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Trennschalter für Stromkreise in Iuduktionserhitzungsanlagen Bei Induktionserhitzungsanlagen
ist" zwischen dem Generator und der Glühspule bzw. dem Glühübertrager häufig ein
leistungslos zu schaltender Trennschalter vorgesehen, und zwar insbesondere dann,
wenn von einem Generator mehrere Erhitzungseinrichtungen im Wechsel gespeist werden
sollen. Dieser Schalter dient dann dazu, die jeweils zu betreibende Einrichtung
oder auch gegebenenfalls mehrere solcher Einrichtungen im spannungslosen Zustand
mit dem Generator zu verbinden. So sind beispielsweise Induktionshärteeinrichtungen
bekannt, die zwei gleichartige Werkstückaufnahmen und zwei gleichartige Induktoren
aufweisen und bei denen in ständigem Wechsel das in der einen Aufnahme befindliche
Werkstick erhitzt wird, während das bereits gehärtete Werkstück der anderen Aufnahme
gegen ein neues ausgetauscht wird. Die hierbei erforderliche Umschaltung der Induktoren
erfolgt mittels Trennschalter, die bei abgeschaltetem Generator betätigt werden.
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Die Induktoren und Glühübertrager derartiger Einrichtungen sind bekanntlich
durch ein besonderer Kühlmittel, wie beispielsweise.Wasser, gekühlt. Es ist daher
erforderlich, neben, der Umschaltung der elektrischen Verbindungen auch eine entsprechende
Umleitung des Kühlmittelstromes vorzunehmen. Hierfür sind im elektrischen Stromkreis
angeordnete Trerin- und Leistungsschalter bekannt, die über besondere Hilfskontakte
auf elektromagnetischem oder pneumatischem Weg eine entsprechende Umschaltung von
im Kühlmittelkreislauf befindlichen Ventilen bewirken. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß die an den bekannten Schaltern vorgesehenen Hilfskontakte und insbesondere die
zugehörigen empfindlichen Relais und Verstelleinrichtungen nicht immer zuverlässig
arbeiten,
so daß es vorkommen kann, daß zwar die elektrische Umschaltung
ordnungsgemäß vorgenommen wird, aber die Umsteuerung des Kühlmittelflusses versagt.
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Um auch in diesen Fällen eine Zerstörung des betreffenden Induktors
bzw. des zugehörigen Glühübertragers zu vermeiden, sind Einrichtungen geschaffen
worden, die eine Einschaltung des Generators vom Kühlmittelstrom abhängig machen.
Derartige Einrichtungen müssen jedoch dann für jeden Glühübertrager, d. h. in jedem
Kühlmittelzweig, vorgesehen sein, wodurch sich die Kosten für eine Induktionserhitzungsanlage
wesentlich erhöhen, insbesondere dann, wenn an einen Generator eine größere Anzahl
von Erhitzungseinrichtungen im Wechsel angeschlossen werden sollen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Trennschalter für die von einem Mittel-
oder Hochfrequenzgenerator gespeisten Stromkreise in Induktionserhitzungsanlagen,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß seine Einschaltbewegung durch den statischen
Druck des die der Erhitzung dienenden Elemente durchfließenden Kühlmittels unmittelbar
bewirkt wird, während seine Ausschaltbewegung bei Minderung oder Fortfall dieses
Druckes durch die Kraft einer Feder selbsttätig herbeigeführt wird.
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Bei einer mit dem erfindungsgemäßen Trennschalter ausgerüsteten Induktionserhitzungsanlage
ist es demnach lediglich erforderlich, durch einfache Umsteuerung von Ventilen eine
Umlenkung des Kühlmittelstromes herbeizuführen, so daß dieser zu der in Betrieb
zu nehmenden Erhitzungseinrichtung fließt. Durch den statischen Druck des Kühlmittels
wird dann der zu dieser Erhitzungseinrichtung gehörende Trennschalter ohne weitere
Hilfsmittel eingeschaltet. Die Ausschaltbewegung des Schalters wird durch die Kraft
einer Feder selbsttätig dann herbeigeführt, wenn der statische Druck des Kühlmittels
entfallen ist, d. h. wenn der betreffende Kü hlmittelstrom zu dem zum Schalter gehörenden
Induktor bzw. Glühübertrager abgestellt worden ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes weist der
Trennschalter einen Flutraum auf, dessen Wandungen von einem einseitig geschlossenen
Hohlzylinder, einem an das offene Ende des Hohlzylinders sich anschließenden zylindrischen
Faltenbalg sowie einem sich an den Faltenbalg anschließenden Kolben gebildet sind.
Dieser Kolben ist gegen Federdruck bewegbar und trägt eines der beiden ßchaltstücke.
Die den Flutraum bildenden Teile sind in einem: Rohr aus nichtleitendem Material
angeordnet, das gleichzeitig als Führung für den bewegbaren Kolben und zur Aufnahme
des feststehenden Schaltstückes dient. Der Flutraum weist je einen Anschlußstutzen
zur Zu- und Abführung des die Schaltbewegung bewirkenden Kühlmittels auf, wobei
der Anschlußstutzen für die Abführung des Kühlmittels mit dem Schaltstück des bewegbaren
Kolbens elektrisch leitend verbunden ist.
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Wie bereits ausgeführt, wird die Ausschaltbewegung des Trennschalters
gemäß der Erfindung selbsttätig dann herbeigeführt, wenn der statische Druck des
Kühlmittels sich verringert. Eine derartige Druckverringerung kann nun auch unbeabsichtigt
eintreffen, und zwar dann, wenn in den Rohrleitungen für den Kühlmittelstrom ein
Schaden auftritt, so daß das Kühlmittel frei heraustritt. In diesem Fall würde der
Schalter unter Umständen den Stromkreis unter Last auftrennen. Da der erfindungsgemäße
Schalter aber lediglich als nicht unter Last schaltbarer Trennschalter ausgebildet
ist, -sind zur Vermeidung von Beschädigungen desselben entsprechende Vorkehrungen
zu treffen. Diese können gemäß einer weiterenAusbildung des Erfindungsgegenstandes
darin bestehen, daß der bewegbare Kalben des Trennschalters mit einer in ihm bewegbar
gelagerten Schaltstange versehen ist, die zur Betätigung von Hilfskontakten dient.-
Die Bewegung dieser Schaltstange wird ebenfalls durch den statischen Druck des Kühlmittels
bewirkt, und zwar gegen den Druck einer Feder, die derart bemessen ist, daß die
Schaltstange die zugeordneten Hilfskontakte nur dann schließt und dadurch. die Einschaltung
des Generators freigibt, wenn die Schaltstücke des Trennschalters mit einem genügenden
Anpreßdruck aufeinanderliegen. Vermindert sich der statische Druck des Kühlmittels
um ein bestimmtes Maß, so werden durch die durch die Feder bewirkte Bewegung der
Schaltstange ein oder mehrere Hilfskontakte geöffnet, wodurch eine Abschaltung des
Generators erzielt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kann der Trennschalter
von einem metallenen- Hohlzylinder umgeben sein, der als ein Teil der Rückleitung
des den Trennschalter enthaltenden Stromkreises dient. Durch diese konzentrische
Anordnung der Rückleitung in bezug auf die elektrisch leitenden Teile des Schalters
wird eine gleichmäßige Stromverteilung erzielt.
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Die Zeichnung veranschaulicht im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel
eines Trennschalters gemäß der Erfindung. In dem aus einem nichtleitenden Material
bestehenden Rohr i ist der einseitig geschlossene Hohlzylinder z an einem Ende angeordnet.
Der Hohlzylinder z bildet zusammen mit dem Faltenbalg 3 und dem Kolben 4 den Flutraum
5. In diesen Flutraum 5 münden die Anschlußstutzen 6 und 7 für die Zu- bzw. Abführung
des Kühlmittels. Der Kolben q. ist im Rohr i axial verschiebbar gelagert und trägt
an; seiner dem Flutraum abgewandten Stirnseite das bewegbare Schaltstück ß. Das
feststehende Schaltstück 9 ist mittels des Haltestückes io mit dem Rohr i fest verbunden.
Um das Haltestück io ist ein Anschlußglied i i gelegt, das zur elektrischen Verbindung
des Trennschalters mit dem Generator 1a dient. Das feststehende Schaltstück 9 ist
mit dem Anschlußstück i i elektrisch leitend verbunden, beispielsweise dadurch,
daß das Haltestück io ebenfalls aus elektrisch leitendem Material besteht.
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Der Kolben q. ist mit dem Hohlzylinder a durch eine Feder
13 verbunden, die bewirkt, daß im Ruhezustand der Faltenbalg 3 zusammengedrückt
ist.
Dieser dient neben seiner Funktion als Ausdehnungsglied auch der elektrischen Verbindung
des Kolbens 4 mit dem Hohlzylinder 2 und dadurch mit dem ebenfalls elektrisch leitenden
Anschlußstutzen 7. Selbstverständlich kann aber auch diese elektrische Verbindung
statt durch den Faltenbalg durch ein anderes geeignetes Element vorgenommen werden.
Der Anschlußstutzen 7 steht seinerseits in elektrischer Verbindung mit der Primärspule
14 des schematisch dargestellten Glühübertragers 15. Die zweckmäßig konzentrisch
um die Hinleitung geführte Rückleitung von der Spule 14 ist mit dem Flansch 16 des
Trennschalters verbunden. Dieser Flansch 16 bildet die Stirnseite eines Metallzylinders
17, der auf das Rohr i aufgeschoben ist und mit dem Gegenpol des Generators in elektrisch
leitender Verbindung steht. Aus Gründen der Betriebssicherheit wird man die von
der Spule 14 über den Metallzylinder 17 zum Generator verlaufende Rückleitung erden,
wie fs im gezeichneten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.
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Das Kühlmittel wird dem Trennschalter durch den zweckmäßig aus einem
isolierenden Werkstoff bestehenden Ahschlußstutzen 6 zugeleitet. Es strömt in die
Flutkammer 5 ein und fließt aus dieser durch den Anschlußstutzen 7 ab und der Primärwicklung
14 des Glühübertragers 15 zu. Nachdem es die Wicklung 14 durchlaufen hat, fließt
es durch den an deren Ende angebrachten, zweckmäßig ebenfalls isoliert ausgebildeten
Anschlußstutzen 18 wieder ab.
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Sofern die Rohrleitung, die den Anschlußstutzen 7 mit dem Anfang der
Wicklung 14 verbindet, und die Wicklung 14 selbst keinen Schaden aufweisen, bewirkt
der im Flutraum 5 auftretende statische Druck des Kühlmittels ein Verschieben des
Kolbens 4 auf das Haltestück io zu, wobei sich der Faltenbalg 3 ausdehnt. Der Abstand
der Schaltstücke-8 und 9 im Ruhestand ist so bemessen, daß sie sich nach erfolgter
Bewegung des Kolbens 4 bei normalem Kühlmitteldruck mit ausreichendem Anpreßdruck
berühren. Wenn der Flüssigkeitsstrom abgeschaltet wird, beispielsweise beim Übergang
von einer Induktionserhitzungsennrichtung auf eine andere, .entfällt im Flutraum
5 der statische Druck des Kühlmittels. Der Kolben 4 wird daher durch die Feder 5
in seine Ausgangslage zurückgezogen, wobei die Schaltstücke 8 und 9 auseinandergehen.
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In dem Kolben 4 ist eine Schaltstange 19 gelagert, die aus einem nichtleitenden
Werkstoff besteht und durch das Haltestück io hindurchgeführt ist. Diese Schaltstange
wird durch den statischen Druck des Kühlmittels in gleicher Richtung wie der Kolben
4 in diesem bewegt, und zwar gegen den Druck einer Feder 2o, wenn die Schaltstücke
8 und 9 in Berührung gekommen sind. Die Kraft der Feder 2o ist derart bemessen,
daß die Schaltstange i9 die Hilfskontakte 21 nur dann betätigen kann, wenn ein ausreichender
statischer Druck des Kühlmittels vorhanden ist, d. h. wenn die Schaltstücke 8 und
9 mit einem genügenden Anpreßdruck aufeinanderliegen. Reicht der statische Druck
des Kühlmittels nicht aus oder nimmt er während des Betriebes ab, so bleiben bzw.
werden die Hilfskontakte 21 geöffnet, wodurch ein Einschalten des Generators verhindert
bzw. dessen Abschaltung bewirkt wird. Es sei noch erwähnt, daß der Durchbrach 22
im Kolben 4 für die Schaltstange i9 gegen den Austritt des Kühlmittels abgedichtet
sein maß, beispielsweise mittels eines die Feder 2o umgebenden Faltenbalges 23.