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Anordnung zum Erwärmen eines kontinuierlich fortschreitenden MetaReiters
in Form eines Drahtes, Bandes, Litze od. dgl. mittels elektrischem Stromdurchgang
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erwärmen eines kontinuierlich fortschreitenden
Metallleiters in Form eines Drahtes, Bandes, Litze od. dgl. mittels elektrischen
Stromdurchgangs, wobei der hierfür erforderliche Strom dadurch erhalten wird, daß
der Leiter den Eisenkern eines Transformators mit wenigstens einer Windung umschließt,
die durch eine Kontaktanordnung kurzgeschlossen wird und die Sekundärwicklung des
Transformators bildet.
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Es ist unter anderem in der Kabelindustrie notwendig, den Kabelleiter
mit irgendeinem Verfahren bei der Herstellung weichzuglühen. Der Grund dafür besteht
darin, daß der Leiter durch Kaltverarbeitung, z. B. Ziehen und Formen, eine Änderung
der Kornstruktur erfährt, welche die Eigenschaften des fertigen Kabels verschlechtert.
Dies trifft sowohl für die Handhabung des Kabels als auch für die Leitfähigkeit
des Leitermaterials zu. Das Erwärmen auf eine zum Weichglühen geeignete Temperatur
kann unter anderem dadurch erfolgen, daß elektrischer Strom mit Netzfrequenz durch
den Leiter fließt. Der Strom kann dann dem Leiter entweder direkt durch Kontaktelemente
oder mittels, Induktion zugeführt werden. Diese beiden Vorgänge werden im allgemeinen
so durchgeführt, daß der Leiter durch die Heizanordnung kontinuierlich vorwärts
bewegt und dann in einem Wasserbad abgekühlt wird.
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Gemäß dem erstgenannten Verfahren verläuft der Leiter über zwei Kontaktanordnungen,
die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Strom, dem
Leiter über diese Kontaktanordnungen zugeführt wird. Wenn die Anwendung
zu
großer Ströme nicht erforderlich ist, muß der Ab-
stand zwischen
den Kontaktanordnungen verhältnismäßig lang, z. B. 10 bis 12 m gemacht werden,
so daß dieses Verfahren viel Raum erfordert.
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Gemäß dem. zweiten Erwännungsverfahren wird der Strom induktiv auf
den Leiter übertragen. Bei diesem Verfahren wird ein Transformator verwendet, dessen
Eisenkern mit einer Primärwicklung versehen ist. Der zu erwärmende Leiter verläuft
mit wenigstens einer Windung um den Kern, und mittels einer Kontaktanordnung wird
die Windung kurzgeschlossen, so daß sie eine Sekundärwicklung des Transformators
bildet. Mit diesem Verfahren wird der Vorteil erhalten, daß der große Sekundärstrom
nur in dem Leiter auftritt. Bekannte Ausführungsformen haben jedoch mehrere Nachteile,
im besonderen, wenn eine Litze, erwärmt werden soll. Die, Litzen, und zwar besonders
Litzen mit großen Querschnitten können nicht zu scharfen Biegungen an der Erwärmungsstrecke,
ausgesetzt werden, ohne bleibenden Schaden zu nehmen. Diese Schäden ergeben m* der
weichgeglühten Litze unterschiedliche Eigenschaften in verschiedenen Litzenteilen.
Deswegen müssen den Ausführungsforinen der Führungsrollen und Kontaktrollen in den
bekannten Anordnungen solche Dimensionen (Biegungsradien) gegeben werden, daß die
Anordnungen viel Raum erfordern und mechanisch kompliziert werden, zumal der Leiter
an seiner ganzen Heizstrecke zur Vermeidung von Oxydation vor der Berührung mit
dem Sauerstoff der umgebenden Luft geschützt worden muß.
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Die Kontaktanordnungen der bekannten Anordnungen bestehen aus Scheiben
oder Rollen. Bei solchen Scheiben oder Rollen sucht sich der Strom im besonderen
in dem ersten Berührungspunkt des Leiters mit der Scheiben- oder Rollenbahn infolge
der Reaktanzerscheinung zu konzentrieren, so daß es leicht zu Lichtbogenbildungen
kommen kann. Wenn
eine Litze kurzgeschlossen werden soll, wird der
Berührungspunkt zwischen dem Leiter und der Kontaktscheibe oder Kontaktrolle fortschreitend
verschoben, da die Litze aus einer Anzahl verdrallter Einzeldrähte besteht, so daß
der Lichtbogen eine größere, Ausbreiumgsmöglichkeit hat. Die bekannten Anordnungen
geben also auch nicht eine effektive Lösung des Lichtbogerproblenis, besonders,
da bei diesen Anordnungen wesentlich größere Stromstärken notwendig sind als bei
der Übertragung des Stromes durch Kontaktscheiben oder Kontaktrollen gemäß
dem erstgenannten Erwärmungsverfahren. Bei diesem Verfahren kann man^ durch die,
Verwendung von langen und geraden Leitern mit kleinen Stromstärken arbeiten. Eine
vergrößerte Länge des Heizabstandes ermöglicht nämlich verminderten Strom bei einer
bestimmten Leitergeschwindigkeit und bei einem bestimmten Leiterquerschnitt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der oben beschriebenen Schwierigkeiten.
Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß die Kontaktanordnung so ausgebildet
ist, daß der Leiter in einer oder mehreren Windungen um einen Ring oder eine Trommel
verläuft, der bzw. die drehbar auf Rollen gelagert ist und den Transformatorkern
umschließt, der an sich einen hohen elektrischen Widerstand hat, wobei die Kontaktanordnung
elektrisch leitende Elemente aufweist, die parallel zu der Achse des Ringes oder
der Trommel verlaufen und so gegen den Leiter anliegen, daß elektrischer Stromfluß
zwischen den nebeneinanderliegenden Leiterstellen nur in einer zur Achse des Ringes
oder der Trommel hauptsächlich parallelen Richtung und in einer Lage möglich ist,
die konzentrisch zylindrisch zu dem Ring oder der Trommel längs wenigstens eines
Teiles der Länge verläuft, in dem die Leiterteile nebeneinanderliegen.
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Die Erfindung wird weiter im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kontaktanordnung nach der Erfindung
in senkrechter Richtung zu der Bewegungsrichtung des Leiters, Fig. 2 die gleiche
Kontaktanordnung in der Bewegungsrichtung des Leiters und Fig. 3 einen Schnitt
durch eine andere Ausführungsform der Kontaktanordnung in zu der Bewegungsrichtung
des Leiters senkrechter Richtung.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung umfaßt einen Transformatorkern
1, der mit einer Primärwicklung 2 versehen ist. Der Transformatorkern ist
mit einem Ring oder einer Trommel 6 umschlossen, der bzw. die drehbar auf
Rollen 7 gelagert ist, so daß er bzw. sie sich ungehindert um den Transformatorkern
drehen kann. Der Ring oder die Trommel besteht aus Metall oder Isolierstoff und
ist so ausgebildet, daß er bzw. sie an sich keinen geschlossenen elektrischen Stromkreis
rings um den Kein bildet. Eine große Anzahl stabförmig gestalteter Metallsegmente
8, die vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehen, sind
in gleichem Abstand voneinander in der äußeren zylindrischen Oberfläche des Ringes
angeordnet. Die Seginente sind so angebracht, daß ihre Achse im wesentlichen parallel
zu der Achse des Ringes verläuft. Die Seginente sind außerdem gegeneinander und
gegen den Ring elektrisch isoliert. An der oberen Seite der von den Segmenten gebildeten
zylindrischen Oberfläche verläuft der zu erwärmende Leiter 4 vorbei. Der sich in
Richtung des Ringes bewegende Teil des Leiters ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen
3 und der sich von dem Ring entfernende Leiterteil ist mit dem Bezugszeichen
5 bezeichnet. Der Leiter erstreckt sich auf dem Ring in einer oder mehreren
Windungen. Bei kleinen Leiterflächen verläuft der Leiter mit mehreren Windungen
um den Ring, um die Transformatorwirkung auf diese Weise besser auszunutzen. Bei
großen Leiterflächen reicht es jedoch aus, den Leiter mit nur einer vollständigen
Windung um den Ring und weiter mit einer bestimmten Länge einer zweiten Windung
verlaufen zu lassen. Diese. Länge, die von dem Bogen dargestellt wird, längs dem
der ankommende und der sich entfernende Leiterteil entsprechend einem bestimmten
spitzen Winkel (in Fig. 1
mit a bezeichnet) nebeneinanderliegen, bildet die
Kontaktstelle. Die von dem Leiter gebildete Windung wird von den Segmenten karzgeschlossen,
die mit beiden Leiterteilen an dieser Kontaktstelle in Berührung sind, was einem
Winkel in der Größe von 30bis 120' entspricht. Der optimale Wert für-diesen Winkel
beträgt etwa 70'. Zur Unterdrückung der Lichtbogenbildung, die an der Kontaktstelle
bei sehr hohen Strömen auftreten kann, ist die Kontaktstelle unter der Oberfläche
des Kühlwassers' angeordnet worden, in dem der Leiter nach dem Erhitzen abgekühlt
wird. Der Durchmesser &r Segmentbahn des Ringes hat die Größe von
0,5 bis 1,5 m. Der große Durchmesser ermöglicht das Durchlaufen von
Litzen mit sehr großen Flächen durch die Anordnung, ohne sie durch den Biegevorgang
zu beschädigen. Litzenflächen in der Größe bis zu 240 bis 300 mm können möglich
sein.
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Eine andere Ausführungsforin der Kontaktanordnung ist in Fig.
3 gezeigt. An Stelle von Metallseginenten in der äußeren zylindrischen Oberfläche
des Ringes werden Reibungsrollen 9 aus Metall, z. B. aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung, in dieser Anordnung verwendet, um elektrischen Kontakt zwischen
dem ankommenden Leiterteil 3 und dem abgehenden Leiterteil 5 herzustellen.
Wie die Segmente, sind diese Rollen so gerichtet, daß ihre Längsrichtung im wesentlichen
parallel zu der Achse des Ringes verläuft. Die hintereinander angeordneten Rollen
sind mittels Federkraft in Richtung der Trommel verschiebbar, so daß ihre zylindrischen
Außenflächen gegen die beiden Leiterteile längs der Strecke drücken können, auf
der die Leiter nebeneinanderliegen. Diese Längsstrecke wird von dem Bogen gebildet,
der in Fig. 3 dem Winkel a entspricht.
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Bei einer Kontaktanordnung nach der Erfindung wird die Strombelastung
gleichmäßig auf die Segmente oder Reibungsrollen längs, der gesamten Kontaktlänge
verteilt. Der Blindwiderstand und der Ohmsehe Widerstand sind längs einer Windung
aus Gründen der Symmetrie unabhängig davon gleich, ob ein Strompfad sich über das
erste, das letzte oder ein Segment schließt, das zwischen diesen innerhalb der Kontaktlänge
liegt. Hierdurch wird eine Konzentration des Stromes zu dem ersten Berührungspunkt
des Leiters mit der Scheibenbahn vermieden, was sonst leicht Lichtbogenbildung erhalten
wird.
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- Die Erfindung ist hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Weichglühen
einer Kupfer- oder Aluminiumleitung für ein Starkstromkabel beschrieben worden.
Jedoch kann das Verfahren auf jeden kontinuierlichen Prozeß angewandt werden, der
sich auf das Erhitzen metallischer Leiter in Form von Draht, Band, Litze, Profilstücken
od. dgl. auf eine gewünschte
Temperatur bezieht, ohne daß der Rahmen
der Erfindung überschritten wird.