SI26457A - Orodje za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami in metoda kaljenja valjev z omenjenim orodjem - Google Patents

Abstract

Izum orodje za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami in metoda kaljenja valjev z omenjenim orodjem sodi na področje metalurgije, natančneje na področje naprav kaljenje. Izum se nanaša na orodje za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami, ki vključuje hladilni sistem, tako da velike notranje sile v materialu zaradi nizkih frekvenc napajalne napetosti ne deformirajo materiala induktorja. Orodje (1) vključuje visokofrekvenčni induktor (4) in nizkofrekvenčni induktor (2) s prostorom zasprejem valja za kaljenje, pri čemer je vsak induktor opremljen s svojo konzolo (3, 5), transformator za napajanje induktorjev (2, 4) povezljiv na konzoli (3, 5) induktorjev, elektronsko vezje za krmiljenje in električno vezje za napajanje orodja, ter hladilni sistem. Slednji vključuje hladilni kanal (23) na vsaj enem navoju vsaj enega induktorja (2,4) in/ali kanal (31b, 32a, 33a) na vsaj eni izmed konzol (3, 5), rezervoar s hladilno tekočino, ki je povezan z omenjenimi hladilnimi kanali, črpalko zazagotavljanje pretoka hladilne tekočine po kanalih, senzor temperature (28) za merjenje temperature valja, ter senzor pretoka hladilne tekočine. Hladilni sistem ima še škropilnik (6) za hlajenje valja, ki je nameščen pod induktorji (2, 4).

Description

ORODJE ZA INDUKCIJSKO KALJENJE VALJEV Z NIZKIMI FREKVENCAMI IN METODA KALJENJA VALJEV Z OMENJENIM ORODJEM

Področje tehnike

Izum sodi na področje metalurgije, natančneje na področje splošnih metod ali naprav za toplotno obdelavo jekla, npr. žarjenje, gretje in kaljenje. Izum sodi tudi na področje elektrotehnike, natančneje na področje naprav za ogrevanje z električnim, magnetnim ali elektromagnetnim poljem. Izum se nanaša na orodje za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami in metodo kaljenja valjev z omenjenim orodjem.

Ozadje izuma in tehnični problem

Indukcijsko kaljenje jekla se je začelo uporabljati že v tridesetih letih dvajsetega stoletja. V glasilu Strojniški vestnik 1957 je članek pod naslovom »O induktivnem površinskem kaljenju«, v katerem je zapisano tudi, da je lahko uporabljen poseben nizkofrekvenčni generator z veliko močjo in visokofrekvenčni generator z zmanjšano močjo in podaljšanim delovanjem.

Pri indukcijskem kaljenju jekla se obdelovanec ogreva v indukcijski zanki in po ogretju hitro ohladi. S tem se spremeni kristalna mreža materiala in posledično trdota obdelovanca na površini, jedro pa ostane mehko in žilavo.

Pri valjih z manjšim premerom je kaljeni sloj tanek, da ostane dovolj žilavega materiala in s tem nosilnost. Ti valji se kalijo samo z eno in sicer višjo frekvenco, ki se giblje med 200 in 1000 Hz. To je tako imenovano monofrekvenčno kaljenje.

Pri valjih z večjim premerom pa je zaželeno, da je debelina trdega sloja večja, saj se s tem poveča življenjska doba valja. Zato se ti valji segrevajo z dvema induktorjema napajanima z napetostjo različnih frekvenc. To je tako imenovano bifrekvenčno kaljenje, pri čemer prvi induktor deluje na nižji, drugi pa na višji frekvenci. Globina vdora energije ogrevanja je v obratnem sorazmerju s frekvenco električnega toka skozi mduktorsko zanko, zato je pri debelih valjih željena čim nižja frekvenca električne napetosti. Ker pa nižanje frekvence močno zniža življenjsko dobo indukcijske zanke oz. mduktorja m nosilca induktorja, so se frekvence pod 80 Hz uporabljale le izjemoma, saj je mduktor včasih vzdržal tudi samo kaljenje za dva valja. Posledično so imeli kaljeni valji tanjšo plast uporabne trdote (do 20 mm) in s tem krajšo življenjsko dobo.

Zaradi mehanskih obremenitev materiala pri uporabi nizkih frekvenc napajalne napetosti induktorja so pogoste poškodbe konzole induktorja ali samega induktorja med procesom kaljenja, kar povzroča velike dodatne stroške v proizvodnji. V primeru poškodbe konzole in/ali induktorja med postopkom kaljenja, je namreč valj potrebno ponovno odžariti, odstružiti razogljičeni sloj valja in ponoviti postopek kaljenja z novim induktorjem oz. novo konzolo induktorja, ali pa se valj izdela iz novega materiala.

Tehnični problem, ki ga rešuje pričujoči izum, je torej zasnova orodja za induktivno kaljenje valjev, prednostno velikosti od 250 do 1200 mm, ki bo imelo daljšo življenjsko dobo zlasti induktorja in konzole induktorja, navkljub uporabi nizke frekvence napajalne napetosti pri kaljenju valjev. Orodje naj omogoča izdelavo kaljenega sloja na valju do 60 mm globine valja, večjo kvaliteto strukture kaljenega sloja valja in uporabo nižje frekvence napajalne napetosti induktorja. Cilj izuma je tudi večja zanesljivost in finančno učinkovitost celotnega postopka kaljenja.

Stanje tehnike

Med večjimi proizvajalci indukcijskih strojev je družba Inductotherm Europe Ltd kot tudi kitajska družba Inductotherm group China LTD. V Sloveniji proizvaja stroje za železarske pogone družba SALUS d.o.o., MaTeli d.o.o. in nekateri manjši proizvajalci.

V patentnih bazah je najti rešitve orodij za kaljenje železnih valjev in zobnikov, vendar so v glavnem opisani zlasti postopki in električna vezja, ki omogočajo delovanje orodij pod določenimi pogoji.

Uporabni model CN212486829 opisuje indukcijsko napravo za segrevanje odprtega obdelovanca. Naprava, ki obsega dve indukcijski tuljavi sta prilagojeni dolžini obdelovanca. Indukcijski tuljavi sta naviti tako, da sta smeri navijanja različni. Navedena rešitev ni podobna pričujočemu izumu, ker je baziran na dveh eno ovojnih tuljavah, ki sta napajanji z električno napetostjo različnih frekvenc.

V uporabnem modelu CN212486829 je opisana integrirana dvofrekvenčna indukcijsko grelna oprema. Oprema obsega ohišje napajalne omare, nizkofrekvenčni in srednjefrekvenčm napajalnik, visokofrekvenčni ter srednje frekvenčni induktor, napajalni stroj, stroj za praznjenje in detekcijsko napravo, pri čemer je telo napajalne omare opremljeno s hladilnim odsekom, nizkofrekvenčnim napajalnim odsekom in visokofrekvenčnim odsekom v zaporedju od spredaj do zadaj.

V evropskem patentu EP2135485 je opisan induktor za induktorsko utrjevanje kovinskih, paličastih zobatih letvic, pri čemer je površina lupine zobate letve v bistvu ravna v območju zob in pri čemer je preostala površina lupine oz. zobate letvice je v prerezu profilirana. Po izumu sta zobata letev in induktor med postopkom utrjevanja nepremično nameščena. V ta namen induktor tvori množica posameznih induktorskih elementov v bistvu paličaste oblike, ki se raztezajo vsak vzporedno z vzdolžno osjo zobate letve, pri čemer so zobje vsaj enega induktorskega elementa sega vzdolž površine lupine zobate letve, induktorski element utrdi to vnaprej določeno površinsko območje zobate letve in pri čemer se vsaj en induktorski element razteza vzdolž preostale površine lupine zobate letve in utrdi to vnaprej določeno površino zobate letve. Ta rešitev ne rešuje tehničnega problema na način, kot ga uporablja izum.

V uporabnem modelu CN208685013 je opisana oprema za avtomatizirano indukcijsko utrjevanje vijakov. Oprema vključuje mehanizem za dostavljanje obdelovancev, mehanizmom vrtiljaka, mehanizmom indukcijskega ogrevanja, razkladalnim mehanizmom za gašenje, transformatorjem in električno krmilno omarico. Razkladalni mehanizem in indukcijski grelni mehanizem ležita na tleh en proti drugemu ob robu vrtiljaka, transformator se nahaja na desni strani indukcijskega grelnega mehanizma m električna krmilna omarica se nahaja na levi strani napajalnega mehanizma. Rešitev predstavljena v tem dokumentu vključuje hlajenje z vodo, kjer se vodo iz rezervoarja vode vodi v hladilni kanal enojnega navoja naprave, ki se začne in konča z dovodom oziroma odvodom. Pričujoči izum ima hlajenje izvedeno na drugačen način oziroma pomembno nadgrajuje omenjeno znano rešitev.

Opis rešitve tehničnega problema

Pričujoči izum naslavlja problem kratke življenjske dobe orodij za indukcijsko kaljenje valjev, kije v nekaterih primerih celo samo nekaj ur, in rešuje težave obstoječih rešitev. Tehnični problem je rešen, kot je definirano v neodvisnem zahtevku, pri čemer so prednostne izvedbe rešitve definirane v odvisnih zahtevkih.

Bistvo orodja za indukcijsko kaljenje valjev po izumu je v tem, da orodje vključuje hladilni sistem, tako da velike notranje sile v materialu zaradi nizkih frekvenc napajalne napetosti ne deformirajo materiala induktorja. Orodje po izumu tako vključuje: - vsaj en induktor s prostorom za sprejem valja za kaljenje in z vsaj enim navojem, vsaj eno konzolo za povezavo na transformator, pri čemer konzola deluje tudi kot nosilec za induktor, vsaj en škropilnik za hlajenje valja, ki je nameščen pod induktorjem, elektronsko vezje za krmiljenje delovanja orodja in električno vezje za napajanje orodja, ter

- hladilni sistem, ki vključuje:

o hladilni kanal v notranjosti vsaj enega navoja vsaj enega induktorja in na vsaj eni konzoli, o rezervoar s hladilno vodo, ki je povezan z omenjenimi hladilnimi kanali ter škropilnikom, o črpalko za zagotavljanje pretoka hladilne vode po kanalih in škropilnik, o vsaj en senzor temperature nameščen in prilagojen tako, da meri temperature valja, o vsaj en senzor temperature hladilne vode v vsaj enem hladilnem kanalu induktorja m vsaj enem hladilnem kanalu konzole ali v vsaj enem skupnem vodu (cevi), v katerega prihaja hladilna voda iz vsaj enega hladilnega kanala induktorja in/ali konzole, o senzor pretoka hladilne tekočine nameščen v vsaj enem hladilnem kanalu induktorja in vsaj enem hladilnem kanalu konzole ali v vsaj enem skupnem vodu, v katerega prihaja hladilna voda iz vsaj enega hladilnega kanala induktorja in/ali konzole ter na škropilniku ali kateremkoli vodu, ki vodi do škropilnika.

Prednostno ima orodje:

visokofrekvenčni induktor v obliki črke omega ter par konzol visokofrekvenčnega induktorja za povezavo na transformator, pri čemer sta omenjeni konzoli nameščeni vsaka na svoj ločen del črke omega, okrogli del črke omega pa je prilagojen za sprejem valja za kaljenje, pri čemer je med obema konzolama primeren distančnik, ki preprečuje iskrenje in morebitne kratke stike, nizkofrekvenčni induktor v obliki črke omega ter par konzol nizkofrekvenčnega induktorja za povezavo na transformator, pri čemer sta omenjeni konzoli nameščeni vsaka na svoj ločen del črke omega, okrogli del črke omega pa je prilagojen za sprejem valja za kaljenje, pri čemer je med obema konzolama primeren distančnik, ki preprečuje iskrenje in morebitne kratke stike.

Induktor ima lahko en navoj ali pa več navojev, pri čemer je enonavojni induktor prednostna izbira.

Vsak izmed induktorjev je oblikovan v obliki črke omega, torej ima krožni del, ki ima osrednji odprt del, v katerega se namesti valj za kaljenje, ter pritrdilni del (repa črke omega), ki služi za povezavo na konzolo induktorja. Prednostno je vsak induktor izdelan iz medsebojno povezanih plošč bakra, tako da se med njimi tvori kanal po celotni višini induktorja oz. njegovega navoja. Plošče so nato ukrivljene v omenjeno obliko črke omega. Hladilni kanal je torej izveden v notranjosti krožnega dela, tako da hladilna tekočina potuje po notranjosti induktorja, vstopna odprtina in izstopna odprtina sta na pritrdilnem delu. V prednostni izvedbi induktor vključuje vsaj en, prednostno dva, temperaturni senzor za zaznavanje temperature valja, pri čemer je omenjeni senzor vgrajen v ustrezno mesto na krožnem delu, ki je obrnjen proti osrednjemu delu in posledično valju za kaljenje.

Induktor ima lahko tudi ojačitve v obliki reber na prehodu iz pritrdilnega dela v krožni del m/ah distančnike in/ali ojačitveno-vpenjalni obroč nameščen na zunanjosti induktorja, da se lahko namesti v stroj za kaljenje valjev. Tudi te ojačitve in distančniki pripomorejo k daljši življenjski dobi orodja, saj distančniki preprečujejo napihovanje induktorja zaradi hladilne vode, ojačitve pa povišajo togost sistema. Prednostno je v notranjosti induktorja pri vstopu v hladilni kanal nameščen usmerjevalnik vode, ki vodo usmerja proti krožnemu delu induktorja in preprečuje vodi krajšo pot brez obhoda krožnega dela priklopnega induktorja. Usmerjevalnik je lahko izveden kot plošča, prednostno rahlo ukrivljena plošča, ki definira želeno pot vode.

Konzola vsakega izmed induktorjev je v bistvu par enako oblikovanih konzol, pri čemer ima konzola:

- vertikalni del za priklop na transformator s priklopnimi elementi,

- osrednji del in

- del za priklop oziroma povezavo na induktor oz. njegov pritrdilni del.

Vsi deli konzole imajo izvedene oziroma izrezkane svoje kanale za hladilno vodo, kjer so dovodi in odvodi povezani na rezervoar hladilne vode.

Prednostne oblike kanalov so:

- na vertikalnem delu je kanal v obliki narobe obrnjene črke U, na osrednjem delu kanal sledi obliki dela, pri čemer je le-ta prednostno oblikovan kot trapez in kanal približno sledi obliki trapeza in tvori zanko oziroma zavoj,

- na delu za priklop na induktor pa je kanal oblikovan v obliki črke U.

Konzole so narejene iz plošč bakra, kjer so kanali narejeni z rezkanjem. Kanali konzole so prekriti s pokrovom, ki ustreza obliki konzole, pri čemer je pokrov pritrjen z varjenjem.

Škropilnik za hlajenje valja je oblikovan kot prekinjen obroč, ki ima v notranjosti kanal za hladilno tekočino in na zunanjem obodu vsaj enega, prednostno več priklopov za cevke hladilne vode iz rezervoarja, da se lahko učinkovito škropi in hladi valj iz vseh strani. Na notranjem obodu škropilnika so odprtine, skozi katere voda brizga na valj in ga hladi. Odprtine so lahko različnih dimenzij in pod različnimi koti, le da ne omogočajo škropljenja na induktorje. Prednostno so odprtine pod dvema kotoma, da se lahko škropi poševno na valj in v smeri proti navzdol. Škropilnik je lahko narejen iz kateregakoli primernega materiala, prednostno iz jekla.

Iz rezervoarja se preko cevi pripelje vodo do vtokov v hladilne kanale na konzoli (vsaka konzola ima tri, torej par konzol ima šest hladilnih kanalov), na induktorju in na škropilniku. Hladilni sistem prednostno omogoča sledeče gibanje hladilne tekočine: - po celotnem krožnem delu induktorja,

- po vertikalnem delu konzole navzgor in nato navzdol,

- po osrednjem delu konzole v obliki zanke,

- po pritrdilnem delu za induktor navzdol in navzgor, ter šropljenje hladilne vode na valj, ki se kali z orodjem po izumu.

Natančna pot hladilne vode je odvisna od pozicije vtokov in iztokov.

Hladilni sistem orodja po izumu omogoča hlajenje induktorjev in konzol, kar bistveno prispeva k izboljšanju življenjske dobe orodja, pa tudi hlajenje kaljenjega valja, kar pripomore k njegovi kvaliteti in zagotavljanju želene strukture kaljene plasti valja. Krmilnik oz. elektronsko vezje za krmiljenje orodja omogoča spremljanje in nadzorovanje izvajanja hlajenja, pri čemer je vezje prilagojeno za prekinitev kaljenja s prekinitvijo gretja induktorjev, v kolikor se zazna:

- previsoka temperatura vode na kateremkoli izmed senzorjev,

- nepravilen pretok skozi senzorje pretoka ali odsotnost pretoka, - da se hlajenje ne izvaja.

Senzorji temperature vode spremljajo temperaturo hladilne vode, ki vstopa v kanal kot hladna voda in izstopa iz hladilnega kanala kot segreta voda. Krmilnik orodja za indukcijsko kaljenje valjev preko računalniškega programa spremlja temperaturo, kijih zaznavajo senzorji temperature na izhodu iz kanala. V kolikor je izmerjena temperatura vode previsoka, krmilnik postopek kaljenja ustavi. Običajno je mejna vrednost izhodne vode pod 40 stopinj °C.

Za merjenje temperature obdelovanca, prednostno valja, so nameščeni senzorji temperature skozi merilne luknje v obroču induktorjev, prednostno na stojalih ob mduktorjih, ker sta nameščena po dva senzorja - pirometra. Senzor temperature je tudi med induktorjema in med induktorjem in škropilnikom. Senzor pretoka je katerikoli primeren senzor pretoka in je nameščen na več lokacijah, prednostno v induktorju na kanalih za izhod vode, na vsaj enem kanalu za iztok vode na konzoli, na združenih ceveh, v katere se steka izhodna voda iz hladilnih kanalov, ter na škropilniku. V kolikor bi kakšen kanal počil ali se kako drugače deformiral, potem ustrezen pretok ne bi bil zaznan in bi krmilnik postopek kaljenja ustavil.

Indukcijska frekvenca orodja po izumu je zvezno nastavljiva, kar omogoča različne globine kaljenja, do uporabne globine 60mm. Stroj ima dva induktorja, ki delujeta hkrati, en z visoko frekvenco od 200Hz do 1000Hz in drugi z nizko frekvenco od 50Hz do 200Hz. S tem je omogočen daljši čas kaljenja, večji dovod moči in doseganje večjih globin kaljenja.

Orodje po izumu je lahko vgrajeno v katerikoli stroj za kaljenje valjev, pri čemer se lahko na omenjene konzole vpenja različne induktorje glede na dimenzije valjev in frekvence, ki se uporabljajo pri kaljenju. Induktorje se preko pripadajočih konzol povezeže na transformator za napajanje induktorjev z vijaki.

Pričujoči izum, kot je bil opisan zgoraj, omogoča, da notranje mehanske sile pri nizkih frekvencah napajalne napetosti ne povzročajo mehanske deformacije nizkofrekvenčnega induktorja. S konstrukcijo orodja za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po izumu je doseženo povečanje globine do 60 mm kaljenega sloja pri premeru valja od 250 do 1200 mm, pri čemer je povečana kvaliteta strukture kaljenega sloja valja pri nižjih frekvencah napajalne napetosti. Z ojačitvami in samim dimenzioniranjem konzole in induktorja je povečana življenjska doba le-teh in večja zanesljivost celotnega sistema kaljenja, kar zniža strošek orodij na enoto produkta.

Metoda kaljenja valjev z orodjem po izumu vključuje sledeče korake:

a) namestitev vsaj enega induktorja na vsaj eno konzolo ter namestitev orodja v stroj za kaljenje valjev, tako da se ojačitveno-vpenjalni obroč ujame z ustreznimi nosilci, b) povezava vsaj ene omenjene konzole na transformator,

c) namestitev valja za kaljenje, tako da lahko preide skozi krožni del vsaj enega induktorja,

d) segrevanje valja preko frekvenčne indukcije, pri čemer se valj premika navzdol skozi vsaj en omenjeni induktor, in

e) hkrati s segrevanjem v koraku d) hlajenje induktorja, konzole in valja s pomočjo zgoraj opisanega hladilnega sistema, pri čemer se spremlja temperatura hladilne vode ter obdelovanca prednostno valja, da lahko krmilnik v primeru previsokih temperatur postopek kaljenja ustavi.

Orodje za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po izumu bo v nadaljevanju podrobneje opisano s pomočjo izvedbenega primera in slik, ki prikazujejo:

Slika 1	orodje po izvedbenem primeru
Slika 2	induktor s konzolo po izvedbenem primeru
Slika 3a Slika 3b Slika 3b Slika 4a Slika 4b	induktor konstrukcija induktorja v prerezu usmerjevalnik hladilne vode v notranjosti induktorja konzola tloris konzole
Slika 5	škropilnik valja po izvedbenem primeru

Slika 1 prikazuje izvedbeni primer orodja 1 za indukcijsko kaljenje valjev, ki vključuje: - nizkofrekvenčni induktor 2 s prostorom za sprejem valja za kaljenje in z vsaj enim navojem,

- visokofrekvenčni induktor 4 s prostorom za sprejem valja za kaljenje in z vsaj enim navojem,

- dva para konzol 3, 5 za povezavo na transformator, pri čemer je en par konzol za visokofrekvenčni induktor, drugi par konzol pa za nizkofrekvenčni induktor,

- škropilnik 6 za hlajenje valja, ki je nameščen pod induktorjem 2, 4, elektronsko vezje za krmiljenje delovanja orodja in električno vezje za napajanje orodja, ter

- hladilni sistem, ki vključuje:

o hladilni kanal 23 v notranjosti vsaj enega navoja vsaj enega induktorja 2, 4 in kanale 31 b, 32a, 33a na vsaki konzoli 3, 5, o rezervoar s hladilno vodo, ki je povezan z omenjenimi hladilnimi kanali ter škropilnikom 6, o črpalko za zagotavljanje pretoka hladilne vode po kanalih in škropilnik, o vsaj en senzor temperature nameščen in prilagojen tako, da meri temperature valja, o vsaj en senzor temperature hladilne vode v hladilnem kanalu 23 vsaj enega induktorja 2, 4 in vsaj enem hladilnem kanalu 31 b, 32a, 33a konzole 3, 5 ali v vsaj enem skupnem vodu (cevi), v katerega prihaja hladilna voda iz vsaj enega hladilnega kanala induktorja in/ali konzole, o senzor pretoka hladilne tekočine nameščen v hladilnem kanalu 23 vsaj enega induktorja 2, 4 in vsaj enem hladilnem kanalu 31 b, 32a, 33a konzole 3, 5 ali v vsaj enem skupnem vodu, v katerega prihaja hladilna voda iz vsaj enega hladilnega kanala induktorja in/ali konzole.

Frekvenca napajalne napetosti nizkofrekvenčnega induktorja 2 je med 50 in 200 Hz. Frekvenca napajalne napetosti visokofrekvenčnega induktorja 4 je med 200 in 1000 Hz.

Slika 2 prikazuje obliko induktorja 2 v obliki črke omega ter par konzol 3 nizkofrekvenčnega induktorja 2 za povezavo na transformator, pri čemer sta omenjeni konzoli 3 nameščeni vsaka na svoj rep črke omega, torej pritrdilni del 22 induktorja 2, krožni del črke omega pa je prilagojen za sprejem valja za kaljenje, pri čemer je med obema konzolama 3 primeren distančnik, ki preprečuje iskrenje in morebitne kratke stike. Oblika induktorja je enaka tako za visokofrekvenčni 4, kot tudi za nizkofrekvenčni induktor 2. Visokofrekvenčni induktor je lahko enake višine kot nizkofrekvenčni mduktor ali a je visokofrekvenčni induktor nižji od nizkofrekvenčnega induktorja. Induktor, ne glede na to ali je nizkofrekvenčni ali visokofrekvenčni, ima ojačitve 26 v obliki reber in/ali distančnike in/ali ojačitveno-vpenjalni obroč 27 nameščen na zunanjosti induktorja, da se lahko namesti v stroj za kaljenje valjev.

Slika 3a prikazuje tloris induktorja 2, kjer je viden pritrdilni del 22, krožni del 21 ter ojačitev 25 na prehodu iz pritrdilnega dela 22 v krožni del 21, ki omogoča večjo togost orodja.

Vsak induktor 2, 4 je izdelan iz medsebojno povezanih plošč bakra, tako da se med njimi tvori kanal 23 po celotni višini induktorja oz. njegovega navoja, kot prikazuje slika 3b. Plošče so nato ukrivljene v omenjeno obliko črke omega. Hladilni kanal 23 je torej izveden v notranjosti krožnega dela 21, tako da hladilna tekočina potuje po notranjosti induktorja 2, vstopna odprtina 24 in izstopna odprtina 15 sta na pritrdilnem delu 22. V prednostni izvedbi induktor 2 vključuje dva temperaturna senzorja 28 za zaznavanje temperature valja, pri čemer je omenjeni senzor vgrajen v ustrezno mesto 21 a na krožnem delu 21, ki je obrnjen proti osrednjemu delu in posledično valju za kaljenje.

Slika 3c prikazuje konstrukcijo pri vstopu v hladilni kanal 23 induktorja 2, kjer je nameščen usmerjevalnik vode 29, ki vodo usmerja proti krožnemu delu 21 induktorja 2 in preprečuje vodi krajšo pot brez obhoda krožnega dela priklopnega induktorja.

Konzola 3 vsakega izmed induktorjev 2, 4 je prikazana na sliki 4a in vključuje: - vertikalni del 31 za priklop na transformator s priklopnimi elementi 31 a, - osrednji del 32 in — del 33 za priklop oziroma povezavo na induktor oz. njegov pritrdilni del, ki je opremljen z ustreznimi luknjami za priklop.

Vsi deli konzole 3 imajo izvedene oziroma izrezkane svoje kanale 31 b, 32a, 33a za hladilno vodo, kjer so dovodi 31c, 32b, 33b in odvodi 31d, 32c, 33c povezani na rezervoar hladilne vode, pri čemer so oblike kanalov:

— na vertikalnem delu 31 je kanal 31 b v obliki narobe obrnjene črke U, na osrednjem delu 32 kanal 32a sledi obliki dela, pri čemer je le ta prednostno oblikovan kot trapez in kanal približno sledi obliki trapeza in tvori zanko oziroma zavoj,

- na delu 33 za prilop na induktor 2 pa je kanal 33a oblikovan v obliki črke U.

Vsaka konzola je izdelana iz plošč iz bakra, vanje pa je rezkan opisani hladilni kanal za pretok hladilne vode.

Kanali konzole so prekriti s pokrovom, ki ustreza obliki konzole, pri čemer je pokrov pritrjen z varjenjem. Hladilni sistem orodja tako omogoča sledeče gibanje hladilne tekočine:

- po celotnem krožnem delu 21 induktorja 2,

- po vertikalnem delu 31 konzole 3 navzgor in nato navzdol,

- po osrednjem delu 32 konzole 3 v obliki zanke,

- po pritrdilnem delu 33 za induktor 2 navzdol in navzgor, ter — šropljenje hladilne vode na valj, ki se kali z orodjem po izumu.

Med dvema konzolama, ki sta priklopljeni na svoj konec induktorja oblikovanega kot črka omega, je izolacijska plošča oz. distančnik, ki tako tvorijo celoto z izolacijsko vijačno zvezo, pri čemer so vijaki za izvedbo omenjene vijačne zveze iz nemagnetnega materiala.

Škropilnik 6 za hlajenje valja prikazan na sliki 5 je oblikovan kot prekinjen obroč 61, ki ima v notranjosti kanal za hladilno tekočino in na zunanjem obodu vsaj enega, prednostno več priklopov 62 za cevi hladilne vode iz rezervoarja, da se lahko učinkovito škropi in hladi valj iz vseh strani. Na notranjem obodu škropilnika so odprtine 63, skozi katere voda brizga na valj in ga hladi. Odprtine 63 so lahko različnih dimenzij in pod različnimi koti, le da ne omogočajo škropljenja na induktorje 2, 4. Prednostno so odprtine 63 pod dvema kotoma, da se lahko škropi poševno na valj in v smeri proti navzdol. Škropilnik 6 je lahko narejen iz kateregakoli primernega materiala, prednostno iz jekla.

Claims (15)

1. Patentni zahtevki

   1. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami, ki vključuje:

   - vsaj en induktor (2, 4) s prostorom za sprejem valja za kaljenje in z vsaj enim navojem,

   - vsaj eno konzolo (3, 5) za povezavo na transformator, pri čemer konzola (3, 5) deluje tudi kot nosilec za induktor (2, 4),

   - elektronsko vezje za krmiljenje delovanja orodja (1) in električno vezje za napajanje orodja (1), ter

   - hladilni sistem, ki vključuje:

   o hladilni kanal (23) v notranjosti vsaj enega navoja vsaj enega induktorja (2, 4) in na vsaj eni konzoli (3, 5), o škropilnik (6) za hlajenje valja, ki je nameščen pod induktorjem (2, 4), o rezervoar s hladilno vodo, ki je povezan z omenjenimi hladilnimi kanali ter škropilnikom (6), o črpalko za zagotavljanje pretoka hladilne vode po kanalih in škropilniku (6), o vsaj en senzor temperature (28) nameščen in prilagojen tako, da meri temperature valja, o vsaj en senzor temperature hladilne vode v vsaj enem hladilnem kanalu (23) induktorja (2, 4) in vsaj enem hladilnem kanalu konzole (3, 5) ali v vsaj enem skupnem vodu (cevi), v katerega prihaja hladilna voda iz vsaj enega hladilnega kanala induktorja (2, 4) in/ali konzole (3, 5), o vsaj en senzor pretoka hladilne tekočine nameščen v vsaj enem hladilnem kanalu induktorja (2, 4) in vsaj enem hladilnem kanalu konzole ali v vsaj enem skupnem vodu, v katerega prihaja hladilna voda iz vsaj enega hladilnega kanala induktorja in/ali konzole, in v škropilniku (6) in/ali vodu, ki vodi do škropilnika (6).
2. 2. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po zahtevku 1, kjer ima orodje (1);

   visokofrekvenčni induktor (4) z visoko frekvenco od 200Hz do 1000Hz v obliki črke omega ter par konzol (5) visokofrekvenčnega induktorja za povezavo na transformator, pri čemer sta omenjeni konzoli (5) nameščeni vsaka na svoj ločen del črke omega, okrogli del črke omega pa je prilagojen za sprejem valja za kaljenje, pri čemer je med obema konzolama primeren distančnik, ki preprečuje iskrenje in morebitne kratke stike,

   - nizkofrekvenčni induktor (2) z nizko frekvenco od 50Hz do 200Hz v obliki črke omega ter par konzol (3a, 3b) nizkofrekvenčnega induktorja za povezavo na transformator, pri čemer sta omenjeni konzoli (3a, 3b) nameščeni vsaka na svoj ločen del črke omega, okrogli del (21) črke omega pa je prilagojen za sprejem valja za kaljenje, pri čemer je med obema konzolama primeren distančnik, ki preprečuje iskrenje in morebitne kratke stike.
3. 3. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po zahtevku 1 ali 2, kjer ima induktor (2, 4) en navoj ali pa več navojev, prednostno en navoj.
4. 4. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer je vsak induktor izdelan iz medsebojno povezanih plošč bakra, tako da se med njimi tvori kanal po celotni višini induktorja oz. njegovega navoja, pri čemer so plošče ukrivljene v omenjeno obliko črke omega.
5. 5. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer induktor (2, 4) vključuje vsaj en, prednostno dva, temperaturni senzor (28) za zaznavanje temperature valja, pri čemer je omenjeni senzor vgrajen v ustrezno mesto na krožnem delu (21), ki je obrnjen proti osrednjemu delu in posledično valju za kaljenje.
6. 6. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer ima induktor (2, 4) ojačitve v obliki reber (26) na prehodu iz pritrdilnega dela (22) v krožni del (21) in/ali distančnike in/ali ojačitvenovpenjalni obroč (27) nameščen na zunanjosti induktorja (2, 4), da se lahko namesti v stroj za kaljenje valjev.
7. 7. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer je v notranjosti induktorja (2, 4) pri vstopu v hladilni kanal nameščen usmerjevalnik vode (29), ki vodo usmerja proti krožnemu delu induktorja (21) in preprečuje krajšo pot vode brez obhoda krožnega dela (21).
8. 8. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer ima vsaka konzola:

   - vertikalni del (31) za priklop na transformator s priklopnimi elementi (31 a),

   - osrednji del (32) in

   - del (33) za priklop oziroma povezavo na induktor oz. njegov pritrdilni del, pri čemer imajo vsi deli konzole (3) hladilne kanale za hladilno vodo (31 b, 32a, 33a), ki so prekriti z navarjenim pokrovom, pri čemer so dovodi in odvodi (31 c, 31 d, 32b, 32c, 33b, 33c) omenjenih hladilnih kanalov povezani na rezervoar hladilne vode.
9. 9. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po predhodnem zahtevku, kjer so oblike kanalov:

   - na vertikalnem delu (31) je kanal (31 b) v obliki narobe obrnjene črke U,

   - na osrednjem delu (32) kanal (32a) sledi obliki dela, pri čemer je le-ta prednostno oblikovan kot trapez in kanal približno sledi obliki trapeza in tvori zanko ali zavoj,

   - na delu (33) za prilop na induktor pa je kanal (33a) oblikovan v obliki črke U.
10. 10. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer je škropilnik (6) za hlajenje valja oblikovan kot prekinjen obroč (61), ki ima:

    - v notranjosti kanal za hladilno tekočino, na zunanjem obodu vsaj enega, prednostno več priklopov (62) za cevke hladilne vode iz rezervoarja, da se lahko učinkovito škropi in hladi valj iz vseh strani,

    - na notranjem obodu škropilnika so odprtine (63), skozi katere voda šprica na valj in ga hladi.
11. 11. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po predhodnem zahtevku, kjer so odprtine (63) različnih dimenzij in pod dvema kotoma, da se lahko škropi poševno na valj in v smeri proti navzdol.
12. 12. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer hladilni sistem omogoča sledeče gibanje hladilne tekočine:

    - po celotnem krožnem delu (21) induktorja (2, 4),

    - po vertikalnem delu (31) konzole (3) navzgor in nato navzdol,

    - po osrednjem delu (32) konzole (3) v obliki zanke ali zavoja, - po pritrdilnem delu (33) za induktor navzdol in navzgor, ter - šropljenje hladilne vode na valj, ki se kali z orodjem (1).
13. 13. Orodje (1) za indukcijsko kaljenje valjev z nizkimi frekvencami po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, kjer elektronsko vezje za krmiljenje orodja (1) skrbi za spremljanje in nadzorovanje izvajanja hlajenja, pri čemer je vezje prilagojeno za prekinitev kaljenja s prekinitvijo gretja induktorjev (2, 4), v kolikor se zazna: - previsoka temperatura vode na kateremkoli izmed senzorjev, in/ali - nepravilen pretok skozi senzorje pretoka ali odsotnost pretoka, in/ali - da se hlajenje ne izvaja.
14. 14. Stroj za indukcijsko kaljenje valjev, ki vključuje orodje (1) po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov.
15. 15. Metoda kaljenja valjev z orodjem (1) ali strojem po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, pri čemer metoda vključuje sledeče korake:

    a) namestitev vsaj enega induktorja (2, 4) na vsaj eno konzolo (3, 5) ter namestitev orodja (1) v stroj za kaljenje valjev, tako da se ojačitveno-vpenjalni obroč (27) ujame z ustreznimi nosilci,

    b) povezava vsaj ene omenjene konzole (3, 5) na transformator,

    c) namestitev valja za kaljenje, tako da lahko preide skozi krožni del (21) vsaj enega induktorja (2, 4),

    d) segrevanje valja preko frekvenčne indukcije, pri čemer se valj premika navzdol skozi vsaj en omenjeni induktor (2, 4), in

    e) hkrati s segrevanjem v koraku d) hlajenje induktorja (2,4), konzole (3, 5) in valja s pomočjo zgoraj opisanega hladilnega sistema, pri čemer se spremlja temperatura hladilne vode ter valja, da se lahko v primeru previsokih temperatur postopek kaljenja ustavi.