DE917739C - Induktionsheizeinrichtung - Google Patents

Description

• Induktionsheizeinrichtung Es ist bereits bekannt, zylindrische Rohre auf induktivem Wege zu erhitzen. Bei derartigen Werkstücken ist der Querschnitt über die ganze axiale Länge gleichbleibend. Es macht also hierbei keine Schwierigkeit, eine gleichmäßige Flußverteilung zu erzielen. Sind jedoch sich verjüngende Rotationskörper, insbesondere zwecks Härtung, zu erhitzen, dann gelingt das mit der üblichen Ausführung der Induktionsheizeinrichtung wegen des veränderlichen Querschnittes nicht.
• Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß zur Führung des magnetischen Flusses im Werkstück etwa parallel zu dessen Oberfläche jeweils neben einem ungeteilten Pol ein aus Teilpolen bestehender Gegenpol angeordnet wird. Auf diese Weise gelingt es, trotz Verjüngung des Rotationskörpers eine vorbestimmte, z. B. gleichmäßige Eindringtiefe des Flusses und damit die gewünschte Heiz- bzw. Härtetiefe zu erreichen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei ist mit r der vorteilhaft aus evolventenförmigen Blechen aufgebaute Eisenkörper, mit 2 die schraubenförmige Wicklung der Induktionsheizeinrichtung und mit 3 der zu erhitzende Körper bezeichnet. Wegen des notwendigen großen Strombelages wird die Wicklung zur Ermöglichung einer Wasserkühlung vorteilhaft aus rechteckigen Kupferrohren q. hergestellt: Die elektrisch günstigste Anordnung ergibt sich, wenn die breiten Seitenflächen dieser Rohre senkrecht zur Körperoberfläche stehen. Bei werkstattmäßigen Schwierigkeiten können die Rohre auch so gewickelt werden, daß sie mit ihren breiten Seitenflächen senkrecht zur Achse des Körpers 3 stehen. Dadurch ergeben sich jedoch insbesondere in der Nähe der Spitze Nachteile in elektrischer Hinsicht. Da: die Wicklung auf der dem Metallkörper zugekehrten Seite keinerlei Isolation erhält und der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Leitern nur etwa i mm beträgt, so muß die Wicklung für sehr niedrige Spannungen entworfen werden. Bei größeren Körpern ist infolgedessen eine Unterteilung der Wicklung in einzelne Leitergruppen 5 notwendig. Außerdem muß die Wicklung für die Wasserzu- und -abfuhr in entsprechenden Abständen Anschlüsse erhalten.
• Für gleiche oder annähernd gleiche Eindringtiefe der Heizzone ist an Stellen des Körpers mit großem Durchmesser ein wesentlich größerer magnetischer Fluß erforderlich als an Stellen mit kleinerem Durchmesser, da der Fluß dem Durchmesser verkehrt proportional ist. Es muß deshalb für die notwendige Ableitung des Flusses Vorsorge getroffen werden. Das wird dadurch erreicht, daß ein gewisser Unterschied in der Kraftliniendichte im Eisen zugelassen und der Eisenkörper so aufgebaut wird, daß neben einem ungeteilten Pol 7 ein aus Teilpolen 6; 8 bestehender Gegenpol liegt. Die Pole 6 müssen parallel zur Wicklung verlaufen und infolgedessen entweder senkrecht zur Körperoberfläche oder senkrecht zur Achse des Körpers stehen. Der Eisenkörperteil ist an der Spitze des Körpers 3 so ausgebildet, daß eine gleichmäßige Erwärmung der Spitze bis zu der gewünschten Tiefe stattfindet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Eisenkörper die aus der Zeichnung ersichtliche Form erhält. Die neben der Wicklungsschleife kleinsten Durchmessers angeordnete magnetische Brücke 8 ist möglichst nahe an die Spitze des Rotationskörperendes kleinsten Durchmessers herangezogen. Dabei ist vorteilhaft der im Bereich der Rotationskörperspitze sich von der Wicklung zur magnetischen Brücke erstreckende Luftspalt 9 zwischen Rotationskörper und Eisenkörper der Heizeinrichtung groß gehalten. Der unterste Teil des Blechpaketes erhält zweckmäßig in der Mitte einen Kern io aus voneinander isolierten Blechen oder aus einem Bündel isolierter Drähte.
• Wegen der magnetischen Brücken, der Wicklungsunterteilung und der Wasserzu- und -abflußleitüngen ist eine Unterteilung des Eisenkörpers, z. B. hier in die Teile i i bis 16, erforderlich. Jeder einzelne dieser Teile kann aus evolventenförmigen Blechen aufgebaut sein. Der Eisenkörper ist zweckmäßig auf der Seite kleineren Durchmessers neben den magnetischen Brücken geteilt. Der Zusammenbau des Eisenkörpers mit der Wicklung geht dann am besten in der Weise vor sich, daß zuerst die Wicklung in den Teil 16 eingelegt und dann der mit der Wicklung versehene Teil 15 auf den Teil 16 aufgesetzt wird, worauf der Teil 14 an die Reihe kommt üsw. Schließlich wird das Ganze fest zusammengepreßt. Der Aufbau des Eisenkörpers aus evolventenförmigen Blechen ist ohne weiteres durchführbar und macht keine besonderen Schwierigkeiten.
• Wegen der hohen Temperatur von 8oo bis iooo° dehnt sich der Körper 3 je nach Durchmesser bis zu einigen Millimetern. Der Körper wird also zweckmäßig nur an der Spitze und am gegenüberliegenden Ende der Heizvorrichtung gehalten. Da bei guter Zentrierung die magnetischen Kräfte nicht allzu groß werden, ist das möglich. Ferner ist wegen der hohen Temperatur der Spitze an dieser Stelle die metallische Haltevorrichtung mit einem zweckmäßig auswechselbaren keramischen Einsatz 17 zu versehen. Dieser kann auch ungebrannt und plastisch, z. B. in Form eines feuchten Lehmstückes; vorteilhaft jedesmal vor Einbringen eines zu erhitzenden Körpers eingesetzt werden. Wegen der großen Stromstärken und der notwendigen Regelbarkeit jedes einzelnen Teiles ist es am günstigsten, für jeden Teil einen besonderen Transformator vorzusehen, da dann die Regelung auf der primären Seite mit den kleinen Strömen erfolgen kann. Verwendet man für alle Wicklungsteile einen gemeinsamen Transformator, so müß die Regelung jedes einzelnen Teiles auf der sekundären Seite mit den großen Strömen von etwa 5ooo Amp. vorgenommen werden, was zweifellos ungünstig ist.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Induktionsheizeinrichtung zum Erhitzen von sich verjüngenden Rotationskörpern, insbesondere zwecks Härtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des magnetischen Flusses im Werkstück etwa parallel zu dessen Oberfläche jeweils neben einem ungeteilten Pol (7) ein aus Teilpolen (6, 8) bestehender Gegenpol liegt.
2. 2. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ringförmige Pole bzw. Gegenpole.
3. 3. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 2, insbesondere für spitz zulaufende Rotationskörper, dadurch gekennzeichnet, daß die neben der Wicklungsschleife kleinsten Durchmessers angeordnete magnetische Brücke möglichst nahe an das Rotationskörperende kleinsten Durchmessers herangezogen ist.
4. 4. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich des Rotationskörperendes kleinsten Durchmessers sich von der Wicklung zur magnetischen Brücke erstreckende Luftspalt zwischen Rotationskörper und Eisenkörper der Heizeinrichtung groß gehalten ist.
5. 5. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch eine queraxial unterteilte Wicklung.
6. 6. Induktionsheiieinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Wick- Jungsteil ein besonderer Transformator vorgesehen ist.
7. 7. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch i bis 6, gekennzeichnet durch einen queraxial unterteilten Eisenkörper. B.
8. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkörper auf der Seite kleineren Durchmessers neben der magnetischen Brücke geteilt ist.
9. 9. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanschlüsse in den Teilfugen angeordnet sind. i o. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 7 und 9 mit wassergekühlter Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen für das Kühlmittel in den Teilfugen liegen. i i. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch i bis io mit aus evolventenförmigen Blechen aufgebautem Eisenkörper, gekennzeichnet durch einen in der Mitte angeordneten Kern aus voneinander isolierten Blechen oder aus einem Bündel isolierter Drähte. ia.Induktionsheizeinrichtungnach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper durch eine seiner Wärmedehnung nachgebende Vorrichtung an der Stelle kleinsten Durchmessers und am gegenüberliegenden Ende in der Weise gehalten wird, daß während des Erhitzens der erforderliche Abstand zwischen Körper und Wicklung nicht unterschritten wird. 13- Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung an der Stelle kleinsten Durchmessers einen zweckmäßig auswechselbaren keramischen Einsatz besitzt. 1q.. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß vorteilhaft jedesmal vor Einbringen eines zu erhitzenden Körpers ein ungebrannter, plastischer, keramischer Einsatz, z. B. ein feuchtes Lehmstück, eingesetzt wird.