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Elektrischer Induktionsofen.
Die Erfindung bezieht sieh auf elektrische Induktionsöfen, deren Induktionssystem von der zu erhitzenden Masse durch einen Luftspalt getrennt ist, so dass der magnetische Kraftfluss nicht oder nicht vollständig eisengeschlossen ist. Sie bezweckt, bei einfacher und dauerhafter Konstruktion einen besonders günstigen elektrischen Nutzeffekt zu erhalten und zur Speisung den irgendeinem Leitungsnetz entnommenen Strom verwenden zu können, und besteht darin, dass sich das Induktionssystem aus zwei Hauptteilen zusammensetzt, von denen der eine aus einer feststehenden Wicklung besteht, die analog der Wicklung einer Dynamomaschine oder eines elektrischen Motors ausgeführt ist und von der Stromquelle gespeist wird, während der bewegliche zweite Teil so ausgeführt ist,
dass durch das Zusammenarbeiten beider Teile in der zu erhitzenden Masse Foucault'sche Ströme induziert werden und dass sich ein hoher Leistungsfaktor des von der Stromquelle gelieferten Stromes ergibt.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind an Hand der Zeichnung erörtert, in welcher als Ausführungsbeispiel ein mit Wechselstrom aus einem Leitungsnetz gespeister Induktionsofen dargestellt ist. Fig. 1 zeigt einen zentralen vertikalen Schnitt, Fig. 2 die Draufsicht und Fig. 3 schematisch die Wicklung in einer Ebene aufgerollt.
Das zu erhitzende Material wird in einen Tiegel a eingebracht, der zentrisch auf einem Sockel s angeordnet ist und annähernd zylindrische Form hat. Nahe der Aussenfläche dieses Tiegels ist die fest-
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und aus leitendem Material bestehende Stäbe b enthält, die rundherum nahe der Tiegelwand und nahezu parallel zu den Erzeugenden der letzteren stehen. Diese Stäbe sind unter sich elektrisch leitend verbunden, wie es bei ein-oder mehrphasigen Wechselstrommaschinen üblich ist. Die Verbindung zwischen den einzelnen Stäben oder einzelnen Stabgruppeh kann eine derartige sein, dass sieh eine Wellenwicklung ergibt, wie sie in Fig. 3, in einer Ebene aufgerollt, veranschaulicht ist. Der Strom wird dieser Wicklung
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sein, z. B. 50 Perioden pro Sekunde.
Die Stäbe oder Stabgruppen b können, wie in der Zeichnung dargestellt, voneinander durch
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Leitungswiderstand zu verringern. Da die Stäbe b parallel zu den Erzeugenden des zylindrischen Tiegels a verlaufen, entwickeln sie in der zu erhitzenden Masse magnetische Kraftflüsse, die ungefähr senkrecht zur Tiegelachse verlaufen, im Gegensatz zu den gewöhnlichen, in Schraubenlinien oder Spiralen verlaufenden Wicklungen, bei deren Anwendung die erzeugten magnetischen Ströme ungefähr parallel zur Tiegelaehse verlaufen.
Da zwischen dem Speisungsstrom und der zu erhitzenden Masse kein eisenmagnetischer Kraftfluss hergestellt ist, entsteht unvermeidlicherweise in dem von der Stromquelle gelieferten Strom eine magnetisierende bzw. wattlose Komponente, die im Verhältnis zu der nützlich verwerteten Wattstromkomponente sehr beträchtlich ist. Infolgedessen wäre auch, wenn man die Einrichtung in der bisher beschriebenen Form ohne weiteres benutzen würde, der Leistungsfaktor ein sehr geringer. Den Zweck, diese wattlose oder magnetisierende Komponente zu verringern oder ganz zu beseitigen, erfüllt der bewegliche Teil der Einrichtung, der sich in nachstehender Weise zusammensetzt :
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Ein Rotor, dessen Trag- bzw. Hauptkörper c Ringform hat, ist um den Tiegel bzw. die feststehende Wicklung konzentrisch angeordnet.
Der ringförmige Körper c trägt eine Anzahl radial nach innen abstehender Elektromagnete mit den Erregerspulen d, die durch Gleichstrom erregt werden.
Dieser Gleichstrom wird von einer selbständigen, in der Zeichnung nicht dargestellten Quelle geliefert und über die auf dem Körper c sitzenden Ringe i und il zugeführt, auf welchen die an die Stromquelle angeschlossenen Bürsten mund m1 schleifen. Der Ring c ruht unter Zwischenschaltung einer Platte !' aus Bronze auf einem Kugelspurlager e und dieses wieder auf einer ringförmigen Platte f, die am Sockel s befestigt ist.
Das beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Induktionssystem enthält die verschiedenen wesentlichen Elemente eines synchron arbeitenden Wechselstrommotors und unterscheidet sich von diesem nur dadurch, dass hier der Rotor dem Stator gegenüber aussen angeordnet ist.
Wenn man vom Tiegel und seinem Inhalt absieht, ist dieses Induktionssystem wie ein gewöhnlicher Synchronmotor ausgebildet und arbeitet auch so. Wenn der Rotor mit der normalen, dem Synchronismus entsprechenden Tourenzahl läuft, so genügt es, nach Einsetzen des Tiegels mit dem zu erhitzenden Material den Erregerstrom entsprechend zu regulieren, um die wattlose Komponente des von der Quelle gelieferten Stromes zu beseitigen.
Um den Rotor auf seine normale Tourenzahl zu bringen, die dann in der Folge konstant bleibt, da sie ausschliesslich eine Funktion der Frequenz ist, benutzt man die bei Synchronmotoren gewöhnlich verwendeten Mittel.
Der Leistungsfaktor eines solchen elektrischen Ofens kann nach Belieben reguliert werden, indem man den dem Rotor zugeführten Erregerstrom variiert, und erreicht seinen Höchstwert, wenn die wattlose Komponente des Induktionsstromes zum Schwinden gebracht ist.
Im Vergleich mit den bekannten Induktionsöfen, die entweder mit Wechselstrom von abnormal niedriger oder von hoher Frequenz gespeist werden, ergibt dieser Ofen folgende Vorteile :
Man erreicht damit einen sehr hohen Nutzeffekt, denn es ergeben sich in dem Induktionssystem mit Ausnahme des Joule-Effektes keine nennenswerten Verluste und auch dieser kann auf einen geringen Prozentsatz der Leistung reduziert werden der Leistungsfaktor ist ein sehr hoher, die Herstellungkosten sind gering und die Einrichtung nimmt wenig Platz ein, da sie keine Generatoren oder Umformer enthält. Schliesslich ist es auch von Vorteil, dass man keinen Strom von hoher Spannung benötigt.
Die Erfindung umfasst auch andere Varianten, beispielsweise eine solche, bei welcher die wesentlichen Elemente des oben erklärten Induktionssystems so angeordnet sind wie bei einer elektrischen Maschine geeigneter Bauart mit einem Kollektor, die entweder mit Gleichstrom oder Wechselstrom gespeist wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Induktionsofen mit nicht oder nicht vollständig eisengeschlossenem magnetischen Kraftfluss, gekennzeichnet durch ein Induktionssystem aus zwei Hauptteilen, von denen der eine feststeht und aus einer Wicklung besteht, die nach Art der Wicklung einer Dynamomaschine oder eines elektrischen Motors ausgeführt ist und von einer Stromquelle gespeist wird, während der andere Teil als rotierender Induktor ausgebildet ist, wobei durch das Zusammenarbeiten dieser beiden Teile in der zu erhitzenden Masse Foucault'sche Ströme erzeugt werden und der bewegliche Teil durch den dem feststehenden Teil zugeführten Strom in Bewegung erhalten wird.