NL7900127A - Werkwijze en inrichting voor induktief verhitten en ontmagnetiseren. - Google Patents

Description

1 _ * N.O. 26 665 Wed.

SEE1 Industrial Trading and Development Company B.7.

Wieuwegein

Werkwijze en inrichting voor induktief verhitten en ontmagnetiseren.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verhitten van een lichaam van elektrisch geleidend en magnetiseerbaar materiaal, waarbij dit lichaam in een door een wisselstroom opgewekt elektromagnetisch wisselveld wordt geplaatst totdat dit lichaam ten gevolge van de er in geïnduceerde elektrische stroom de 5 gewenste temperatuur heeft bereikt.

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verhitten van een ringvormig lichaam, waarbij dit lichaam als sekundaire wikkeling om het juk van een transformator wordt aangebracht en vervolgens een wisselstroom door de pri- 10 maire wikkeling van de transformator wordt geleid totdat het lichaam de gewenste temperatuur heeft bereikt.

Toorts heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijzen.

Onder een ringvormig lichaam wordt in deze beschrijving ver- 15 staan een lichaam dat tenminste één opening bezit die aan twee tegenover elkaar gelegen zijden met de het lichaam omgevende ruimte in verbinding staat en voorts rondom door de massa van het lichaam is omgeven. Zulk een ringvormig lichaam kan bijvoorbeeld een plaat zijn met een gat met een ronde of andere vorm, een rondlopende 20 draad, waarvan de beide uiteinden aan elkaar zijn gelast, een bol die is doorboord door een door het middelpunt gaand kanaal, enzovoorts .

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding echter betrekking op een speciaal soort ringvormige lichamen, te weten wentellagers. 25

Uit de in 1978 uitgegeven brochure"SKI' Product Information 300, Methods and Tools for mounting and dismounting rolling bearings" pag. 62 tot 65, zijn de in de aanhef aangegeven werkwy- “9 0 0-1 2 7 ( 2 * zen en inrichting bekend voor het induktief verhitten van ringvormige lichamen en meer in het bijzonder van wentellagers. Als een op deze wijze te verhitten wentellager is vervaardigd van een magnetiseerbaar materiaal, zal, indien de verhitting niet tot boven het Curie-punt is voortgezet, het lager na "uitschakeling van 5 de primaire stroom een restmagnetisme behouden, hetgeen ongewenst is omdat door het lager ferromagnetische deeltjes worden aangetrokken en vastgehouden, die tot beschadiging van het lager aanleiding kunnen geven, of meer in het algemeen de werking van het lager nadelig kunnen beïnvloeden. 10

Het is bekend een induktief verhit lager voor het aanbrengen op een as eerst in een ontmagnetiseringsinstallatie te plaatsen, waarin het aanwezige restmagnetisme wordt teniet gedaan. Dit is echter een extra komplikatie, omdat niet alleen het verhitte lager voor het aanbrengen op een as eerst in een extra inrichting moet 15 worden geplaatst, maar ook omdat bij het verhitten rekening moet worden gehouden met de afkoeling die in de ontmagnetiseringsinstallatie optreedt, of de ontmagnetiseringsinstallatie moet worden voorzTen van middelen die een afkoeling tijdens het magnetiseren tegengaan of verminderen. 20

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht, dat een lichaam van magnetiseerbaar materiaal, dat zich in een magnetisch wissel-veld bevindt, een restmagnetisme zal behouden als het magnetische wisselveld plotseling wordt uitgeschakeld, maar dat dit niet het geval is als de intensiteit van het magnetische wisselveld gelei- 25 delijk tot nul nadert.

De uitvinding heeft ten doel een werkwijze en een inrichting te verschaffen waarmee het mogelijk is een lichaam van elektrisch geleidend en magnetiseerbaar materiaal zodanig induktief te verhitten, dat na de verhitting geen restmagnetisme in het lichaam 30 aanwezig is.

Dit doel wordt bereikt met de in de aanhef aangegeven werkwijze, welke volgens de uitvinding hierdoor is gekenmerkt, dat ter voorkoming van het optreden van restmagnetisme in het verhitte lichaam, bij het bereiken van de gewenste temperatuur de wissel- 35 stroom geleidelijk tot nul wordt gereduceerd.

7900127 v.

» 3

Meer in het bijzonder wordt dit doel bereikt met de zojuist beschreven werkwijze, die voorts hierdoor is gekenmerkt, dat het reduceren van de wisselstroom wordt veroorzaakt door het vergroten van de waarde van een regelbare zelfinduktie waar deze wisselstroom doorheen vloeit. 5

Bij een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat de regelbare zelfinduktie uit een spoel met een kern van magnetiseerbaar materiaal, om welke kern tevens een met een gelijkstroom verbonden wikkeling is aangebracht, en wordt de waarde van de regelbare zelfinduktie vergroot door de door de 10 wikkeling vloeiende gelijkstroom, die eerst zo sterk is dat de magnetiseerbare kern magnetisch verzadigd is, zodanig te verminderen dat de magnetische verzadiging wordt opgeheven.

De uitvinding verschaft voorts een inrichting voor het uitvoeren van de hierboven weergegeven werkwijzen, welke inrichting 15 bestaat uit een transformator met een juk van magnetiseerbaar materiaal, welk juk kan worden geopend en is voorzien van een primaire wikkeling die volgens de uitvinding in serie is geschakeld met middelen waarmee de wisselstroom door de primaire wikkeling geleidelijk tot nul wordt gereduceerd. 20

Bij een voorkeursuitvoering van deze inrichting is de primaire wikkeling van de transformator in serie geschakeld met een - regelbare zelfinduktie, terwijl bij een andere voorkeursuitvoering deze regelbare zelfinduktie bestaat uit een spoel met een kern van magnetiseerbaar materiaal, om welke kern tevens een 25 wikkeling is aangebracht die is verbonden met een regelbare gelijks tr o ombr on .

De uitvinding zal nu nader worden verklaard door de beschrijving van een speciale uitvoeringsvorm ervan aan de hand van de tekening, waarin een inrichting volgens de uitvinding voor induk- 30 tief verhitten en ontmagnetiseren is weergegeven.

In de figuur is bij 1 een ringvormig lichaam van elektrisch geleidend en magnetiseerbaar materiaal getekend, meer in het bijzonder een wentellager; 2 is een transformator bestaande uit een juk 3> een kern 4 en een primaire winding 5· De transformator be- 35 vat twee scheidbare delen 3 en 4» waardoor het mogelijk is een 7900127 4 /

Jf ringvormig lichaam om het juk 3 aan te brengen.

Indien de primaire wikkeling 5 van de transformator 2 wordt aangesloten op een (niet in de tekening weergegeven) wisselstroom-bron, zal een wisselende magnetische flux in het juk 3 van de transformator 2 worden opgewekt, die op zijn beurt een zeer sterke 5 stroom in het ringvormige lichaam 1 induceert, waardoor dit lichaam wordt verhit.

In serie met de primaire wikkeling 5- van de transformator 2 is geschakeld een variabele zelfinduktie 6, die bestaat uit een spoel 7, een daarin aangebrachte kern van magnetiseerbaar materi- 10 aal 8 en een eveneens om deze kern aangebrachte wikkeling 9· De wikkeling 9 is aangesloten op een variabele gelijkstroombron 12.

Tijdens het verhitten van het lichaam 1 wordt een gelijkstroom door de wikkeling 9 gevoerd,, die zo groot·is dat de kern 8 van de zelfinduktie 6 zeer sterk magnetisch verzadigd is. Dienten- 15 gevolge zullen betrekkelijk kleine veranderingen van het magnetische veld» die door de door de spoel 7 lopende wisselstroom wor-den veroorzaakt, nauwelijks enige invloed hebben op de magnetisa-tietoestand van de kern 8. Dientengevolge zal de waarde van de zelfinduktie 6 betrekkelijk klein zijn. Als de temperatuur van 20 het lichaam 1 de gewenste waarde heeft bereikt, hetgeen bijvoorbeeld kan worden waargenomen met de temperatuursensor 10, wordt de gelijkstroom door de wikkeling 9 geleidelijk tot hul gereduceerd.

De magnetische verza&gingstoestand van de kern 8 van de- zelfinduktie 6 verdwijnt hierdoor en dientengevolge zal de magnetiserings- 25 toestand van de kern 8 wel in aanzienlijke mate worden beïnvloed door de veranderingen van het magnetische veld, veroorzaakt door de wisselstroom die door de spoel 7 gaat. De waarde van de zelfinduktie 6 neemt derhalve toe, en de grootte van de door de zelfinduktie 6 en ook door de primaire wikkeling 5 van de transforms- 30 tor 2 vloeiende stroom neemt dienovereenkomstig af. Indien deze laatstgenoemde stroom een zeer kleine waarde heeft bereikt kan hij worden uitgeschakeld zonder dat gevaar bestaat dat in het lichaam 1 nog een restmagnetisme van enig belang aanwezig is. Nadat het juk 3 van cte kern 4 is gelicht kan het lichaam 1, bijvoorbeeld 35 een wentellager, uit de transformator 2 worden verwijderd en rechtstreeks op de gewenste plaats worden aangebracht.

7900127 5

De primaire wikkeling 5 van de transformator 2 kan bijvoorbeeld worden aangesloten aan de netspanning. De zelfinduktie 6 bezit, als geen gelijkstroom door de wikkeling 9 vloeit, bijvoorbeeld een impedantie die ca. vijftigmaal groter is dan die van de primaire wikkeling 5 bij gesloten juk 3· Door het laten vloeien 3 van een sterke gelijkstroom door de wikkeling 9 wordt de waarde van de zelfinduktie 6 gereduceerd tot een fraktie van de waarde die deze bezit als er geen gelijkstroom door de wikkeling 9 vloeit.

Als gelijkstroom door de wikkeling 9 vloeit ligt derhalve 10 bijna de gehele netspanning van 220 Tolt aan de primaire wikkeling 5 van de transformator 2. Door het uitschakelen van de gelijkstroom in de wikkeling 9 verkrijgt de zelfinduktie 6 zijn maximale waarde, waardoor de aan de primaire wikkeling 5 liggende spanning wordt gereduceerd tot ca. een vijftigste van de netspanning. Hier- 15 mee korrespondeert een afname van de stroom door de primaire wikkeling 5 bot een grootte die ongeveer een vijftigste van de oorspronkelijke grootte bedraagt.

De gelijkstroom door de wikkeling 9 van de variabele zelfinduktie 6 wordt gestuurd door een logische schakeling 13· Via drie 20 leidingen 15a» 15b en 15c, kan de logische schakeling 13 drie signalen afgeven aan een stuurschakeling 14, die op zijn beurt de gelijkstroombron 12 stuurt, welke gelijkstroombron de gelijkstroom levert die door de wikkeling 9 van de variabele zelfinduktie 6 vloeit. Door de leiding 15a gaat een signaal dat de gelijkstroom 25 door de wikkeling 9 tot zijn maximale waarde doet toenemen, door de leiding 15b gaat een signaal dat de gelijkstroom geleidelijk van de maximale waarde tot nul doet afnemen en door de leiding 15c gaat een signaal dat de gelijkstroom zeer snel tot nul doet afnemen. 30

Door de drukknopschakelaar 16 wordt de logische schakeling 13 in werking gesteld. Door het instellen van de schakelaar 17 kan worden bewerkstelligd dat de inrichting verhit en ontmagneti-seert (a), dan wel alleen ontmagnetiseert (b).

De temperatuursensor 10 bevindt zich zo dicht bij het te 35 verhitten lichaam 1, dat het de temperatuur van dit lichaam kan 7900127 s e 6 meten. De temperatuursensor 10 geeft een signaal af aan de tempera tnnrr egel aar 18, welke op zijn beurt een signaal afgeeft aan de logische schakeling 13· De werking van de temperatuursensor 10, de temperatuurregelaar 18 en de logische schakeling 13 is zodanig, dat als het lichaam 1 een van tevoren bepaalde temperatuur hééft 5 bereikt, de gelijkstroom door de wikkeling 9 van 4© variabele zelfinduktie 6 geleidelijk van de maximale waarde tot nul afneemt. Tegelijkertijd wordt een signaallamp 19 ontstoken, waardoor het bediendend personeel er op attent wordt gemaakt, dat het lichaam 1 de gewenste temperatuur heeft bereikt en uit de inrichting 10 kan worden verwijderd.

Door het juk 3 van de kern 4 van de transformator 2 te lichten neemt de impedantie van de primaire wikkeling 2 zeer sterk af.

Zou men, als de maximale stroom door de primaire wikkeling 5 vloeit, het juk 3 plotseling verwijderen, dan zou de stroom door 13 de primaire wikkeling 5 zodanig toenemen, dat beschadiging van de inrichting kan optreden. Teneinde dit te voorkomen is in serie met de primaire wikkeling 5 een stroomtransformator 11 geschakeld.

Als de stroom door de primaire wikkeling 5 van de transformator 2 tot boven een van tevoren bepaalde waarde toeneemt, dan geeft de 20 sekundaire wikkeling van de stroomtransformator 11 een signaal af aan de stroomregelaar 20, die op zijn beurt een signaal afgeeft aan de logische schakeling 13 en hierdoor bewerkstelligt, dat de gelijkstroom in de wikkeling 9 zeer snel tot nul wordt gereduceerd.

Op deze wijze wordt voorkomen, dat de inrichting door een te grote 25 stroom door de primaire wikkeling 5 zou worden beschadigd.

De hierboven beschreven inrichting wordt bij voorkeur uitgevoerd met "solid state" onderdelen en bevat geen mechanisch bewegende delen, waardoor mechanische slijtage is uitgesloten.

Bij bekende inrichtingen wordt gebruik gemaakt van energie- 30 verliezen in de magnetische kern of keten van een spoei of een transformator die door wisselstroom wordt gevoed. Door deze energieverliezen ontstaat warmte die wordt gebruikt voor verhitting van het te verhitten lichaam. Hierbij wordt een rendement verkregen van 10-20%. 35

Bij de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding vindt 7900127

Claims (11)

1. Werkwijze voor het verhitten van een lichaam van elektrisch geleidend en magnetiseerbaar materiaal, waarbij dit lichaam in een door een wisselstroom opgewekt elektromagnetisch wisselveld wordt ** geplaatst totdat dit lichaam ten gevolge van de er in geinduceerde elektrische stroom de gewenste temperatuur heeft bereikt, met 10 het kenmerk, dat ter voorkoming van het optreden van restmagnetisme in het verhitte lichaam, bij het bereiken van de gewenste temperatuur de wisselstroom geleidelijk tot nul wordt gereduceerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, voor het verhitten van een 15 ringvormig lichaam, waarbij dit lichaam als sekundaire wikkeling om het juk van een transformator wordt aangebracht en vervolgens een wisselstroom door de primaire wikkeling van de transformator wordt geleid totdat ivet lichaam de gewenste temperatuur heeft bereikt, met het kenmerk, dat na het bereiken 20 van de gewenste temperatuur de wisselstroom in de primaire wikkeling van de transformator geleidelijk tot nul wordt gereduceerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het reduceren van de wisselstroom wordt veroorzaakt door het vergroten van de waarde van een regelbare zelfinduktie 25 waar deze wisselstroom doorheen vloeit.

4. Werkwijze volgens conclusie 3j met het kenmerk, dat de grootte van de regelbare zelfinduktie die bestaat uit een spoel met een kern van magnetiseerbaar materiaal, om welke kern tevens een met een gelijkstroombron verbonden wikke- 30 ling is aangebracht, wordt vergroot door de door de wikkeling vloeiende gelijkstroom, die eerst zo sterk is dat de magnetiseer-bare kern magnetisch verzadigd is, zodanig te verminderen dat de magnetische verzadiging wordt opgeheven.

5· Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, 35 met het kenmerk, dat de verhitting plaats vindt 7900127 ét c door overdracht van wisselstroomenergie via een transformator, waardoor een rendement van 85-95% wordt "bereikt.

6. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, bestaande uit een met een wisselstroombron verbonden spoel voor het opwekken van een elektromagnetisch wisselveld, 5 met het kenmerk, dat deze spoel in serie is geschakeld met middelen waarmede de door deze spoel gaande wisselstroom geleidelijk tot nul kan worden gereduceerd.

7· Inrichting volgens conclusie 5 voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 2, bestaande uit een transformator 10 met een juk van magnetiseerbaar materiaal, welk juk kan worden geopend en is voorzien van een primaire wikkeling, met het kenmerk, dat in serie met deze primaire wikkeling middelen zijn geschakeld waarmeê de wisselstroom door de primaire wikkeling geleidelijk tot nul kan worden gereduceerd. 15

8. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de middelen voor h^et reduceren van de wisselstroom bestaan uit een regelbare zelfinduktie.

9. Inrichting volgens conclusie 7> met het kenmerk, dat de regelbare zelfinduktie bestaat uit een spoel met 20 een kern van magnetiseerbaar materiaal, om welke kern tevens een wikkeling is aangebracht die is verbonden met een regelbare ge-lijkstroombron.

10,Inrichting volgens één of meer van de conclusies 5-8> met het kenmerk, dat éen temperatuursensor is aan- 25 gebracht bij de plaats voor het te verhitten lichaam, welke sensor is verbonden met een schakelaar voor het in werking stellen van de middelen voor het reduceren van de wisselstroom.

11. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 6-10, met het kenmerk, dat deze is voorzien van "solid 50 state" onderdelen en geen mechanisch bewegende delen bevat. 7800127