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Induktor für das partielle Erwärmen langgestreckter Werkstücke in
Längsrichtung Die Erfindung betrifft einen Induktor für das partielle Erwärmen langgestreckter
Werkstücke in Längsrichtung, und zwar insbesondere zum Erhitzen der Längskanten,
die bei der Herstellung von Rohren unter Verwendung von Schlitzrohren auf Schweißhitze
gebracht werden müssen. Vornehmlich für den letztgenannten Zweck sind schon verschiedene
Vorschläge gemacht worden, unter anderem beispielsweise auch ein Vorschlag, gemäß
welchem ein linearer Leiter längs den Kanten gelegt ist, während die Rückführung
in weitem Kopplungsabstand zum Werkstück liegt. Ein solcher Induktor arbeitet vornehmlich
wegen der schlechten Kopplungsverhältnisse unwirtschaftlich.
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Auch beim Gegenstand der Erfindung soll der heizende Leiter in Richtung
des streifenförmigen Längsabschnittes und insbesondere in Richtung der zu verschweißenden
Kanten verlaufen. Indes soll vermieden werden, daß die Rückführung einen schlechten
Kopplungsgrad zeigt, wobei jedoch eine nennenswerte Erwärmung des Werkstückes durch
-die Rückführung unterdrückt werden muß. Gemäß der Erfindung wird dies erreicht
durch einen das Werkstück ganz oder teilweise umschließendenbzw. überdeckenden genuteten
Körper mit hoher magnetischer Leitfähigkeit und geringen Eigenverlusten. In die
Nuten dieses Körpers sind die Heizleiter so eingelegt, daß gegenüber dem Bereich
des aufzuheizenden Streifens die Hälfte der Leiter gleichsinnig stromdurchflossen
untergebracht ist. Die übrigen entgegengesetzt stromdurchflossenenLeiter, d. h.
also die Rückführungen, sind gegenüber der
restlichen Werkstückoberfläche
gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt. Der Körper kann beispielsweise aus lamellierten
Blechen bestehen oder ein sogenannter Massekörper sein.
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Im allgemeinen wird so vorzugehen sein, daß die Hälfte der Leiter
in einer gegenüber dem aufzuheizenden Streifen angeordneten Nut untergebracht ist.
Es kann aber auch eine Vielzahl von Nuten in Nachbarschaft des aufzuheizenden Streifens
vorhanden sein, in denen alsdann die Hälfte der gleichsinnig gespeisten Leiter verteilt
untergebracht ist.
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Stirnseitig werden dieEnden der heizendenLeiter und die Enden der
entgegengesetzt stromdurchflossenen Rückleiter nach Art von Wickelköpfen, wie dies
beispielsweise von Statoren elektrischer Maschinen her bekannt ist, miteinander
verbunden.
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Die Leiter, die in der gekennzeichneten Weise zu Gruppen vereinigt
in die einzelnen Nuten eingelegt werden, können, wie dies auch sonst bei Induktoren
üblich ist, aus kühlmitteldurchflossenen Kupferrohren hergestellt sein. Gemäß der
Erfindung ist es jedoch besonders vorteilhaft, als Heizleiter in die Nuten Hochfrequenzlitzen
einzulegen. Diese werden zweckmäßigerweise gegeneinander isoliert. Zur Kühlung der
Hochfrequenzlitze kann in einfacher Weise so verfahren werden, daß die Nuten dicht
geschlossen werden und durch den so entstehenden geschlossenen Hohlraum ein die
Hochfrequenzlitzen umspülendes Kühlmittel, beispielsweise Preßluft, C51 od. dgl.,
hindurchgeschickt wird.
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Ein solcher Induktor hat sowohl herstellungsmäßig als auch in der
Verwendung erhebliche Vorteile. Die zuletzt erwähnten Vorzüge liegen hauptsächlich
darin, daß in dem streifenförmigen Längsabschnitt hoheTemperaturen erzielt werden
können, die beispielsweise vollkommen dazu ausreichen, in einwandfreier Weise ein
Schlitzrohr an den Kanten zu verschweißen, während der restliche Teil des Werkstückes
nicht oder nicht nennenswert erwärmt wird, obwohl die rückführenden Leiter in enger
Kopplung zum Werkstück liegen und damit einen hohen Wirkungsgrad der Gesamteinrichtung
gewährleisten. Die Einrichtung kann ferner mit Vorteil besonders dann angewendet
werden, wenn auf die Einschaltung eines Zwischentransformators verzichtetwird, der
sonst bei derartigenErhitzungseinrichtungen üblich ist.
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Die statorartige Verkapselung der Leiter führt außerdem dazu, daß
Streuwirkungen des Magnetfeldes unterbunden werden. Dies hat nicht nur eine wesentlich
bessere Ausnutzung der elektrischen Energie zur Folge, sondern gestattet auch die
Konzentration der Heizwirkung auf den aufzuheizenden Längsabschnitt. Gerade dieses
macht die Einrichtung besonders geeignet für das induktive Schweißen von Schlitzrohren,
denn bei diesem Vorgang muß die erzeugte Wärme soweit als, nur irgend möglich an
den zu verschweißenden Kanten konzentriert werden.
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In den Zeichnungen sind mehr oder minder schematisch zwei Ausführungsformen
des Induktors gemäß der Erfindung im senkrechten Querschnitt dargestellt, wobei
das Beispiel der Erhitzung eines Schlitzrohres an den Kanten zum Zweck des Verschleißens
gewählt ist, obwohl auch Werkstücke anderer Form und Art auf einem längs gerichteten
Abschnitt erhitzt werden können.
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Nach Abb: i soll das Schlitzrohr i an den Kanten 2 so erwärmt werden,
daß ein Verschweißen möglich ist. Das statorartige Gehäuse 3, in diesem Fall aus
lamellierten Blechen hergestellt, die parallel zur Zeichenebene liegen, ist mit
einer großen Nut 4 versehen und mit kleineren Nuten 6. In der Nut 4 ist eine Vielzahl
gegeneinander isolierter Wicklungen 5 untergebracht, und zwar im gewählten Beispiel
aus Hochfrequenzlitze. Es können jedoch auch wassergekühlte oder luft- bzw. druckgasgekühlte
dünne Kupferrohre zur Anwendung gelangen. Wenn jedoch, wie in der Zeichnung dargestellt,
ungekühlte Hochfrequenzlitzen verwendet werden, so wird es im allgemeinen zweckmäßig
sein, die Nuten gegenüber dem Werkstück dicht abzuschließen, so daß ein Kühlmittel,
wie Gas oder Luft unter Druck oder auch C)1, welches die Seite von außen umspült,
hindurchgeschickt werden kann.
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Während die Nut 4 die eine Hälfte der Heizleiter enthält, liegen die
restlichen Heizleiter in den Nuten 6, und zwar, wie das gewählte Beispiel zeigt,
in gleichmäßiger Verteilung.
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Die Verbindung zwischen den gleichsinnig stromdurchflossenen Leitern
5 und den entsprechend gegensinnig stromdurchflossenen Leitern 7 wird stirnseitig
des statorartigen Körpers in der Form eines Wickelkopfes durchgeführt. In diesem
Fall kann es zur Vermeidung eines Aufheizens der letzten lamellierten Bleche unter
Einwirkung der Wickelköpfe zweckmäßig sein, unter diesen eine Blechlamellierung
vorzusehen, die senkrecht zur Lamellierung des eigentlichen Statorkörpers 3 verläuft.
An Stelle einer solchen Lamellierung kann zur Unterdrückung der Überhitzung der
Endflächen auch eine Flüssigkeitskühlung, beispielsweise in Form wassergekühlter
Kupferbleche, vorgesehen sein. In manchen Fällen ist auch die Abschirrnung dieser
Stirnflächen durch ungekühlte Kupferbleche zweckmäßig.
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In Abb. 2 ist sinngemäß eine entsprechende Einrichtung dargestellt
wie in Abb. i, jedoch zunächst mit dem Unterschied, daß das Werkstück von dem Statorkörper
nicht gänzlich umschlossen wird. Dies kann von Vorteil sein, wenn das Werkstück,
beispielsweise also das Rohr i, während des Durchlaufes durch den Induktor von der
Unterseite her abgestützt werden soll.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß in den Nuten 6' eine größere
Anzahl von Leitern 7' untergebracht ist als in den Nuten 6", die nur vier Leiter
7" aufweisen gegenüber acht Leitern 7' der beiden anderen Nuten. Aber auch hier
entspricht die Anzahl der Leiter in der Hauptnut 4 der Summe der Leiter in den übrigen
Nuten.
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Insbesondere in Verbindung mit Abb. 2 wird es deutlich, daß die Nutenform
auf dem Umfang wechseln kann. Auch der gegenseitige Abstand der iVuten kann unterschiedlich
sein. Für den Fachmann wird es aus den gemachten Angaben einfach sein,
für
seinen jeweiligen Sonderzweck die Form, Anordnung und Verteilung der Nuten und der
darin untergebrachten Leiter zu wählen.
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Auch die Hauptnut 4 kann gewissermaßen unterteilt werden, indem beispielsweise
zwei oder drei solcher Nuten die sonst von der Hauptnut aufgenommenen Leiter enthalten,
wobei diese Nuten symmetrisch in enger Nachbarschaft zum aufzuheizenden Streifen
des Werkstückes gelegt sind.
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Welche Sonderausführung im Einzelfall gewählt wird, kann dem Fachmann
überlassen bleiben. In jedem Fall wird ein hoher Wirkungsgrad unter Vermeidung jeglicher
Streuung nach außen erzielt. Die Einrichtung wird mit hohem cos y betrieben und
erfordert damit geringe kapazitive Blindleistung. Ein Zwischentransformator wird
nicht benötigt, so daß Energie eingespart wird. Nur in aller ungünstigsten Fällen
kann es zweckmäßig sein, einen sogenannten Autotransformator vorzuschalten. Diese
Vorteile werden erzielt unter gleichzeitiger genauester Beherrschung des Stromverlaufes
und damit des erzielten Erhitzungsbildes im Werkstück.