DEP0038851DA - Einrichtung an Hochfrequenzheizgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenzheizgeräte und bezweckt, die Konzentration der dem Werkstück zugeführten Hochfrequenzenergie zu verbessern. Es ist bekannt, daß dies ohne wesentliche Verluste erreicht werden kann, wenn Ferritmaterialien als Werkstoff für diejenigen Bauteile des Gerätes verwendet werden, welche die Konzentration der magnetischen Kraftlinien unterstützen können, deren Einfluss das Werkstück bei der Wärmebehandlung ausgesetzt ist. Unter "Ferritmaterialien" werden hier Kraftstoffe verstanden, die aus im wesentlichen homogenen Kristallen einer Verbindung MFe(sub)2O(sub)4, wobei M ein zweiwertiges Material andeutet, wie z. B. Cu, Mg, Mn oder Zn, oder aus im wesentlichen homogenen Mischkristallen dieser Bestandteile bestehen.

In Anwendung dieses Gedankens bei einem Hochfrequenzheizgerät, das mit einer das Werkstück umgebenden oder in der Nähe des Werkstücks angebrachten Werkspule versehen ist, der die Hochfrequenzenergie zugeführt wird, ergibt sich, dass eine wesentliche Verbesserung der Hochfrequenzenergie dadurch erzielt werden kann, dass die Spule mit einem Kern aus Ferritmaterial versehen ist. Es ist jedoch festgestellt worden, dass in vielen Fällen in Abhängigkeit von der Zeit, während der die Energie zugeführt wird, diese Konzentration verloren geht und wider Erwarten die als möglich angenommene, örtliche Wärmebehandlung des Werkstücks unter Zuhilfenahme des Feldkonzentrationsvermögen des Kerns nicht zustandekommt. In vielen Fällen z.B., wenn ein scharf umgrenzter Erhärtungsbereich bei einem Werkstück verlangt wird, wird das auf diese Weise behandelte Werkstück verdorben sein.

Gemäss der Erfindung kann dieser Nachteil dadurch behoben werden, dass der Ferritkern gekühlt wird. Es ist zwar bereits üblich, die Spule zu kühlen, da die im Innern derselben von der Energie erzeugte Wärme stets so gross ist, dass sonst die Spule beschädigt werden würde. Da das Kernmaterial den während des gewöhnlichen Betriebes des Geräts auftretenden Temperaturen ohne weiteres widerstehen kann, ist eine Kühlung des Kerns in soweit nicht erforderlich. Es ist jedoch festgestellt worden, dass durch Kühlung des Kerns eine wesentliche Verbesserung in dem Sinne erreicht wird, dass das Feldkonzentrationsvermögen des Kernmaterials erhalten bleibt. Ohne diese Kühlung würde die Anwendung von Ferritmaterialien häufig keinen Zweck haben.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kern mit einer Bohrung zur Durchführung eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels, z. B. Wasser, versehen. Diese Bohrung kann auch zum Hindurchführen einer Abschreckflüssigkeit zum Werkstück nach der Wärmebehandlung verwendet werden. Zu diesem Zweck ist die Bohrung vorzugsweise in der Mitte des Kerns vorgesehen, wobei ihr Auslass an dem dem zu behandelnden Werkstück zugewandten Ende des Kerns angebracht ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die bei einem Gerät verwendet wird, das mit einem Transformator zur Übertragung der Hochfrequenzenergie auf das Werkstück versehen ist, wobei die Sekundärwicklung des Transformators aus einem Hohlkörper besteht, der als Konzentrator der Hochfrequenzkraftlinien wirksam ist, und ein zylindrischer Kern aus Ferritmaterial im Innern des Hohlkörpers derart angebracht ist, dass die Aussenwand des Kerns neben der Innenwand des Hohlkörpers liegt, ist dieser Ferritkern mit einer konzentrischen Bohrung zur Zuführung eines flüssigen oder gasförmigen Mittels zum Werkstück versehen.

Die Erfindung kann auch mit einem Gerät ausgeübt werden, in das sowohl die Spule als auch der Kern in ein Bad eines flüssigen

Kühlmittels eingetaucht sind.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 stellen verschiedene Formen einer Werkspule mit Kern zur örtlichen Heizung dar und

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform mit einem Transformator.

In Fig. 1 bis 4, in denen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, ist 1 eine Werkspule in Gestalt eines gespaltenen Ringes mit einem Kern 2 aus Ferritmaterial, wobei der Kern an einem Ende kegelförmig verjüngt ist, um als Konzentrator der Hochfrequenzenergie wirken zu können. Das zu heizende Werkstück kann mit dem Kern in Berührung gebracht oder in der Nähe seiner Stirnfläche angeordnet werden. Bei einer bestimmten Hochfrequenzenergiemenge wird die örtliche Erwärmung des Werkstücks somit bedeutend schneller vor sich gehen, als dies ohne den Kern der Fall wäre.

Die Werkspule hat teilweise die Form eines abgestumpften Kegels, wodurch (ohne Kern) die vorhandene Hochfrequenzenergie in einer kleinen Fläche konzentriert wird. Die Spule kann mittels eines sie umgebenden Wassermantels 3 gekühlt werden. Das kegelförmig verjüngte Ende des Kerns ist derart bemessen, dass es genau in das Innere der Spule eingreifen kann. Der Kern hat eine Bohrung 4, die mit einer Oeffnung 5 in die kleine Stirnfläche mündet, durch welche eine Flüssigkeit oder ein Gas absatzweise hindurchgeführt werden kann, um den Kern und das geheizte Werkstück schnell und zweckdienlich abzukühlen, ohne dass das Werkstück aus der Heizlage entfernt zu werden braucht. Bei einem solchen Kern ist die Konzentration der vorhandenen Energie bedeutend intensiver und eine bestimmte Temperaturerhöhung Hochfrequenzenergie.

In gewissen Fällen ist es erwünscht, ein Werkstück von allen Seiten gleichzeitig zu heizen. Eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt, in der die Werkspule 1 kegelförmig verjüngte, einander zugewandte Konzentratorteile hat, die genügend Abstand voneinander haben, um das Werkstück zwischen sie bringen zu können. Jede Spule 1 ist mit einem Kern 2 aus Ferritmaterial versehen, der in der in Fig. 1 dargestellten Weise durchbohrt sein kann.

Wenn die anzuwendende Hochfrequenzenergiemenge gross ist, wird dafür gesorgt, dass sowohl die Spule als auch der Kern durch eine strömende Flüssigkeit (oder durch ein strömendes Gas) gekühlt werden. Fig. 3 stellt eine Vorrichtung dar, bei der die Werkspule 1 Hohlräume 3 zur Hindurchführung von Kühlflüssigkeit s aufweist, und der Kern 2 nicht nur mit einem Durchgang 6 für das Kühlmittel, sondern auch mit einer Bohrung 4 für ein strömendes Abschreckmittel versehen ist, das durch die Oeffnung 5 auf das Werkstück gebracht wird. Die Hohlräume 4 und 6 sind gleichachsig angeordnet und zwar in der Weise, dass ihre gemeinsame Achse sich mit der Längsachse des Kerns deckt, wobei der äussere Hohlraum 4 eine Ableitung 5 und eine Zuleitung 5a in der Achse des Kerns hat und die Ableitung an dem dem zu behandelnden Werkstück zugewandten Ende des die Werkspule tragenden Kerns angebracht ist.