EP0439678A2 - Induktor - Google Patents

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Publication number
EP0439678A2
EP0439678A2 EP90118170A EP90118170A EP0439678A2 EP 0439678 A2 EP0439678 A2 EP 0439678A2 EP 90118170 A EP90118170 A EP 90118170A EP 90118170 A EP90118170 A EP 90118170A EP 0439678 A2 EP0439678 A2 EP 0439678A2
Authority
EP
European Patent Office
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conductor
heating
shielding
shielding conductor
workpiece
Prior art date
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Ceased
Application number
EP90118170A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0439678A3 (en
Inventor
Friedhelm Emde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Elotherm GmbH
Original Assignee
AEG Elotherm GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by AEG Elotherm GmbH filed Critical AEG Elotherm GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/102—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces the metal pieces being rotated while induction heated
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/365—Coil arrangements using supplementary conductive or ferromagnetic pieces

Definitions

  • the invention relates to an inductor for the electroinductive heating of metallic objects.
  • the heating conductors which induce the current into the workpiece to be heated are adapted to the shape of the workpiece when they e.g. semicircular, or they are linear, in the longitudinal direction of the workpiece, e.g. a shaft, extending at a distance from its surface.
  • the goal in each case is to inductively heat the and only the workpiece sections which are then to be quenched for hardening.
  • This procedure is called partial hardening.
  • the bearing and crank pins are hardened to increase the wear resistance, but not the cheeks, so that the cheeks remain crack-free and tough, in order to be able to better withstand the bending stresses.
  • the invention is based on the object of creating an inductor which, like the known one, can be modified in its effective length, but which additionally has means for adjusting and narrowly limiting the effective ranges of the heating conductors.
  • At least one shielding conductor is assigned to the heating conductor of the inductor, the shielding element being of variable design.
  • the shielding conductor or conductors are preferably arranged so that they can be displaced on the heating conductor in order to change or adapt its effective length to the length of the workpiece section to be heated.
  • the shielding conductor is positioned such that it lies between the heating conductor and the workpiece and thus shields the heating conductor over a preselectable length on which no electrical currents are to be induced in the adjacent workpiece.
  • the shielding conductor is preferably plate-shaped, but can also have any other suitable shape.
  • the shielding conductor can also be provided with parallel return lines, which are preferably led around the heating conductor.
  • a sliding sleeve made of electrically non-conductive material, in particular plastic can be provided between the return lines comprising the heating conductor and the heating conductor, which sliding sleeve is adapted to the intermediate space and ensures a smooth sliding guidance of the shielding conductor relative to the heating conductor in order to be able to move them relative to one another .
  • the shielding conductor is attached to the sliding sleeve for mutual displacement relative to the heating conductor.
  • the shielding conductor can be combined with a cooling or quenching shower.
  • the shielding conductor can be combined with a cooling or quenching shower. Then, after the current flowing through the heating conductor has been switched off, the shielding conductor, which is equipped as a quenching shower, can be displaced to the point to be quenched, which can take place relatively quickly because the shielding conductor is in the immediate vicinity of the heated and quenched workpiece section.
  • the shielding conductor serving as a quenching shower can be shifted to the point to be quenched either relative to the heating conductor that remains stationary or the heating conductor together with the shielding conductor is displaced or moved to the point to be quenched.
  • a copper waveguide with a rectangular cross section is provided as the heating conductor 1, which is equipped with a laminated core 5.
  • the shielding conductor 2 is arranged between the latter and the workpiece 6 over part of its length.
  • the shielding conductor 2 can have the form of a plate, on the opposite ends of which return lines 3a, 3b are arranged, which, according to FIG. 1a, surround the laminated core 5 around the heating conductor 1 and are parallel to one another.
  • the space between the return lines 3a, 3b and the laminated core 5 is filled with a sliding sleeve 7.
  • the sliding sleeve 7 facilitates the axial displacement of the shielding conductor 2 on the laminated core 5 surrounding the heating conductor 1 or vice versa.
  • the design of the shielding conductor 2 according to FIG. 1b differs from that according to FIG. 1a in another position of the return lines 3a, 3b, which form the legs and the shielding conductor 2 the web of a U-profile.
  • FIG. 2 and 3 show the arrangement of the heating conductor 1, again with shielding conductor 2 between it and the workpiece 6 and a further heating conductor 1 '.
  • the two lie Heating conductors 1, 1 'diametrically opposite one another and enclose the workpiece, which rotates about its axis during the heating, between them, so that it is heated from opposite sides by the two heating conductors 1, 1'.
  • the shielding conductor 2 which is arranged axially displaceably on the heating conductor 1, the zone of influence of the heating conductor 1 with respect to the workpiece 6 can be varied.
  • the end of the workpiece 6 is shielded and is therefore outside the current and thus heat-affected zone 8 of the workpiece 6, which is indicated by dash-dotted lines.
  • FIG. 4 shows a modified embodiment with two identical heating conductors 1, 1 ', both of which are provided with a shielding conductor 2.
  • FIG 5 shows the heating conductor 1 with the shielding conductor 2 surrounding it, which is designed as a quench spray 4 on the side facing the workpiece 6.
  • This quenching shower 4 can come into operation immediately after the workpiece 6 has been heated up after the current flowing through the heating conductor 1 has been switched off and can quench the heated zone of the workpiece 6 for hardening.
  • the shielding conductor 2 with the quenching shower 4 is moved in the longitudinal direction of the heating conductor 1 parallel to the heated surface zone 8 of the workpiece 6 by pushing.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Induktor zum elektroinduktiven Erwärmen metallischer Gegenstände. Kennzeichen der Erfindung ist, daß seinem Heizleiter mindestens ein Abschirmleiter zugeordnet ist, der den Wirkabschnitt des Heizleiters variabel gestaltet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Induktor zum elektroinduktiven Erwärmen metallischer Gegenstände.
  • Derartige Induktoren sind in sehr unterschiedlicher Bauausführung bekannt. In der Regel werden die den Strom in das zu erwärmende Werkstück induzierenden Heizleiter der Form des Werkstücks angepaßt, wenn sie das Werkstück z.B. halbrund umfassen, oder sie sind linienförmig, in Längsrichtung des Werkstücks, z.B. einer Welle, im Abstand zu dessen Oberfläche sich erstreckend, ausgebildet.
  • Das Ziel ist jeweils, die und nur die Werkstückabschnitte induktiv zu erwärmen, die zur Härtung anschließend abgeschreckt werden sollen. Diese Verfahrensweise nennt man partielles Härten. So sollen z.B. bei einer Kurbelwelle die Lager- und Kurbelzapfen zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes gehärtet werden, nicht jedoch die Wangen, damit letztere rißfrei und zäh bleiben, um den Biegebeanspruchungen besser standhalten zu können.
  • Aus der DE-PS 38 43 457 ist ein aus zwei parallelen Leiterabschnitten gebildeter Linieninduktor bekannt, bei dem die Leiterabschnitte relativ zueinander in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind, um eine Anpassung an unterschiedlich lange zu erwärmende Werkstücke vornehmen zu können. Dabei können die durchlaufenden Heizleiterbereiche Nachbarabschnitte des Werkstücks in unerwünschter Weise erwärmen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde einen Induktor zu schaffen, der wie der bekannte in seiner Wirklänge veränderbar ist, der aber zusätzlich Mittel aufweist, um die Wirkbereiche der Heizleiter einzustellen und eng zu begrenzen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dem Heizleiter des Induktors mindestens ein Abschirmleiter zugeordnet ist, der den Wirkabschnitt des Heizleiters variabel gestaltet. Bevorzugt ist der oder sind die Abschirmleiter auf dem Heizleiter verschiebbar angeordnet, um dessen Wirklänge zu verändern bzw. anzupassen an die Länge des zu erwärmenden Werkstückabschnitts. Der Abschirmleiter ist dabei so positioniert, daß er zwischen dem Heizleiter und dem Werkstück liegt und so den Heizleiter auf einer vorwählbaren Länge abschirmt, auf der keine elektrischen Ströme in dem benachbarten Werkstück induziert werden sollen.
  • Der Abschirmleiter ist vorzugsweise plattenförmig ausgebildet, kann jedoch auch jede andere geeignete Form aufweisen. Der Abschirmleiter kann ferner mit parallelen Rückschlußleitungen versehen sein, die bevorzugt um den Heizleiter herumgeführt sind. So kann zwischen den den Heizleiter umfassenden Rückschlußleitungen und dem Heizleiter eine dem Zwischenraum angepaßte und in diesen eingepaßte Schiebehülse aus elektrisch nicht leitendem Material, insbesondere Kunststoff, vorgesehen sein, die eine leichtgängige Schiebeführung des Abschirmleiters gegenüber dem Heizleiter gewährleistet, um sie relativ zueinander verschieben zu können.
  • Bevorzugt ist, daß der Abschirmleiter an der Schiebehülse zur gemeinsamen Verschiebung gegenüber dem Heizleiter befestigt ist. Insbesondere kann der Abschirmleiter mit einer Kühl- oder Abschreckbrause kombiniert sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Induktors kann der Abschirmleiter mit einer Kühl- oder Abschreckbrause kombiniert sein. Dann kann nach dem Abschalten des den Heizleiter durchfließenden Stroms der als Abschreckbrause ausgerüstete Abschirmleiter an die abzuschreckende Stelle verschoben werden, was relativ schnell erfolgen kann, weil der Abschirmleiter in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem erhitzten und abzuschreckenden Werkstückabschnitt liegt. Dabei kann die Verschiebung des als Abschreckbrause dienenden Abschirmleiters an die abzuschreckende Stelle entweder relativ zu dem ortsfest bleibenden Heizleiter erfolgen oder aber der Heizleiter wird zusammen mit dem Abschirmleiter an die abzuschreckende Stelle verschoben oder verfahren.
  • Grundsätzlich ist auch die Kombination zweier Heizleiter zur Erwärmung eines Werkstücks möglich, von denen einer oder beide Heizleiter mit dem erfindungsgemäßen Abschirmleiter versehen sind.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Induktors sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1a
    den Heizleiter mit Abschirmleiter in perspektivischer Darstellung in einer Ausführung und
    Fig. 1b
    in einer abgewandelten Form,
    Fig. 2
    eine Anordnung von zwei Heizleitern an einem Werkstück, von denen einer mit einem Abschirmleiter versehen ist, in Seitenansicht und
    Fig. 3
    im Querschnitt,
    Fig. 4
    ist eine weitere Ausführung eines Induktors mit Heiz- und Abschirmleiter in einer Prinzipdarstellung und
    Fig. 5
    zeigt die Ausbildung des Abschirmleiters als Abschreckbrause.
  • Als Heizleiter 1 ist ein Kupfer-Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen, der mit einem Blechpaket 5 bestückt ist. An der dem zu erwärmenden Werkstück 6 zugewandten Seite des Heizleiters 1 ist zwischen diesem und dem Werkstück 6 auf einem Teil seiner Länge der Abschirmleiter 2 angeordnet. Der Abschirmleiter 2 kann die Form einer Platte haben, an deren gegenüberliegenden Enden Rückschlußleitungen 3a,3b angeordnet sind, die gemäß Fig. 1a das Blechpaket 5 um den Heizleiter 1 umgeben und parallel zueinander liegen. Der Zwischenraum zwischen den Rückschlußleitungen 3a,3b und dem Blechpaket 5 ist mit einer Schiebehülse 7 ausgefüllt. Die Schiebehülse 7 erleichtert die Axialverschiebung des Abschirmleiters 2 auf dem den Heizleiter 1 umgebenden Blechpaket 5 bzw. umgekehrt.
  • Die Ausführung des Abschirmleiters 2 gemäß Fig. 1b unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1a in einer anderen Lage der Rückschlußleitungen 3a,3b, welche die Schenkel und der Abschirmleiter 2 den Steg eines U-Profils bilden.
  • Fig. 2 und 3 zeigen die Anordnung des Heizleiters 1, wieder mit Abschirmleiter 2 zwischen diesem und dem Werkstück 6 und einem weiteren Heizleiter 1'. Wie aus der Ansicht dieser Anordnung in Fig. 2 ergibt, liegen die beiden Heizleiter 1,1' einander diametral gegenüber und schließen das Werkstück, welches während der Erwärmung um seine Achse rotiert, zwischen sich ein, so daß es von gegenüberliegenden Seiten durch die beiden Heizleiter 1,1' erwärmt wird. Mit dem Abschirmleiter 2, der auf dem Heizleiter 1 axial verschiebbar angeordnet ist, läßt sich die Beeinflussungszone des Heizleiters 1 gegenüber dem Werkstück 6 variieren. Bei der dargestellten Stellung des Abschirmleiters 2 auf dem Heizleiter 1 wird das Ende des Werkstücks 6 abgeschirmt und liegt daher außerhalb der strom- und damit wärmebeeinflußten Zone 8 des Werkstücks 6, die strichpunktiert angedeutet ist.
  • Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführung mit zwei identischen Heizleitern 1,1', die beide mit einem Abschirmleiter 2 versehen sind.
  • Fig. 5 zeigt den Heizleiter 1 mit ihn umgebendem Abschirmleiter 2, der an der dem Werkstück 6 zugewandten Seite als Abschreckbrause 4 ausgebildet ist. Diese Abschreckbrause 4 kann unmittelbar nach erfolgter Aufheizung des Werkstücks 6 nach dem Abschalten des den Heizleiter 1 durchfließenden Stroms in Tätigkeit treten und die aufgewärmte Zone des Werkstücks 6 zum Härten abschrecken. Dazu wird der Abschirmleiter 2 mit der Abschreckbrause 4 in Längsrichtung des Heizleiters 1 parallel zur erwärmten Oberflächenzone 8 des Werkstücks 6 durch Schieben fortbewegt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 -
    Heizleiter
    2 -
    Abschirmleiter
    3 -
    Rückschlußleitungen
    4 -
    Abschreckbrause
    5 -
    Blechpaket
    6 -
    Werkstück
    7 -
    Schiebehülse
    8 -
    Oberflächenzone

Claims (8)

  1. Induktor zum elektroinduktiven Erwärmen metallischer Gegenstände,
    dadurch gekennzeichnet, daß seinem Heizleiter (1) mindestens ein Abschirmleiter (2) zugeordnet ist, der den Wirkabschnitt des Heizleiters (1) variabel gestaltet.
  2. Induktor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Abschirmleiter (2) auf dem Heizleiter (1) verschiebbar angeordnet sind.
  3. Induktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmleiter (2) plattenförmig ausgebildet ist.
  4. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmleiter (2) mit parallelen Rückschlußleitungen (3a,3b) versehen ist.
  5. Induktor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlußleitungen (3a,3b) um den Heizleiter (1) herumgeführt sind.
  6. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (1) mit einem Blechpaket (5) bestückt ist, auf dem eine Schiebehülse (7) angeordnet ist, auf der oder mit der der Abschirmleiter (2) gegenüber dem Heizleiter (1) oder umgekehrt verschiebbar ist.
  7. Induktor nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmleiter (2) an der Schiebehülse (7) zur gemeinsamen Verschiebung gegenüber dem Heizleiter (1) befestigt ist.
  8. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmleiter (2) mit einer Kühl- oder Abschreckbrause (4) kombiniert ist.
EP19900118170 1990-01-30 1990-09-21 Inductor Ceased EP0439678A3 (en)

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DE4002581 1990-01-30
DE19904002581 DE4002581A1 (de) 1990-01-30 1990-01-30 Induktor

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EP0439678A2 true EP0439678A2 (de) 1991-08-07
EP0439678A3 EP0439678A3 (en) 1992-12-23

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DE (1) DE4002581A1 (de)

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EP0439678A3 (en) 1992-12-23
DE4002581C2 (de) 1993-03-04
DE4002581A1 (de) 1991-08-01

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