DE968692C - Vorrichtung zur reihenweisen gleich starken Erhitzung gleicher Teile mittels induzierter Stroeme, insbesondere von Netzfrequenz - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 17. APRIL 1958

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(Ges. v. 15. 7.1951)

Bei der Reproduktion von Induktionsglühprozessen kommt es darauf an, daß den Werkstücken stets die gleiche Wärmemenge zugeführt wird, da im Hinblick auf die verhältnismäßig kurzen Anheizzeiten bei der Induktionserwärmung die Wärme vorwiegend für die Auffüllung der Wärmekapazitäten des Glühgutes erzeugt wird, während nur geringe Wärmemengen durch Abstrahlung und Konvektion verlorengehen,, ohne zur Temperaturerhöhung beizutragen.

Um eine einwandfreie Reproduktion zu ermöglichen, hat man bislang Zeitrelais benutzt, die bei konstant gehaltener Spannung nach einer vorgegebenen Zeit die Stromzufuhr zur Glühspule abschalteten. Wird bei der Induktionsbeheizung eine niedere Frequenz, beispielsweise die normale Netzfrequenz, angewendet, dann kann für die Dosierung der zugeführten elektrischen Energie ein üblicher Festmengenzähler verwendet werden. Dadurch wird der Einfluß von Netzschwankungen auf die Glühtemperatur gegenüber der Schaltung mittels Zeitrelais in gewissem Umfang ausgeschaltet. Ein Fehler in der Energiedosierung bzw. in der Glühtemperatur tritt erst dann ein, wenn die Netzspannung sehr große Abweichungen und so große Unterschiede in der Anheizzeit aufweist, daß die verschiedenen Wärmeverluste (Strahlung und Konvektion) gegenüber der gespeicherten Nutzwärmemenge bemerkbar werden.

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Die üblichen Festmengenzähler sind für die vorgesehenen Zwecke, etwa als Münzautomaten, so bemessen, daß sie bei einer beispielsweisen Höchstleistung von etwa iooo W nach dem Verbrauch einer Energie von einigen kWh die Abschaltung des Verbrauchers bewirken. Demnach können hiermit nur Zeiten in der Größenordnung von Stunden geschaltet werden. Die Glühzeiten für den Anlaßprozeß an Granaten betragen aber nur wenige Minuten (4 bis

ίο 8 Minuten). Nun ist die Drehbewegung des Abschaltorgans im Festmengenzähler von der Drehung der Zählerachse sehr weit ins Langsame übersetzt. Die Vertauschung eines Zahnradpaares im Räderwerk des Zählers mit der Übersetzung 5:1 verwandelt die Übersetzung in den Wert ι :ζ, so daß durch diesen Eingriff die Schaltzeit auf den 25ten Teil herabgesetzt wird. Mit einem derart abgeänderten Zähler können die Schaltzeiten erreicht werden, wie sie für das Anlassen beispielsweise von Granaten erwünscht sind.

Man kann dem Zähler über einen Stromwandler den Induktorstrom und über einen Spannungswandler oder direkt die Netzspannung in passender Übersetzung, die, ohne den Zähler zu überlasten, zu den erwünschten Schaltzeiten bzw. Energiemengen führt, zuführen. Die Genauigkeit des Festmengenzählers bei normalen Schwankungen des Netzes ist noch so hoch, so daß ein Fehler in der eingestellten Zeit vernachlässigbar ist. Weitere Fehler können einfach dadurch behoben werden, daß die Netzfrequenz über ein Potentiometer an den Zähler gegeben wird und man durch eine entsprechende Einstellung des Potentiometers den Zählerfehler von vornherein ausgleicht.

Die Anordnung gestattet gleichzeitig die Dosierung der vom Netz zu entnehmenden Bruttoenergie, d. h. der Energie, die zur Deckung der Nutzenergie (Wärme am Werkstück) und der Verluste im Induktor, in dessen Zuleitungen und eventuell im Zwischentransformator, die in Anbetracht großer Blindströme beträchtlich sein können, dient. Ist aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen geringfügiger Abweichungen im Kopplungsverhältnis des Glühgutes, Verschiedenheiten in der Permeabilität oder im elektrischen Leitwert des Werkstückes der Nutzwiderstand und damit die Leistungsaufnahme des Glühgutes im Verhältnis zu den Kupferverlusten des Induktors verschieden, dann bringt die Dosierung auf Netzspannung die vorgenannten Streuungen des Materials bzw. der Kopplung in Streuungen der Endtemperatur zum Ausdruck.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird dem Festmengenzähler nicht die Netzspannung, sondern gemäß der Erfindung die Spannung einer Hilfswicklung, die um den Induktor gelegt und tunlichst mit allen Feldlinien verkettet ist, die an der Wirbelstrombildung im Werkstück beteiligt sind, zugeführt. In Fig. ι ist hierfür ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur reihenweisen gleichstarken Erhitzung gleicher Teile mittels induzierter Ströme, insbesondere von Netzfrequenz, unter Verwendung eines Festmengenzählers zur Steuerung der Abschaltung des Induktorstromes, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Festmengenzähler die in einer mit dem Induktor gekoppelten Hilfsspule induzierte Spannung zugeführt ist.

Um die Arbeitsweise dieser Meßwirkung M (Fig. 1) zu erläutern, soll die Tätigkeit des Festmengenzählers Z bei Betrieb des Induktors / ohne Werkstück W für den Fall der Spannungsspeisung vom Netz und für die Spannungsentnahme von der Hilfswicklung M gegenüberstellend betrachtet werden. Bei zugeführter Netzspannung wird der Festmengenzähler abschalten, sobald die Induktorverluste die eingestellte Festmenge verbraucht haben. Im Falle der Anwendung der erfindungsgemäßen Meß wicklung bleibt aber der Zähler stehen, da ja die mit der Wicklung gemessene EMK mit dem Induktorstrom um 90⁰ el. phasenverschoben ist. Diese Arbeitsweise ist allein richtig, weil ja im Falle des Leerlaufes, d. h. bei fehlendem Werkstück, tatsächlich auch keine Nutzenergie abgegeben wird. Die von der Meßwicklung entnommene Spannung reagiert aber auf jede Dämpfung bzw. ohmsche Ankopplung des mit ihr verketteten Feldes mit einer entsprechenden Wattkomponente, die den Verbrauch an Nutzenergie zum Ausdruck bringt.

Die Meßwicklung erfordert zehn bis zwanzig Windungen, wenn die Induktorspannung 10 bis 15 V und die zulässige Spannungsbeanspruchung des Zählers 220 V beträgt. Die Unterbringung einer solchen Spule ist auch möglich, wenn, wie dies meist der Fall ist, für die Induktionserwärmung mit Netzfrequenz Eisenpakete verwendet werden, die in der Mitte zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperatur über dem Werkstück ausgespart werden. Diese Aussparung bietet für die Meßwicklung ausreichend Platz.

Die vorbeschriebene Maßnahme bewirkt eine voll- 10a kommen gleiche Energiezufuhr an die Werkstücke, gleichgültig, ob sich diese in den Materialkonstanten, wie Permeabilität und elektrischer Leitfähigkeit, in den Abmessungen oder in der Lage zum Induktor auch noch so sehr unterscheiden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Vorrichtung zur reihenweisen gleich starken Erhitzung gleicher Teile mittels induzierter Ströme, insbesondere von Netzfrequenz, unter Verwendung eines Festmengenzählers zur Steuerung der Abschaltung des Induktorstromes, dadurch gekennzeichnet, daß dem Festmengenzähler die in einer mit dem Induktor gekoppelten Hilfsspule induzierte Spannung zugeführt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 374 500, 647 699.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 955/39 4.58