专利名称：感应加热装置和用感应加热装置制造部件的方法
技术领域：
本发明涉及一种通过感应来加热金属表面的方法和装置，特别用于对 尤其是热塑性或热固性基体的复合材料进行模制或变形。
背景技术：
为了加热金属表面以对尤其是由塑料制成的部件或复合部件进行模 制，存在一种将感应导线埋入一定体积的树脂等中的公知方式，该体积的 待加热表面包括由磁性材料制成的板，该板称为"基座"。所述加热通过 感应体与磁性板之间的电>^耦合来实现。
这种技术具有很大缺陷从而使其难于应用。事实上，基座的加热是不 均匀的，因为在每根感应导线位置处的加热幅度最大，而在这些位置之间 的加热幅度逐渐减小。再者，由于树脂是绝热体，所以难于在两个工作循 环之间实现必要的冷却。再者，加热和冷却循环可能会改变该树脂的机械 特性。最后，树脂的抗冲击性是低的。
发明内容
本发明克服了这些缺点。
本发明的装置包括本体，所述本体的至少一个部分由磁性导热材料 制成，在待加热表面附近具有多个封闭腔室，每个所述腔室环绕一个感 应体，通过感应产生于所述腔室的壁上的热量通过传导传递到所述加热 表面，所述腔室之间的距离以及所述腔室相对于所述加热表面的位置设 置为使得所述表面上的加热大体上是均匀的。
所述磁性导热材料是例如钢。
因此，所述表面的加热是均匀的，并且效率很高，因为在腔室完全 环绕感应体时每个感应体与相应腔室之间的耦合是最优的。再者，与树 脂相比，加热表面本体的材料对老化不是很敏感。
由于构成所述装置的本体的磁性材料是热导体，所以能够高效地进
行冷却。
在一种实施方式中，为了使加热表面相对侧上由感应引起的热量损 失最小化，本体的相对于所述腔室与待加热表面位于相对一侧的部分由 非磁性材料制成。
在一种实施方式中，所述腔室釆取位于所述本体的两个部分中的凹 槽的形式，终止于所述待加热表面的第一部分由磁性材料制成，与所述 表面相对的第二部分由例如非磁性材料制成。
所述凹槽、从而是所述腔室可具有任意非特定的截面，例如可具有 圆形或方形或矩形截面。
在一种实施方式中，设置通道以在两个表面加热循环之间进行冷 却，所述通道设计成冷却流体从中流过，这些通道位于所述腔室和所述 加热表面之间。所述通道的方向例如平行于所述腔室。作为一种变型， 它们的方向垂直于所述腔室。
根据一种实施方式，每个感应体都呈管状，其中，中央通道用于循 环冷却流体。此感应体的冷却也能够用于在两个加热循环之间冷却所述 装置的本体。
作为一种变型，优选地，沿感应管的外表面包覆有绝缘体，所述管 的外表面一一可能地为绝缘体的外表面一_与腔室的内壁隔开一个距 离，从而形成一个环状空间以用于另一冷却流体的循环，所述另一冷却
流体i殳计成在两个加热循环之间冷却本体。因此，通过这种实施方式， 使冷却装置的空间要求最小化。再者，能够容易地将感应体定位于它们 的腔室中。
在这个最近述及的实施方式中，热量损失是最小的，因为在感应加 热的过程中，感应体腔室的壁之间的空气构成绝热体，因为当然地，在 两个循环之间进行冷却的流体在此加热阶段中是不流过的。
在另 一种实施方式中，腔室内壁和每个感应体之间的空间完全被电 绝缘体填充。
在一种实施方式中，加热设备包括两个上述类型的装置，例如，一 个装置形成凹模，而另一个形成凸模。两个装置能够以下述方式供电，
使得它们的温度不同，以便例如在同一部件上获得不同的表面状态。 待模制的表面可以具有任意非特定的表面面积。
本发明还涉及一种采用上述装置通过至少一个加热表面以模制或 变形来制造部件的方法。本发明还涉及一种通过包括有至少两个上述装 置的设备以模制或变形来制造部件的方法。
通过参照附图来描述的本发明的某些实施方式，本发明的其他特征
和优点将变得明显，附图中
图l是根据本发明的装置的视图； 图la示出图1所示装置的一部分； 图2是图1所示装置的俯视图3是示出用于图1所示装置的冷却装置的可替代实施方式的视
图4、 5和6是根据本发明的模具的示例视图。
具体实施例方式
在图1所示的示例中，装置10构成一个模具的半个部分，该模具 用于通过加热来成型和/或变形部件。因此，在该示例中，装置10形成 模具的下部，模具的上部没有示出。
在该装置10中，因此需要加热上表面12来变形或模制部件14。
根据本发明，为了保持住表面12,装置10包括本体16，在该示例 中，本体16具有两个分别为18和20的部分。这两个部分由钢制成。 部分18由磁性钢制成，而部分20由非磁性材料制成，例如也由钢制成。
由磁性材料制成的部分18是包括加热表面12的部分。在该示例中 大体上呈平行六面体状的部分18的下部具有圆形、方形或矩形截面的 凹槽，本体16的部分20具有与所述凹槽对应的相同凹槽。因此，当部 分18和20如图所示地组装起来时，所述凹槽形成通道或腔室22^ 222
等，每个通道或腔室设计成保持例如由铜制成的导电体24,为了加热， 导电体24被通入例如频率在100至200 KHz范围内的高频交流电以l更 感应出电磁场。
如图2中所能看到的，各导电体24通过跨接线26相互连接。
在图1和图2所示的示例中，本体16的磁性部分18由通道28p 282等穿过，通道28p 282等的总体方向垂直于通道22p 222。这些通 道28^ 282等设计成在两个加热循环之间容纳冷却流体。作为一种变型， 可以设置方向大体上平行于腔室22^ 222等的冷却通道3(h、 302。
在另一种变型中，冷却在腔室22中进行，下面将结合图3进一步 描述该变型。
在图l和la所示的示例中，导电体24是管状的，从而形成用于冷 却导电体的流体的循环，并且导电体24通过环状绝缘层32与腔室22 的内壁绝缘。
工作方式如下
强度大小为100至200 KHz的高频电流通过导电体24并产生电磁 场，所述电磁场通过耦合作用来加热腔室的磁性部分的壁。所述耦合作 用是理想的，因为腔室完全环绕导电体。因此，损失是最小的。
腔室壁上产生的热量沿大体上呈锥形的扩散带34传递到表面12。
从所述腔室到表面12的距离以及两个相邻腔室之间的距离必须如 此地设置在表面12上，扩散带34形成交叉、从而使表面12的温度 保持均匀。
然而，为了使热量损失最小化，从所述腔室到表面12的距离不应 当过大。
因为所产生的热量由腔室的磁性部分产生而不是由非磁性部分产 生，所以朝向后侧——即朝本体16的部分20——的热量损失最小化。
如图2所示，感应电流36在腔室中感应出反向的电流。
在图3所示变型中，为了使加热最优化，没有设置图l所示类型的冷却管道，而是在每个腔室中实现冷却。因此，腔室22可以更加靠近 表面12，并且不存在阻碍热量朝表面12传递的阻碍物。
管状导电体24包覆有绝缘层40,该被绝缘的导电体的截面尺寸远 小于腔室22的截面。因此，在导电体24和腔室内表面44之间形成环 状空间42，并且在两个加热循环之间，使冷却本体16的流体——特别 是液体一一在该环状空间42中流动。
在加热过程中，环状区域42填充有空气。该特征使管24的腔室绝 热。换句话说，产生于本体16部分18中的热量实际上不会对管24进 行加热。
在一种实施方式中，待加工的部件14具有两个表面，这两个表面 必须呈现不同的状态。为此目的，模具(未图示)的上部具有与上述装 置IO相似的装置(未图示)，该装置的导电体的电源不同于下部装置10 的导电体的电源。
因此，上部和下部的加热温度可以不同，以便提供不同的表面状态。
这种产生不同温度的可能性自然不限于产生不同的表面状态。例如 也可以加工每个面由不同材料制成的部件。
图4是根据本发明的设计成制造管的模具的截面。
因此，该模具包括两个装置50和52，每个装置分别具有半圆柱形 腔室54和56。这些腔室以如上所述的方式加热，特别是以参照图l和 3所述的方式加热。通过加热操作形成为管的材料58在压缩空气的作用 下抵靠感应加热壁54、 56。
在每个所述装置中，感应体绕表面54、 56均匀地分布在磁性材料 中。这些感应体中的每一个以及模具的冷却装置都是图3所示的类型， 即每个铜导电体60都呈管状而使冷却流体在导电体60内循环，且在该 导电体60和磁性材料腔室62之间形成有环状空间64，环状空间64在 模制过程中填充以空气。在两个模制循环之间，冷却流体在该空间64 中流动。
图5是与图4相似的视图，但是图5适于对由复合材料制成的部件 进行模制，所述部件具有诸如发动机罩的车体零件的形状。在这种情况
下，设置有形成凸模的装置70和形成凹模的另一装置72。感应体分布 在分别为74和76的模制表面附近，从而如上所述地在这些表面上获得 均匀的温度。
最后，图6示出一种用于获得平板的模具。该实施方式与图4和5 所示的不同之处在于在这种情况下，导电体80具有矩形或方形的截 面，并且相似地所述腔室具有矩形或方形的截面。
权利要求
1.一种通过感应来加热表面的装置，特别用于对由热塑性或热固性复合材料制成的部件进行模制或变形，所述装置包括本体(16)，所述本体的至少一个部分(18)由磁性导热材料制成，在待加热表面(12)附近设置有多个封闭腔室，每个所述腔室环绕一个感应体(24)，通过感应产生于所述腔室的壁上的热量通过传导传递到所述加热表面，所述腔室之间的距离以及所述腔室相对于所述加热表面的位置设置为使得所述表面上的加热大体上是均匀的。
2. 根据权利要求l所述的装置，其中，所述磁性导热材料包括钢。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述本体(20)的相 对于所述腔室而言与所述待加热表面位于相对一侧的部分由非磁性材 料制成。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，每个所述腔室 由两个凹槽结合形成， 一个所述凹槽形成于所述本体的由磁性材料制成 的所述部分的表面中，而另一个所述凹槽形成于所述本体的另一个所述 部分的表面中。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的装置，包括位于所述腔室和 所述加热表面之间的用于循环冷却流体的管道(28^ 282; 3(h、 302 )。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，每个所述感应 体的截面小于所述腔室的截面，从而形成用于在所述待加热表面的两个 加热循环之间循环冷却流体的环状空间(42)。
7. —种模制或变形设备，其包括至少两个根据前述权利要求中任 一项所述的装置。
8. 根据权利要求7所述的设备，其中，用于所述两个装置的感应 体的电源不同。
9. 一种利用根据权利要求1至6中任一项所述的装置通过加热表面以模制或变形来制造部件的方法。
10. —种利用根据权利要求7或8所述的设备通过模制或变形来制 造部件的方法。
全文摘要
本发明涉及一种通过感应来加热表面的装置，特别用于对由热塑性或热固性复合材料制成的部件进行模制或变形。所述装置包括本体(16)，所述本体的至少一个部分(18)由磁性导热材料制成，其中在待加热表面(12)附近设置有多个封闭腔室，每个所述腔室环绕一个励磁绕组(24)。通过感应产生于所述腔室的壁上的热量通过传导传递到所述加热表面。所述腔室之间的距离以及所述腔室相对于所述加热表面的位置设置为使得所述表面上的加热大体上是均匀的。
文档编号H05B6/02GK101208993SQ200680022405
公开日2008年6月25日 申请日期2006年4月11日 优先权日2005年6月22日
发明者亚历山大·吉夏尔, 若泽·费根布卢姆 申请人:罗克器械公司