DE3928629C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von flachem metallischem Gut, z. B. Bändern und Platten, mit mindestens einem Induktorpaar, das einen Zwischenraum zum Hindurchführen des Gutes bildet und dessen Induktoren einen aus Transformatorblechen gebildeten Eisenkern haben, der Nuten aufweist, in welchen teilweise für sich schaltbare Stromleiter angeordnet sind.

Jeder Induktor besteht dabei aus einem Eisenkern mit einer Reihe von eingelassenen Nuten, in welche die Stromleiter des Induktors eingebettet sind. Diese Stromleiter verlaufen dabei quer zur oder in Transportrichtung des Gutes. Die Gleichmäßigkeit der Erwärmung über die Breite des Gutes bereitet bei diesen induktiven Erwärmungsvorrichtungen immer Probleme, insbesondere dann, wenn die Vorrichtung mit Gütern verschiedener Breite arbeiten soll.

Um dem Ziel einer gleichmäßigen Erwärmung von flachem metallischem Gut unterschiedlicher Breite näherzukommen, wird in der EP-PS 01 50 793 vorgeschlagen, den Induktor in mehrere nebeneinander angeordnete Induktorabschnitte aufzuteilen, die sich in Längsrichtung erstrecken und jeweils eine eigene Induktorwicklung und einen eigenen Magnetkreis haben. Der Abstand der Induktorabschnitte voneinander kann entsprechend der jeweiligen Breite des Gutes verändert bzw. angepaßt werden. Außerdem sind elektrische Mittel vorhanden, um die elektrischen Stromstärken in den Induktorwicklungen zu steuern. Eine Anpassung an die Gutbreite kann dabei durch Zu- und Abschalten der äußeren Induktorabschnitte erreicht werden. Mit dieser bekannten Vorrichtung sind Anpassungen der Erwärmungsenergie an unterschiedliche Gutbreiten möglich. Allerdings ist der Aufbau der Vorrichtung aufgrund der zahlreichen getrennt voneinander angeordneten Induktorabschnitte sehr aufwendig. Zudem entstehen aufgrund der annähernd rechteckigen Spulen große Polbreiten, die für die Temperaturverteilung nachteilig sind.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist ein schlechter Nutfüllungsfaktor. Die senkrecht zur Transportrichtung liegenden Leiterabschnitte verursachen überdies eine Überhitzung der Gutkanten. Eine feinstufige Anpassung an die Gutbreite ist nicht gegeben. Auch muß eine relativ hohe Erwärmung der Eisenkernabschnitte in Kauf genommen werden, da Leiterabschnitte parallel zur Eisenkernschichtung liegen.

Aus der DE-PS 7 67 369 ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Erwärmen von flachem metallischem Gut bekannt, bei der eine das Werkstück umfassende Spule oder eine sich über dem Werkstück schließende Leiterschleife verwendet wird. Beim Verlauf der Leiterschleife geht es allein darum, den Strom über größere Wege zu führen. Die Zweckmäßigkeit eines bestimmten Verlaufs der Leiter wird dabei nicht angesprochen.

Zur Erreichung einer gleichmäßigen Erwärmung von flachem metallischem Gut ist in der DE-PS 8 84 811 eine induktive Erwärmungsvorrichtung beschrieben, die zwei oder mehr in Vorschubrichtung hintereinander angeordnete, mäanderförmig gekrümmte induktive Heizleiter aufweist, die ein- oder mehrfach gegeneinander versetzt sind. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß eine gleichmäßige Erwärmung zwar für eine bestimmte Gutbreite zu erwärmenden Gutes erreicht werden mag, bei abweichenden Gutbreiten jedoch eine befriedigende gleichmäßige Erwärmung dann nicht mehr erreichbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß auch bei abweichenden Gutbreiten über die jeweilige Breite ein gleichmäßiges Erwärmungsbild bei einfachem Aufbau der Induktoren erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die Nuten der Induktoren wenigstens eines Induktorpaares in Transportrichtung des Gutes parallel zickzack- oder wellenförmig verlaufen und ihre Neigung gegenüber der Transportrichtung maximal 60° beträgt, und daß die Stromleiter dem Nutenverlauf folgend eingelegt sind, so daß die Induktoren wenigstens eines Induktorpaares mehrere nebeneinander angeordnete Stromleiter aufweisen.

Durch die in Transportrichtung zickzackförmig oder wellenförmig verlaufenden Stromleiter in den entsprechend angeordneten Nuten des Eisenkerns wird erreicht, daß die Einwirkdauer eines Stromleiters auf den von diesem bedeckten Abschnitt des zu erwärmenden Gutes gleichmäßig ist, so daß in diesem Abschnitt eine gleichmäßige Erwärmung eintritt. Der zickzack- oder wellenförmige Verlauf bietet besonders vorteilhafte Möglichkeiten, benachbarte Stromleiter besonders gleichmäßig verteilt anzuordnen. Dabei können Zacken oder Wellen so ausgebildeter Stromleiter in entsprechenden Freiräume benachbarter Leiter eingreifen und demgegenüber versetzt sein. Eine solche gleichmäßige Anordnung ist insbesondere bei solchen bekannten Stromleitern nicht anwendbar, die aus im wesentlichen rechteckig zueinander verlaufenden Leiterabschnitten zusammengesetzt sind.

Dadurch, daß die Stromleiter für sich schaltbar sind, kann eine übermäßige Erwärmung in den Randzonen des Gutes vermieden und somit über die gesamte Breite dieses Gutes ein gleichmäßiges Erwärmungsbild erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die Stromleiter an einem Induktorende paarweise zu einer Leiterschleife miteinander verbunden sind, so daß diese Leiterschleifen jeweils einen in Transportrichtung des Gutes und einen gegen diese Transportrichtung stromdurchflossenen Leiter aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die nebeneinander angeordneten Stromleiter symmetrisch zur Induktorlängsmittellinie angeordnet sind. Dadurch wird insbesondere eine Anpassung an abweichende Gutbreiten erleichtert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß jeder Induktor zwei hintereinander angeordnete, mechanisch getrennte Induktorteile aufweist, die Nuten zur Aufnahme von Stromleitern haben. Durch einen derartigen geteilten Induktor ergibt sich die Möglichkeit, einen Versatz der Induktorteile und damit eine weitere Vergleichmäßigung der Erwärmung herbeizuführen. Dabei sind die dafür anfallenden Kosten geringer als bei Verwendung zwei separater Induktoren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die beiden Induktorteile im wesentlichen quer zur Transportrichtung gegeneinander verschiebbar sind. Auch dadurch wird die Einwirkung der Stromleiter und damit die Erwärmung des Gutes vergleichmäßigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß der an einem Gutrand befindliche Stromleiter bzw. mehrere am Gutrand befindliche Stromleiter mit dem quer zur Transportrichtung nächstfolgenden Stromleiter elektrisch kurzgeschlossen ist bzw. sind. Somit wird hier eine die Vergleichmäßigung fördernde Dämpferwicklung aufgebaut.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß bei Verwendung mehrerer Induktorpaare jedes Induktorpaar an eine getrennte Stromquelle mit jeweils anderer Frequenz angeschlossen ist. Auch die Verwendung unterschiedlicher, angepaßter Frequenzen kann die gleichmäßige Erwärmung über die Gutbreite fördern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß der bzw. die am Gutrand befindliche bzw. befindlichen Stromleiter an eine Stromquelle mit einer anderen Frequenz angeschlossen ist bzw. sind als die in der mittleren Gutzone befindlichen Stromleiter. Auch auf diese Weise kann die Vergleichmäßigung weiter gefördert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß die Längsmittellinie mindestens eines Induktors um 3° bis 6° gegen die Transportrichtung geneigt sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner so ausgebildet sein, daß ein Induktor gegenüber dem anderen Induktor eines Induktorpaares um 180° verschwenkt angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die Eisenkerne eines Induktorpaares gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet sein, daß wenigstens ein Eisenkern eines Induktors in eine oszillierende Bewegung versetzbar ist.

Im folgenden Teil der Beschreibung werden einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der einem zu erwärmenden Gut zugekehrten Seite eines erfindungsgemäßen Induktors,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Induktors und

Fig. 4 ein weiteres Schaltbild eines erfindungsgemäßen Induktors.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum induktiven Erwärmen hat vier Induktoren 1, 2, 3, 4. Dabei bilden die Induktoren 1 und 2 ein Induktorpaar und die Induktoren 3 und 4 ein weiteres Induktorpaar. Die Induktoren eines Induktorenpaares liegen auf sich gegenüberliegenden Seiten eines bandförmigen Gutes 4′, das durch einen Spalt 5 in den Induktorenpaaren geführt wird. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind die Induktoren 1, 2, 3, 4 jeweils in zwei Induktorteile 6, 7; 8, 9; 10, 11; 12, 13 unterteilt.

Da in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 alle Induktoren 1, 2, 3, 4 gleich ausgestattet sind, wird nachfolgend der Induktor 2 stellvertretend für alle Induktoren beschrieben.

Jeder Induktorteil 8, 9 hat einen Eisenkern 14, 15. Diese Eisenkerne 14, 15 sind mit einer Reihe von zickzackförmig in der durch den Pfeil 16 dargestellten Transportrichtung des Gutes 4′ verlaufenden Nuten 17 bis 31 versehen. In diesen Nuten sind Stromleiter 32 bis 46 entsprechend dem Nutenverlauf angeordnet. Die Ausbildung der Stromleiter 32 bis 46 und ihre Anordnung in den Nuten 17 bis 31 erfolgt in üblicher Weise. Die Stromleiter sind dabei in der Regel mit einem inneren, nicht dargestellten Kühlkanal für den Durchfluß eines Kühlmediums ausgestattet. Der Zwischenraum zwischen Nut und Stromleiter ist mit einer geeigneten Vergießmasse gefüllt, um so einerseits einen guten Halt für den Stromleiter in der Nut zu schaffen und andererseits für einen guten Wärmeübergang zwischen Stromleiter und Eisenkern zu sorgen und damit eine intensive Kühlung des Eisenkerns zu gewährleisten.

In der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 sind die Induktorteile 8, 9 quer zur Transportrichtung 16 gegeneinander versetzt und können über bekannte mechanische Mittel in dieser Richtung relativ zueinander verschoben werden, um den Versatz zu ändern. Die Stromleiter sind dann im Bereich zwischen den Induktorteilen 8, 9 flexibel ausgebildet.

Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt die Neigung der Nuten 17 bis 31 und damit auch die Neigung der Stromleiter 32 bis 46 gegenüber der Transportrichtung 16 etwa 15°.

Nach Fig. 1 ist der Induktor 4 mit den Induktorteilen 12, 13 gegenüber dem Induktor 2 mit den Induktorteilen 8, 9 seitlich versetzt, um eine gleichmäßige, optimale Temperaturverteilung im Gut 4 zu erreichen.

Abweichend zu der dargestellten Ausführungsform kann der Induktor 4 auch mit quer zur Transportrichtung 16 verlaufenden Nuten und Stromleitern versehen sein.

Fig. 3 zeigt einen Induktor mit Stromleitern 47 bis 60. Jeweils zwei in je eine Nut des Eisenkerns eingelegte Stromleiter bzw. Leiterteile bilden eine Leiterschleife. Diese Leiterteile sind an einem Induktorende über Querverbindungen miteinander elektrisch verbunden, während sie an dem anderen Induktorende jeweils über Schaltmittel an eine vorbestimmte Phase eines Stromnetzes RS anschließbar sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die drei mittleren Stromleiter 51 und 52, 53 und 54 sowie 55 und 56 über gemeinsam zu betätigende Schalter 61, 62 an das Stromnetz anschließbar. Die übrigen Stromleiter 47 und 60, 48 und 59, 49 und 58 sowie 50 und 57 können unabhängig voneinander über Schalter 63 bis 66 an das Stromnetz RS angeschlossen werden.

Im eingeschalteten Zustand werden die äußeren Stromleiter 47 und 60, 48 und 59, 49 und 58 sowie 50 und 57 gleichsinnig von Strom durchflossen, wodurch Überhitzungen an den Randzonen des Gutes 4′ im wesentlichen ausgeschlossen werden können.

Während die Schaltung der Stromleiter gemäß Fig. 3 insbesondere für eine relativ große Polteilung zweckmäßig ist, wird anhand von Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel erläutert, das insbesondere bei relativ eng nebeneinanderliegenden Nuten und damit Stromleitern 64 bis 78 im Eisenkern zweckmäßig ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Induktor die aktiven Stromleiter 64 und 78, 66 und 76, 69 und 73 sowie 70 und 72, die über Schalter 79, 79′; 80, 80′; 81, 81′; 82, 82′ und 83, 83′ jeweils paarweise und unabhängig voneinander von den anderen Leitern an das Stromnetz RS angeschlossen werden können. Die Stromleiter 65, 68, 71, 74 und 77 werden in diesem Falle nicht benutzt. Sie werden in Reserve gehalten für andere Schaltungsarten.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht es in ihren verschiedenen Ausführungsformen durch den zickzack- oder wellenförmigen Verlauf der Stromleiter in Verbindung mit der separaten Schaltbarkeit der einzelnen Leiterschleifen flaches metallisches Gut und unterschiedlicher Breite gleichmäßig über die gesamte Gutbreite zu erwärmen. Je nach den Erfordernissen können dabei die äußeren Stromleiter zu- oder abgeschaltet werden, um eine größtmögliche Temperaturgleichmäßigkeit im Erwärmungsgut zu erzielen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von flachem metallischem Gut, z. B. Bändern und Platten, mit mindestens einem Induktorpaar, das einen Zwischenraum zum Hindurchführen des Gutes bildet und dessen Induktoren einen aus Transformatorblechen gebildeten Eisenkern haben, der Nuten aufweist, in welchen teilweise für sich schaltbare Stromleiter angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (17-23 und 25-31) der Induktoren (1, 2, 3, 4) wenigstens eines Induktorpaares in Transportrichtung (16) des Gutes parallel zickzack- oder wellenförmig verlaufen und ihre Neigung gegenüber der Transportrichtung (16) maximal 60° beträgt, und daß die Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64-78) dem Nutenverlauf folgend eingelegt sind, so daß die Induktoren (1, 2, 3, 4) wenigstens eines Induktorpaares mehrere nebeneinander angeordnete Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 76, 78) aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78) an einem Induktorende paarweise zu einer Leiterschleife miteinander verbunden sind, so daß diese Leiterschleifen jeweils einen in Transportrichtung (16) des Gutes (4′) und einen gegen diese Transportrichtung (16) stromdurchflossenen Leiter aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander angeordneten Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78) symmetrisch zur Induktorlängsmittellinie angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Induktor (1, 2, 3, 4) zwei hintereinander angeordnete, mechanisch getrennte Induktorteile (6-13) aufweist, die Nuten (17-23 und 25-31) zur Aufnahme von Stromleitern (32-38 und 40-46; 47-60; 64-78) haben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Induktorteile (6-13) im wesentlichen quer zur Transportrichtung (16) gegeneinander verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der an einem Gutrand befindliche Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78) bzw. mehrere am Gutrand befindliche Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78) mit dem quer zur Transportrichtung (16) nächstfolgenden Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78) elektrisch kurzgeschlossen ist bzw. sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Induktorpaare jedes Induktorpaar an eine getrennte Stromquelle mit jeweils anderer Frequenz angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die am Gutrand befindliche bzw. befindlichen Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78) an eine Stromquelle mit einer anderen Frequenz angeschlossen ist bzw. sind als die in der mittleren Gutzone befindlichen Stromleiter (32-38 und 40-46; 47-60; 64, 66, 67, 69, 70, 72, 73, 75, 76, 78).

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittellinie mindestens eines Induktors (1, 2, 3,4) um 3° bis 6° gegen die Transportrichtung (16) geneigt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktor gegenüber dem anderen Induktor eines Induktorpaares um 180° verschwenkt angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoren (14, 15) eines Induktorpaares gegeneinander versetzt angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Eisenkern eines Induktors (1, 2, 3, 4) in eine oszillierende Bewegung versetzbar ist.