DE969849C - Gluehspule zum induktiven Erwaermen von Metallkoerpern - Google Patents

Description

Zum induktiven Erwärmen metallischer Werkstücke sind die verschiedenartigsten Glühspulen entwickelt worden, welche fast alle die Behandlungsobjekte ganz umschließen und deren spezieller Form angepaßt sind. In manchen Fällen kommt es aber vor, daß die Objekte nicht von einer Glühspule voll umfaßt werden können, sei es aus rein mechanischen oder auch vor allem aus elektrischen und hier wiederum leistungsbedingten Gründen. Für solche Gegenstände ist es bekannt, die Glühspule weitgehend der Form bzw. der Oberfläche des zu behandelnden Körpers anzupassen.

Die Erfindung betrifft eine rachenförmige Glühspule zum induktiven Erwärmen von Metallkörpern, insbesondere von Teilen von Metallkörpern geringer Stärke und größeren Umfanges. Erfindungsgemäß besitzt die Glühspule außer einem rachenförmigen Teil, der als Arbeitskopf die zu erwärmende Metallkörperstelle umgibt, einen zylindrischen Teil, der als Ansatz des Rachenteiles geringeren Durchmesser hat und dessen Achse senkrecht zum Rachenboden der Glühspule gegen die zu erwärmende Metallkörperstelle gerichtet ist.

Zur Behandlung mit dieser Glühspulentype eignen sich besonders Zahnräder, Zahnstangen, Scheiben und ganz allgemein Objekte verhältnismäßig geringer Stärke und großen Umfanges, bei welchem nur die Randzonen erwärmt werden sollen. Der Begriff Erwärmung ist ganz allgemein aufzufassen. Er kann sämtliche Temperaturgrade von denjenigen des Anlassens bis zu denjenigen, welche zur Härtung erforderlich sind, umfassen.

Durch eine solche zweiteilige Ausbildung der Glühspule wird sowohl gegenüber den bekannten

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zylindrischen als auch gegenüber den bekannten nur rachenförmigen Spulen ein erheblicher technischer Fortschritt erzielt, indem jeder der beiden Teile der Glühspule nach der Erfindung eine ganz bestimmte besondere Aufgabe erfüllt: Der zylindrische Teil der Spule erzeugt ein kräftiges, stark gebündeltes Feld. Dieses gebündelte Feld wird auf den zu erhitzenden Metallkörper gerichtet, so daß der größte Teil der Kraftlinien aus der Spule unmittelbar in den Metallkörper eindringt. Würde man nun diesen zylindrischen Spulenteil allein zur Erhitzung verwenden, so würde ein Teil der gebündelten Kraftlinien nach dem Austritt aus dem zylindrischen Spulenteil sich seitlich ausbiegen, also nicht in den Metallkörper eindringen und somit als Streufluß verlorengehen. Erfindungsgemäß wird aber auch dieser Streufluß noch nutzbar gemacht, und zwar dadurch, daß sich an den zylindrischen Teil der Glühspule noch ein rachenförmiger Spulenteil anschließt, der den Streu-

ao fluß gewissermaßen einfängt und ebenfalls in den zu erwärmenden Metallkörper hineinleitet.

Hierdurch wird eine so hohe Ausnutzung der Spulenenergie erreicht, wie sie mit einer an sich bekannten rachenförmigen Spule allein niemals erzielt werden kann. Die aus den Literaturstellen bekannten Spulen haben keinen zylindrischen Teil, sondern sind in ihrer Gesamtform rachenförmig. In einer solchen Spule kann niemals ein so stark gebündeltes Feld und somit niemals' ein so kräftiges Feld erzeugt werden wie mit einer zylindrischen Spule. Die Glühspule nach der Erfindung vereinigt also an sich sowohl die Vorteile des kräftigen Feldes einer zylindrischen Spule als auch die günstige Anpassungsmöglichkeit einer Rachenspule an die gespreizte Form eines zu erhitzenden Metallkörpers. Ein spezielles Anwendungsgebiet der Rachenspule ist das Härten dünner Zahnräder mit verhältnismäßig großem Radius. Die Spule nach der Erfindung umfaßt hierbei maulförmig stets wenig, in besonderen Fällen nur ein oder zwei Zahne.

Die besondere Wirkungsweise der neuen Spulenordnung geht aus den Fig. 2 und 3 hervor. Diese stellen den Kraftlinienverlauf der neuen Glühspule im Vergleich zu demjenigen einer normalen Zylinderspule dar (Fig. 1). Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Kraftlinien im eigentlichen Rachenraum stärker gebündelt (parallel) verlaufen als beim Austreten aus der normalen Zylinderspule. Besonders deutlich tritt diese Konzentration gegenüber dem Streufeld der Zylinderspule in der Seitenansicht der Rachenspule (Fig. 3) zutage. Aus diesen Kraftlinienbildern ist ersichtlich, daß das elektromagnetische Wechselfeld bei dieser speziellen Spulenform viel stärker auf ein vorbeigeführtes Objekt einwirkt als das Streufeld der normalen Zylinderspulen (Fig. 1). Man kann somit die Erwärmung recht gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Zahnes, z. B. eines Zahnrades, verteilen, und das Material innerhalb des Fußkreises des Zahnrades wird weniger stark umfaßt. Die Erwärmung tritt also an den gewünschten Stellen auf.

Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine Möglichkeit für die Herstellung der neuen Glühspule. Dies geschieht folgendermaßen: Auf einen zylindrischen Dorn wird zunächst ein zylindrischer Wicklungsteil ι von entsprechender Windungszahl aufgebracht und über der letzten Windung an diesen Zylinderspulenteil ein scheibenförmiger bzw. trichterförmiger Spulenteil 2 bzw. 3 hochgewickelt (Fig. 5 und 6). Sodann wird dieser scheiben- bzw. trichterförmige Spulenteil 2 bzw. 3 in der Richtung der eingezeichneten Pfeile eingebogen, so daß eine rachenförmige Gestalt des Spulenkopfes entsteht. Fig. 4 zeigt diese Art der Rachenspule von vorn.

Die Glühspule kann aber auch so hergestellt werden, daß die Rachenöffnung eine rechteckige Gestalt hat. Fig. 7 zeigt die Herstellung dieser Spule. Diese wird auf einen Dorn gewickelt, auf dessen eines Ende eine beiderseits geformte Platte von der Dicke des Wickeldorndurchmessers angebracht wird. Das Wickeln der Spule erfolgt gemäß Fig. 7. Die Ansicht der fertigen Spule zeigt Fig. 8. Die Art der Stufung des Wickeldornes richtet sich nach dem Durchmesser des zu behandelnden Objektes. Sollte der Radius des zu behandelnden Objektes sehr groß werden, würde eine Rachenspule nach dieser Bauart eine unerwünscht große »Maulbreite« erhalten müssen bei sonst gleicher Rachentiefe. Um eine solche Rachenspule mit großem Krümmungsradius zu erhalten, wird der Wickelkörper etwas breiter gehalten und werden die Rachenwinkel nach rückwärts gebogen (s. Fig. 9). Die Höhe der Stufung ergibt sich aus Drahtstärke und gewünschtem Krümmungsradius. Das Rückwärtsbiegen der Rachenöffnungswinkel erfolgt zweckmäßig nach Herunternähme der Spule vom Wickeldorn. Fig. 10 zeigt das endgültige Aussehen einer derartigen Spule; es ergibt sich, wie Fig. 10 zeigt, ein oben und unten offenes halbtonnenförmiges Gebilde.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rachenförmige Glühspule zum induktiven Erwärmen von Metallkörpern, insbesondere von Teilen von Metallkörpern geringer Stärke und größeren Umf angs, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühspule außer einem rachenförmigen Teil, der als Arbeitskopf die zu erwärmende Metallkörperstelle umgibt, einen zylindrischen Teil besitzt, der als Ansatz des Rachenteils geringeren Durchmesser hat und dessen Achse senkrecht zum Rachenboden der Glühspule gegen die zu erwärmende Metallkörperstelle gerichtet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 767 150;

   Buch von F.W.Curtis, »High-Frequency Induktion Heating« McGraw-Hill Book Comp. New York und London, 1944, S. 45/46, 99 und 114.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 809 575/66 7.58