DE907100C - Induktor fuer das partielle Erwaermen langgestreckter Werkstuecke in Laengsrichtung - Google Patents

Description

• Induktor für das partielle Erwärmen langgestreckter Werkstücke in Längsrichtung Die Erfindung betrifft einen Induktor für das partielle Erwärmen langgestreckter Werkstücke in Längsrichtung, und zwar insbesondere zum Erhitzen der Längskanten, die bei der Herstellung von Rohren unter Verwendung von Schlitzrohren auf Schweißhitze gebracht werden müssen. Vornehmlich für den letztgenannten Zweck sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, unter anderem beispielsweise auch ein Vorschlag, gemäß welchem ein linearer Leiter längs den Kanten gelegt ist, während die Rückführung in weitem Kopplungsabstand zum Werkstück liegt. Ein solcher Induktor arbeitet vornehmlich wegen der schlechten Kopplungsverhältnisse unwirtschaftlich.
• Auch beim Gegenstand der Erfindung soll der heizende Leiter in Richtung des streifenförmigen Längsabschnittes und insbesondere in Richtung der zu verschweißenden Kanten verlaufen. Indes soll vermieden werden, daß die Rückführung einen schlechten Kopplungsgrad zeigt, wobei jedoch eine nennenswerte Erwärmung des Werkstückes durch -die Rückführung unterdrückt werden muß. Gemäß der Erfindung wird dies erreicht durch einen das Werkstück ganz oder teilweise umschließendenbzw. überdeckenden genuteten Körper mit hoher magnetischer Leitfähigkeit und geringen Eigenverlusten. In die Nuten dieses Körpers sind die Heizleiter so eingelegt, daß gegenüber dem Bereich des aufzuheizenden Streifens die Hälfte der Leiter gleichsinnig stromdurchflossen untergebracht ist. Die übrigen entgegengesetzt stromdurchflossenenLeiter, d. h. also die Rückführungen, sind gegenüber der restlichen Werkstückoberfläche gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt. Der Körper kann beispielsweise aus lamellierten Blechen bestehen oder ein sogenannter Massekörper sein.
• Im allgemeinen wird so vorzugehen sein, daß die Hälfte der Leiter in einer gegenüber dem aufzuheizenden Streifen angeordneten Nut untergebracht ist. Es kann aber auch eine Vielzahl von Nuten in Nachbarschaft des aufzuheizenden Streifens vorhanden sein, in denen alsdann die Hälfte der gleichsinnig gespeisten Leiter verteilt untergebracht ist.
• Stirnseitig werden dieEnden der heizendenLeiter und die Enden der entgegengesetzt stromdurchflossenen Rückleiter nach Art von Wickelköpfen, wie dies beispielsweise von Statoren elektrischer Maschinen her bekannt ist, miteinander verbunden.
• Die Leiter, die in der gekennzeichneten Weise zu Gruppen vereinigt in die einzelnen Nuten eingelegt werden, können, wie dies auch sonst bei Induktoren üblich ist, aus kühlmitteldurchflossenen Kupferrohren hergestellt sein. Gemäß der Erfindung ist es jedoch besonders vorteilhaft, als Heizleiter in die Nuten Hochfrequenzlitzen einzulegen. Diese werden zweckmäßigerweise gegeneinander isoliert. Zur Kühlung der Hochfrequenzlitze kann in einfacher Weise so verfahren werden, daß die Nuten dicht geschlossen werden und durch den so entstehenden geschlossenen Hohlraum ein die Hochfrequenzlitzen umspülendes Kühlmittel, beispielsweise Preßluft, C51 od. dgl., hindurchgeschickt wird.
• Ein solcher Induktor hat sowohl herstellungsmäßig als auch in der Verwendung erhebliche Vorteile. Die zuletzt erwähnten Vorzüge liegen hauptsächlich darin, daß in dem streifenförmigen Längsabschnitt hoheTemperaturen erzielt werden können, die beispielsweise vollkommen dazu ausreichen, in einwandfreier Weise ein Schlitzrohr an den Kanten zu verschweißen, während der restliche Teil des Werkstückes nicht oder nicht nennenswert erwärmt wird, obwohl die rückführenden Leiter in enger Kopplung zum Werkstück liegen und damit einen hohen Wirkungsgrad der Gesamteinrichtung gewährleisten. Die Einrichtung kann ferner mit Vorteil besonders dann angewendet werden, wenn auf die Einschaltung eines Zwischentransformators verzichtetwird, der sonst bei derartigenErhitzungseinrichtungen üblich ist.
• Die statorartige Verkapselung der Leiter führt außerdem dazu, daß Streuwirkungen des Magnetfeldes unterbunden werden. Dies hat nicht nur eine wesentlich bessere Ausnutzung der elektrischen Energie zur Folge, sondern gestattet auch die Konzentration der Heizwirkung auf den aufzuheizenden Längsabschnitt. Gerade dieses macht die Einrichtung besonders geeignet für das induktive Schweißen von Schlitzrohren, denn bei diesem Vorgang muß die erzeugte Wärme soweit als, nur irgend möglich an den zu verschweißenden Kanten konzentriert werden.
• In den Zeichnungen sind mehr oder minder schematisch zwei Ausführungsformen des Induktors gemäß der Erfindung im senkrechten Querschnitt dargestellt, wobei das Beispiel der Erhitzung eines Schlitzrohres an den Kanten zum Zweck des Verschleißens gewählt ist, obwohl auch Werkstücke anderer Form und Art auf einem längs gerichteten Abschnitt erhitzt werden können.
• Nach Abb: i soll das Schlitzrohr i an den Kanten 2 so erwärmt werden, daß ein Verschweißen möglich ist. Das statorartige Gehäuse 3, in diesem Fall aus lamellierten Blechen hergestellt, die parallel zur Zeichenebene liegen, ist mit einer großen Nut 4 versehen und mit kleineren Nuten 6. In der Nut 4 ist eine Vielzahl gegeneinander isolierter Wicklungen 5 untergebracht, und zwar im gewählten Beispiel aus Hochfrequenzlitze. Es können jedoch auch wassergekühlte oder luft- bzw. druckgasgekühlte dünne Kupferrohre zur Anwendung gelangen. Wenn jedoch, wie in der Zeichnung dargestellt, ungekühlte Hochfrequenzlitzen verwendet werden, so wird es im allgemeinen zweckmäßig sein, die Nuten gegenüber dem Werkstück dicht abzuschließen, so daß ein Kühlmittel, wie Gas oder Luft unter Druck oder auch C)1, welches die Seite von außen umspült, hindurchgeschickt werden kann.
• Während die Nut 4 die eine Hälfte der Heizleiter enthält, liegen die restlichen Heizleiter in den Nuten 6, und zwar, wie das gewählte Beispiel zeigt, in gleichmäßiger Verteilung.
• Die Verbindung zwischen den gleichsinnig stromdurchflossenen Leitern 5 und den entsprechend gegensinnig stromdurchflossenen Leitern 7 wird stirnseitig des statorartigen Körpers in der Form eines Wickelkopfes durchgeführt. In diesem Fall kann es zur Vermeidung eines Aufheizens der letzten lamellierten Bleche unter Einwirkung der Wickelköpfe zweckmäßig sein, unter diesen eine Blechlamellierung vorzusehen, die senkrecht zur Lamellierung des eigentlichen Statorkörpers 3 verläuft. An Stelle einer solchen Lamellierung kann zur Unterdrückung der Überhitzung der Endflächen auch eine Flüssigkeitskühlung, beispielsweise in Form wassergekühlter Kupferbleche, vorgesehen sein. In manchen Fällen ist auch die Abschirrnung dieser Stirnflächen durch ungekühlte Kupferbleche zweckmäßig.
• In Abb. 2 ist sinngemäß eine entsprechende Einrichtung dargestellt wie in Abb. i, jedoch zunächst mit dem Unterschied, daß das Werkstück von dem Statorkörper nicht gänzlich umschlossen wird. Dies kann von Vorteil sein, wenn das Werkstück, beispielsweise also das Rohr i, während des Durchlaufes durch den Induktor von der Unterseite her abgestützt werden soll.
• Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß in den Nuten 6' eine größere Anzahl von Leitern 7' untergebracht ist als in den Nuten 6", die nur vier Leiter 7" aufweisen gegenüber acht Leitern 7' der beiden anderen Nuten. Aber auch hier entspricht die Anzahl der Leiter in der Hauptnut 4 der Summe der Leiter in den übrigen Nuten.
• Insbesondere in Verbindung mit Abb. 2 wird es deutlich, daß die Nutenform auf dem Umfang wechseln kann. Auch der gegenseitige Abstand der iVuten kann unterschiedlich sein. Für den Fachmann wird es aus den gemachten Angaben einfach sein, für seinen jeweiligen Sonderzweck die Form, Anordnung und Verteilung der Nuten und der darin untergebrachten Leiter zu wählen.
• Auch die Hauptnut 4 kann gewissermaßen unterteilt werden, indem beispielsweise zwei oder drei solcher Nuten die sonst von der Hauptnut aufgenommenen Leiter enthalten, wobei diese Nuten symmetrisch in enger Nachbarschaft zum aufzuheizenden Streifen des Werkstückes gelegt sind.
• Welche Sonderausführung im Einzelfall gewählt wird, kann dem Fachmann überlassen bleiben. In jedem Fall wird ein hoher Wirkungsgrad unter Vermeidung jeglicher Streuung nach außen erzielt. Die Einrichtung wird mit hohem cos y betrieben und erfordert damit geringe kapazitive Blindleistung. Ein Zwischentransformator wird nicht benötigt, so daß Energie eingespart wird. Nur in aller ungünstigsten Fällen kann es zweckmäßig sein, einen sogenannten Autotransformator vorzuschalten. Diese Vorteile werden erzielt unter gleichzeitiger genauester Beherrschung des Stromverlaufes und damit des erzielten Erhitzungsbildes im Werkstück.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Induktor für das partielle Erwärmen langgestreckter Werkstücke in Längsrichtung, insbesondere zur Längsnahtschweißung von Schlitzrohren, gekennzeichnet durch einen das Werkstück ganz oder teilweise umschließenden bzw. überdeckenden genuteten Körper mit hoher magnetischer Leitfähigkeit und geringen Eigenverlusten, wie beispielsweise lamellierten Blechen oder Massekörpern mit in die Nuten derart eingelegten Heizleitern, daß gegenüber dem Bereich des aufzuheizenden Streifens die Hälfte der Leiter gleichsinnig stromdurchflossen untergebracht ist, während die übrigen entgegengesetzt stromdurchflossenen Leiter gegenüber der restlichen Werkstückoberfläche gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sind.
2. 2. Induktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälfte der Leiter in einer gegenüber dem aufzuheizenden Streifen angeordneten Nut untergebracht ist.
3. 3. Induktor nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Nuten mit gleichsinnig gespeisten Leitern in Nachbarschaft des aufzuheizenden Abschnittes.
4. 4. Induktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig die entgegengesetzt stromdurchflossenen Abschnitte der Leiter nach Art eines Wickelkopfes miteinander verbunden sind.
5. 5. Induktor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an der Aufheizung nicht oder nur unwesentlich beteiligten Heizleiter auf die einzelnen Nuten ungleichmäßig verteilt sind.
6. 6. Induktor nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch Hochfrequenzlitzen als Heizleiter.
7. 7. Induktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten zwecks Hindurchleitens eines Kühlmittels dicht geschlossen sind.