DE2332197B2 - INDUCTION HEATING DEVICE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Induktionscrhitzungsvorrichtung mit mindestens einer Primärwicklung, die eine fotationssymmcirische axiale Öffnung aufweist und mit tinem Wechselstromgenerator verbunden ist, und mit mindestens einer aus einem einzigen gebogenen Blech bestehenden und in der Primärwicklung koaxial und gegenüber dieser isoliert angeordneten einwindigen Sekundärwicklung mit zwei in radialer Richtung nach innen weisenden, durch eine Isolierschicht voneinander getrennten Ansätzen, an die über in axialer Rich'.ung aus tier Sekundärwicklung hinausragende Anschlußleiter tin Heizinduktor angeschlossen ist.The invention relates to an induction heating device with at least one primary winding which has a photation-symmetric axial opening and is connected to an alternating current generator, and with at least one single-turn secondary winding consisting of a single bent sheet metal and arranged coaxially in the primary winding and insulated from it, with two in the radial direction is connected inwardly facing, separated by an insulating layer approaches to the above in the axial Rich'.ung protruding from animal secondary winding connecting conductors tin work coil.
Bei einer bekannten Induktionscrhitzungsvorrichtung dieser Art kann die relative Lage zwischen der mehrere Wicklungen enthaltenden Primärspule und der Sekundärwicklung, die mit dem das Werkstück umfassenden Heizinduktor in Reihe liegt, nicht verändert werden. Außerdem besteht die Sekundärwicklung aus mehreren Sektoren, die elektrisch parallel geschaltet und mit dem Heizinduktor verbunden sind. An den Ansätzen der Sekundärwicklung sind axial angeordnete Bolzen und Stangen befestigt, die über ein gemeinsames Stück und ein Ansclilußstück den Heizinduktor tragen (DT PS 7UOI ς\In a known induction heating device of this type, the relative position between the several Windings containing the primary coil and the secondary winding, which is in series with the heating inductor comprising the workpiece cannot be changed. In addition, the secondary winding consists of several sectors that are electrically connected in parallel and with the Heating inductor are connected. At the approaches of the secondary winding are axially arranged bolts and Rods attached, which carry the heating inductor via a common piece and a connecting piece (DT PS 7UOI ς \
Nachteilig ist bei dieser bekannten Induktionserhitzungsvorrichtung einerseits, daß durch die Unveränderbarkeit der relativen Lage zwischen Primärwicklung unü Sekundärwicklung der Heizinduktor während der Bearbeitung Höhenunterschieden des Werkstücks nicht folgen kann, und andererseits, daß die von den Bolzen und Schrauben gebildeten Anschlüsse des Heizinduktors an den Enden der Sekundärwicklung nicht symmetrisch sind, wodurch Störwirkungen und unglei-The disadvantage of this known induction heating device on the one hand is that due to the immutability of the relative position between the primary winding and the secondary winding of the heating inductor does not change the height of the workpiece during machining can follow, and on the other hand, that the connections of the heating inductor formed by the bolts and screws at the ends of the secondary winding are not are symmetrical, which means that disruptive effects and unequal
ehe Stromverteilungen in den Anschlüssen hervorgerufen werden.before current distributions are caused in the connections.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Induktionserhitzungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Primärwick- By the invention, the object is to be solved to provide an induction heating apparatus of the aforementioned type, in which the Primärwick-
lung und die Sekundärwicklung relativbeweglich sind und bei welcher die Ansätze der Sekundärwicklung so ausgebildet sind, daß die vorgenannten Nachteile hinsichtlich Störwirkung und ungleicher Stromdichte vermieden werden. ment and the secondary winding are relatively movable and in which the approaches of the secondary winding are designed so that the aforementioned disadvantages with regard to interference and unequal current density are avoided.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche lndukticnserhitzungsvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung auf der Innenfläche der Primärwicklung drehbar gelagert ist und die beiden nach innen weisenden Ansätze der Sekundärwicklung einstückig mit den in Form einer aus breiten Leiterblechen mit dazwischenliegender Isolierschicht Destehenden Sandwichkonstruktion in Richtung der Achse aus der Sekundärwicklung herausragenden Anschlußleitern ausgebildet sind.In terms of the solution to this object, such an induction heating device is in accordance with the invention characterized in that the secondary winding is on the inner surface of the primary winding is rotatably mounted and the two inwardly facing approaches of the Secondary winding in one piece with the one in the form of a wide conductor plate with an insulating layer in between The existing sandwich construction protruding from the secondary winding in the direction of the axis Connection conductors are formed.
Die Induktionserhitzungsvorrichtung hat gegenüber der bekannten lnduktionserhitzungsvorrichtung den Vorteil, daß die Sekundärwicklung innerhalb der Primärwicklung Drehbewegungen ausführen und damit der Induktor während der Bearbeitung Höhenunterschieden des Werkstücks folgen kann. Die beiden Ansätze der Sekundärwicklung sind in Richtung der Achse nach außen verlängert und tragen unmittelbar den Induktor. Dadurch werden die bei der bekannten Indukt'onserhitzungsvorrichtung erforderlichenThe induction heating device has compared to the known induction heating device Advantage that the secondary winding perform rotary movements within the primary winding and thus the inductor can follow height differences of the workpiece during machining. The two Approaches to the secondary winding are lengthened outwards in the direction of the axis and bear directly the inductor. As a result, the required in the known Indukt'onserhitzungsvorrichtung
Schrauben und Bolzen für den Anschluß des Induktors überflüssig. Außerdem sind dadurch die Anschlüsse an den Enden der Sekundärwicklung vollkommen symmetrisch. Ihre Störwirkung ist dadurch äußerst gering. Da außerdem diese Ansätze bzw. Anschlüsse bei der lnduktionserhitzungsvorrichtung nach der Erfindung nur durch die Isolierschicht voneinander getrennt sind und folglich einen kleinen Abstand haben, besteht ein Nahewirkungseffekt. der identische Stromverteilungen in diesen Ansätzen zu erzeugen sucht.Screws and bolts for connecting the inductor are superfluous. This also means that the connections are on the ends of the secondary winding completely symmetrical. As a result, their disruptive effects are extremely low. There also these approaches or connections in the induction heating device according to the invention are only separated from each other by the insulating layer and consequently have a small distance between them Close-up effect. who seeks to generate identical current distributions in these approaches.
Es sind zwar bereits InduktionscrhitzungsvOrrichtungen bekanntgeworden, bei welchen die Sekundärwicklung in bezug auf die Primärwicklung beweglich ist (CH-PS 2 76 212). Nachteilig ist jedoch bei diesen bekannten Vorrichtungen, daß die Sekundärwicklung an einem sie umgebenden Rahmen befestigt werden muß. der seinerseits durch eine besondere Lageranordnung drehbar gelagert werden muß. Bei der lnduktionserhitzungsvorrichtung nach der Erfindung dreht sich hingegen die Sekundärwicklung innerhalb der Primärwicklung und wird auch durch dieselbe geführt. Dadurch werden der Rahmen und die besondere Lageranordnung eingespart.There are already induction heating devices became known in which the secondary winding is movable with respect to the primary winding (CH-PS 2 76 212). However, a disadvantage of these known devices is that the secondary winding is on must be attached to a surrounding frame. which in turn by a special bearing arrangement must be rotatably mounted. In the induction heating device of the invention, it rotates on the other hand, the secondary winding is within the primary winding and is also passed through the same. Through this the frame and the special bearing arrangement are saved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtSeveral exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described below described in more detail. It shows
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer lnduktions-F i g. 1 is a perspective view of an induction
erhitzungsvorrichtung nach der Erfindung,heating device according to the invention,
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Induktionserhitzungsvorrichtung nach der Erfindung undF i g. Figure 2 is a perspective view of another embodiment of the induction heating device according to the invention and
F i g. 3 eine perspektivische Teilüiisicht eines öffnenden Induktors.F i g. 3 is a partial perspective view of an opening Inductor.
Die in Fig. 1 dargestellte Induktionserhitzungsvorrichtung enthält eine Primärwicklung, die in einen Hohlzylinder 1 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Epoxydharz eingebettet und mit einem Wechselstromgenerator 2 über Abgriffe 3 verbunden ist, welche die Wahl einer geeigneten Windungszahl der Primärwicklung ermögliche·.!. Im Innern des Hohlzylinders 1 ist eine Sekundärwicklung angeordnet, die durch ein einziges gebogenes Kupferblech 4 gebildet und entlang zweier Mantellinien 5 und 6 offen ist. An der Stelle der beiden N'iantellinien 5 und 6 ist das Blech 4 durch zwei Ansätze 7 und 8 verlängert, die zusammen mit einer von ihnen eingeschlossenen dünnen Isoliermaterialschicht eine Sandwichstruktur bilden. Das Isoliermaterial kann Luft. Glimmer. Polytetrafluoräthylen usw. oder auch eine Kombination von mehreren verschiedenen Isoliermaterialien sein. Die Ansätze 7 und 8 sind zum Inneren des gebogenen Blechs 4 hin gerichtet. Ihre radialen Abmessungen überschreiten vorzugsweise ein Viertel der axialen Lange des gebogenen Blechs 4. und ihre Lunge in der Richtung der Mantellinien 5 und 6 überschreitet bei weitem die axiale Länge des gebogenen Blechs 4. Bei dem Fall von Fi g. I bilden die Ansätze 7 und 8 die Rahmen eines Fensters, durch dessen Öffnung der Hohlzylinder 1 geht. Damit der Hohlzylinder 1 in die Öffnung eingebracht werden kann, sind die Rahmen an Kanten 9 und 10 verschraubt. Mit den Ansätzen 7 und 8 ist ein Induktor 11 verbunden, der die Erhitzung eines Werkstücks 12 ermöglicht. Die Kühlung der Primärwicklung im Hohlzylinder 1 kann durch eine Wasserkühlung über Rohrleitungen 13 erfolgen. Die Kühlung der Sekundärwicklung kann gleichfalls durch Wasser erfolgen, beispielsweise durch Kupferrohre, die am Blech 4, an den Ansätzen 7 und 8 und am Induktor 11 angeschweißt sind, doch kann man sich auch oft mit der natürlichen Kühlung begnügen, wie in F i g. 1 gezeigt ist.The induction heating device shown in Fig. 1 includes a primary winding which is in a Hollow cylinder 1 made of insulating material, for example embedded in epoxy resin and with an alternator 2 is connected via taps 3, which allows the choice of a suitable number of turns of the primary winding enable ·.!. In the interior of the hollow cylinder 1, a secondary winding is arranged, which is through a single bent copper sheet 4 is formed and is open along two surface lines 5 and 6. In the place of the two N'iantellinien 5 and 6 is the sheet 4 by two approaches 7 and 8 extended along with one of them enclosed thin insulating material layer form a sandwich structure. The insulating material can be air. Mica. Polytetrafluoroethylene etc. or a combination of several different insulating materials be. The lugs 7 and 8 are directed towards the inside of the bent plate 4. Your radial Dimensions preferably exceed a quarter of the axial length of the bent sheet 4. and their Lung in the direction of the surface lines 5 and 6 by far exceeds the axial length of the bent sheet 4. In the case of FIG. I make that Approaches 7 and 8, the frame of a window, through the opening of which the hollow cylinder 1 goes. So that the Hollow cylinder 1 can be introduced into the opening, the frames are screwed to edges 9 and 10. With the approaches 7 and 8, an inductor 11 is connected to the the heating of a workpiece 12 enables. The primary winding in the hollow cylinder 1 can be cooled take place by water cooling via pipes 13. The cooling of the secondary winding can also take place through water, for example through copper pipes attached to the sheet metal 4, to the lugs 7 and 8 and are welded to the inductor 11, but you can often content themselves with natural cooling, as shown in FIG. 1 is shown.
Die Ausbildung von F i g. I hat den Vorteil, daß die Anschlüsse an den Enden der Sekundärwicklung vollkommen symmetrisch sind. Demzufolge ist ihre Störwirkung äußerst gering, und zwar umso mehr, als wegen der großen radialen Abmessungen der Ansätze 7 und 8 die Stromdichte darin klein ist. Infolge des kleinen Abstands zwischen den Ansätzen 7 und 8 besteht ein Nahewirkungseffekt, der identische Stromverteilungen in diesen Ansätzen zu erzeugen sucht.The training of F i g. I has the advantage that the connections are at the ends of the secondary winding are perfectly symmetrical. As a result, their disruptive effect is extremely small, all the more so than because of the large radial dimensions of the lugs 7 and 8, the current density therein is small. As a result of the small Distance between the approaches 7 and 8 there is a proximity effect, the identical current distributions seeks to generate in these approaches.
Das gebogene Blech 4 kann auf der Innenfläche des Hohlzylinders 1 gleiten und insbesondere Drehbewegungen um einen Winkel von mehr als 90° ausführen. Dadurch kann der Induktor 11 von dem Werkstück 12 gelöst werden, beispielsweise für den Zugang von Hebe- und Handhabungsgeräten, die nicht dargestellt sind. Andererseits ist es durch diese Beweglichkeit möglich. daß der Induktor während der Bearbeitung Höhenunterschieden 14 des Werkstücks folgen kann. Zu ciiesem Zweck kann der Induktor 11 mit einem Schuh versehen sein, der auf dem Werkstück gleitet oder rollt, beispielsweise in Form einer Kugel oder eines Korundumrohres 45. Offensichtlich kann durch die Wahl der Abmessung der öffnung des von den Ansätzen gebildeten Fensters eine gewisse Beweglichkeit in der Achsrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise dazu ausgenutzt werden kann, Induktoren ohne Trennen ihrer Anschlüsse zu öffnen oder mit Hilfe einer nicht dargestellten geeigneten Feder Warmverformungen des Werkstücks zu folgen.The bent sheet metal 4 can slide on the inner surface of the hollow cylinder 1 and, in particular, perform rotary movements through an angle of more than 90 °. As a result, the inductor 11 can be detached from the workpiece 12, for example for access to lifting and handling devices that are not shown. On the other hand, this mobility makes it possible. that the inductor can follow height differences 14 of the workpiece during machining. To ciiesem purpose of the inductor 11 can be provided with a shoe which slides on the workpiece, or rolls, for example in the form of a sphere or a Korundumrohres 45. Obviously, the opening can be obtained by choosing the dimension of the window formed from the approaches a certain mobility in be provided in the axial direction, which can be used, for example, to open inductors without separating their connections or to follow hot deformations of the workpiece with the aid of a suitable spring (not shown).
Bei der Ausführungsform von F i g. 2 umschließt ein Hohlzylinder 15 aus Isoliermaterial mit länglichem Querschnitt und zwei Ausnehmungen mit kreisrundem Querschnitt zwei Primärwicklungen. In die beiden Ausnehmungen von kreisrundem Querschnitt sind zwei Sekundärwicklungen 16 und 17 eingesetzt, von denen jede mil zwei Ansätzen 18, 19 bzw. 20, 21 versehen ist. jedes Paar von Ansätzen speist eine Induktionshälfte 22 bzw. 23, und zwischen die Induktionshälften kann ein zu erhitzendes Werkstück 24 eingebracht werden. Der Induktor kann ohne iigendeine Trennung der Anschlüsse dadurch geöffnet werden, daß die aus den Teilen 16, 18, 19, 22 bestehende Anordnung um die Achse der Wicklung 16 und die aus den Teilen 17, 20, 21, 23 bestehende Anordnung um die Achse der Wicklung 17 verschwenkt werden. Es ist auch möglich, mir eine der Anordnungen 16, 18, 19, 22 bzw. 17, 20, 21, 23 beweglich zu machen. Der öffnende Induktor kann auch in der in Fig. 3 gezeigten Weise ausgebildet sein, wobei die entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 versehen sind.In the embodiment of FIG. 2 encloses a hollow cylinder 15 made of insulating material with an elongated Cross-section and two recesses with a circular cross-section, two primary windings. In the two Recesses of circular cross-section are two secondary windings 16 and 17 used, of which each with two lugs 18, 19 and 20, 21, respectively. each pair of lugs feeds an induction half 22 or 23, and a workpiece 24 to be heated can be inserted between the induction halves. Of the Inductor can without any disconnection of the connections are opened by the fact that the assembly consisting of parts 16, 18, 19, 22 around the axis of Winding 16 and the arrangement consisting of parts 17, 20, 21, 23 around the axis of winding 17 be pivoted. It is also possible to give me one of the To make arrangements 16, 18, 19, 22 or 17, 20, 21, 23 movable. The opening inductor can also be used in the in 3, the corresponding parts being given the same reference numerals as in Fig. 2 are provided.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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