DE967859C - Spulenfoermiger Induktor - Google Patents

Description

Es ist vielfach die Aufgabe gestellt, Werkstücke induktiv, und zwar vornehmlich an der Oberfläche zu erhitzen, die beispielsweise aus einer Kugel besteht, die auf einen schaftähnlichen Teil aufgesetzt sind. An Stelle der Kugel können auch andere Formen treten, bei denen der Durchmesser in Richtung der Achse fortschreitend zu- und abnimmt, wie bei Doppelkegeln od. dgl. Insbesondere in der Form der Kugel werden solche Teile als Gelenkzapfen in Steuerungen oder ähnlichen Vorrichtungen benutzt.

An sich ist ein solcher Körper besonders wirksam und gleichmäßig aufzuheizen, wenn Heizleiterschleifen benutzt werden, die so gebogen sind, daß sie das Werkstück umfassen. Mit einem derartigen schleifenförmigen Induktor könnten die Werkstücke gleichmäßig erwärmt werden, indem sie während des Aufheizens um ihre Achse umlaufen und sich gleichzeitig durch den Wirkbereich des Induktors hindurchbewegen. Erwünscht ist aber eine Erhitzungsart, die die verwickelte mechanische Einrichtung vermeidet, die notwendig ist, um das Werkstück umlaufen zu lassen und gleichzeitig in einer Richtung vorwärts zu bewegen. Dies erscheint nur dann möglich, wenn das Werkstück axial in einen spulenförmigen Induktor eingeführt wird, aus dem es bei beendetem Erhitzen nach Entfernen einer Haltevorrichtung einfach herausfallen kann. Verwickelte mechanische Bewegungsvorrichtungen wären bei Benutzung eines spulen-

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förmigen Induktors daher nicht erforderlich. Es zeigt sich jedoch, daß das Werkstück in einer solchen Spule nur sehr ungleichmäßig warm wird. Die Wärmewirkung konzentriert sich bei einer Kugel beispielsweise im wesentlichen in der Nähe des Äquators, während die Pole überhaupt nicht erwärmt werden oder erst nach langer Zeit eine Temperaturerhöhung lediglich durch Wärmeleitung erfahren.

Um die Erwärmung solcher Werkstücke auch mittels eines Induktors wirksam und gleichmäßig zu gestalten und damit sich der Vorteile einer einfachen mechanischen Vorrichtung zum Transport der Werkstücke bedienen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Spule aus zwei ein- oder mehrwindigen, gegensinnig gespeisten Spulenabschnitten zusammenzusetzen, wobei die Trennstelle im Gebiet des größten Werkstückdurchmessers liegt.

Bei Benutzung einer solchen Induktionsspule wird erreicht, daß die Heizwirkung sich gleichmäßig über die ganze Oberfläche des Werkstückes verteilt. Lediglich an den Polen kann eine gewisse, jedoch bei Berücksichtigung der gesamten Verhältnisse zu vernachlässigende Nacheilung der Heizwirkung eintreten. In allen Fällen ist es besonders zweckmäßig, wenn die gesamte Spule mit Magnet Jochen versehen wird, deren Vorsprünge zwischen allen oder zunächst zwischen den Windungen hindurchgreifen, die entgegengesetzt stromdurchflossen sind.

In den Abbildungen sind solche Induktoren für drei Anwendungsfälle rein schematisch dargestellt.

In Abb. ι soll die Kugel ι eines Kugelzapfens 2, der beispielsweise für Gelenke an Steuerungen benutzt wird, an der Oberfläche gehärtet werden. Die Härteschicht soll etwa die bei 3 schraffiert angedeutete Form aufweisen, und infolgedessen muß ein Erwärmungsbild etwa dieses Aussehens erzeugt werden. Dies gelingt, wenn eine Spule benutzt wird, die aus je einer Einzelwindung 4 und 5 besteht, die, wie durch Pfeilspitzen und Pfeilenden gekennzeichnet, gegensinnig stromgespeist sind. Würde dagegen eine zweiwindige Spule benutzt werden, deren Windungen gleichsinnig durchströmt sind, so würde eine Erhitzung nur in der Gegend des Kugeläquators eintreten.
Je nachdem, welche Abmessungen die Kugel 1 des

Φ5 Kugelzapfens besitzt, können an Stelle der Einzelwindungen 4 und 5 auch mehrere Windungen vorgesehen sein. Wesentlich ist in jedem Falle, daß auf der einen Seite des größten Werkstückdurchmessers ein Spulenabschnitt sich befindet, der in der einen Richtung stromdurchflossen ist, während auf der anderen Seite des größten Durchmessers der andere Spulenabschnitt in entgegengesetzter Richtung ge-

speist ist. Dabei kann der Durchmesser des Spulenabschnittes an der einen Kugelkappe geringer sein als derjenige auf der anderen Seite des Äquators.

Die Vergleichmäßigung der Aufheizwirkung wird vergrößert, wenn die Spule mit einem Magnetjoch 6 versehen wird, dessen Bleche mit Ansätzen zwischen die einzelnen Windungen greifen.

Soll beispielsweise bei einem Doppelkegel oder Doppelkonus eine Härteschicht und damit ein Erhitzungsbereich erzielt werden, wie bei 7 in Abb. 2 angedeutet, so wird im Sinne der Erfindung hierzu eine Spule geeignet sein, die aus zwei mehrwindigen Abschnitten 8 und 9 besteht.

Während in den Abb. 1 und 2 angenommen worden ist, daß die Spulenabschnitte jeweils gleiche Windungszahl aufweisen, ist in Abb. 3 ein Induktor dargestellt, dessen Abschnitte verschiedene Windungszahl aufweisen. In der Nähe des größten Durchmessers ist ein einwindiger Abschnitt 10 vorgesehen. Gegenüber dem geringer werdenden Durchmesser in der Nähe der Spitze ist ein mehrwindiger Abschnitt 11 angeordnet. Der Induktor ist ebenfalls mit einem Magnetjoch 12 versehen, dessen Bleche die einzelnen Spulenabschnitte umfassen. Eine solche Ausführungsform kann sinngemäß auch für Anwendungsfälle, wie in Abb. 1 und 2 dargestellt, verwendet werden.

Spulenförmige Induktoren der gekennzeichneten Art eignen sich nicht nur für ein Erhitzen an der Oberfläche, sondern auch für ein durchgehendes Erwärmen, da die Heizwirkung gleichmäßig über den ganzen Körper verteilt ist, mit Ausnahme einer gewissen Wirkungsverminderung in der Nähe der Abschnitte geringsten Durchmessers, die aber praktisch zu vernachlässigen ist, weil hier ohne weiteres eine gleichförmige Temperaturannahme in kürzester Zeit durch Wärmeleitung sichergestellt ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Spulenförmiger Induktor zum Oberflächenerhitzen und nachfolgenden Härten von Werkstücken, deren Durchmesser in Achsrichtung der Spule zu- und abnimmt, wie beispielsweise von Kugeln, Doppelkegeln od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß sich zur Vergleichmäßigung des Erhitzungsbildes des Werkstückes die Spule aus zwei ein- oder mehrwindigen, gegensinnig gespeisten Spulenabschnitten zusammensetzt, wobei die Trennstelle im Gebiet des größten Werkstückdurchmessers liegt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 1 378 187.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ) 709 812/39 12.57