DE1440983B1 - Induktor zum Erwaermen der Enden von langgestreckten Werkstuecken - Google Patents

Description

• Die Erfindung ist gerichtet auf einen Induktor, mit welchem die Enden von langgestreckten Werkstükken, wie Stäbe, Stangen, Rohre, elektroinduktiv erwärmt werden sollen, beispielsweise zu dem Zweck, sie anschließend an ihren Enden einem Warmformgeben zu unterwerfen.
• Zu diesem Zweck ist es bekannt, zylindrische Induktionsspulen zu verwenden, in die ein Stab od. dgl. mit seinem Ende hineingesteckt und wieder herausgezogen wird, wenn die erforderliche Temperatur erreicht ist. Eine solche Einrichtung ist schon aus dem Grunde unzweckmäßig, weil das Werkstück entgegen dem Materialfluß bewegt werden muß, wenn es der Induktionsspule entnommen wird.
• Der sogenannte Tunnelinduktor vermeidet bekanntermaßen diesen Nachteil. Ein solcher Tunnelinduktor ist als entstanden zu denken aus einer im Rechteck gelegten Leiterspirale, die auf zwei parallelen Linien rechteckig abgeknickt ist. Auf diese Weise entsteht ein offener U-Raum aus eng beeinanderliegenden Leitern. Durch diesen U-Raum wird das Ende des Werkstückes hindurchgeschoben, so daß das lange, nicht zu erwärmende Ende des Werkstükkes senkrecht aus dem U-Raum herausragt. Mit dieser Anordnung ist zwar ein kontinuierliches Erwärmen möglich, und es ist nicht erforderlich, die Werkstücke zu irgendeiner Zeit entgegen dem allgemeinen Materialfluß zu bewegen. Sie ist aber aufwendig und kostspielig in der Herstellung, weil für die einzelnen Knickstellen die Hohlleiter auf Gehrung geschnitten und verlötet werden müssen. Die U-Öffnung ist in ihrer Größe nicht veränderbar, so daß bei Änderung der Werkstückabmessungen Tunnelinduktoren anderer Abmessungen verwendet werden müssen. Diese U-förmigen Tunnelinduktoren haben außerdem den Nachteil, daß sie infolge von Feldüberlagerungen einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad aufweisen.
• Es ist ferner bekannt, für den genannten Zweck Heizleiterschleifen vorzusehen, die in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Diese Ebenen liegen in einem Abstand voneinander, der etwas größer ist, als der Werkstückdicke entspricht. Zwischen diesen Heizleiterschleifen werden die Werkstückenden hindurchgeführt. Bekanntermaßen können derartige Induktoren auch mehrwindig ausgeführt werden, wobei durch Wahl der Windungsabstände die Heizcharakteristik beeinflußt werden kann. Auch diese Induktorart hat wegen ungünstiger Feldüberlagerungen einen verhältnismäßig hohen Energieverbrauch, was für eine Erwärmung der Werkstücke bis in den Kern für Zwecke der Warmverformung im Gegensatz zu der nur oberflächlichen Erwärmung für das Oberflächenhärten von ausschlaggebender Bedeutung ist.
• Zweck der Erfindung ist es, einen Induktor zu schaffen, der einfach in der Herstellung ist, einfach an verschiedene Werkstückdicken angepaßt werden kann und außerdem einen möglichst geringen Energieverbrauch bei gleichzeitig gutem thermischem Wirkungsgrad aufweist.
• Gelöst wird diese Aufgabe, indem erfindungsgemäß die Heizleiterschleifen als in ihren parallel zur Werkstückachse liegenden Ästen sich überdeckende mäanderförmige Leiterzüge ausgebildet sind und innerhalb jeder Mäanderebene die Abstände der Äste so gewählt sind, daß sich definierte Heizstellen bilden. Auf diese Weise werden schädliche Feldüberlagerungen vermieden, und gleichzeitig wird sichergestellt, daß thermische Verluste gering gehalten werden. Somit ergibt sich ein guter Gesamtwirkungsgrad des Induktors. Zweckmäßigerweise werden die die Heizstellen bildenden Mäanderäste mit lamellierten Blechpaketen besetzt, um einerseits eine Konzentrierung der magnetischen Felder zu erzielen und andererseits eine Kopplung der in einer Ebene benachbarten Äste zu vermeiden. Gelegentlich kann es zweckmäßig sein, jeden Mäander für sich allein an je einen besonderen Transformator anzuschließen.
• Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung werden die Enden von Stangen, Stäben, Rohren od. dgl. parallel zu den Mäanderästen eingelegt und im Takt von einer Heizstelle zur anderen bewegt, so daß eine Bewegung entgegen dem allgemeinen Materialfluß nicht erforderlich ist.
• Die Anordnung wird zweckmäßigerweise so getroffen, daß bei jedem Leiterzug eine gerade Anzahl von parallelen Ästen vorgesehen ist, die die Heizstellen bilden. Es ist auch denkbar, in jedem Leiterzug eine ungerade Anzahl Leiteräste vorzusehen. Es ergeben sich dann aber gewisse Schwierigkeiten bei der Umführung des Stromes von einer Ebene in die andere.
• Der Abstand der beiden Leiterzüge und damit die lichte Weite der Heizstellen ist einstellbar; denn es ist lediglich erforderlich, die Länge der die beiden Leiterzüge verbindenden Umführung zu vergrößern oder zu verkleinern. Insgesamt ergibt sich dabei außerdem ein in der Herstellung einfacher Induktor.
• In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.
• Der Induktor besteht aus zwei mäanderförmigen Leiterzügen A und B, die in zwei parallelen Ebenen übereinanderliegen. Die Mäanderäste sind geradlinig ausgebildet. Der Leiterzug A besteht aus den Ästen 1, 2, 3 und 4. Sie liegen parallel zueinander und weisen Abstände 15 voneinander auf, die so gewählt sind, daß sich definierte Heizstellen ausbilden. Es können ferner auf den Ästen lamellierte Blechpakete 5 aufgesetzt werden, wie dies an sich in der Technik des Induktorbaues bekannt und üblich ist.
• Die Äste 1 und 2 sind durch den Leiterabschnitt 6 miteinander verbunden, die Äste 2 und 3 durch den Leiterabschnitt 7 und die Äste 3 und 4 durch den Leiterabschnitt B. Der Leiterzug B ist genau entsprechend ausgebildet. Die Leiteräste 1', 2', 3' und 4' werden von den entsprechenden Leitern 1, 2, 3 und 4 des Leiterzuges A überdeckt. Jeweils der Raum zwischen den Leitern 1 und 1', 2 und 2', 3 und 3', 4 und 4' bilden eine Heizstelle, in die das Ende 9 eines langgestreckten Werkstückes bzw. einer Stange eingelegt wird. An jeder Heizstelle verbleibt das Werkstück eine gewisse Zeit und wird sodann quer zu seiner Längserstreckung zur nächsten Heizstelle verschoben.
• Die beiden Leiterzüge A und B sind durch die Umführung 10 in Reihe geschaltet. Der Anschluß der beiden Leiterzüge A und B an die Stromquelle erfolgt über die Anschlüsse 11 und 12. Der Abstand 13 zwischen den Leiterzügen A und B, der die lichte Weite der Heizstellen bestimmt, ist in einfacher Weise einstellbar, indem die Länge der Umführung 10 vergrößert oder verkleinert wird. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch eine Verschraubung 14 mit Langloch oder indem die Rückführung 10 als wassergekühltes Kabel ausgeführt wird.
• Die Pfeile an den Leitern kennzeichnen die jeweilige Stromrichtung.
• Im gewählten Beispiel haben die Leiterzüge A und B jeweils vier Äste, die die Heizstellen bilden. Es könnte auch zwei Äste oder eine größere gerade Anzahl von Ästen vorgesehen sein. Die Anordnung von Ästen in ungerader Anzahl ist nicht so vorteilhaft.
• Unter gewissen Voraussetzungen kann es zweckmäßig sein, auch eine stetige Bewegung der Werkstücke vorzusehen. In diesem Fall wird die Anordnung so getroffen, daß der Induktor gegen Federkraft zusammen mit den Werkstücken bewegt wird, während die Werkstückenden erwärmt werden. Nach beendetem Aufheizen wird der Induktor freigegeben und durch die Feder in die Ausgangsstellung zurückgeführt. Insbesondere bei verhältnismäßig schweren und langen Werkstücken sowie bei kurzen Heiztakten kann der stetige Gleichlauf von Induktor und Werkstück mechanisch einfacher sein als eine unstetige Relativbewegung.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Induktor zum Erwärmen der Enden von langgestreckten Werkstücken wie Stäben, Stangen, Rohren od. d-1. mit Heizleiterschleifen, die in zwei zueinander parallelen, in einem etwas größeren als der Werkstückdicke entsprechenden Abstand liegenden Ebenen angeordnet sind und zwischen denen die Enden schrittweise hindurchführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschleifen als in ihren parallel zur Werkstückachse liegenden Ästen sich überdekkende mäanderförmige Leiterzüge (A, B) ausgebildet sind und daß innerhalb jeder Mäanderebene die Äste (1, 2, 3, 4; 1', 2', 3', 4') definierte Heizstellen bildende Abstände (15) voneinander aufweisen.
2. 2. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Heizstellen bildenden Mäanderäste mit lamellierten Blechpaketen (5) besetzt sind.
3. 3. Induktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (13) zwischen den Leiterzügen (A, B) einstellbar ist.