DE975120C - Induktionsofen zur gleichmaessigen Erwaermung von langen Werkstuecken, und zwar von solchen verschiedener Laenge oder von Teillaengen derselben - Google Patents
Induktionsofen zur gleichmaessigen Erwaermung von langen Werkstuecken, und zwar von solchen verschiedener Laenge oder von Teillaengen derselbenInfo
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/04—Sources of current
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Description
Wenn Induktionsöfen zur Erwärmung von Werkstücken verwendet werden, beispielsweise zum
Schmieden, ist es wichtig, den Ofen den Werkstücken verschiedener Abmessungen auf einfache
und wärmewirtschaftlich wirksame Weise anzupassen. Die Leistungsverluste des Ofens bei einer bestimmten
Stromdichte, die einer normalen Erwärmungsgeschwindigkeit entspricht, werden im großen
ganzen der Innenfläche der stromführenden Wicklung proportional, während die Nutzleistung ihrerseits
der Außenfläche des zu erwärmenden Werkstückes proportional wird. Aus diesem Grunde ist
es zur Vermeidung unnötiger Wärmeverluste wichtig, daß das Werkstück soweit wie möglich den
wirksamen Teil der Ofenwicklung ausfüllt. Wenn der Querschnitt des Werkstückes sich stark ändert,
hat man in der Regel keinen anderen Ausweg, als für wesentlich verschiedene Querschnitte verschiedene
öfen zu verwenden. Wenn dagegen die Länge des Werkstückes oder dessen zu erwärmender Teil
sich ändert, kann man die Länge des stromführenden Teiles der Wicklung in ein und demselben Ofen
verändern.
Hier ergibt sich die Aufgabe, wie die zur Kompensierung des Blindleistungsverbrauches der Wicklung
erforderlichen Kondensatoren geschaltet werden sollen. Die nächstliegende Maßnahme hierfür,
die auch offenbar in der Praxis versucht worden ist, scheint zu sein, daß man eine größere oder geringere
Anzahl Kondensatoren parallel zur Ofeuwicklung
schaltet, wie man es zu tun pflegt, um seine während des Betriebes sich ändernde Reaktanz zu kompensieren.
Diese Maßnahme hat jedoch zur Folge, daß der kleinste eingeschaltete Teil der Ofenwicklung
der größten Anzahl Kondensatoren und umgekehrt entspricht, weshalb die ganze Kondensatorbatterie
bedeutend größer ausgelegt werden muß, als der Gesamtreaktanz der Ofenwicklung entspricht.
Es ist unmöglich, ohne weiteres die Kondensatoren
ίο in Reihe wie die Wicklungsteile zu schalten, ohne
daß die Umschaltung besonders schwierig wird.
Um die gesamte Blindleistung der Kondensatorbatterie zu begrenzen und um gleichzeitig eine
Kompensierung des Blindleistungsverbrauchs bei jeder Wicklungslänge mit der geringstmöglichen
Anzahl von Umschaltungen zu ermöglichen, erhält der Ofen gemäß der Erfindung mehrere über die
Ofenlänge verteilte und über kurzschließbare Saugdrosseln in Parallelschaltung gespeiste Wicklungen,
von denen zur Einschaltung der wirksamen Spulenbreite entsprechend der Länge der zu erhitzenden
Werkstücke oder Werkstückteile einzelne für sich ein- und ausschaltbar und mehrere unter sich in
Reihe bzw. alle in zwei parallel gespeiste Gruppen mit in Reihe geschalteten Wicklungsteileii zusammen
schaltbar sind, und zwar zugleich mit den den einzelnen Wicklungen zugeordneten und angepaßten
Kondensatoren, die parallel zur Mittelanzapfung der Saugdrosseln und den nicht an diesen angeschlossenen
Enden der Wicklungen liegen.
Es ist ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Badbewegung in Induktionsschmelzöfen während einzelner Phasen des Schmelzvorganges
bekannt. Das Verhältnis der in den verschiedenen Teilen des Schmelzbades fließenden
Sekundärströme1 soll dabei durch entsprechende Regelung des Verhältnisses der diese Badteile umkreisenden
Primärströme durch Erhöhen oder Verringern des Wechselstromwiderstandes der entsprechenden
Teile der Induktionsspule verändert werden, ohne daß dabei Teile der Heizspulen selbst
ab- oder zugeschaltet werden. Bei der Ofenausführung nach der Erfindung handelt es sich aber nicht
um einen Induktionsschmelzofen, sondern um einen Ofen zur induktiven Erwärmung von verschieden
langen Werkstücken. Bei diesem erfolgt die Umschaltung auch nicht, um die Widerstandsverhältnisse
und damit die Heizströme in den einzelnen Wicklungsabschnitten zu verändern.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind schematisch in Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellt.
In Fig. ι ist die Ofenwicklung in zwei Teile, i, 2, mit ungleicher Windungszahl aufgeteilt. Diese
Teile sind mit ihrem einen Ende über eine Saugdrossel 3 an den einen Pol des Hochfrequenzgenerators
4 angeschlossen, während die anderen Enden der beiden Wicklungsteile 1 und 2 an den
anderen Generatorpol angeschlossen sind. In die letztgenannten Verbindungen können Schalter 5 b
und 6b eingeschaltet werden, während ein Schalter 7 zum Kurzschließen der Saugdrossel 3 dienen
kann. Jeder Wicklungsteil ist über einen Schalter 5 a bzw. 6 a mit einem Kondensators bzw. 9 mit einer
der Reaktanz des Wicklungsteiles angepaßten Kapazität parallel geschaltet.
Wenn man beispielsweise den Wicklungsteil 2 mit doppelt soviel Windungen als Teil 1 ausführt,
kann man durch Einschaltung des Teils 1 allein, des Teils 2 allein und beider Teile parallel die wirksame
Ofenlänge in dem Verhältnis 1:2:3 ändern. Bei der Einschaltung nur des einen Teils schließt
man die Saugdrossel durch den Schalter 7 kurz. Ihre eine Hälfte bleibt weiterhin zwischen dem
Generator und der Ofenwicklung eingeschaltet, kann aber keine Spannung aufnehmen, da die ganze
Saugdrossel kurzgeschlossen ist. Von den Kondensatoren läßt man nur denjenigen eingeschaltet, der
zu dem im Augenblick wirksamen Ofenwicklungsteil gehört. Wenn aber einer dieser Teile, 1, wesentlieh
kürzer als der andere ist, wie in der Fig. 1 gezeigt ist, kann man in Reihe mit diesem kürzeren
Teil einige auf diesen verlegte Spulenwindungen 10 schalten. Diese Windungen führen nur den Generatorstrom,
der ein geringer Teil des gesamten Ofenstromes ist, und ergeben deshalb keine nennenswerte
Wärmewirkung, haben aber im wesentlichen die gleiche Reaktanz je Windung wie die wirksame
Wicklung und absorbieren deshalb einen geeigneten Teil der Generatorspannung, die man in der Regel
nicht verändern will, wenn mehrere Öfen an einem gemeinsamen Generator parallel geschaltet sind.
Wenn beide Wicklungsteile eingeschaltet sind, ist der Generator zweckmäßigerweise nur an den
größeren Wicklungsteil angeschlossen. Die Saugdrossel, die dann wirksam ist. zwingt denselben
Strom, durch beide Wicklungsteile zu fließen, und die Spannungen werden hierbei durch die Reaktanz
der Teile bestimmt. Etwaige Spannungsunterschiede werden von der Saugdrossel aufgenommen; um
diese jedoch so klein wie möglich zu halten, sollen die Reaktanzen der Kondensatoren so eng wie möglich
denen der Wicklungsteile angepaßt werden.
In vielen Fällen wünscht man, mit Rücksicht auf die gegebenen Arbeitsverhältnisse, nur das eine
Ende des Werkstückes zu erwärmen und die Werkstücke nur am einen Ende des Ofens einzuführen.
Besonders in solchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Ofen in zwei gleiche, parallel
geschaltete Hauptteile zu unterteilen und hierdurch die wirkliche Länge nur im Verhältnis 1 : 2 zu verändern.
Hierbei kann man, wie auch im Zusammenhang mit einer Unterteilung nach Fig. 1, die Möglichkeit
der Längenänderung steigern, indem man mit einem oder mehreren der parallel geschalteten
Hauptteile einen Teil in Reihe schaltet, dessen Kondensator mit Hilfe eines Zweiwegeschalters mit
dem Parallelkondensator des Hauptteils gleichzeitig mit der Reihenschaltung der beiden Wicklungsteile
in Reihe geschaltet ist. Auf diese Weise kann auch eine Umschaltung dieser beiden wirksamen
Ofenlängen mit einem einzigen Handgriff erfolgen.
Ein Beispiel der zuletzt beschriebenen Schaltung zeigt die Fig. 2. Die beiden parallel geschalteten
Wicklungshauptteile sind hier mit 11 und 12 be-
zeichnet, die Saugdrossel mit 13 und der Schalter für ihre Kurzschließung mit 17. Der Generator ist
mit 14, der Hauptschalter mit 16 und die Hauptkondensatoren
mit 18 und 19 bezeichnet. Die mit dem Wicklungsteil 11, 12 in Reihe geschalteten
Wicklungsteile sind mit 21, 22, ihre Kondensatoren mit 23, 24 und die Schalter für ihre Ein- und Ausschaltung
mit 25, 26 bezeichnet.
Wenn man in Fig. 2 den Schalter 25 nach links legt und den Schalter 26 nach rechts und den Schalter
17 öffnet, wird der ganze Ofen eingeschaltet, was beispielsweise einer wirksamen Länge von sieben
Einheiten entspricht, wenn man annimmt, daß die Länge der Teile 21, 11, 12 je zwei Einheiten und
der Teil 22 einer Einheit entspricht. Legt man nun den Schalter 25 nach rechts, so schaltet man gleichzeitig
den Wicklungsteil 21 und seinen Kondensator 23 aus, wodurch die wirksame Ofenlänge beispielsweise
fünf Einheiten entspricht. Wenn man weiter die Saugdrossel mittels des Schalters 17 kurzschließt
und den Schalter 25 in die Mittellage bringt, bleiben nur die rechten Wicklungsteile 12 und 22
eingeschaltet, entsprechend beispielsweise einer wirksamen Ofenlänge von drei Einheiten. Schließ-Hch
kann man durch Umlegen des Schalters 26 nach links den Wicklungsteil 22 und dessen Parallelkondensator
24 ausschalten, wodurch die wirksame Ofenlänge weiter verkürzt wird, beispielsweise auf
zwei Einheiten. Man kann natürlich die Länge der verschiedenen Wicklungsteile auch anders wählen,
so daß die wirksamen Wicklungslängen andere Verhältnisse erhalten.
Wenn die beiden Hauptteile der Ofenwicklung wie in Fig. 2 im wesentlichen die gleiche Windungszahl
haben, kann man ihre Kondensatoren zu einer einzigen Batterie vereinigen, die zwischen
dem Nullpunkt der Saugdrossel und einer für die äußeren Wicklungsenden gemeinsamen Sammelschiene
eingeschaltet ist, wie Fig. 3 zeigt. Die Hauptteile der Ofenwicklung sind hier mit 31, 32,
die Saugdrossel mit 33, der Generator mit 34, die gemeinsame Kondensatorbatterie mit 35 und die
Zusatzwicklungen mit 36, 37 sowie ihre zugehörigen Kondensatoren mit 38, 39 bezeichnet. Von der
+5 gemeinsamen Kondensatorbatterie soll jedoch die Hälfte abgeschaltet werden können, wenn man nur
den einen Hauptteil der Wicklung verwenden will. Eine Schaltung dieser Art hat besonders den Vorteil,
daß, wenn man die Kondensatorbatterie mit Rücksicht auf die während des Betriebes oder infolge
von etwas unterschiedlichen Abmessungen des Werkstückes sich ändernde Induktanz der Wicklung
einstellbar machen will, eine solche Einstellung mit Hilfe von ein- und ausschaltbaren Kondensatoren
40 leichter wird, als wenn zwei getrennte Kondensatorbatterien vorhanden wären. Die ganze
Einstellung kann in der Hauptbatterie erfolgen, so daß eine besondere Einstellung der Reihenkondensatoren
38, 39 unnötig wird.
Die Fig. 3 zeigt gegenüber Fig. 2 auch die von der gerade beschriebenen unabhängige Abwandlung,
daß der Generator 34 direkt an die Ofenwicklung anstatt an die Kondensatorpole angeschlossen und
im Znsammenhang damit zwischen verschiedenen Anzapfungen an der Ofenwicklung umschaltbar ist,
wodurch man eine weitere Möglichkeit zur Einstellung für verschiedene Betriebsverhältnisse erhält.
Dies ist besonders wichtig beim Parallelbetrieb von mehreren Öfen von einem gemeinsamen Generator
aus, wenn man die Betriebsspannung der einzelnen Öfen unabhängig voneinander ändern will.
In der Praxis führt man jeden Ofen oft für mehrere nebeneinander einschiebbare Werkstücke
aus und dabei oft mit einem länglichen Querschnitt, so daß die Werkstücke überall wenigstens auf zwei
Seiten nahe der Wicklung zu liegen kommen.
Claims (3)
1. Induktionsofen zur gleichmäßigen Erwärmung
von langen Werkstücken, und zwar von solchen verschiedener Länge oder von Teillängen
derselben, gekennzeichnet durch mehrere über die Ofenlänge verteilte und über kurzschließbare Saugdrosseln in Parallelschaltung
gespeiste Wicklungen, von denen zur Einschaltung der wirksamen Spulenbreite entsprechend
der Länge der zu erhitzenden Werkstücke oder Werkstückteile einzelne für sich ein- und ausschaltbar
und mehrere unter sich in Reihe bzw. alle in zwei parallel gespeiste Gruppen mit in
Reihe geschalteten Wicklungsteilen zusammenschaltbar sind, und zwar zugleich mit den den ,
einzelnen Wicklungen zugeordneten und angepaßten Kondensatoren, die parallel zur Mittelanzapfung
der Saugdrosseln und den nicht an diesen angeschlossenen Enden der Wicklungen liegen.
2. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei in Reihe
geschalteten Wicklungsteilen Zweiwegeschalter angeordnet sind, die gleichzeitig einen der genannten
Wicklungsteile und einen ihrer Kondensatoren ein- bzw. ausschalten.
3. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Enden der
Saugdrosseln verbundenen Wicklungsteile mit einer gemeinsamen, durch Ein- und Ausschaltung
von Kondensatoren veränderlichen Kondensatorbatterie parallel geschaltet sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 586822, 494529;
USA.-Patentschrift Nr. 1 946 876.
Deutsche Patentschriften Nr. 586822, 494529;
USA.-Patentschrift Nr. 1 946 876.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 645/13 8.61
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE495443D BE495443A (de) | 1950-04-29 | ||
DEA14589A DE975120C (de) | 1950-04-29 | 1950-04-29 | Induktionsofen zur gleichmaessigen Erwaermung von langen Werkstuecken, und zwar von solchen verschiedener Laenge oder von Teillaengen derselben |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEA14589A DE975120C (de) | 1950-04-29 | 1950-04-29 | Induktionsofen zur gleichmaessigen Erwaermung von langen Werkstuecken, und zwar von solchen verschiedener Laenge oder von Teillaengen derselben |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE975120C true DE975120C (de) | 1961-08-24 |
Family
ID=6923241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEA14589A Expired DE975120C (de) | 1950-04-29 | 1950-04-29 | Induktionsofen zur gleichmaessigen Erwaermung von langen Werkstuecken, und zwar von solchen verschiedener Laenge oder von Teillaengen derselben |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE495443A (de) |
DE (1) | DE975120C (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE494529C (de) * | 1928-04-01 | 1930-03-24 | Lorenz Akt Ges C | Einrichtung zur kontinuierlichen Waermebehandlung von Stoffen mittels Hochfrequenzfeldes |
DE586822C (de) * | 1930-03-18 | 1933-10-26 | Berlin Ilsenburger Metallwerke | Verfahren zur Regelung der Badbewegung in Induktionsoefen ohne Eisenkern |
US1946876A (en) * | 1928-08-07 | 1934-02-13 | Ajax Electrothermic Corp | Heat treating method |
-
0
- BE BE495443D patent/BE495443A/xx unknown
-
1950
- 1950-04-29 DE DEA14589A patent/DE975120C/de not_active Expired
Patent Citations (3)
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DE586822C (de) * | 1930-03-18 | 1933-10-26 | Berlin Ilsenburger Metallwerke | Verfahren zur Regelung der Badbewegung in Induktionsoefen ohne Eisenkern |
Also Published As
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BE495443A (de) |
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