DE102011053535A1

DE102011053535A1 - Heating device for inductive heating of metal structures or metal-containing structures, has a shaft and/or shaft journal wholly or partially comprised of an electrical insulator or electrical conductor with predetermined conductivity

Info

Publication number: DE102011053535A1
Application number: DE201110053535
Authority: DE
Inventors: Dr. Bührer Carsten; Christoph Fülbier; Wolfgang Goor; Werner Witte
Original assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Current assignee: BL Chemie GmbH and Co KG
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-03-14

Abstract

The heating device comprises two electromagnets (3,4) for generating a magnetic field, and a rotating element (6) for rotating the to-be-heated structure (8) about the rotation axis (A). The rotating element has a shaft and/or a shaft journal (7) attached to the to-be-heated structure. The rotating element rotates the shaft and/or the shaft journal about the axis of rotation. The shaft and/or the shaft journal is wholly or partially comprised of an electrical insulator or an electrical conductor with a conductivity of less than 5/*10 4>S/m or 0.1/*10 6>S/m.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallkörpern oder Metall enthaltenden Körpern mit einem Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes und einem Drehmittel zum Drehen eines zu erwärmenden Körpers in dem vom Elektromagneten erzeugbaren Magnetfeld um eine Drehachse, wobei das Drehmittel wenigstens eine Welle und/oder einen Wellenzapfen, an welcher und/oder welchem der zu erwärmende Köper zur Erwärmung befestigbar ist, insbesondere geklemmt befestigbar ist, und einen Antrieb zum Antreiben der Welle und/oder des Wellenzapfens zur Drehung um die Drehachse aufweist. The present invention relates to a device for inductive heating of metal bodies or metal-containing bodies with an electromagnet for generating a magnetic field and a rotating means for rotating a body to be heated in the magnetic field generated by the electromagnet about an axis of rotation, wherein the rotating means at least one shaft and / or a shaft journal, on which and / or which the body to be heated can be fastened for heating, in particular clamped fastened, and a drive for driving the shaft and / or the shaft journal for rotation about the axis of rotation.

Aus der Patentschrift US 4 761 527 A ist eine Vorrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallkörpern der eingangs genannten Art bekannt. Die Vorrichtung weist zwei Wellenzapfen auf, von denen einer an einem Abtrieb eines Motors angeschlossen ist. Zwischen den Wellenzapfen ist ein Metallbolzen eingespannt, der über die vom Rotor angetriebenen Wellenzapfen in eine Drehung in dem von dem Elektromagneten erzeugten Magnetfeld gebracht wird. Durch die Drehung des Metallbolzens in dem Magnetfeld werden in dem Metallbolzen Wirbelströme erzeugt. Die Wirbelströme in dem Metallbolzen führen zu einer Erwärmung des Metallbolzens. From the patent US 4,761,527 A a device for inductive heating of metal bodies of the type mentioned is known. The device has two shaft journals, one of which is connected to an output of a motor. Between the shaft journal a metal bolt is clamped, which is brought via the shaft driven by the rotor shaft in rotation in the magnetic field generated by the electromagnet. The rotation of the metal bolt in the magnetic field generates eddy currents in the metal bolt. The eddy currents in the metal bolt lead to a heating of the metal bolt.

Üblicherweise werden bei derartigen Vorrichtungen Wellen oder Wellenzapfen aus Stahl verwendet, da diese die für die Aufnahme der bei der Rotation des Metallbolzens entstehenden Kräfte und Momente notwendige Festigkeit aufweisen. Ein Nachteil von Wellen oder Wellenzapfen aus Stahl ist allerdings, dass diese durch ihre Rotation in dem Magnetfeld oder in Randbereichen des Magnetfelds oder im magnetischen Streufeld auch erwärmt werden, da sich auch in der Welle oder in den Wellenzapfen Wirbelströme bilden können. In Abhängigkeit von dem Material, aus dem die Welle oder die Wellenzapfen hergestellt sind, in Abhängigkeit von der Dauer der Rotation, d.h. der Erwärmung des Metallbolzens und in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit kann dies dazu führen, dass die Welle oder die Wellenzapfen so stark erhitzt werden, dass diese die notwendige Festigkeit verlieren, um den Metallbolzen sicher zu halten. Außerdem kann die Erwämrung des zu erwärmenden Wekstück qualtitativ negativ beeinflusst werde, da die Erwärmung der Welle ein unerwünschte Wärmesenke darstellt, zu welcher Energie abfließt, die der Erwärmung des Werkstückes nicht zur Verfügung steht. Eine übermäßige Erwärmung oder Erhitzung der Welle oder der Wellenzapfen muss daher verhindert werden. Usually shafts or shaft pins made of steel are used in such devices, as they have the necessary for the absorption of the forces and moments arising during the rotation of the metal bolt strength. A disadvantage of steel shafts or shaft journals, however, is that they are also heated by their rotation in the magnetic field or in edge regions of the magnetic field or in the magnetic stray field, since eddy currents can also form in the shaft or in the shaft journals. Depending on the material from which the shaft or shaft journals are made, depending on the duration of the rotation, i. the heating of the metal bolt and depending on the rotational speed, this can cause the shaft or the shaft journals are heated so much that they lose the necessary strength to hold the metal bolt safely. In addition, the heating of the workpiece to be heated may be adversely affected, since the heating of the shaft represents an undesirable heat sink, to which energy flows which is not available to the heating of the workpiece. Excessive heating or heating of the shaft or shaft journal must therefore be prevented.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an. This is where the present invention begins.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Welle oder einen Wellenzapfen vorzuschlagen, die geeignet sind, einer Erwärmung der Welle oder der Wellenzapfen bei einer Rotation in einem Magnetfeld einer Vorrichtung zur induktiven Erwärmung der eingangs genannten Art zu verhindern. The invention is based on the problem to propose a shaft or a shaft journal, which are suitable to prevent heating of the shaft or the shaft journal during rotation in a magnetic field of an apparatus for inductive heating of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Welle und/oder der Wellenzapfen ganz oder teilweise aus wenigstens einem elektrischen Isolator und/oder einem Leiter mit einer elektrischen Leitfähigkeit von kleiner als 5·10⁴ S/m, besser kleiner als 0,1·10⁶ S/m (nachfolgend auch schlechter elektrischer Leiter genannt) besteht und/oder segmentiert ist. Durch die Verwendung eines elektrischen Isolators, eines schlechten elektrischen Leiters oder durch die Segmentierung wird entweder das Entstehen von Wirbelströmen vollständig verhindert oder aber so minimiert, dass nur eine geringfügige Erwärmung der Welle oder der Wellenzapfen stattfindet. Bei der Segmentierung der Welle oder des Wellenzapfens ohne das Vorsehen eines Isolators oder eines schlechten elektrischen Leiters kann sich der Übergangswiderstand von einem Segment zum anderen Segment zur Verringerung der Wirbelströme auswirken. This object is achieved according to the invention in that the shaft and / or the journal are wholly or partly made up of at least one electrical insulator and / or a conductor having an electrical conductivity of less than 5 × 10 ⁴ S / m, better still less than 0.1 × 10 ⁶ S / m (hereinafter also called poor electrical conductor) exists and / or is segmented. By using an electrical insulator, a bad electrical conductor or by the segmentation either the formation of eddy currents is completely prevented or minimized so that only a slight warming of the shaft or the shaft journal takes place. When segmenting the shaft or shaft journal without the provision of an insulator or poor electrical conductor, the contact resistance from one segment to the other can reduce the eddy currents.

Die Welle und/oder der Wellenzapfen können erste Segmente aus einem elektrischen Leiter aufweisen. Diese können elektrisch voneinander isoliert in Richtung der Drehachse hintereinander angeordnet sein. Diese können alternativ durch einen schlechten elektrischen Leiter getrennt in Richtung der Drehachse hintereinander angeordnet sein. Die ersten Segmente aus dem elektrischen Leiter können zumindest teilweise mit dem Isolator oder einem schlechten elektrischen Leiter beschichtet sein, womit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Segmenten verhindert oder zumindest fast verhindert werden kann. Ebenso ist es möglich, dass die Welle und/oder der Wellenzapfen zweite Segmente aus dem Isolator oder einem schlechten elektrischen Leiter aufweist, die zwischen den ersten Segmenten aus dem elektrischen Leiter und/oder zwischen Gruppen von ersten Segmenten aus dem elektrischen Leiter angeordnet sind. Die ersten Segmente können auch durch eine Luftschicht voneinander getrennt sein. Um einen Abstand zwischen den ersten Segmenten zu halten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Abstandhalter aus einem Isolator oder einem schlechten elektrischen Leiter aufweisen. The shaft and / or the shaft journal may comprise first segments of an electrical conductor. These can be electrically isolated from each other in the direction of the axis of rotation arranged one behind the other. These may alternatively be separated by a bad electrical conductor in the direction of the axis of rotation arranged one behind the other. The first segments of the electrical conductor may be at least partially coated with the insulator or a bad electrical conductor, whereby an electrically conductive connection between the segments can be prevented or at least almost prevented. It is also possible that the shaft and / or the shaft journal has second segments of the insulator or a bad electrical conductor, which are arranged between the first segments of the electrical conductor and / or between groups of first segments of the electrical conductor. The first segments may also be separated by an air layer. In order to maintain a distance between the first segments, the device according to the invention may comprise spacers made of an insulator or a poor electrical conductor.

Anstelle eines Isolators kann – wie bereits ausgeführt – auch für die Beschichtung oder die zweiten Segmente ein schlechter elektrischer Leiter gewählt werden. Instead of an insulator can - as already stated - for the coating or the second segments a poor electrical conductor can be selected.

Eine Drehung der Segmente zueinander um die Drehachse kann durch einen Formschluss der Segmente gesperrt sein. Das ist vorteilhaft, um Drehmomente über die Welle oder den Wellenzapfen zu übertragen. A rotation of the segments to each other about the axis of rotation can be locked by a positive connection of the segments. That is beneficial to To transmit torques over the shaft or the shaft journal.

Die Welle und/oder der Wellenzapfen kann wenigstens ein Zug- oder Druckmittel aufweisen, welches die Segmente in Richtung der Drehachse und/oder parallel zur Drehachse zieht oder drückt. Das Zug- oder Druckmittel kann Zugstangen aufweisen, die durch die Segmente hindurchgeführt sind und mit denen die Segmente und ggf. die Abstandhalter oder andere Teile der Welle bzw. des Wellenzapfens miteinander verspannt sind. The shaft and / or the shaft journal may have at least one tension or pressure means which pulls or pushes the segments in the direction of the axis of rotation and / or parallel to the axis of rotation. The tension or pressure means may comprise tie rods, which are passed through the segments and with which the segments and possibly the spacers or other parts of the shaft or of the shaft journal are clamped together.

Die Zug- oder Druckmittel können oder das Zug- oder Druckmittel kann Ausgleichselemente für einen Längenausgleich aufgrund einer Erwärmung von Teilen der Welle aufweisen. Dieses kann sinnvoll sein, wenn Teile der Welle oder des Wellenzapfens, zum Beispiel die ersten Segmente von Wirbelströmen durchflossen werden. The tension or pressure means or the tension or pressure means may comprise compensating elements for a length compensation due to heating of parts of the shaft. This can be useful if parts of the shaft or shaft journal, for example, the first segments of eddy currents are traversed.

Die Segmente der Welle und/oder der Wellenzapfen und/oder andere Teile der Welle und/oder des Wellenzapfens können durch Stoffschluss miteinander verbunden sein, zum Beispiel durch Kleben, Schweißen oder dergleichen. The segments of the shaft and / or the shaft journal and / or other parts of the shaft and / or the shaft journal may be interconnected by material connection, for example by gluing, welding or the like.

Die ersten Segmente können aus Stahl, insbesondere Edelstahl oder einem ferromagnetischen Stahl bestehen. The first segments may be made of steel, in particular stainless steel or a ferromagnetic steel.

Der Isolator kann ganz oder teilweise aus einer Keramik, insbesondere einer Oxidkeramik, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid, oder einer Nicht-Oxidkeramik, zum Beispiel Siliziumnitrit, oder aus einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff bestehen. Auch sehr schlecht elektrisch leitende Materialien wie Halbleiter, z.B. Silizium können zum Einsatz kommen. The insulator may consist entirely or partially of a ceramic, in particular an oxide ceramic, for example aluminum oxide or zirconium oxide, or a non-oxide ceramic, for example silicon nitrite, or of a carbon-fiber-reinforced plastic. Also very poorly electrically conductive materials such as semiconductors, e.g. Silicon can be used.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungemäßen Vorrichtung in einer Frontansicht, 1 a schematic representation of a erfindungemäßen device in a front view,

2 eine schematische Darstellung der erfindungemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht, 2 a schematic representation of the erfindungemäßen device in a side view,

3 eine schematische Darstellung eines ersten Wellenzapfens zum Teil im Schnitt und 3 a schematic representation of a first shaft journal partly in section and

4 eine schematische Darstellung eines zweiten Wellenzapfens zum Teil im Schnitt. 4 a schematic representation of a second shaft journal partly in section.

Die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zur induktiven Erwärmung von Metallkörpern 8 oder Metall enthaltenden Körpern weist einen Elektromagneten 4, 5 und ein Drehmittel 6 auf. Der Elektromagnet 4, 5 dient zur Erzeugung eines Magnetfeldes und weist ein Joch 4 und zwei Spulen 5 auf. Der Elektromagnet 4, 5 kann auf jede geeignete Art und Weise ausgebildet sein. Das Joch 4 hat einen Luftspalt, in dem der Körper 8 rotierbar eingesetzt ist. The in the 1 and 2 illustrated device for inductive heating of metal bodies 8th or metal-containing bodies has an electromagnet 4 . 5 and a turning means 6 on. The electromagnet 4 . 5 serves to generate a magnetic field and has a yoke 4 and two coils 5 on. The electromagnet 4 . 5 may be formed in any suitable manner. The yoke 4 has an air gap in which the body 8th is used rotatably.

Mit dem Drehmittel 6, 7 wird der zu erwärmende Körper 8 in dem vom Elektromagneten 4, 5 erzeugten Magnetfeld um eine Drehachse gedreht. Das Drehmittel 6, 7 weist zwei Wellenzapfen 7 auf, an welchen der zu erwärmende Köper 8 zur Erwärmung zum Beispiel durch Klemmung befestigbar ist. Ferner weist das Drehmittel 6, 7 wenigstens einen Antrieb 6 zum Antreiben wenigstens eines der Wellenzapfen 7 zur Drehung um die Drehachse A auf. Die Drehung des einen Wellenzapfens 7 wird durch die Verbindung zwischen den Wellenzapfen 7 und dem zu erwärmenden Körper 8 auf den Körper 8 und den anderen Wellenzapfen 7 übertragen. With the turning means 6 . 7 becomes the body to be heated 8th in the electromagnet 4 . 5 generated magnetic field rotated about a rotation axis. The turning means 6 . 7 has two shaft journals 7 on, to which the body to be heated 8th for heating, for example by clamping can be fastened. Furthermore, the rotating means 6 . 7 at least one drive 6 for driving at least one of the shaft journals 7 for rotation about the axis of rotation A on. The rotation of a shaft journal 7 is through the connection between the shaft journal 7 and the body to be heated 8th on the body 8th and the other shaft journal 7 transfer.

Die Vorrichtung weist einen schematisch angedeuteten Ständer 2, 3 auf, an welchem das Drehmittel 6, 7 und der Elektromagnet 4, 5 angebracht sind. The device has a schematically indicated stand 2 . 3 on, on which the turning means 6 . 7 and the electromagnet 4 . 5 are attached.

Die Wellenzapfen 7 sind so aufgebaut, dass sie einerseits eine möglichst optimale Festigkeit haben, möglichst optimale elektrische Eigenschaften haben und möglichst kostengünstig hergestellt werden können. Andererseits muss das für die Wellenzapfen 7 verwendetet Material auch die im Rahmen der Erwärmung des Werkstückes erreichten Temperaturen des Werkstückes ohne Schäden aushalten. Für eine optimale Festigkeit bei möglichst kostengünstiger Herstellung sind Wellenzapfen 7 aus Stahl, insbesndere aus Edelstahl oder einem nicht oder kaum ferromagnetischen Stahl vorteilhaft, die aber für die Anwendung in einer Vorrichtung zur induktiven Erwärmung in einem Magnetfeld ungünstige elektrische Eigenschaften haben, da dann nicht nur in dem zu erwärmenden Körper sondern auch in den Wellenzapfen Wirbelströme entstehen, die zu einer Erwärmung der Wellenzapfen 7 führt. Optimale elektrische Eigenschaften hätten Wellenzapfen aus einem Isolator, die aber bei der erforderlichen Festigkeit, insbesondere auch bei hohen Temperaturen von zum Beispeil > 200°C aber auch > 500°C oder sogar > 1000°C nicht kostengünstig herstellbar sind. The shaft cones 7 are constructed so that on the one hand they have the best possible strength, have the best possible electrical properties and can be produced as inexpensively as possible. On the other hand, this must be for the shaft journal 7 used material also withstand the temperatures of the workpiece reached during the heating of the workpiece without damage. For optimal strength and cost-effective production as possible shaft journals 7 made of steel, in particular stainless steel or a non or hardly ferromagnetic steel advantageous, but which have unfavorable electrical properties for use in a device for inductive heating in a magnetic field, because then eddy currents occur not only in the body to be heated but also in the shaft journal leading to a warming of the shaft journal 7 leads. Optimal electrical properties would have shaft journals made of an insulator, but they can not be produced cost-effectively given the required strength, in particular even at high temperatures of, for example,> 200 ° C. but also> 500 ° C. or even> 1000 ° C.

Die erfindungsgemäßen Wellenzapfen 7 sind daher teilweise aus wenigstens einem elektrischen Isolator aufgebaut. Die in den 3 und 4 dargestellten Wellenzapfen sind segmentiert. The shaft journal according to the invention 7 are therefore partially constructed of at least one electrical insulator. The in the 3 and 4 illustrated shaft journals are segmented.

Der in 3 dargestellte Wellenzapfen 7 weist erste Segmente 71 aus einem elektrischen Leiter auf. Die ersten Segmente 71 können zum Beispiel aus Edelstahl bestehen. Die ersten Segmente 71 können die Form von Zylindern aufweisen und können auf einer Kreislinie angeordnete Bohrungen 711 aufweisen. Die ersten Segmente 7 sind vorteilhaft in Richtung einer Drehachse einer Welle hintereinander angeordnet. Die Bohrungen 711 der ersten Segmente 71 fluchten miteinander. Die Bohrungen 711 können mit einem Abstand zu den Stirnseiten der ersten Segmente 71 auf jeder Seite jedes ersten Segmentes einen Absatz 712 aufweisen. Zwischen den ersten Segmenten sind Abstandhalter 72 aus einem Isolator angeordnet, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Segmenten 71 verhindern. Diese Abstandhalter können zwischen den Absätzen 712 der Bohrungen 711 benachbarter erster Segmente eingesetzt sein. Die Abstandhalter 72 können als Hülse gestaltet sein und können aus einer Keramik bestehen. The in 3 illustrated shaft journal 7 has first segments 71 from an electrical conductor. The first segments 71 For example, they can be made of stainless steel. The first segments 71 may be in the form of cylinders and may have bores arranged on a circular line 711 exhibit. The first segments 7 are advantageously arranged in the direction of an axis of rotation of a shaft one behind the other. The holes 711 the first segments 71 aligned with each other. The holes 711 can with a distance to the end faces of the first segments 71 on each side of each first segment a paragraph 712 exhibit. Between the first segments are spacers 72 arranged from an insulator, which forms an electrically conductive connection between the first segments 71 prevent. These spacers can be between paragraphs 712 drilling 711 be inserted adjacent first segments. The spacers 72 can be designed as a sleeve and can consist of a ceramic.

Die Abstandhalter 72 bewirken nicht nur einen Abstand zwischen den ersten Segmenten 71. Zugleich sorgen sie auch für einen Formschluss, welcher ein Verdrehen der ersten Segmente 71 gegeneinander um die Drehachse des Wellenzapfens verhindert. Die Abstandhalter 72 sind somit auch Sperrelemente, die ein Verdrehen der ersten Segmente 71 verhindern. The spacers 72 not only cause a distance between the first segments 71 , At the same time they also ensure a positive connection, which is a twisting of the first segments 71 prevented from each other about the axis of rotation of the shaft journal. The spacers 72 are thus also blocking elements, which is a rotation of the first segments 71 prevent.

Der innere, freie Querschnitt der Abstandhalter hat vorteilhaft einen Durchmesser der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Bohrungen 711 eines Segmentes 71 zwischen zwei Absätzen 712. Durch die Bohrungen 711 der ersten Segmente 71 und die freien Querschnitte der Abstandhalter 72 sind Kanäle gebildet, in welche Zugstangen 73 eingeführt sind. Anstelle von Zugstangen 73 könnten auch andere Mittel zur Übertragung von Zugkräften verwendet werden, wie zum Beispiel Seile, Ketten oder anderes. Die Zugstange 73 oder die anderen Zugmittel können aus einem elektrischen Leiter oder einem Isolator hergestellt sein. The inner, free cross section of the spacers advantageously has a diameter which is slightly smaller than the diameter of the bores 711 a segment 71 between two paragraphs 712 , Through the holes 711 the first segments 71 and the free cross sections of the spacers 72 Channels are formed into which tie rods 73 are introduced. Instead of tie rods 73 Other means of transferring tensile forces could be used, such as ropes, chains or other. The drawbar 73 or the other traction means may be made of an electrical conductor or an insulator.

Die Zugstangen 73 oder ggf. die Zugglieder ziehen ein erstes Segment 71 an einem ersten Ende des Wellenzapfens 7 gegen ein erstes Segment 71 an einem zweiten Ende des Wellenzapfens, wodurch ein Auseinanderfallen der ersten Segmente 71 und der Abstandhalter 72 verhindert ist. Die ersten Segmente 71 und die Abstandhalter werden bei dem in der 3 dargestellten Beispiel auf erste Enden der Zugstangen 73 je einer Mutter 74 aufgeschraubt, welche unter Zwischenlage eines Isolierringes 75 an dem ersten Segment 71 am ersten Ende des Wellenzapfens 7 anliegt. Auch an zweiten Ende der Zugstangen 73 am zweiten Ende des Wellenzapfens 7 ist je eine Mutter 76 angebracht, die unter der Zwischenlage von Tellerfedern 77 an dem ersten Segment 71 am zweiten Ende des Wellenzapfens 7 anliegen. Die Tellerfedern 77 dienen als Ausgleichselemente, die dazu vorgesehen sind, während des Betriebs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglicherweise unterschiedliche Längenausdehnungen des Paketes von ersten Segmenten 71 und Abstandhaltern 72 einerseits und der Zugstangen 73 auszugleichen. Es können auch andere Ausgleichselemente, z.B. Spiralfedern oder elastische Materialien eingesetzt werden. The tie rods 73 or optionally the tension members pull a first segment 71 at a first end of the shaft journal 7 against a first segment 71 at a second end of the journal, thereby causing the first segments to disintegrate 71 and the spacer 72 is prevented. The first segments 71 and the spacers are used in the 3 illustrated example on first ends of the tie rods 73 one mother each 74 screwed, which with the interposition of an insulating ring 75 at the first segment 71 at the first end of the shaft journal 7 is applied. Also at the second end of the drawbars 73 at the second end of the shaft journal 7 is ever a mother 76 attached, which under the liner of cup springs 77 at the first segment 71 at the second end of the shaft journal 7 issue. The disc springs 77 serve as compensating elements, which are provided, during operation of a device according to the invention may have different linear expansion of the packet of first segments 71 and spacers 72 on the one hand and the tie rods 73 compensate. It can also be used other compensation elements, such as coil springs or elastic materials.

Die ersten Segmente 71 eines Wellenzapfens können unterschiedliche Lägen in Richtung einer Drehachse A des Wellenzapfens 7 haben. Die ersten Segmente haben vorteilhaft an den Stellen, an denen der Wellenzapfen einem hohen Magnetfeld ausgesetzt wird, eine geringere Länge als an den Stellen, an denen das Magnetfeld klein ist. Durch möglichst große erste Segmente aus z. B. Edelstahl kann die Festigkeit der Welle verbessert werden. The first segments 71 a shaft journal can be different Lägen in the direction of a rotation axis A of the shaft journal 7 to have. The first segments advantageously have a shorter length at the points where the shaft journal is exposed to a high magnetic field than at those points where the magnetic field is small. By the largest possible first segments of z. As stainless steel, the strength of the shaft can be improved.

Der in der 4 dargestellte Wellenzapfen 7 ist ebenfalls aus ersten Segmenten 71 aufgebaut und ähnelt in Vielem dem Wellenzapfen aus der 3, weshalb für gleiche oder funktional gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen eingetragen sind. Es ist auch möglich Teile der Wellenzapfen aus den 3 und 4 zu kombinieren, um zu einem neuen Wellenzapfen zu kommen. Ggf. müssen dazu Verbindungen zwischen den von den dargestellten Wellenzapfen bekannten Teilen geschaffen werden, was aber einen Fachmann nicht vor besondere Problemen stellen wird. The Indian 4 illustrated shaft journal 7 is also from first segments 71 built and resembles in many ways the shaft journal from the 3 , which is why the same reference numerals have been entered for identical or functionally identical parts. It is also possible parts of the shaft journal from the 3 and 4 to combine to come to a new shaft journal. Possibly. For this purpose, connections between the parts known from the shaft journal shown must be created, but this will not pose any special problems to a person skilled in the art.

Ein Unterschied zwischen den Wellenzapfen gemäß der 3 und der 4 ist, dass der Wellenzapfen gemäß 4 keine isolierenden Abstandhalter aufweist, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Segmenten zu verhindern. Stattdessen sind die ersten Segmente zumindest einseitig mit einer isolierenden Beschichtung, zum Beispiel aus einer Keramik versehen. Diese Beschichtungen verhindern eine elektrische Leitung zwischen den ersten Segmenten 71. A difference between the shaft journals according to the 3 and the 4 is that the shaft journal according to 4 has no insulating spacers to prevent an electrically conductive connection between the first segments. Instead, the first segments are provided on at least one side with an insulating coating, for example of a ceramic. These coatings prevent electrical conduction between the first segments 71 ,

Auch die ersten Segmente 71 eines Wellenzapfens gemäß 4 sind durch Formschluss an einem Verdrehen gehindert. Als Sperrelemente sind Riegel 78 vorgesehen, die in in der Draufsicht auf die ersten Segmente 71 rechteckige Ausnehmungen der ersten Segmente 71 eingelassen sind. Jeder Riegel 78 greift dabei in eine rechteckige Ausnehmung eines ersten Segmentes und eine rechteckige Ausnehmung eines dazu benachbarten ersten Segmentes 71 ein. Bis auf die ersten Segmente am ersten Ende und am zweiten Ende des Wellenzapfens 7 weist jedes erste Segment 71 auf jeder Stirnseite eine rechteckige Ausnehmung auf, wobei die rechteckigen Ausnehmungen in den beiden Stirnseiten eines ersten Segmentes um 90° gedreht zueinander ausgerichtet sind. Also the first segments 71 a shaft journal according to 4 are prevented by positive locking on a twisting. As blocking elements are bars 78 provided in the plan view of the first segments 71 rectangular recesses of the first segments 71 are admitted. Every bar 78 engages in a rectangular recess of a first segment and a rectangular recess of a thereto adjacent first segment 71 one. Except for the first segments at the first end and at the second end of the shaft journal 7 has every first segment 71 on each end face on a rectangular recess, wherein the rectangular recesses are aligned in the two end faces of a first segment rotated by 90 ° to each other.

Um unterschiedliche Wärmeausdehnungen zu kompensieren, ist es vorteilhaft, Freiräume oder Bewegungsräume einzurichten, die einen Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen erlauben ohne dabei die Funktion als Riegel zu beeinträchtigen. Diese Freiräume oder Bewegegungsräume können durch ausreichend große Ausnehmungen geschaffen werden, die zum Beispiel durch Einfräsungen hergestellt werden können und in den ersten Segmenten 71 in radialer Richtung senkrecht zur Drehachse vorgesehen sind. In order to compensate for different thermal expansions, it is advantageous to set up free spaces or movement spaces that allow a compensation of the different thermal expansions without the function as a bolt affect. These free spaces or movement spaces can be created by sufficiently large recesses, which can be produced for example by milling and in the first segments 71 are provided in the radial direction perpendicular to the axis of rotation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4761527 A [0002]

Claims

Device for inductive heating of metal bodies ( 8th ) or metal-containing bodies with an electromagnet ( 3 . 4 ) for generating a magnetic field and a rotating means ( 6 . 7 ) for rotating a body to be heated ( 8th ) in which the electromagnet ( 3 . 4 ) can be generated about a rotation axis (A), wherein the rotation means ( 6 . 7 ) at least one shaft and / or a shaft journal ( 7 ), on which and / or which of the body to be heated ( 8th ) is attachable to heat, in particular clamped fastened, and a drive ( 6 ) for driving the shaft and / or the shaft journal ( 7 ) for rotation about the axis of rotation (A), characterized in that the shaft and / or the shaft journal ( 7 ) consists wholly or partly of at least one electrical insulator or an electrical conductor with an electrical conductivity of less than 5 × 10 ⁴ S / m, more preferably less than 0.1 × 10 ⁶ S / m.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the shaft and / or the shaft journal ( 7 ) first segments ( 71 ) comprises an electrical conductor which are electrically isolated from each other or separated by a bad electrical conductor in the direction of the axis of rotation (A) are arranged one behind the other.

Device according to claim 2, characterized in that the first segments ( 71 ) are at least partially coated from the electrical conductor with the insulator or with a poor electrical conductor.

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the shaft and / or the shaft journal ( 7 ) comprises second segments of the insulator or a bad electrical conductor which are connected between the segments of the electrical conductor and / or between groups of first segments ( 71 ) are arranged from the electrical conductor.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that a rotation of the segments ( 71 ) is locked to each other about the axis of rotation (A) by positive locking.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the shaft and / or the shaft journal ( 7 ) a tensile or pressure agent ( 73 . 74 . 75 . 76 . 77 ), which pulls or presses the segments against each other in the direction of the axis of rotation and / or parallel to the axis of rotation.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the tension or pressure means ( 73 . 74 . 75 . 76 . 77 ) Compensation elements ( 77 ) for a length compensation due to heating of parts of the shaft.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the segments ( 71 ) of the shaft and / or the shaft journal ( 7 ) are interconnected by material connection.

Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the segments ( 71 ) consist of the electrical conductor made of steel, in particular a non-ferromagnetic steel.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the insulator wholly or partly of a ceramic, in particular an oxide ceramic, for example alumina or zirconia, or a non-oxide ceramic, for example silicon nitrite, or of a carbon fiber reinforced plastic or the bad electrical conductor consists of a semiconductor such as silicon.