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Schmelztiegel für Induktionsöfen ohne Eisenkern.
Man hat in letzter Zeit allgemein die Vorteile des eisenlosen Induktionsofens erkannt und verwendet ihn in immer grösserem Masse, insbesondere als Hochfrequenzofen. Der Hochfrequenzofen wird trotz der nötigen umständlichen Umwandlung des Netzstroms vorgezogen, weil er bezüglich der Badbewegung günstiger ist und weil bei ihm die zum Kompensieren des Blindstromes erforderlichen Kondensatoren infolge der höheren Periodenzahl wesentlich billiger sind, als bei dem mit Strom von niedriger, also normaler Frequenz betriebenen Niederfrequenzofen, der in derselben Weise aufgebaut ist, wie der Hochfrequenzofen, also ebenfalls ohne Eisenkern.
Man hat bereits versucht, den Leistungsfaktor auch bei Niederfrequenzöfen durch Vorschaltung von Kondensatoren zu verbessern, jedoch kann diese Methode nicht befriedigen, weil die Kondensatoren bei der niedrigen Periodenzahl sehr teuer werden. Der erfolgversprechendste Weg ist daher beim Niederfrequenzofen die Verbesserung des Leistungsfaktors ohne besondere äussere Hilfsmittel, also durch Änderung der Ofeneharakteristik. Es muss demnach der Ohmsche Widerstand des Ofens, d. h. des Schmelzgutes erhöht werden.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Schmelztiegel in der Nähe seiner Wandung mit einer schmalen tiefen Rinne versehen wird, deren Breite geringer ist als die Eindringtiefe der im Schmelzgut induzierten Wirbelströme. Da die Eindringtiefe der im Schmelzgut induzierten Wirbelströme im umgekehrten Verhältnis zu der Frequenz des Primärstromes steht, also bei niedrigen Frequenzen gross ist, wird auf diese Weise eine wirksame Erhöhung des Ohmschen Widerstandes des Schmelzgutes im Niederfrequenzofen erzielt, indem gerade dort, wo die Stromstärke am grössten ist, nämlich in der Nähe der Wandung des Tiegels, der. leitende Querschnitt verringert wird. Der erhöhte Ohmsche Widerstand hat eine Erhöhung der Wirkleistung und damit eine Verbesserung des Leistungsfaktors zur Folge.
Die Rinne gemäss der Erfindung hat den weiteren grossen Vorteil, dass durch sie die Badbewegung verringert wird. Diese ist nämlich bei Niederfrequenzöfen infolge der durch die grosse Eindringtiefe verursachen starken Wirbelbildung besonders stark ; sie erreicht beim Schmelzen von Leichtmetallen derartige Ausmasse, dass sich das Metall in der Mitte des Tiegels ganz steil nach oben wölbt. Diese allzu starke Badbewegung ist insofern nachteilig, als sie eine Oxydation des Metalles zur Folge hat und ausserdem die Wandung des Tiegels mechanisch derart stark beansprucht, dass der Tiegel nach wenigen Schmelzungen unbrauchbar wird. Die Wirbelbildung ist in der Nähe der Tiegelwandung am stärksten, da hier infolge des Skineffektes die stärksten Ströme auftreten, die durch ihre gegenseitige Anziehung und Wechselwirkung mit dem Primärstrom die Wirbelbildung verursachen.
Beim Tiegel gemäss der Erfindung nehmen nun die in der Rinne befindlichen Metallmassen, die an sich infolge ihrer Lage der stärksten Wirbelbildung ausgesetzt wären, wegen der geringen Breite der Rinne an der Wirbelbildung nicht teil ; ausserdem sind hier bei gleicher Leistung des Ofens infolge des geringeren Querschnittes und hohen Widerstandes die Ströme geringer, so dass auch ihre gegenseitige Einwirkung aufeinander kleiner ist. Diese beiden Gründe führen zu einer Verringerung der Badbewegung, die es auch ermöglicht, Leichtmetall im Niederfrequenzofen zu schmelzen.
Da die Eindringtiefe der Wirbelströme ausser von der Frequenz des Primärstromes auch von der Leitfähigkeit des Schmelzgutes abhängt, u. zw. mit der Leitfähigkeit abnimmt, lässt sich die Erfindung
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auch bei Hochfrequenzöfen zur Verbesserung des Leistungsfaktors verwenden, enn Metalle mit verhältnismässig geringer Leitfähigkeit geschmolzen werden.
Der Tiegel gemäss der Erfindung weist auch noch den Vorteil auf, dass bei Vent endung von zur
Verbesserung des magnetischen Kraftschlusses dienenden Jochen diese leicht in an sich bekannter Weise in den innerhalb der Rinne liegenden Teil des Tiegelbodens selbst hineingeführt werden können, wodurch der magnetische Kraftschluss infolge der Verkürzung des ausserhalb des Eisens zurückzulegenden Weges der magnetischen Kraftlinien noch weiter verbessert wird.
Gemäss der weiteren Erfindung kann die Steilheit der Wölbung der Badoberfläche noch durch eine derartige Ausbildung der Rinne vermindert werden, dass ihre Breite nach oben abnimmt und ihre innere Wand in radialer Richtung nach auswärts geneigt ist. Durch diese Ausbildung der Rinne wird das in der Rinne befindliche Metall auch bei grösserer Höhe des Schmelzbades an dem Aufsteigen in Richtung zur Mitte der Schmelzoberfläche gehindert und gegen den Rand der Schmelzbadoberfläche oder sogar gegen die Tiegelwandung geschleudert, wodurch die in vielen Fällen unangenehme starke Wölbung der
Badoberfläche ganz oder zum grössten Teil beseitigt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Tiegels gemäss der Erfindung dargestellt. Der von der Induktionsspule 1 umgebene Tiegel 2 ist in der Nähe seiner Wandung mit einer schmalen tiefen
Rinne 3 versehen, deren Breite nach oben abnimmt, indem ihre innere Wand etwas nach aussen geneigt ausgebildet ist, so dass das in der Rinne befindliche Metall nur in Richtung der eingezeichneten Pfeile aus der Rinne austreten kann.
Damit bei den heute allgemein üblichen, aus feuerfestem körnigen Material gefritteten Schmelztiegeln die vorspringende Ecke 4 des Tiegelbodens durch das in steter Bewegung befindliche Metall nicht abgebröckelt wird, ist es zweckmässig, diese Ecke aus feuerfesten Steinen zu bilden, beispielsweise aus einem ringförmigen feuerfesten Stein, der in eine entsprechende Aussparung des Tiegelbodens eingesetzt und mit ihm zusammengefrittet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE : ,. l. Schmelztiegel für Induktionsöfen ohne Eisenkern mit einer in der Nähe seiner Wandung angeordneten schmalen tiefen Rinne, dadurch gekennzeichnet, dass deren Breite geringer ist als die Ein- dringtiefe der im Schmelzgut induzierten Wirbelströme.