Induktionsheizgerät zum Wärmebehandeln von metallischen Werkstücken
Induktionsheizgeräte zum Wärmebehandeln von metallischen Werkstücken, wie beispielsweise
zum Härten, Anlassen, Glühen, Entspannen, Anwärmen für Zwecke des Warmformgebens
u. dgl., werden bekanntlich ein- und mehrwindig ausgeführt. Vielfach ist es notwendig,
solche Induktoren, die das Werkstück während der Behandlung umschließen, aufklappbar
zu machen. Betriebssicher sind aber solche aufklappbaren Induktoren nur dann, wenn
sie einwindig sind, weil es sich dann, wenn auch mit gewissen Schwierigkeiten, erreichen
läßt, daß der Kontakt an den Trennstellen des Leiters sichergestellt ist. Bereits
bei einem einwindigen Induktor ergeben sich indes schon Schwierigkeiten infolge
des Verschleißes der Kontaktstellen, und bei mehrwindigen Induktoren läßt sich der
Kontakt in jeder einzelnen Windung gleichmäßig überhaupt nicht aufrechterhalten.
Gerade aber für mehrwindige Induktoren, die das Werkstück auf eine große axiale
Länge umschließen, ist die Aufklappbarkeit des Gerätes eine wesentliche Voraussetzung
für einen praktisch durchführbaren Betrieb überhaupt. Bekanntlich muß der Kopplungsspalt
zwischen Werkstück und Induktor verhältnismäßig klein sein, und es ist naturgemäß
schwierig, in ein geschlossenes rohrförmiges Induktionsgerät ein schweres Werkstück
großer axialer Länge einzuführen, ohne daß der Induktor durch Anecken des Werkstückes
beschädigt oder zerstört wird. Hinzu kommt, daß die Gesamteinrichtung einschließlich
der Hebezeuge eine große Bauhöhe verlangt, wenn das Werkstück von oben her axial
in den Induktor eingeführt werden soll. Vornehmlich für Schmelzöfen sind Induktoren
bekannt, die aus einem ringförmigen lamellierten Eisenkern bestehen, der nach Art
eines Stators einer Elektromaschine ausgebildet ist, d, h. der Kern ist in axialer
Richtung mit Nuten versehen, in die die Wicklung eingelegt wird. In diesen
ringförmigen
lamellierten Eisenkern, in dessen Nuten die Wicklung eingelegt ist, wird der Schmelztiegel
mit engen Kopplungsspalt eingesetzt. Diese Vorrichtung, die mit jeder beliebigen
Frequenz betrieben werden kann und die auch unter gleichmäßiger Belastung der Phasen
an dreiphasigen Wechselstrom angeschlossen werden kann, läßt sich auch verwenden
für das Wärmebehandeln von Werkstücken. Allerdings besteht bei einer solchen Einrichtung
noch der Nachteil, daß die Werkstücke axial eingeführt werden müssen.Induction heater for heat treatment of metallic workpieces
Induction heating devices for heat treatment of metallic workpieces, such as
for hardening, tempering, annealing, stress relieving, heating for the purpose of hot forming
and the like, are known to be single-winded and multi-winded. In many cases it is necessary
such inductors, which enclose the workpiece during treatment, can be opened
close. However, such hinged inductors are only operationally reliable if
they are one-winded, because then it can be achieved, albeit with certain difficulties
lets that the contact is ensured at the separation points of the conductor. Already
with a single-turn inductor, however, difficulties arise as a result
the wear of the contact points, and with multi-turn inductors the
Evenly not maintaining contact in every single turn at all.
But especially for multi-turn inductors that place the workpiece on a large axial
Enclose the length, the opening of the device is an essential requirement
for a practically feasible operation at all. As is known, the coupling gap
be relatively small between workpiece and inductor, and it is natural
difficult to carry a heavy workpiece into a closed tubular induction device
large axial length without removing the inductor by bumping into the workpiece
damaged or destroyed. In addition, the entire facility including
the hoist requires a large overall height if the workpiece is axially from above
to be introduced into the inductor. Inductors are primarily used for melting furnaces
known, which consist of a ring-shaped lamellar iron core, which according to Art
a stator of an electrical machine is formed, d, h. the core is in axial
Provide grooves in the direction in which the winding is inserted. In these
annular
Laminated iron core, in the grooves of which the winding is inserted, becomes the crucible
used with narrow coupling gap. This device that works with any
Frequency can be operated and that also with even loading of the phases
can be connected to three-phase alternating current can also be used
for the heat treatment of workpieces. However, there is such a facility
nor the disadvantage that the workpieces have to be inserted axially.
Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß der
ringförmige Kern aus mindestens zwei zusammenfügbaren Einzelteilen besteht, die
durch radiale Trennstellen durch den Ring geschaffen werden. Die Einzelteile können
beispielsweise mittels Scharnieren zusammengehalten werden, so daß der ringförmige
Kern durch Aufklappen zu öffnen ist. Es ist aber auch möglich, die Einzelteile des
Ringes an Führungen zu befestigen, die ein Zusammenfügen der Einzelteile des Ringes
in radialer Richtung gestatten. Die elektrische Verbindung der Wicklungen der Kern-bzw.
Ringeinzelteile untereinander wird mittels flexibler Kabel hergestellt. An Stelle
-flexibler Kabel können auch Leiter vorgesehen werden, die mit Verbindungssteckern
ausgerüstet sind, oder auch Stege, die aasgeklemmt oder angeschraubt werden.This disadvantage is eliminated according to the invention in that the
ring-shaped core consists of at least two pieces that can be joined together
created by radial separation points through the ring. The items can
be held together, for example by means of hinges, so that the annular
The core can be opened by opening it. But it is also possible to use the individual parts of the
To attach the ring to guides that join the individual parts of the ring
allow in the radial direction. The electrical connection of the windings of the core or.
Individual ring parts with one another are produced using flexible cables. Instead of
- Flexible cables can also be provided with conductors with connector plugs
are equipped, or webs that are pinched or screwed on.
Es hat sich gezeigt, daß die Trennstellen im Eisenkern zu einer Störung
des Magnetfeldes keinen Anlaß geben und somit eine gleichmäßige Heizwirkung im Werkstück
sichergestellt ist. Dieses Ergebnis war nicht ohne weiteres zu erwarten. Es mußte
angenommen werden, daß an den Trennstellen erhebliche magnetische Störungen infolge
eines erhöhten magnetischen Übergangswiderstandes eintreten mußten, und es ist daher
auch stets für derartige Eisenkerne, wie beispielsweise bei elektrischen Maschinen
u. dgl., gefordert worden, daß sie dem magnetischen Fluß einen ununterbrochenen
Kreis, insbesondere ohne Abschnitte unterschiedlichen Widerstandes, zur Verfügung
stellen. Es wurde daher angenommen, daß ein solcher Kern unter Beachtung der obengenannten
Forderung fest in sich geschlossen sein müsse und keine radialen Trennstellen aufweisen
dürfe.It has been shown that the separation points in the iron core cause a disturbance
of the magnetic field and thus a uniform heating effect in the workpiece
is ensured. This result was not to be expected without further ado. It should
it is assumed that considerable magnetic interference as a result of the separation points
an increased magnetic contact resistance had to occur, and it is therefore
also always for such iron cores, such as in electrical machines
and the like, have been required to make the magnetic flux uninterrupted
Circle, especially without sections of different resistance, are available
place. It was therefore assumed that such a core, taking into account the above
Requirement must be firmly closed and have no radial separation points
may.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
in einem Querschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt.In the drawing, for example, is a device according to the invention
shown in a cross section through an example embodiment.
Das Werkstück i ist eine Welle od. dgl. von erheblicher Länge, die
zur Gänze oder über eine große Strecke ihrer axialen Länge wärmebehandelt werden
soll. Hierzu ist ein Induktor vorgesehen, der aus einem Eisenring 2 besteht. Der
Eisenring setzt sich zusammen aus einzelnen Blechringen, die in Achsrichtung aufeinander
gestapelt sind, wobei jeweils, wie bei einem Stator einer Elektromaschine, zwischen
den einzelnen Blechen Isolierschichten, beispielsweise aus -Papier od. dgl., vorgesehen
sind. Die Innenwandung des so gebildeten Rohres ist mit Nuten 3 versehen, die sich
in Achsrichtung erstrecken. In diese Nuten sind die Heizleiter eingelegt. An den
Stellen q ist der Eisenring 2 radial aufgeschnitten, so daß der Ring in zwei Hälften
2' und 2" zerfällt. Beispielsweise bei 5 kann ein Scharnier vorgesehen sein, um
die Teile 2' und 2" aufklappbar zusammenzuhalten.The workpiece i is a shaft or the like. Of considerable length, the
be heat treated in whole or over a large part of their axial length
target. An inductor consisting of an iron ring 2 is provided for this purpose. Of the
Iron ring is made up of individual sheet metal rings that are stacked in the axial direction
are stacked, each, as with a stator of an electric machine, between
Insulating layers, for example made of paper or the like, are provided for the individual metal sheets
are. The inner wall of the tube formed in this way is provided with grooves 3, which
extend in the axial direction. The heating conductors are inserted into these grooves. To the
Points q the iron ring 2 is cut open radially so that the ring is in two halves
2 'and 2 "disintegrate. For example at 5 a hinge can be provided to
to hold the parts 2 'and 2 "hinged together.
Um die Verbindung zwischen der Wicklung im Teil--,' und der Wicklung
im Tei12" herzustellen, ist im Ausführungsbeispiel ein flexibles Kabel 6 vorgesehen,
das die Aufklappstelle überbrückt. Die Zu- und Ableitungen zur Gesamtwicklung können
beispielsweise bei einphasigem Betrieb bei 7' und liegen. Bei dreiphasigem Betrieb
unter gleichmäßiger Belastung der drei Phasen könnte der Anschluß auch so erfolgen,
wie bei 8', 8" und 8"' angedeutet.To the connection between the winding in the part -, 'and the winding
in part 12 ", a flexible cable 6 is provided in the exemplary embodiment,
that bridges the opening point. The supply and discharge lines to the overall winding can
for example, in single-phase operation at 7 'and. With three-phase operation
with an even load on the three phases, the connection could also be made
as indicated at 8 ', 8 "and 8"'.
In dem Beispiel ist angenommen, daß der Ring durch zwei Radialschnitte
aufgetrennt ist, so daß zwei Ringhälften entstehen. Es können aber beispielsweise
auch drei Radialschnitte gelegt werden, so daß drei Teile entstehen, und die Schaltung
könnte in einem solchen Fall so vorgenommen werden, daß in jedem Ringdrittel die
Wicklung für eine Phase untergebracht wird. Auch andere Aufteilungen sind je nach
den gegebenen Betriebsbedingungen möglich. Es ist ferner nicht erforderlich, daß
die Kerneinzelteile durch Scharniere aufklappbar zusammengehalten werden. Es ist
vielmehr auch denkbar, andersgeartete Führungen für das öffnen und Schließen des
Ringes vorzusehen. In allen Fällen wird erreicht, daß das Werkstück nicht axial
eingefahren zu werden braucht, sondern gewissermaßen seitlich in den Induktor eingelegt
werden kann. Die Bauhöhe der gesamten Anlage einschließlich der Hebezeuge verringert
sich dadurch beträchtlich; das Auswechseln der Werkstücke wird wesentlich erleichtert
und eine Zerstörung oder Beschädigung des Induktors praktisch selbst dann ausgeschlossen,
wenn zwischen Werkstück und Induktor ein äußerst geringer Kopplungsspalt bestehen
muß.In the example it is assumed that the ring is cut through two radial cuts
is separated, so that two ring halves are formed. But it can, for example
also three radial cuts are made, so that three parts are created, and the circuit
could in such a case be made so that in each third of the ring
Winding is accommodated for one phase. Other divisions are also available depending on the
possible under the given operating conditions. It is also not necessary that
the individual core parts are held together by hinges so that they can be opened. It is
Rather, different types of guides for opening and closing the is also conceivable
Ring to be provided. In all cases it is achieved that the workpiece is not axial
Needs to be retracted, but to a certain extent inserted laterally into the inductor
can be. The overall height of the entire system including the hoists is reduced
thereby considerably; changing the workpieces is made much easier
and destruction or damage to the inductor is practically impossible even if
if there is an extremely small coupling gap between the workpiece and the inductor
got to.