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Induktor zum induktiven Erhitzen der Innenwandungen von Bohrungen,
Zylindern, Rohren oder anderen Hohlkörpern Es ist bereits ein Induktor zum induktiven
Erhitzen mittels hochfrequenten Wechselstromes vorgeschlagen worden, der die Gestalt
einer Schleife besitzt, die mit dem Werkstück auf ihrer ganzen Länge fest gekoppelt
ist, und der aus einem dem zu erhitzenden Werkstücksteil eng benachbarten Hauptheizleiter
sowie einem mit diesem in Reihe geschalteten, von dem zu erhitzenden Werkstücksteil
jedoch entfernt verlaufenden Rüekflußleiter besteht.
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Die Erfindung betrifft eine Fortentwicklung eines derartigen Induktors,
insbesondere für dessen Anwendung beim Behandeln von Innenfläohen, z. B. von Innenwandungen
von. Bohrungen, Zylindern, Rohren oder anderen Hohlkörpern. Die Erfindung besteht
darin, daß der Induktor aus einem sich durch den Innenraum in Längsrichtung des
Werkstückes erstreckenden Hauptheizleiter und einem um das Werkstück außen herum
sich erstreckenden, zum Hauptheizleiter in. Reihe geschalteten Rückflußleiter besteht.
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Eine weitere vorteilhafte Einzelheit der Erfin-@dung besteht darin,
daß der Rückflußleiter entweder aus mehreren auf dem Werkstücksumfang verteilten
parallel geschalteten Einzelleitern oder aus einem das Werkstück ganz oder teilweise
umfassenden Mantel besteht. Bei größeren Werkstücken kann der Hauptheizleiter auch
exzentrisch zur Längsachse des Werkstückes angeordnet sein, wobei zwischen dem Werkstück
und dem Induktor
eine Relativbewegung erfolgt, so daß die Innenwand
des Werkstückes fortlaufend erhitzt wird.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine Streuung fast oder vollständig
vermieden wird und eine Erhitzung des Werkstückes an anderen- Stellen durch den
Rückflußleiter fast gar nicht erfolgt, der Induktor somit einen guten Wirkungsgrad
besitzt, ferner daß der Induktor der Gestalt des Werkstückes leicht angepaßt werden
kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß jede beliebige Wärmebehandlung
durch die (Gestaltung des Induktors, seine Anordnung ,gegenüber dem Werkstück, die
Bemessung der Entfernung zwischen den Induktorleitern und dem Werkstück, die Wahl
der richtigen Stromart u. dgl. ausgeführt werden kann.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch Ausführungsbeispiele der
Erfindung.
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Fig. i zeigt einen Induktor zum Erhitzen der Bohrungswandung eines
zylindrischen Körpers, beispielsweise einer Walze oder Rolle; Fig. 2. zeigt einen
Induktor mit einem mantelförmigen Rückflußleiter für den gleichen Zweck; Fig. 3@
zeigt einen Induktor mit einem mantelförmigen Rückflußleiter, jedoch mit im Werkstück
exzentrisch angeordnetem Hauptheizleiter: Die Walze oder Rolle i besitzt in der
Mitte eine Bohrung 2, deren Innenwandung induktiv erhitzt werden soll, beispielsweise
um durch nachfolgendes Abschrecken an der Oberfläche gehärtet zu werden. Der Induktor
hierzu besteht aus einem in der Bohrung zentrisch angeordneten Hauptheizleiter 3,
der an den einen Pol 4 einer Hochfrequenzstromquelle 5 angeschlossen ist. An das
andere Ende 6 des Hauptheizleiters 3 sind mehrere Einzelleiter 7 angeschlossen,
die das Werkstück mit fester Kopplung von außen umfassen und mit ihren anderen Enden
bei 8 an den zweiten Pol g der Stromquelle 5 angeschlossen sind. Die Einzel-Leiter
7 bilden somit in. ihrer Gesamtheit den Rück flußleiter, der zum Werkstück in fester
Kopplung steht.
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Die Einzelleiter sind auf dem Umfang des Werkstückes gleichmäßig verteilt.
Da jeder Einzelleiter nur einen Bruchteil desjenigen Stromes zu führen hat, der
durch den Hauptheizleiter fließt, und da .die durch jeden Einzelleiter in dem Werkstück
erzeugte Wärmemenge eine Größenordnung besitzt, die im umgekehrten quadratischen
Verhältnis zum Strom des Einzelleiters steht, so sind die durch die Einzelleiter
erzeugten Wärmemengen bei genügender Anzahl der Einzelleiter derart gering, daß
sie eine beträchtliche Erwärmung des Werkstückes nicht verursachen können. Der von
dem Induktor induzierte Strom verläuft im Werkstück nach der gestrichelten Linie
io. Die Stromrichtung ist durch die eingezeichneten Pfeile angegeben, ebenso wie
die Stromrichtung in den Induktorleitern. Es erfolgt somit ,die stärkste Erhitzung
an. der Innenfläche der Bohrung, weil infolge -der entgegengesetzten Strömungsrichtung
in den Induktorleitern und im Werkstück die induzierten Ströme an die Oberfläche
der Bohrungswandung gedrängt werden. An Stelle einer Mehrzahl von Einzelleitern
für den Rückflußleiter kann dieser auch als ein das Werkstück umfassender mantelförmiger
Körper ausgebildet sein, wie in Fig. 2- veranschaulicht ist. Von der Stromquelle
5 fließt der Strom durch den Hauptheizleiter 115, der sich in der Bohrung 16 des
Rohres 17 befindet, dessen Innenwandung erhitzt werden soll, um an der Oberfläche
gehärtet zu werden. Das obere Ende i8 .des Hauptheizleiters ist mit einem zylinderförmigen
Mantel 1;g verbunden, der mit dem unteren. Ende an die Stromquelle angeschlossen
ist. Der Hauptheizleiter 15 ist natürlich .durch den unteren Teil des Mantels ig
isoliert .durchgeführt. Zu diesem Zweck kann in dem Mantel ig unten eine isolierende
Buchse 2;o, vorgesehen sein. Der Strom fließt somit von der Stromquelle zunächst
.durch den Hauptheizleiter 15, erhitzt dabei die Innenwand .der Bohrung 16 und verteilt
sich dann vom oberen Ende i 8 des Hauptheizleiters durch den Mantel ig, durch welchen
er zurück zur Stromquelle 5 gelangt. Um das Einbringen .des Werkstückes in den Induktor
bzw. des Induktors in das Werkstück zu erleichtern, kann der Induktor irgendwie
geteilt sein. Beispielsweise kann der obere Teilei des mantelförmigen Rückflußleiters
abnehmbar sein, so,daß das Rohr in den Induktor entweder von oben oder der Induktor
von unten in das Rohr eingeführt werden kann. Es ist natürlich auch irgendeine andere
Teilung, beispielsweise längs des Mantels ig möglich, der dann zur Aufnahme des
Werkstückes aufklappbar eingerichtet sein kann.
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Handelt es sich um das induktive Erhitzen der Innenfläche eines Zylinders
mit größerem Innendurchmesser, so- kann der Hauptheizleiter in dem Werkstück exzentrisch
angeordnet sein, d. h. in der Nähe der zu erhitzenden Wandung, wobei dann allerdings
zwischen dem Werkstück und dem Induktor eine Relativbewegung durchgeführt werden
muß, um die ganze Innenfläche fortlaufend nach und nach zu erhitzen. Nach Fig. 3@
soll die Innenfläche 25 eines Zylinders 26 erhitzt werden. Der von der Stromquelle
5 fließende Strom gelangt zuerst in den Hauptheizleiter 27, der unmittelbar an der
zu erhitzenden Zylinderwandung liegt, so daß diese unterhalb des Hauptheizleiters
erhitzt wird. Dann fließt der Strom von .dem anderen Ende 28 des Hauptheizleiters
über den beispielsweise mantelförmigen Rückflußleiter 29 zurück zur Stromquelle
5. Der Hauptheizleiter ist gegenüber dem Rückflußleiter durch eine isolierende Buchse
30 getrennt. Wird der Zylinder 26 in dem Induktor bewegt, so -gelangen nach
und nach alle '("eile der Innenfläche in die Nachbarschaft des Hauptheizleiters
27 und werden von .diesem induktiv erhitzt.
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Das Werkstück braucht natürlich nicht unbedingt eine zylindrische
Gestalt zu haben, ebensowenig braucht der Hohlraum, dessen Innenwand erhitzt werden
soll, rund zu sein.. Der erfindungsgemäße Induktor läßt sich leicht an jede Gestalt
des Werkstückes anpassen.
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Der Rückflußleiter kann notfalls auch so ausgebildet sein, daß er
zu einer Wärmebehandlung
des Werkstückes von außen benutzt wird,
beispielsweise zum Tempern, Anlassen od. dgl. Bei einem mehrteiligen Rückflußleiter
läßt sich eine beliebige Erhitzung des Werkstückes von außen dadurch erzielen, daß
die Anzahl der Einzelleiter des Rückflußleiters so gering gehalten. wird, daß die
erwünschte induktive Erhitzung .des Werkstückes von außen möglich ist. Bei größeren
Werkstücken kann die Wirkung .des Induktors durch Einlegung eines Eisenkernes zwischen
Hauptheizleiter und Werkstück verbessert werden. Ein solcher Eisenkern wird dann
vorzugsweise aus Transformatoreisen hergestellt.