DE408071C - Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkoerpern durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN ALI 10. JANUAR 1925

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

01

- JVr 408071 -KLASSE 21h GRUPPE .12

(S 65212 VIIIJ2ih*)

Snead & Company in Jersey City, New Jersey, V. St. A.

Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkörpern durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1924 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die'Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 16. Mai 1923 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung von Metallkörpern, bei der ein elektrischer Strom durch dieselben geleitet wird. Die Vorrichtung ist besonders für Metallkörper gleichmäßigen Querschnittes verwendbar, z. B. für Stangen,

Röhren u. dgl. Die Wärmebehandlung der Gegenstände mit einer solchen Vorrichtung ist nicht nur äußerst genau, sondern erfolgt auch sehr schnell.

Gemäß der Erfindung wird das Metallstück von zwei Klemmvorrichtungen festge-

halten, von denen die eine leicht verschiebbar auf ihrem Bett sitzt, um bei Wärmeausdehnung des Gegenstandes verschoben zu werden. Die Klemmvorrichtungen selbst werden durch Elektromagnete überwacht, und die Stärke der Erhitzung wird durch die Verschiebung eines beweglichen Schlittens, auf welchem eine der Klemmvorrichtungen sitzt, auf einen Zeiger übertragen, der die ίο Hitzegrade anzeigt.' Der Schlitten mit der einen Klemmvorrichtung wird von der anderen Klemmvorrichtung ständig 'durch ein Gewicht weggezogen, um den festgehaltenen Metallkörper stets gerade zu erhalten. In der nachstehenden Beschreibung wird hauptsächlich auf das Ausglühen von Röhren Bezug genommen.

Abb. ι ist eine Seitenansicht der Vorrichtung, welche ein Rohr zwecks Erhitzung festhält. Der mittlere Teil der Vorrichtung ist weggebrochen, und der rechte obere Teil ist im Schnitt nach Linie 1-1 der Abb. 3 gezeigt.

Abb. 2 ist ein Querschnitt nach 2-2 der Abb. ι;

Abb. 3 ist ein Mittelschnitt durch die Vorrichtung, wobei der rechte Teil derselben in Endansicht gezeigt ist;

Abb. 4 ist ein senkrechter Längsmittelschnitt nach Linie 4-4 der Abb. 5;

Abb. 5 ist eine Draufsicht der Abb. 3, wobei die Teile, wie in Abb. 4, Linie 5-5, angedeutet, oberhalb derselben weggebrochen sind.

Abb. 6 ist eine abgebrochene Ansicht der Anzeigevorrichtung;

Abb. 7 ist ein Stromkreisdiagramm. Die Vorrichtung besteht aus den Betten 10, 11, welche zum Festhalten der Enden des Metallstückes P dienen, durch welches der Strom gesandt werden soll. Die Betten werden von Längsbalken 12 getragen, welche von Beinen 13 unterstützt werden. Die Betten 10, 11 ruhen auf den wagerecht verlaufenden Balken 12 und tragen das Metallstück oberhalb derselben. Die Klemmvorrichtungen 14, 15 der Betten sind seitlich offen, so j daß das Arbeitsstücke von der Seite einge- I führt oder herausgenommen werden kann. [ Die Klemmvorrichtungen können auch so an- | geordnet sein, daß das Werkstück von oben j durch die Schwerkraft zugeführt und dann I nach unten in ein Bad fallen gelassen wird. Die Betten 10, 11 sitzen verschiebbar auf den Balken 12 und ruhen auf diesen mit wagerechten Flanschen 16, während senkrechte Flanschen 17 zur Führung dienen. Zur leich- j teren Verschiebung des linken Bettes 10 ist zwischen dessen Flanschen 16 und den Balken j ein Reibung verhindernder Belag 18 vorge- j sehen. Zum Festhalten des Bettes 10 in ein- '■ ' gestellter Lage auf den Balken 12 ist eine ' Klemmplatte 19 vorgesehen, die unter die j Balken 12 greift. Die Klemmplatte wird auf ' Stangen 20 geführt, die sich von dem Bett 10

nach unten erstrecken, und Klemmschrauben i 21 mit Handgriffen 22 und Köpfen 23 erstrecken sich nach unten und stehen in Gej windeeingriff mit der Klemmplatte, um dieselbe gegen die Balken anzuziehen. Das j Bett 11 kann lediglich durch sein Gewicht ι auf den Balken 12 festgehalten werden. j Vorzugsweise bleibt das Bett 11 in seiner ; Lage, und das Bett 10 wird bei Änderung der Länge des Werkstückes verschoben. Doch kann auch der umgekehrte Vorgang stattl finden.

j Um der Längenausdehnung des Arbeits- : Stückes während der Erhitzung Rechnung zu i tragen, kann die rechte Klemmvorrichtung ; 15 leicht verschoben werden. Zu diesem I Zweck ist die Klemmvorrichtung 15 auf ' einem Schlitten 25 befestigt, der leicht verschiebbar in Führungskanälen 26 (Abb. 3) des Teiles 24 des Bettes 11 gelagert ist. Wie i in den Abb. i, 3, 4 und S gezeigt, sind die Führungskanäle 26 U-förmig ausgebildet. Der Schlitten 25 weist senkrechte Rollen 27 auf, die zwischen den oberen und unteren Seiten des Führungskanals verlaufen, und wagerechte Rollen 28, welche gegen die senkrechten Wände der Führungskanäle 26 anlaufen. Auf diese Weise wird der Schlitten 25 mit der Klemmvorrichtung 15 in genauer Deckung mit dem Bett 10 und der Klemmvorrichtung 14 gehalten und kann der Schlitten durch eine geringe Kraft leicht bewegt werden.

Um ein Werfen des Werkstückes P zu verhindern, wird der Schlitten 25 vorzugsweise vom Bett 10 weggezogen, um gewissermaßen das Arbeitsstück zu strecken. Dies geschieht durch ein Gewicht 30, das durch ein Seil 32 an einem Ansatz 31 des Schlittens befestigt ist und über eine Rolle 33 läuft, die in einer Öffnung im Boden 34 des Teiles 24 des Schlittens vorgesehen ist und in seitlichen Vorsprüngen, die vom Boden auslaufen, auf einer Welle 35 gelagert ist. Durch ein großes Gewicht kann, wenn notwendig, eine ziemlich no starke Spannung hervorgerufen werden, um das Rohr P geradezuhalten bzw. leichte Krümmungen auszugleichen, wenn dasselbe weich wird. Nach jeder Erhitzung wird der Schlitten 25 genau in die Anfangsstellung mit Bezug auf das Bett 10 zurückgeführt, so daß eine bestimmte Länge des Rohres P mit einem bestimmten elektrischen Widerstand zwischen den Klemmvorrichtungen 14, 15 jederzeit eingeschlossen ist. Der Schiitten 25 wird durch ein Pedal 36 nach rückwärts bewegt, das bei 37 an dem Bein 13

angelenkt ist und mit 'dem Schlitten 25 durch eine Schnür 38 verbunden ist, welche über eine andere Nut der Rolle 33 läuft.

Die Klemmvorrichtungen 14, 15 sind einander gleich und in derselben Weise auf dem Bett 10 bzw. dem Schlitten 25 befestigt, so daß die Beschreibung der Vorrichtung 15 für beide ausreichend ist.

Wie aus den Abb. 1, 3, 4 und 5 hervorgeht, besteht die Klemmvorrichtung 15 aus einem U- oder jochförmigen Kopf, der auf einer Längsseite aufruht und obere und untere Klemmbacken 40 und 41 aufweist. Der untere flache Teil 42 des Joches 15 ist durch Bolzen auf dem Schlitten 25 befestigt, und zwar über einer in Längsrichtung sich erstreckenden Öffnung am linken Ende desselben. Die elektrischen Leitungen führen nicht unmittelbar zu denKlemmbacken40, 41, sondern zu dem Kopf 15, und daher ist er von dem Schlitten 25 durch einen U-förmigen Bogen 43 isoliert. Der flache Bodenteil 42 des Kopfes trägt eine Klemmschraube 44, welche zum Festhalten des iünf Leiter enthaltenden Kabels 45 dient. Vorzugsweise dienen die Klemmbacken 40, 41 selbst als Kontakte, um den elektrischen Strom auf das ArbeitsstückP zu übertragen, und sind so ausgebildet, daß sie selbst durch den Strom erhitzt werden, sie sind z. B. von geringem Querschnitt und bestehen aus Material, das einen hohen Widerstand besitzt, z. B. Nichrom, um einAbkühlen des Rohres an den Stellen, wo die Klemmbacken angreifen, zu verhindern, wodurch diese Stellen nicht genügend ausgeglüht werden würden.

Im Ausführungsbeispiel besteht die obere , Klemmbacke 40 aus einem solchen Stück Metall, welches in einer senkrechten Führung des oberen Jochteiles gelagert ist, und eine Setzschraube 46 ist zur Verschiebung der Klemmbacke 40 und eine Klemme 47 zum \ Feststellen vorgesehen. Die untere Klemmbacke 41 besteht ebenfalls aus einem solchen · Metallstück, welches von einem Teil 50 getragen wird, der in einer senkrechten Bohrung einer Nabe 51 geführt wird, welche von dem unteren Jochteil 42 herabhängt. Der Teil 50 ist beweglich, um die Klemmbacke 41 in Berührung mit dem Werkstück P zu halten oder dasselbe loszulassen. Die elektrische ■ Verbindung zwischen der unteren Klemmbacke 41 und dem Joch oder Kopf 15 wird ' durch einen biegsamen, aus vielen Blechen bestehenden Leiter 52 hergestellt, der mit dem Bodenteil 42 des Kopfes und außerdem mit einem Ansatz des Teiles 50 verbunden ist. Die Mittel zur \^Terschiebung der unteren Klemmbacke 41 werden vorzugsweise vom Schlitten 25, und zwar vom Kopf 15, getragen, da dieser bereits vom Schlitten isoliert ist. Wie gezeigt, wird die Klemmbacke 41 durch einen Elektromagneten 54 bewegt, welcher in einem Rahmen 55 gelagert ist, der an unteren seitlich hervorstehenden Ansätzen der Nabe 51 befestigt ist. Die Öffnung oder Abwärtsbewegung der Klemmbacke 41 erfolgt durch Schwerkraft und kann weiterhin durch eine Feder 57 beschleunigt werden. Die Feder sitzt zwischen 'den unteren Teilen des Rahmens 55 und einem Bund 58, welcher auf das untere Ende des Kernes 59 aufgeschraubt ist. Wenn der Elektromagnet 54 mit den üblichen Mitteln ausgestattet ist, durch die die Erregung schnell neutralisiert wird, genügt die Schwerkraft zum Öffnen der Klemmvorrichtung. Ist der Magnet 54 erregt, so werden die Teile 59 und 61 des Kernes gehoben und damit ver- ; mittels einer Stange 62 der Teil 50 und die Klemmbacke 41. Nach Unterbrechung des Stromes zum Magneten 54 drückt die Feder 57 den Teil 59 des Kernes zurück. Die Bewegung wird durch einen Stift 02^a begrenzt ' fAbb. 4). Dadurch wird ein sonst offener Hilfsschalter 63 geschlossen, dessen bewegliches Glied von Teil 50 getragen wird. Durch die Teilung des Kernes in zwei Teile 59, 61 soll die Übertragung der Federspannung beim Schließen des Hilfsschalters 63 auf denselben verhindert werden. Die Wirkung dieses Relaisschalters 63 wird späterhin beschrieben. Es kann auch ein zweiter, schwächerer Elektromagnet über dem unteren angeordnet sein, um das Öffnen der Klemmvorrichtung zu bewerkstelligen.

Wie aus den Abb. 1, 3, 4 und 5 ersichtlich, kann die Heizperiode durch die Ausdehnung des Werkstückes P beschränkt werden. Auf dem feststehenden Betteil 24 ist · eine Zahnstange 64 angeordnet, welche in Eingriff mit einem Ritzel 65 steht, das am unteren Ende einer schräg verlaufenden Welle 66 befestigt ist. Die Welle ruht in Lagern des Schlittens 25 und trägt am oberen Ende einen radial sich erstreckenden Arm 67. Wird der Schlitten 25 durch die Ausdehnung des Werkstückes P nach rechts bewegt, so wird der Arm 67 entgegen der Uhrzeigerdrehung in einem flachen Gehäuse 68 bewegt. Letzteres ist in schräger Lage auf dem Schlitten montiert, so daß es von dem Bedienenden leicht gesehen werden kann (Abb. 1 und 4). Bei Drehung des Armes 67 bewegt sich die Spitze 70 desselben über eine Skala 71 (Abb. 6) und zeigt die Temperatur des Werkstückes P an, so daß der Strom von dem Bedienenden zur richtigen Zeit unterbrochen werden kann. Ist die Ausglühhitze erreicht, so kommt ein Kontakt 72 am Arm 67 in Berührung mit einem einstellbaren Kontakt 73, welcher eine Spitze 74 aufweist, die mit der Skala zusammenarbeitet. Durch den Kontakt wird ein Stromkreis

geschlossen, wodurch dem bedienenden Arbeiter ein Signal gegeben wird und durch welchen weiterhin durch einen passenden Relaisschalter der Heizstrom selbsttätig unterbrochen werden kann, um überhitzung zu vermeiden. Die Lage des Schlittens 25, wenn derselbe durch das Pedal 36 zurückgeführt worden ist und zur Aufnahme eines neuen Werkstückes fertig ist, ist eine genau bestimmte. Der Schlitten wird mit dem Bett 24 durch einen unter Federdruck stehenden Bolzen 75 verriegelt (Abb. ι und 5); welcher in eine entsprechende Öffnung 76 des Betteiles 24 hineinfällt. Ein Hebel 77 dient zum Hochheben des Bolzens 75 aus der öffnung. Eine Kontrollvorrichtung ist für das Freigeben des Bolzens 75, damit derselbe in Stellung fallen kann, für die Einstellung und Unterbrechung des Heizstromes und der Klemmen 14, 15 vorgesehen. AVie aus Abb. i, 3, 5 und 7 ersichtlich, wird der Heizstrom und der Strom zur Einstellung der Klemmvorrichtungen 14, 15 durch Schalter 78 bzw. 79 reguliert, welche in der Nähe des Verschlusses 75 auf dem Schlitten 25 angeordnet sind. Alle drei Vorrichtungen werden durch eine Hubscheibe 80 eingestellt, welche in wagerechter Lage bei 81 drehbar von dem Schlitten getragen wird und einen Handgriff 82 aufweist. Werden Werkstücke P ausgeglüht, so ist die Hubscheibe 80 (Abb. 1, 3 und 5) so weit in Uhrzeigerrichtung gedreht worden, daß zuerst der Schalter 79 und die Klemmen 14, 15 geschlossen werden und dann der Bolzen 75 hochgehoben wird, um den Schlitten für die Bewegung freizugeben. Weitere Drehung der Hubscheibe in Uhrzeigerrichtung schließt den Schalter 78, wodurch der Heizstrom eingeschaltet wird. Zurückdrehen der Hubscheibe 80 nach der Erhitzung unterbricht zuerst den Heizstrom, dann wird der Bolzen losgelassen, so daß er bei Erreichung der richtigen Stellung in die öffnung 76 fällt, wenn der Schlitten 25 durch Bewegung des Pedales 36 zurückbewegt wird, und schließlich werden die Klemmen 14 und 15 geöffnet. Ein , Druck auf das Pedal 36 genügt also nicht, es muß zuerst die Hubscheibe 80 gedreht werden, um die Ströme zu unterbrechen und den Schlitten genau in die ursprünglche Lage zurückführen zu können.

Abb. 7 ist ein Stromkreisdiagramm der Vorrichtung. Der Heizstromkreis 45 für die Klemmbacken 40, 41 der Klemmvorrichtungen 14, 15 ist mit der Sekundärspule eines Transformators T verbunden, dessen Primärspule mit der Wechselstromhauptleitung A (220 Volt) durch einen Stromunterbrecherschalter B verbunden ist. Der Kontrollstromkreis & des Schalters B schließt die Kontakte 72, 73 ein, welche durch den Arm 67 infolge der Ausdehnung des Werkstückes P und der Bewegung des Schlittens 25 als auch durch die Stromquelle .S" niedriger Spannung (z. B. 6 Volt starke Batterie) betätigt werden. Wenn die Kontakte 72, 73 den Stromkreis b des ^: .Schalters B schließen, wird der Stromkreis t geöffnet, und der Heizstrom wird dadurch unterbrochen.

Wenn der Schalter B den Stromkreis t öffnet, schließt er einen Hilfsstromkreis η nach der Hauptleitung A und schaltet einen oder mehrere Anzeigeapparate N₃ N' ein, welche diagrammatisch als eine Klingel und eine Lampe angezeigt sind. Zu gleicher Zeit öffnet der Schalter B eine Nebenschlußleitung und verbindet einen Widerstandr in dem Kontrollstromkreis b, um Überhitzen der Solenoidwindung des Schalters B während der Periode zu verhindern, in welcher der Arbeiter die Stellung des Armes 67 nicht beachtet und ehe die Kontakte 72, 73 durch Rückbewegung des Schlittens 25 geöffnet werden oder bis diese Kontakte durch das allmähliche Abkühlen des Werkstückes P geöffnet werden. Ehe der Arbeiter den Schiitten 25 zurückführt, muß er natürlich die Kontrollhubscheibe 80 entgegen der Uhrzeigerbewegung drehen, wodurch der primäre Heizstromkreis t bei 78 unterbrochen wird und weiterhin der Verschlußbolzen 75 freigegeben und der Schalter 79 und die Klemmen 14, 15 geöffnet werden (Abb. 7).

Die Solenoide 54 zur Bewegung der Klemmvorrichtungen 14 utid 15 sind in Serie mit Gleichstromhauptleitungen D durch einen Stromkreis d verbunden, welcher selbstöffnende Relaisschalter X und Y besitzt. Öffnet der Arbeiter den Schalter 79 dtirch Drehung der Hubsclieibe 80, so wird der Kontrollstromkreis χ des Schalters X unterbrochen, und der Stromkreis d und die Klemmen 14 und 15 werden geöffnet, und umgekehrt, wenn der Schalter 79 geschlossen wird. Der Hilfsschalter 63 liegt in dem Kontrollstromkreis y des Relais Y, und wenn dieser Hilfsschalter 63 beim öffnen der Klemmvorrichtung 15 gegeschlossen wird, so wird der Relaisschalter Y geschlossen und in Nebenschluß mit einem Widerstand Z gelegt, welcher Überhitzung der Solenoidwindung 54 der Klemmvorrichtungen 14, 15 verhindert, während dieselben geschlossen sind. Die größtmöglichste Strommenge kann also durch Windungen 54 zwecks Schließens der Klemmvorrichtungen 14, 15 geleitet werden, wenn ihr Kontrollschalter 79 durch die Hubscheibe 80 geschlossen worden ist, während andererseits der Strom in Windung 54 selbsttätig auf einen niedrigeren Wert reduziert wird, wenn die Klemmvorrichtungen nur in ihrer geschlossenen Stellung gegen die Federspannung 57 gehalten werden sollen (Abb. i, 3 und 4).

Claims (9)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Vorrichtung zum Erhitzen von Metallkörpern durch Hindurchleiten des elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, daß auf wagerechten Führungen (12) ein feststehender in Längsrichtung verstellbarer Klemmkopf (14) und ein leicht verschiebbarer Klemmkopf (15) angeordnet sind, deren Klemmbacken (40, 41) zum Festhalten des Werkstückes (P) und zur Stromdurchleitung dienen und durch Verschiebung des Klemmkopfes (15) infolge Ausdehnung des Werkstückes (P) die Heizperiode bestimmt und die Temperaturen auf einer Skala (71) angezeigt werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Klemmbacke (40) fest einstellbar ist und die untere Klemmbacke (41) 'durch Erregung von Elektromagneten (54), welche von den Klemmköpfen getragen werden, in Eingriffsstellung mit der oberen bewegt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Klemmkopf (14) isoliert auf einem in Längsrichtung verstellbaren Bett (10) und der andere Klemmkopf (15) isoliert auf einem Schlitten (25) sitzt, der leicht verschiebbar in einem feststehenden Bett (11) geführt wird und unter Vermittlung eines Gewichtes (30), eines Seiles (32) und einer Rolle (33) von dem ersten Klemmkopf (14) weggezogen wir.d, um bei Erhitzen des Werkstückes ein Werfen desselben zu verhindern.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (25) einen unter Federdruck stehenden Bolzen (75) trägt, der bei Zurückführung des Schlittens in eine Bohrung (76) der wagerechten Führungsbalken (12) eindringt, so daß der Schlitten stets in dieselbe Anfangsstellung zurückgebracht wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Verschlußbolzen sich selbstöffnende Schalter (79, 78) für die Klemmbacken (41) bzw. den Heizstrom vorgesehen sind und durch Drehung einer darüber vorgesehenen Hubleistenscheibe (80) zuerst der Schalter (79) zwecks Schließens der Klemmen geschlossen, dann der Verschlußbolzen (75) gehoben und schließlich der Schalter (78) für den Heizstrom geschlossen wird.
6. 6. \^rorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß eine Zahnstange (64) auf dem Bett (11, 24) in Eingriff mit einem Ritzel (65) steht, auf dessen schräg verlaufender Welle (66) am oberen Ende ein Zeiger (67) befestigt ist, der über eine Temperaturskala (71) spielt und bei Berührung mit einem nach der Skala einstellbaren Kontakt (73) ein Signal gibt und den Heizstrom unterbricht.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmköpfe (14, 15) unmittelbar mit den elektrischen Heizleitungen (45) verbunden sind und daß die beweglichen Klemmbacken (41) durch federnde U-förmige Leitungsstücke (52) unmittelbar mit den Köpfen in Verbindung stehen, um eine gute Leitung des Heizstromes nach den unteren Klemmbacken zu bewerkstelligen.
8. 8. \^rorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbakken (40, 41) aus einem schwer leitenden Material bestehen und so ausgebildet sind, daß sie bei Durchleiten des Stromes stark erhitzt werden.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsschalter (63) von einer der beweglichen Klemmbacken (41) getragen wird, der bei offenen Klemmbacken geschlossen ist und dann durch einen Relaisschalter (Y) einen Widerstand (Z) kurzschließt, der bei geschlossenen Klemmbacken vor dem Elektromagneten (54) liegt und dessen Erhitzung verhindert.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.