DEL0021196MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. Februar 1955 Bekanntgemacht am 26. April 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

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 Induktio-nshärteeinrichtungen bekannt, die zwei gleichartige Werkstückaufnahmen und zwei gleichartige Induktoren aufweisen und bei denen in ständigem Wechsel das in der einen Aufnahme befindliche Werkstück 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.

Die Induktoren und Glühübertrager derartiger Einrichtungen sind bekanntlich durch ein besonderes 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 Trenn- 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 ar-

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beiten, so daß es vorkommen kann, daß zwar die elektrische Umschaltung ordnungsgemäß vorgenommen wird, aber die Umsteuerung des Kühlmittelflusses versagt. ,„

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.

ίο 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. Gegenstand der' Erfindung ist ein Trennschalter für die von einem Mittel- oder Hochfrequenzgenerator gespeisten Stromkreise in Induktionserhit- zungsanlagen, 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. 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 Kühlmittelstrom zu dem zum Schalter gehörenden Induktor bzw. Glühübertrager abgestellt worden ist.

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 Schaltstücke. 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.
. · Wie- bereits ausgeführt,, wird die Ausschaltbewegung des, Trennschalters gemäß der Eirfindung selbsttätig dann herbeigeführt, wenn der statische Druck des Kühlmittels sich verringert. Eine derartige Druckverringerung kann nun auch unbeabsichtigt eintreten, 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 weiteren Ausbildung des Erfindungsgegenstandes darin bestehen, daß der bewegbare Kolben 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.

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.

Die Zeichnung veranschaulicht im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel eines Trennschalters gemäß der Erfindung. In dem aus einem nichtleitenden Material bestehenden Rohr 1 ist der einseitig geschlossene Hohlzylinder 2 an einem Ende angeordnet. Der Hohlzylinder 2 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 4 ist im Rohr 1 axial verschiebbar gelagert und trägt am seiner dem Flutraum abgewandten Stirnseite das bewegbare Schaltstück 8. Das feststehende Schaltstück 9 ist mittels des Haltestückes 10 mit dem Rohr 1 fest verbunden. Um das Haltestück 10 ist ein Anschlußglied 11 gelegt, das zur elektrischen Verbindung des Trennschalters mit dem Generator 12 dient. Das feststehende Schaltstück 9- ist mit dem Anschlußstück 11 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise dadurch, daß das Haltestück 10 ebenfalls aus elektrisch leitendem Material besteht.

Der Kolben 4 ist mit dem Hohlzylinder 2 durch eine Feder 13 verbunden, die bewirkt, daß im Ruhezustand der Faltenbalg 3 · zusammengedrückt

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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 1 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 es im gezeichneten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.

Das Kühlmittel wird dem Trennschalter durch den zweckmäßig aus einem isolierenden Werkstoff bestehenden Anschluß stutzen 6 zugeleitet. Es strömt in die Flutkammer 5 ein und fließt aus dieser durch den Anschluß stutzen 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, zweck-' mäßig ebenfalls isoliert ausgebildeten Anschlußstutzen 18 wieder ab.

Sofern die Rohrleitung, die den Anschluß-. stutzen 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 10 zu, wobei sich der Faltenbalg 3 ausdehnt. Der Abstand derSchalt-

40' stücke 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 Induktionserhitzungseinrichtung auf eine andere, entfallt 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.

In dem Kolben 4 ist eine Schaltstange 19 gelagert, die aus einem nichtleitenden Werkstoff besteht und durch das Haltestück 10 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 20, wenn die Schaltstücke 8 und 9 in Berührung gekommen sind. Die Kraft der Feder 20 ist derart bemessen, daß die Schaltstange 19 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 aüfeinanderliegen. Reicht der statische Druck des Kühlmittels nicht aus oder nimmt er während des Be^ triebes 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 Durchbruch 22 im Kolben 4 für die Schaltstange 19 gegen den Austritt des Kühlmittels abgedichtet sein muß, beispielsweise mittels eines die Feder 20 umgebenden Faltenbalges 23.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Trennschalter für die von einem Mitteloder Hochfrequenzgenerator gespeisten Stromkreise in Induktionserhitzungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, 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.

2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flutraum vorgesehen ist, dessen Wandungen von einem einseitig ge¹-schlossenen Hohlzylinder, einem an das offene Ende des Hohlzylinders sich ansehließeinden 90' zylindrischen Faltenbalg sowie einem, sich an den Faltenbalg anschließenden, gegen Federdruck bewegbaren und eines der beiden Schaltstücke tragenden Kolben gebildet sind, und daß der Flutraum je einen Anschlußstutzen zur Zu- und Abführung des die Schaltbewegung bewirkenden Kühlmittels aufweist.

3. Trennschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Flutraum bildenden Teile in einem Rohr aus nichtleitendem Material angeordnet sind, das gleichzeitig als Führung für den bewegbaren Kolben und zur Aufnahme des feststehenden Schaltstückes dient.

4. Trennschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem bewegbaren Kolben eine Schaltstange zur Betätigung von Hilfskontakten derart gelagert ist, daß sie durch den statischen Druck des Kühlmittels gegen die Kraft einer Feder in gleicher ■ Richtung wie der Kolben ■ in diesem bewegt wird.

5. Trennschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen für die Abführung des die Schaltbewegung bewirkenden Kühlmittels mit dem Schaltstück des bewegbaren Kolbens elektrisch leitend verbunden ist.

6. Trennschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er von einem metallenen Hohlzylinder umgeben ist, der als ein Teil der Rückleitung des den Trennschalter enthaltenden Stromkreises dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen