-
Abstandhalter für elektroinduktive Heizgeräte, insbesondere für Härtezwecke
Elektroinduktive Heizgeräte sind in den verschiedensten Formen bekanntgeworden.
Es kann sich dabei um Spulen handeln, die das Werkstück umfassen, oder um Leiterschleifen,
die sich über der Werkstückoberfläche schließen, und gelegentlich kann ein Induktor
auch aus einem einzigen linearen Leiter bestehen. Allen diesen Induktorformen ist
es aber gemeinsam, daß der Abstand zwischen der Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes
und dem Heizgerät eingehalten werden muß; denn, wenn dieser sogenannte Kopplungsabstand
sich während des Erhitzens ändert, ändert sich das Erhitzungsbild im Werkstück.
Diese Feststellung gilt für sämtliche Erhitzungen, die an metallischen Werkstücken
durchgeführt werden, gleichgültig, welchem Endzweck das Erhitzen dient. Besonders
treten die durch Änderung des Kopplungsspaltes verursachten Störungen beim Oberflächenhärten
durch nachfolgendes Abschrecken in Erscheinung.
-
Es sind daher auch schon für induktive Heizgeräte Abstandhalter verschiedenster
Art vorgeschlagen worden, und zwar sowohl was die Ausbildung des Abstandhalters
als auch was seine Befestigung anlangt. In die Leiter selbst sind beispielsweise
Stifte entweder aus keramischem Werkstoff oder aus metallischem Werkstoff isoliert
eingesetzt worden. Diese Abstandhalter haben den Vorzug, den Abstand des Werkstückes
vom Heizleiter des Induktors an der Stelle zu regeln, an der
der
Abstand wesentlich ist, nämlich im Wirkbereich des Heizleiters. Sie haben aber den
Nachteil, daß sie verhältnismäßig schwer anzuordnen und leicht der Beschädigung
und dem Verschleiß unterworfen sind. Die Beschädigung solcher Abstandhalter ist
besonders dann gegeben, wenn Werkstücke im fortschreitenden Verfahren behandelt
werden, die mitAussparungen, Löchern od. dgl. an der Oberfläche versehen sind. Andere
Vorschläge gehen dahin, Gleitschuhe, Warzen, Rollen oder Kugeln an den Isolierstoffträgerteilen
des Heizgerätes vorzusehen. Diese Abstandhalter haben den Vorzug, im Betrieb verhältnismäßig
unempfindlich zu sein. Jedoch befinden sie sich nicht unmittelbar an den Stellen,
an denen der Abstand unbedingt eingehalten werden muß, nämlich im unmittelbaren
Wirkbereich des Heizleiters. Bei Werkstücken mit gewollter Krümmung der Oberfläche
oder solchen Werkstücken, die sich während des Behandelns ungewollt krümmen, läßt
sich mit solchen Abstandhaltern der gewünschte Kopplungsabstand zwischen Werkstückoberfläche
und Heizleiter mit Sicherheit nicht einhalten.
-
Zweck der Erfindung ist es, Abstandhalter zur Aufrechterhaltung der
Kopplung zwischen Werkstück und elektro-induktivemHeizgerät anzugeben, die einerseits
den Vorzug haben, im Betrieb unempfindlich zu sein, und andererseits unmittelbar
an der Stelle wirken, an der es auf die Einhaltung des Kopplungsabstandes vornehmlich
ankommt. Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von der überraschenden Erkenntnis ausgegangen,
daß metallische Bügel oder Ringe, die isoliert um die Heizleiter herumgelegt sind
und das Werkstück berühren, die Induktionswirkung nicht stören. Diese Teile geben
ferner zu einer Funkenbildung keinen Anlaß, die an sich bei einer solchen Anordnung
befürchtet werden mußte. Es hat sich außerdem gezeigt, daß diese Ringe oder Bügel
sich nicht nennenswert erwärmen. Es wird mithin vorgeschlagen, Abstandhalter für
den angegebenen Zweck als Bügel oder Ringe auszubilden, die den Heizleiter des Induktors
teilweise oder ganz umfassen und gegen diesen isoliertsind. Vorzugsweise sind die
Ringe oder Bügel aus nichtmagnetischem 1i Werkstoff herzustellen. Es ist aber auch
ohne weiteres möglich, einen magnetischen Werkstoff zu benutzen. Der Abstandhalter
befindet sich bei einer Anordnung gemäß der Erfindung an der Stelle, an der der
Kopplungsabstand unbedingt eingehalten werden muß, nämlich im Wirkbereich des Heizleiters.
Das Anbringen der Ringe oder Bügel ist äußerst einfach, und es ist ohne weiteres
möglich, besonders betriebssichere Anordnungen zu treffen. Darüber hinaus ergibt
sich die Möglichkeit, die Vorrichtungen für die Abstandhalter dazu auszunutzen,
das gesamte Heizgerät zusammenzuhalten.
-
In den Abb. i bis 9 sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt, die erläutert werden.
-
Abb. i stellt einen senkrechten Schnitt durch eine vierwindige Heizspule
i dar. Die Leiter der Spule könnten auch andere Formen aufweisen als die in der
Abbildung dargestellten, wie dies an sich bekannt ist. Die Abstandhalter :2 umfassen
jede Windung der Spule bügelartig. Die Schenkel dieser zur Werkstückoberfläche hin
geöffneten Bügel bilden die eigentlichen Abstandhalter, die auf der Werkstückoberfläche
gleiten, sofern es sich um ein Erhitzen im fortschreitenden Verfahren bandelt, bzw.
auf der Werkstückoberfläche ruhen, wenn es sich um ein Aufheizen ohne Relativbewegung
zwischen Werkstück und Induktor handelt. Die Abstandkalter :2 sind gegen die Windungen
der Spule und gegeneinander zu isolieren, wie dies bei i' angedeutet ist. Die Isolation
kann aus eingebranntem Lack, Emaille, Glimmer oder ähnlichen Werkstoffen hergestellt
werden, und es können auch Kunststoffe anderer Art oder keramische Werkstoffe benutzt
werden.
-
Im gewählten Beispiel sind vier Abstandhalter :2 vorgesehen, von denen
drei sichtbar sind. Es ist selbstverständlich auch möglich, mit mehr oder weniger
Abstandhaltern zu arbeiten. Es können ferner auch die Abstandhalter der Höhe nach
einstellbar gemacht werden, so daß besonderen Erfordernissen des Betriebes Rechnung
getragen werden 'kann.
-
Als Werkstoff für die Abstandhalter kann jeder beliebige metallische
Werkstoff benutzt werden. Es ist jedoch ein ünmagnetischer Werkstoff vorzuziehen,
und der Verschleißeigenschaften wegen kommt im wesentlichen Stahl in Frage. Zweckmäßigerweise
ist ein warmfester, unmagnetischer Stahl zu wählen, weil die Bügelenden 3 der Abstandkalter
in unmittelbarer Berührung mit dem zu erhitzenden Werkstück stehen, wenn auch die
Bügel selbst nicht wesentlich erwärmt werden.
-
Es können, wie an sich bekannt, auch Magnetjoche vorgesehen werden,
die bei 5 angedeutet sind. Die Abstandhalter 2 müssen gegen die Magnetjoche 5 isoliert
sein. Das gesamte Heizgerät kann von einer Isolierstoff'kammer umfaßt sein, dessen
Einzelteile bei 4' und q" dargestellt sind.
-
Abb.2 stellt einen senkrechten Schnitt durch einen linearen Leiter
i i dar, der in an sich bekannter Weise mit einem Hohlraum i i" zur Führung des
Abschreckmittels für einen Härtevorgang versehen ist: Das Abschreckmittel wird aus
dem Schlitz i i""' auf die Werkstücköberfläche gespritzt. Mit diesem Heizgerät soll
im fortschreitenden Verfahren ein Werkstück 16, das in Richtung des Pfeiles 17 unter
dem Gerät hindurchgeführt wird, an seiner Oberfläche gehärtet werden. Um den genauen
Kopplungsabstand, der gerade für das Härten besonders wichtig ist, einzuhalten,
ist der Bügel 12 vorzusehen, der zum Werkstück hin geöffnet ist. Die Schenkel 13,
die zweckmäßigerweise ballig geformt sind, gleiten auf der Werkstückoberfläche.
Der Bügel 1:2 ist gegen den linearen Leiter i i bei i i' isoliert. Das Heizgerät
ist in einer Isolierstoftkammer 14 gefaßt.
-
Es können, wie an sich bekannt, auch Magnetjoche vorgesehen werden,
die eine ähnliche Form aufweisen wie die Bügel 12. Die Schenkel dieser Magnetjochbügel
enden jedoch, wie bei 15 angedeutet,
über der Oberfläche des Werkstückes.
Die Abstandhalter 12 müssen gegen diese Magnetjoche isoliert sein.
-
Abb. 3 und 4 stellen im senkrechten Schnitt bzw. in Vorderansicht
eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens dar. Der Heizleiter 2i mit
dem Kühlraum 21" wird von einem Bügel umfaßt, der zum Werkstück hin geschlossen
ist. Zwischen Bügel und Heizleiter befindet sich die Isolation 21'. Die Schenkel
22 des Bügels sind an ihrem Ende mit Gewinden 26 versehen. Während der Teil 23 des
Bügels den Abstand zwischen Werkstück und Induktor sichert, dienen die Schenkel
22 bzw. der daran befestigte Gewindeschaft 26 dazu, sowohl den Bügel als auch die
Heizleiter mit dem Isolierstoffträger des Gesamtheizgerätes zu verbinden. Der Isolierstoffträger
ist der Übersicht halber in der Darstellung fortgelassen. Im gewählten Beispiel
ist der Leiter mit Magnetjochblechen 25 versehen. Wie in Verbindung mit den anderen
Abbildungen bereits beschrieben, müssen die Jochbleche gegen die Abstandhalterbügel
isoliert sein. Sämtliche Vorrichtungen wären im übrigen auch wirksam, wenn Magnetjochbleche
nicht vorgesehen wären.
-
Die Abb.5 und 6 zeigen weitere Ausbildungsformen von Bügeln, die zur
Werkstückoberfläche hin geschlossen sind. Der Abstandhalter 54 nach Abb. 5 ist schuhförmig
und besitzt einen Raum, in welchem eine Aussparung zur Aufnahme des Heizleiters
51 mit der Isolationsschicht 52 vorgesehen ist. Im Isolierstoffblock 56 ist ebenfalls
eine Aussparung vorhanden, in der sich eine plastische Masse 53 aus Kunststoff,
Zementasbest, Gummi od. dgl. befindet. Mit Hilfe der Schraubenschäfte 55, die an
den Schuhen 54 befestigt sind, wird der Abstandhalter mitsamt dem Leiter im Isolierstoffblock
mittels der Schraubenmuttern 57 festgezogen. Der bügelförmige Abstandhalter 64 nach
Abb.6 umfaßt den Heizleiter 61 derart, daß der Bügel zur Werkstückoberfläche hin
geöffnet ist, jedoch den Heizleiter an der geöffneten Stelle auch noch teilweise
umschließt. Das Festziehen dieses Bügels und damit des Heizleiters sowie der mit
diesem verbundenen Teile im Isolierstoffblock geschieht mittels einer Schraube 65..
-
Die bisher geschilderten Ausführungsformen zeigen Bügel, die den Heizleiter
nur teilweise umfassen. Die Abb.7 bis 9 befassen sich mit Ausführungsformen, bei
denen der Abstandhalter den Heizleiter ganz umfaßt. Nach Abb. 7 soll das Werkstück
40 mittels des zylindrischen Heizleiters 41 erwärmt werden. Der Abstandhalter besteht
aus einem Ring 43, vorzugsweise aus unmagnetischem Werkstoff, der drehbar auf einer
Buchse 42 sitzt. Die Buchse 42 und die beiden Bunde 44' und 44" sind aus Isolierwerkstoff
hergestellt. Beim Zusammenbau wird so verfahren, daß erst die Isolierstoffbuchse
42 und der Bund 4q.' aufgebracht und mit dem Heizleiter in geeigneter Weise durch
Verschrauben, Nieten, Schrumpfen od. dgl. verbunden werden. Auf die Buchse 42 wird
sodann der Ring 43 aufgeschoben und gegen axiales Verschieben durch den Bund 44"
gesichert. Wenn es sich um ein Erhitzen des Werkstückes im ruhenden Verfahren handelt,
so kann der Ring 43 vollkommen festsitzen. Wenn es sich jedoch um ein Erhitzen unter
Relativbewegung zwischen Werkstück und Heizgerät handelt, ist es zweckmäßig, den
Ring 43 drehbar auf der Buchse 42 zu befestigen.
-
Die Abb. 8 und 9 stellen im senkrechten Querschnitt (Abb. 8) und in
einer Ansicht (Abb. 9) eine Ausführungsform dar, bei welcher der Abstandhalterring
als Außenring eines Kugellagers ausgebildet ist. Gleichzeitig wird gezeigt, wie
vorgegangen werden kann, wenn die Befestigung von Ringen an Heizleitern erfolgen
soll, die an sich keine Zylinderform aufweisen. Der Heizleiter 81 ist ein Teilabschnitt
eines Zylinders mit einem Hohlraum 82 zum Zwecke der Kühlung. Der Heizleiter wird
zu einem Vollzylinder ergänzt durch ein Füllstück 83 aus Isolierwerkstoff. Auf diesem
aus dem Isolierstoffüllkörper 83 und dem eigentlichen Heizleiter 81 gebildeten Zylinder
sitzt ein Isolierstoffkugellagerring 84. Auf diesem Ring laufen die Kugeln 86, und
auf den Kugeln sitzt der äußere metallische Ring 85, der den Abstand zwischen Werkstückoberfläche
und Heizleiter aufrechterhält. Solche Abstandhalter werden vorzugsweise benutzt,
wenn es sich um ein Aufheizen im fortschreitenden Verfahren handelt.
-
Der äußere Ring 85 des Kugellagers kann auch aus Isolierwerkstoff
hergestellt werden, wobei es dann zweckmäßig ist, die äußere Lauffläche mit Segmenten
aus verschleißfestem Werkstoff, wie Metall od. dgl., zu versehen. Wenn dies zweckmäßig
erscheint, können beispielsweise auch die Kugeln 86 aus Isolierwerkstoff hergestellt
werden, worauf dann sowohl der innere als auch der äußere Ring aus Metall bestehen
können. In diesem Falle können die Kugeln auch ohne inneren Ring in einer entsprechenden
Ausnehmung des Heizleiters laufen.