Kondensatorenbatterie besonderen Wert zu legen; zumal der Wirkungsgrad davon stark abhängt.
Der Raum zwischen den beiden Leitern wird nach Bedarf ganz oder teilweise mit nichtleitenden, festen, flüssigen oder gasförmigen Medien ausgefüllt. Damit lassen sich einzelne Eigenschaften verbessern, vorzugsweise Wärmeableitung, Wärmeabführung, Erhöhung der Spannungsfestigkeit, der mechanischen Stabilität. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Wärme durch ein bewegtes, festes oder gasförmiges Medium, z. B. Luft oder Gas, Wasser, 01 usw, abzuleiten. Man läßt das Medium direkt den Raum zwischen den beiden Leitern durchströmen oder in oder an den Leitern angebrachte Kanäle. In anderen Anwendungsgebieten wird man zum Schutz der erhitzten Zone des Werkstoffes vor dem Luftsauerstoff ein Schutzgas aus dem Spalt austreten lassen. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Anordnung in einer achsenparallelen Ebene längs zu teilen, was bei manchen Anwendungen vorteilhaft ist, beispielsweise zurr Einführen der Werkstücke oder bei Reparaturen. Für andere Anwendungsgebiete, besonders bei niederen Frequenzen, wird man den Raum zwischen den beiden Hohlleitern ganz oder teilweise reit einem Stoff anfüllen, dessen relative Permeabilität größer als i ist. Gegebenenfalls wird man auch die Hohlleiter ganz oder teilweise durch Leiter oder Leiterkombinationen mit vom Kreis abweichendem Querschnitt bilden. Am Ende der exzentrischen Leitung werden die beiden Leiter meist direkt verbunden. Dem gleichwertig sind beispielsweise bei hohen Frequenzen eine kapazitive überbrückung oder eine zweite elektrisch und mechanisch spiegelbildlich gleiche Anordnung. Letztere ermöglicht größere Arbeitslängen noch bei sehr hohen Frequenzen sowie das Ankoppeln von zwei Generatoren.
Zum Ausgleich einer unerwünschten Ungleichheit der Feldstärke längs des Sch9itzes, beispielsweise weil bei hohen Frequenzen die Länge der Leitung nicht mehr klein ist gegen eine Viertelwellenlänge, bei Feldverzerrungen durch eingebrachte Werkstücke oder bei ungleichmäßiger Leistungsaufnahme derselben .oder zum Erzielen einer erwünschten Ungleichheit der Feldstärke längs des Schlitzes, z. B. zum Ausgleich verschiedener Dicke der Werkstücke, wird man die Abstände der Hohlleiter längs des Schlitzes verschieden wählen oder veränderbar rnachen, ebenso die Schlitzbreite. Beim Einspeisen der Energie wird man sich vornehmlich einer konzentrischen Leitung bedienen, die bei Bedarf auch als Anp:aßtransformator dient. Es sind Mittel vorzusehen, welche einen unerwünschten Kontakt der Werkstücke mit einem oder beiden Hohlleitern verhindern. Dies kann etwa durch verschiedene Breite der Schlitze in Innen- und Außenleiter, hitzefeste Isolierstücke oder Beilagen geschehen.
Die Abb. i zeigt als Ausführungsbeispiel einen Querschnitt durch die aus dem Innenleiter i und dem Außenleiter 2 gebildete exzentrische Leitung mit dem Schlitz 3 und dem eingeführten Werkstück ¢. Die beiden parallelen Achsen sind mit x, und x2 bezeichnet. Die Abb. a gibt in anderem Maßstab eine weitere Darstellung des gleichen Konzentrators,wobei die Schnittebene durch die beiden parallelen Achsen gelegt wurde. Es ist der Abschluß ,an einem Ende sowie die Einspeisung durch eine konzentrische Leitung 5 auf der anderen Seite ersichtlich. Ein Kondensator 6 zum Abstimmen der exzentrischen Leitung ist der Deutlichkeit wegen nur durch sein Schaltsymbol dargestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Komentratör für magnetische Feldlinien zur Induktionserhitzung, dadurch g,ekennzeichniet, daß ein längs geschlitzter Hohlleiter in einem größeren, in der gleichen Axialebene geschlitzten Hohlleiter so angeordnet ist, daß der gegenseitige Abstand am Schlitz oder in seiner unmittelbaren Nähe am geringsten ist und daß Mittel vorgesehen sind, die beiden Leiter mit der Betriebsfrequenz in Resonanz zu bringen, vorzugsweise durch eine direkte Verbindung am einen und einen Schwingkreiskondensator am anderen Ende der Leitung. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenleiter ganz oder teilweise reit einem oder mehreren nichtleitenden, festen, flüssigen oder gasförmigen Medien gefüllt ist. 3. Anordnung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, d,aß ein bewegtes flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel vorgesehen ist, welches die Wärmeabfuhr aus dem Raum zwischen Innen- und Außenleiter bewirkt. q.. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an den Hohlleitern Kanäle angebracht sind, durch die das Kühlmittel strömt. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um ,aus dem Spalt ein Schutzgas ausströmen zu lassen. 6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den beiden Hohlleitern bestehende längs geschlitzte exzentrische Leitung in einer achsenparallelen Ebene geteilt ist, vorzugsweise in der den Schlitzen und den beiden Längsachsen gemeinsamen Ebene. 7. Anordnung nach Anspruch i oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum -zwischen den beiden Hohlleitern ganz oder teilweise mit einem Material angefüllt ist, dessen relative Permeabilität größer als i ist. $. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrische Leitung ganz oder zum Teil durch Leiter oder Leiterkombinationen mit vom Kreiszylinder abweichendem Querschnitt gebildet ist. 9. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Hohlleiter-längs des Schlitzes verschieden oder/und veränderbar ist. i o. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite längs des Schlitzes verschieden gewählt oder/und veränderbar ist. i i. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, z. B. hitzefeste Isoliermundstücke, um einen unerwünschten Kontakt der Werkstücke mit einem oder beiden Hohlleitern zu verhindern.