ES2347723T3 - Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo electricamente conductora. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado, con un núcleo magnético (3) de forma de U dotado de dos alas (4), estando dispuesta sobre al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U una bobina eléctricamente conductora (5) y pudiendo conectare ésta a una fuente de corriente alterna, caracterizado porque esta prevista una culata magnética (6) que está dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con al menos un entrehierro (7), habiéndose elegido la altura del entrehierro (7) de tal manera que la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) pueda hacerse pasar sin contacto por el entrehierro (7).

Description

Dispositivo y procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora.

La invención concierne a un dispositivo y un procedimiento para el calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora que está configurada en forma de un bucle cerrado, según el preámbulo de las reivindicaciones independientes. Por pieza de trabajo configurada en forma de un bucle cerrado se entiende cualquier pieza de trabajo que confine una abertura, por ejemplo una pieza de trabajo anular o una pieza de trabajo elíptica, cuadrada o rectangular que confine una abertura, la cual puede ser también de forma elíptica, cuadrada o rectangular. La pieza de trabajo puede ser especialmente una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, tal como la que se emplea para la fabricación de una tapa con una lámina de rasgado o retirada.

Se conocen por la solicitud de patente WO 2006/042426 A1 un procedimiento y una instalación para fabricar tapas con una lámina. La instalación conocida presenta un dispositivo de transporte y varias estaciones de mecanización, así como una estación de prueba. El dispositivo de transporte transporta piezas brutas de tapa hasta las distintas estaciones de mecanización o hasta la estación de prueba. En una primera estación de mecanización se produce una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, a cuyo fin se troquela una abertura en un disco por medio de una mecanización de troquelado. El borde interior de la pieza bruta de tapa es llevado hacia abajo en la inmediata estación de mecanización. En la siguiente estación de mecanización se emplaza una lámina provista de una orejeta sobre la abertura confinada de la pieza bruta de tapa y se la fija mediante sellado en caliente. La lámina está provista para ello, en su lado inferior, de una capa de plástico y es troquelada a partir de una banda laminar ancha. Esta lámina es colocada después sobre la abertura confinada, que también se denomina rebajo central, y es presionada bajo acción de calor contra el borde de la abertura confinada, de modo que la lámina se une herméticamente con la pieza bruta de tapa por fusión y enfriamiento subsiguiente de la capa de plástico. Puede estar prevista una estación de mecanización adicional para fines de enfriamiento. La lámina es luego provista de una estampación en otra estación de mecanización y se rebordea el borde interior de la pieza bruta de tapa situado ahora por debajo de la lámina. Por último, se someten las tapas ahora terminadas, en una estación de prueba, a una comprobación que comprende una comprobación de estanqueidad para la lámina aplicada sobre la tapa.

Como se describe en la solicitud de patente WO 2006/053457 A2, se puede sellar o pegar la lámina con el anillo de la tapa, a cuyo fin en un primer paso se realiza parcialmente el pegado o sellado y éste se completa en un segundo paso, reforzándose por este segundo paso la unión entre el conjunto de la lámina y la pieza bruta de tapa. El pegado/sellado se efectúa por acción de calor. El pegado y sellado parciales se produce efectuando el pegado o el sellado solamente en zonas parciales predeterminadas y/o no formándose éste completamente debido a la falta de acción de calor. La temperatura durante el pegado o sellado asciende en el primer paso y/o en el segundo paso a preferiblemente alrededor de 200ºC.

Basándose en el principio del calentamiento por inducción, es conocido el recurso de generar calor en una pieza de trabajo eléctricamente conductora por medio de un inductor que comprende típicamente un núcleo magnético de forma de U con dos alas, estando arrollada en cada ala una bobina eléctricamente conductora a la que está conectada una fuente de corriente eléctrica. Las alas envueltas con las bobinas en el núcleo magnético de forma de U representan los polos. El inductor forma aquí un circuito magnético abierto. Para calentar una pieza de trabajo se mantienen los polos cerca de la superficie de la pieza de trabajo que se debe calentar. Cuando se alimenta corriente alterna, se origina un campo magnético alterno, bajo la influencia del cual se generan corrientes parásitas de alta frecuencia en la superficie de la pieza de trabajo, de modo que se origina calor en forma de pérdidas por corrientes parásitas (el llamado efecto skin o efecto pelicular) esto se utiliza, por ejemplo, para calentar una pared de un bote (véase la patente US 5,690,851 A). Se conocen también inductores correspondientes, por ejemplo, por las patentes US 5,101,086 A y US 7,022,951 B1. Cuanto más delgada sea la pared de una pieza de trabajo tanto mayor tiene que ser la frecuencia de la fuente de corriente alterna y, por tanto, del campo magnético alterno generado para que se oponga una resistencia eléctrica suficientemente grande a las corrientes parásitas generadas en la pieza de trabajo, de modo que se pueda generar calor suficiente por efecto de las pérdidas por corrientes parásitas.

Se conoce por la patente US 4,740,663 A una unidad de calentamiento por inducción por medio de la cual se puede inducir energía eléctrica en el perímetro metálico de un soporte de lámina metálica de una tapa para un recipiente, de modo que se caliente la tapa y ésta se una con el recipiente por la acción del calor. La unidad de calentamiento por inducción presenta un núcleo magnético con dos tramos de forma de U dispuestos uno enfrente de otro, estando dispuesta una bobina dentro de un tramo. Por medio de las alas opuestas de un lado del núcleo magnético se aprisiona la tapa, mientras que entre las alas opuestas del otro lado se encuentra un entrehierro. Se presenta un circuito magnético cerrado, en donde cada dos alas opuestas forman un polo. En la tapa situada entre las alas de un lado se provoca un calentamiento parcial por efecto de corrientes parásitas y por pérdidas de remagnetización. La tapa, que une con otra las dos alas de un polo o de un lado del núcleo magnético, establece, por así decirlo, un cortocircuito del campo magnético entre los dos polos del circuito magnético.

Los dispositivos conocidos de calentamiento inductivo, que se denominan también inductores, son alimentados con energía de alta frecuencia, y para cada pieza de trabajo de una dimensión determinada es necesario típicamente un inductor propio con dimensiones adecuadas. Los materiales diferentes hacen también frecuentemente necesario un inductor de tipo diferente, tal como ocurre, por ejemplo, en piezas de trabajo de aluminio en comparación con piezas de trabajo de una aleación de acero, ya que este material influye con especial fuerza sobre el acoplamiento. Si se debe utilizar el inductor en una instalación con un dispositivo de transporte, puede ocurrir entonces en los inductores conocidos que las guías típicamente metálicas establezcan una unión operativa con un inductor dispuesto cerca de la pieza de trabajo y sean también calentadas.

El problema de la presente invención consiste en crear un dispositivo y un procedimiento de calentamiento inductivo con los que se puedan calentar uniformemente piezas de trabajo eléctricamente conductoras que estén configuradas en forma de un bucle cerrado y que consistan en materiales diferentes y tengan dimensiones o tamaños diferentes.

Por pieza de trabajo que está configurada en forma de un bucle cerrado se entiende una pieza de trabajo que presenta una abertura confinada, es decir, una abertura que está rodeada completamente por un borde, tal como, por ejemplo, piezas de trabajo anulares o piezas de trabajo elípticas, cuadradas o rectangulares que presentan una abertura confinada que está configurada, por ejemplo, en forma circular, elíptica, cuadrada o rectangular. Tales piezas de trabajo se emplean, por ejemplo, como piezas brutas de tapa para la fabricación de tapas que están provistas de una lámina, especialmente una lámina arrancable o una lámina desprendible, es decir, una lámina que presenta una orejeta de arranque o de desprendimiento, pudiendo aplicarse la lámina como se ha descrito al principio sobre la pieza bruta de tapa mediante sellado o pegado.

El problema se resuelve por medio de un dispositivo de calentamiento inductivo con las características de la reivindicación 1 y por medio de un procedimiento de calentamiento inductivo con las características de la reivindicación 10. El dispositivo de calentamiento inductivo según la invención puede denominarse también inductor.

El dispositivo de calentamiento inductivo según la invención comprende un núcleo magnético de forma de U con dos alas, estando dispuesta sobre al menos un ala del núcleo magnético de forma de U al menos una bobina eléctricamente conductora que puede conectarse a una fuente de corriente alterna y que especialmente abraza al ala. El dispositivo según la invención se caracteriza porque está prevista una culata magnética que está dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala del núcleo magnético de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con al menos un entrehierro. La altura de al menos un entrehierro, preferiblemente de ambos entrehierros, se ha elegido de tal manera que una pieza de trabajo eléctricamente conductora pueda ser hecha pasar sin contacto a través del entrehierro. Por núcleo magnético de forma de U se entiende también un núcleo magnético de forma de C. El núcleo magnético puede consistir especialmente en un núcleo de ferrita.

Según una ejecución preferida del dispositivo conforme a la invención, sobre cada ala del núcleo magnético de forma de U está dispuesta al menos una bobina eléctricamente conductora, estando las bobinas arrolladas en sentidos contrarios y pudiendo conectarse ambas a una fuente de corriente alterna. Asimismo, la culata magnética está dispuesta a distancia del extremo libre de ambas alas del núcleo magnético de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con dos entrehierros.

La superficie o la superficie de la sección transversal de al menos el ala a la que está asociado al menos un entrehierro a través del cual puede hacerse pasar la pieza de trabajo eléctricamente conductora, está configurada preferiblemente de tal manera que encaje ajustadamente en la abertura confinada por la pieza de trabajo eléctricamente conductora. Se consigue de esta manera que la pieza pueda posicionarse en el entrehierro de tal manera que sobresalga del entrehierro por todos los lados, es decir que lo rodee. Por tanto, durante el calentamiento inductivo, la pieza de trabajo se encuentra así fuera del entrehierro y, en consecuencia, fuera de una zona de alta intensidad del campo magnético.

El procedimiento según la invención se caracteriza porque en un dispositivo conforme a la invención se introduce sin contacto en el entrehierro una pieza de trabajo eléctricamente conductora en forma de un bucle cerrado, de modo que la pieza de trabajo rodea al entrehierro y una abertura confinada por la pieza de trabajo está situada al menos parcialmente dentro del entrehierro, y porque las bobinas del dispositivo según la invención son alimentadas con una corriente alterna es decir que están conectadas a una fuente de corriente alterna. La enumeración de los pasos del procedimiento según la invención no deberá representar aquí una secuencia cronológica, de modo que las bobinas son alimentadas también con una corriente alterna preferiblemente ya antes de que se introduzca la pieza de trabajo en el entrehierro.

En una situación de producción se hace que el dispositivo según la invención opere preferentemente en funcionamiento permanente, de modo que las bobinas del dispositivo según la invención sean alimentadas permanentemente con corriente alterna. De esta manera, se pueden evitar una difícil activación y un retardo de estabilización de oscilación del dispositivo según la invención. La pieza de trabajo o sus aristas, al introducirlas en el entrehierro, son expuestas entonces al menos parcialmente al campo alterno que reina en el entrehierro, pero esto es despreciable en el caso de tiempos de cadencia correspondientemente pequeños.

El procedimiento según la invención y el dispositivo según la invención pueden utilizarse de manera especialmente ventajosa para el calentamiento de piezas de trabajo planas, entendiéndose también por pieza de trabajo plana una pieza de trabajo delgada. El dispositivo según la invención y el procedimiento según la invención son ventajosamente adecuados para la penetración de una pieza de trabajo que rodea también al entrehierro a una amplia distancia.

La fuente de corriente alterna puede denominarse también alternador. Se emplea preferiblemente una fuente de corriente alterna de baja frecuencia y, por tanto, barata. Asimismo, la utilización de una baja frecuencia tiene la ventaja de que las pérdidas en las bobinas son más pequeñas y se pueden emplear líneas de alimentación largas. Se posibilita la utilización de una baja frecuencia como frecuencia de trabajo debido especialmente a que el procedimiento según la invención y el dispositivo según la invención no se basan sustancialmente en el efecto pelicular.

El hecho de que el dispositivo según la invención funcione preferiblemente con una frecuencia relativamente baja situada de preferencia entre 18 y 40 kilohertzios permite posicionar y operar el dispositivo sin la utilización de un transformador, incluso a una distancia relativamente grande de la fuente de corriente alterna, por ejemplo a una distancia de 20 metros.

Si se conecta una fuente de corriente alterna a las bobinas, se produce entonces una variación de la intensidad del campo magnético del circuito magnético formado por el núcleo magnético de forma de U, la culata magnética y las bobinas, lo que tiene como consecuencia una variación de la densidad de flujo. Debido a esta variación de la densidad de flujo se induce en la pieza de trabajo una tensión de inducción según la ley de inducción siguiente, que depende sustancialmente de las dimensiones de la pieza de trabajo, especialmente del diámetro de una pieza de trabajo anular:

1

en donde U_{ind} es la tensión de inducción, M_{magn} es flujo magnético, t es el tiempo, B es la densidad de flujo, A es, como constante, la superficie atravesada por el campo magnético y confinada por la pieza de trabajo, y f es la superficie como variable. Se supone respecto del flujo magnético M_{magn} que éste varía con el tiempo t. En la ecuación indicada el número de bobinados o el número de espiras de las bobinas está ya considerado o contenido también en el flujo magnético.

La resistencia eléctrica - que puede denominarse también impedancia o resistencia frente a corriente alterna - de la pieza de trabajo eléctricamente conductora en forma de un bucle es mayor que cero, de modo que se induce una tensión de inducción. En una pieza de trabajo de forma anular la resistencia eléctrica se denomina también impedancia anular. La resistencia eléctrica tiene como consecuencia una corriente eléctrica en la pieza de trabajo que conduce a un calentamiento o caldeo uniforme u homogéneo de la pieza de trabajo. Ventajosamente, en el dispositivo según la invención y en el procedimiento según la invención la generación de calor en la pieza de trabajo no se efectúa sustancialmente por efecto pelicular en una superficie de la pieza de trabajo o por pérdidas de remagnetización.

Por medio del dispositivo según la invención y del procedimiento según la invención se pueden calentar piezas de trabajo de dimensiones o tamaños diferentes - que rodean al entrehierro - de una manera uniforme y sustancialmente independiente de la distancia entre el dispositivo o su entrehierro y la pieza de trabajo cuando la pieza de trabajo rodea al entrehierro. Se puede utilizar el mismo dispositivo según la invención para piezas de trabajo de dimensiones diferentes. La geometría del dispositivo según la invención o del campo magnético alterno generado por el dispositivo según la invención no tiene que adaptarse a la pieza de trabajo en tanto esta pieza de trabajo rodee a su entrehierro.

El dispositivo según la invención puede emplearse, por ejemplo, para calentar una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, especialmente en o junto a una instalación para la fabricación de tapas provistas de una lámina. Esta instalación presenta típicamente un dispositivo de transporte/sistema de transporte o un sistema de guía para transportar y guiar piezas brutas de tapa y diferentes estaciones de mecanización para mecanizar las piezas brutas de tapa (véase el documento WO 2006/042426 A1 según se ha descrito al principio), y está configurada como un sistema de circulación continua.

El procedimiento según la invención para calentar una pieza bruta de tapa que presenta una abertura confinada puede utilizarse de manera correspondiente, especialmente junto a o en una instalación para la fabricación de tapas con láminas. Dado que el dispositivo según la invención puede configurarse de manera sustancialmente independiente de la forma y tamaño de la pieza de trabajo - prescindiendo del tamaño y las dimensiones de la abertura confinada -, el dispositivo según la invención puede configurarse de tal manera que, en el aspecto técnico del espacio de montaje, no entre en conflicto con el dispositivo de transporte y/o las estaciones de mecanización de una instalación para la fabricación de tapas provistas de láminas. Dado que con el dispositivo según la invención se forma un circuito magnético cerrado con dos entrehierros, lo que tiene como consecuencia un guiado sustancialmente cerrado del campo magnético, se minimizan las emisiones perturbadoras y se expone el dispositivo de transporte solamente a un campo magnético muy débil, de modo que prácticamente se puede evitar o despreciar un calentamiento del dispositivo de transporte.

En la fabricación de tapas con una lámina se calienta una pieza bruta de tapa antes de un sellado o pegado con una lámina ventajosamente por medio del dispositivo según la invención y del procedimiento según la invención, en el marco de un precalentamiento. Después del precalentamiento se efectúa entonces la aplicación de una lámina sobre la pieza de trabajo por sellado o pegado, de modo que la abertura confinada de la pieza de trabajo es cerrada por la lámina, siguiendo preferiblemente un paso de presellado/prepegado y siguiendo al paso de presellado/prepegado un paso de sellado principal/pegado principal (véase el documento WO 2006/053457 A2). Durante el precalentamiento por medio de calentamiento inductivo se pueden calentar uniformemente sin contacto en aproximadamente 80ºC en unos pocos centenares de milisegundos, por ejemplo, piezas de trabajo anulares o rectangulares con abertura confinada, hechas de una aleación de acero o de aluminio en una instalación para la fabricación de tapas con láminas que presenta un dispositivo de transporte. El sellado/pegado, tanto el presellado/prepegado como el sellado principal/pegado principal, se efectúan entonces preferiblemente a alrededor de 200ºC. Debido al precalentamiento inductivo se puede incrementar la calidad del sellado/pegado subsiguiente y, según el material de la lámina, se puede aumentar la tasa de producción, ya que el precalentamiento adicional tiene como consecuencia una aportación de energía más eficiente.

En una instalación de esta clase para la fabricación de tapas con láminas, en o junto a la cual deberán utilizarse el dispositivo según la invención y el procedimiento según la invención, es recomendable aislar el entorno de la pieza de trabajo, especialmente un dispositivo de transporte, por ejemplo haciendo que las cintas transportadoras estén realizadas en plástico.

Otras ejecuciones ventajosas de la invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas y de los ejemplos de realización representados en lo que sigue especialmente con ayuda de los dibujos. Muestran:

La figura 1 muestra una representación en sección esquemática de un dispositivo según la invención con una pieza de trabajo y

La figura 2 muestra una sección transversal a través del dispositivo según la invención representado en la figura 1 y de la pieza de trabajo en la posición de esta pieza de trabajo.

En las figuras los mismos símbolos de referencia designan componentes estructural o funcionalmente iguales o equivalentes.

Las figuras 1 y 2 muestran un dispositivo 1 según la invención en el que se ha introducido una pieza de trabajo eléctricamente conductora 2 realizada a título de ejemplo en forma de anillo. Por supuesto, la pieza de trabajo 2 puede tener también otra forma, por ejemplo una forma rectangular con una abertura confinada.

El dispositivo 1 comprende un núcleo magnético 3 de forma de U. Por núcleo magnético 3 de forma de U se entiende también un núcleo magnético de forma de C. El núcleo magnético 3 puede comprender N87 en calidad de material. Preferiblemente, el núcleo magnético 3 consiste en el material N87. Sobre las alas 4 del núcleo magnético 3 está aplicada una respectiva bobina 5, estando arrolladas las bobinas 5 en sentidos contrarios. Esto se pone de manifiesto en la figura 1 por los símbolos de cruces y los símbolos de puntos existentes en las bobinas 5, simbolizando el símbolo de puntos, en caso de que circule una corriente por una bobina 5, una corriente que sale del plano de observación y que circula hacia el observador, y simbolizando el símbolo de cruces una corriente que penetra en el plano de observación.

Cada bobina 5 está formada preferiblemente por un cordón de alta frecuencia con una disposición prefijada de cordones individuales, que comprende al menos 500 cordones individuales, en particular preferiblemente 1000 cordones individuales. Cada bobina 5 tiene preferiblemente 14 espiras o arrollamientos.

El dispositivo 1 presenta también una culata magnética 6 (no representada en la figura 2) que, formando entrehierros 7, está dispuesta a distancia del extremo libre - no designado expresamente - de las alas 4 del núcleo magnético 3 de forma de U. La altura de los entrehierros 7 se ha elegido de modo que la pieza de trabajo 2 pueda ser hecha pasar por un entrehierro 7 y, por tanto, pueda posicionarse en dirección vertical entre el núcleo magnético 3 y la culata magnética 6. Los entrehierros 7 presentan preferiblemente una altura de 6,5 milímetros. Por tanto, el dispositivo 1 según la invención forma un circuito magnético cerrado con dos entrehierros 7.

La culata magnética 6 está configurada preferiblemente en forma de I. Sin embargo, puede estar configurada también en forma de U, entendiéndose por esto también una configuración en forma de C. En una configuración en forma de U, no representada, los extremos libres de las alas de culata magnética 6 miran en dirección a los extremos libres de las alas 4 del núcleo magnético 3, estando dispuestas las alas de la culata magnética 6 a cierta distancia de los extremos libres de las alas 4 del núcleo magnético 3 y formando con ello el entrehierro 7. Especialmente cuando está previsto tan sólo un entrehierro 7, la culata magnética 7 puede estar configurada también en forma de L.

El núcleo magnético 3 y las bobinas 5 están preferiblemente encapsulados con una masa de encapsulamiento eléctricamente aislante para proteger mecánica y químicamente al núcleo magnético 3 con las bobinas 5. La masa de encapsulamiento utilizada es especialmente conductora del calor, teniendo preferiblemente una conductividad calorífica mínima de 0,6 W/(m\cdotK).

Para aumentar el rendimiento, el núcleo magnético 3 puede estar provisto de una refrigeración, especialmente una refrigeración por agua (no representada).

Si se conectan las bobinas 5 a una fuente de corriente alterna, no representada, o a un alternador, se origina entonces en el dispositivo 1 según la invención un campo magnético alterno 8. Cada una de las alas 4 en torno a las cuales está arrollada una bobina representa un polo de un circuito magnético, cambiando la polaridad del respectivo polo en función de la polaridad de la corriente alterna. En la figura 1 se han indicado a título de ejemplo líneas de campo 8 para el campo magnético alterno. En y cerca de los entrehierros 7 se originan zonas de alta intensidad de campo magnético 9.

La pieza de trabajo 2 se conduce o transporta a través de un entrehierro 7 y se posiciona de modo que su abertura confinada 10 esté situada al menos parcialmente en el entrehierro 7 y la propia pieza de trabajo 2 rodee al entrehierro 7, es decir que está situada por fuera del entrehierro 7. Una zona 11 de la pieza de trabajo está situada aquí fuera del dispositivo 1, mientras que otra zona 12 está situada en dirección horizontal entre los dos polos formados por las alas 4 envueltas con las bobinas 7 y está situada en dirección vertical dentro de los entrehierros 7 entre el núcleo magnético 3 y la culata magnética 6. Por tanto, la zona adicional 12 está situada en una región de baja intensidad de campo entre los dos polos del núcleo magnético 3. En consecuencia, la pieza de trabajo 2 rodea al campo alterno guiado en el núcleo magnético 3 y en la culata magnética 6, y debido al campo alterno se induce en la pieza de trabajo 2, como se ha descrito al principio, una tensión que es sustancialmente independiente de las dimensiones de la abertura confinada 10 de la pieza de trabajo 2.

Para que la intensidad de campo entre los polos del núcleo magnético 3 sea lo más pequeña posible y para que fuera de los entrehierros 7 se presenten a lo sumo pequeñas emisiones perturbadoras, los entrehierros 7 están realizados con una altura lo más pequeña posible, especialmente con un altura de 6,5 milímetros. De manera correspondiente, el dispositivo según la invención es especialmente adecuado para piezas de trabajo planas 2, es decir, para piezas de trabajo 2 con una pequeña extensión vertical. Como pieza de trabajo plana 2 se considera también una pieza de trabajo delgada.

El dispositivo 1 según la invención y la pieza de trabajo 2 corresponden en principio a un transformador con un entrehierro muy grande, representando el dispositivo 1 el arrollamiento primario del transformador y la pieza de trabajo 2 un arrollamiento secundario cortocircuitado del transformador.

La fuente de corriente alterna o el alternador para la alimentación de las bobinas 5 genera preferiblemente una corriente con una baja frecuencia, especialmente con una frecuencia en el intervalo de 18 a 40 kilohertzios, pudiendo presentar la fuente de corriente alterna o el alternador un circuito oscilante conectado. La corriente generada por la fuete de corriente alterna o el alternador tiene preferiblemente un valor medio cuadrático (valor efectivo) de aproximadamente 10 a 25 amperios. Cuando no se ha introducido ninguna pieza de trabajo 2 en el dispositivo 1, de modo que éste se hace funcionar en vacío, esto tiene entonces como consecuencia una disminución de la frecuencia de resonancia del dispositivo 1, que está conectado preferiblemente a una fuente de corriente alterna capacitiva, y se descarga automáticamente el sistema integrado por el dispositivo 1 y la fuente de corriente alterna, no representada.

Según otra ejecución no representada del dispositivo conforme a la invención, puede estar previsto, aparte del primer núcleo magnético 3 de forma de U, un segundo núcleo magnético adicional de forma de U, estando asociadas ahora también las bobinas asignadas a las alas 4 del primer núcleo magnético 3 de forma de U a las alas del segundo núcleo magnético adicional de forma de U. Por tanto, las bobinas 5 rodean en esta ejecución a las alas de ambos núcleos magnéticos de forma de U. El segundo núcleo adicional de forma de U tiene preferiblemente las mismas dimensiones que el primer núcleo magnético de forma de U que se ha previsto en la ejecución 1 del dispositivo según la invención descrita en relación con las figuras 1 y 2. El segundo núcleo magnético adicional de forma de U lleva asociada también una culata magnética que puede estar configurada en forma de I o en forma de U, estando dispuesta esta segunda culata magnética al lado de la primera culata magnética 6 de la ejecución 1 del dispositivo según la invención representada en las figuras 1 y 2, de modo que resultan unos entrehierros con una sección transversal mayor que en el dispositivo 1 según la invención con solamente un núcleo magnético 3 y solamente una culata magnética 6. Por supuesto, la primera culata magnética 6 puede ser también tan ancha que encaje ajustadamente sobre ambos núcleos magnéticos o forme los entrehierros juntamente con ambos núcleos magnéticos.

Con esta ejecución no representada del dispositivo según la invención se pueden calentar piezas de trabajo con un diámetro muy grande y/o piezas de trabajo que consistan en un material con pequeña resistencia específica o que comprendan tal material. Se parte aquí también de la consideración de que las piezas de trabajo tienen una abertura confinada que está situada al menos parcialmente en un entrehierro ensanchado en esta ejecución, y de que la pieza de trabajo rodea al entrehierro. Debido a los dos núcleos magnéticos que están colocados uno al lado de otro y están envueltos por las dos mismas bobinas, la potencia de calentamiento disponible se ha incrementado en esta ejecución en comparación con la ejecución 1 del dispositivo según la invención representada en las figuras 1 y 2. El número de espiras o el número de arrollamientos necesario de las bobinas puede reducirse aquí en el factor \sqrt{2}, de modo que, en lugar de 14 espiras/arrollamientos en la ejecución 1 del dispositivo según la invención representada en las figuras 1 y 2, resulte un número de espiras/número de arrollamientos de 9 ó 10 por bobina. Debido a la reducción del número de espiras/número de arrollamientos necesario se reducen de manera ventajosa las pérdidas en el cobre (las bobinas comprenden típicamente cobre como material) y se puede reducir fuertemente la carga del núcleo magnético por efectos de saturación, con lo que el dispositivo según la invención presenta menores pérdidas de calor. A causa de las menores pérdidas en los núcleos magnéticos se puede trabajar con una intensidad más alta del campo magnético alterno.

Claims (12)

1. Dispositivo de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado, con un núcleo magnético (3) de forma de U dotado de dos alas (4), estando dispuesta sobre al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U una bobina eléctricamente conductora (5) y pudiendo conectare ésta a una fuente de corriente alterna, caracterizado porque esta prevista una culata magnética (6) que está dispuesta a distancia de al menos un extremo libre de un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con al menos un entrehierro (7), habiéndose elegido la altura del entrehierro (7) de tal manera que la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) pueda hacerse pasar sin contacto por el entrehierro (7).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre cada ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U está dispuesta al menos una bobina eléctricamente conductora (5), estando arrolladas las bobinas (5) en sentidos contrarios y pudiendo conectarse éstas a una fuente de corriente alterna, y porque la culata magnética (6) está dispuesta a distancia de los extremos libres de ambas alas (4) del núcleo magnético de forma de U, de modo que se forma un circuito magnético cerrado con dos entrehierros (7).

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la superficie de al menos el ala (4) a la que está asociado el al menos un entrehierro (7) por el cual puede hacerse pasar la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2), está configurada de tal manera que encaja ajustadamente en la abertura (10) confinada por la pieza de trabajo eléctricamente conductora (2).

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la culata magnética (6) está configurada en forma de I o en forma de U.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la al menos una bobina (5) está formada por al menos un cordón.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo magnético (3) de forma de U y la al menos una bobina (5) están encapsulados con una masa de encapsulamiento eléctricamente aislante, en particular conductora del calor.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo magnético (3) de forma de U está provisto de una refrigeración, especialmente una refrigeración por agua.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, aparte del núcleo magnético (3) de forma de U, está previsto un núcleo magnético adicional de forma de U, de tal manera que la al menos una bobina asociada a al menos un ala (4) del núcleo magnético (3) de forma de U está asociada también a un ala del núcleo magnético adicional de forma de U.

9. Uso del dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para calentar una pieza bruta de tapa con una abertura confinada, especialmente en una instalación para la fabricación de tapas con una lámina.

10. Procedimiento de calentamiento inductivo de una pieza de trabajo eléctricamente conductora (2) que está configurada en forma de un bucle cerrado, con un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por los pasos siguientes:

-

introducción sin contacto de la pieza de trabajo (2) en un entrehierro (7) de modo que la pieza de trabajo (2) rodee al entrehierro (7) y una abertura (10) confinada por la pieza de trabajo (2) esté situada al menos parcialmente en el entrehierro (7), y

-

alimentación de las bobinas (5) del dispositivo (1) con una corriente alterna.

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11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el procedimiento se utiliza para calentar una pieza bruta de tapa con una abertura confinada.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la pieza bruta de tapa se calienta antes de una operación de sellado o de pegado con una lámina.