AT138733B - Hochfrequenz-Induktionsofen. - Google Patents

Description

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  Hoehfrequenz-Induktionsofen. 



   Die üblichen Spulen von   Hochfrequenz-Induktionsofen   bestehen meist aus einer Lage Windungen aus wassergekiihltem Kupferrohr. Dies hat den grossen Vorteil, dass die Kühlung sehr intensiv gestaltet und die Spule daher sehr hoch belastet werden kann. Anderseits ist aber bei diesen Spulen die Stromverteilung über den Querschnitt des Stromleiters, also über den Rohrwandquerschnitt, sehr ungleichmässig, da der Strom, namentlich bei höheren Frequenzen, infolge des Skin-Effektes nur in einer relativ dünnen Schichte auf der Innenseite der Spule fliesst, während der gesamte übrige Querschnitt praktisch stromlos ist. Infolgedessen sind die Verluste in solchen Spulen hoch und der Wirkungsgrad des damit ausgerüsteten Ofens relativ klein. 



   Um diesen Übelstand zu begegnen und eine bessere Ausnutzung des Leiterquerschnittes zu ermöglichen, ist im Patente Nr. 119737 bereits vorgeschlagen worden, den Stromleiter der Spule zu unterteilen, indem man ihn aus einer Anzahl voneinander isolierter, flaehkant gewickelter Kupferbänder herstellt, deren Dicke so bemessen ist, dass der Skin-Effekt zu vernachlässigen ist. Die Kupferbänder sind dabei so ineinander verschränkt, dass alle Bänder in bezug auf Länge, Impedanz usw. einander äquivalent sind, so dass sie alle von gleichen Strömen   durchflossen   werden. Öfen mit solchen Spulen haben in der Tat einen hohen Wirkungsgrad. Indessen haftet diesem Vorschlag der Mangel an, dass die Spule mit Luft gekühlt werden muss, die die Windungen von aussen umspült.

   Diese Art der Kühlung ist aber umständlich in der Anordnung, teuer im Betrieb und kann im allgemeinen nicht so intensiv gemacht werden, wie eine innere Wasserkühlung. Es wurde auch vorgeschlagen, in   kühlrohrartig   ausgebildete Spulenwindungen Entlastungsleiter einzulegen, um die Rohrwandstärke verringern zu können. Diese Anordnung hat aber alle Nachteile nichtunterteilter Spulenleiter, da das Kühlrohr von dem darin liegenden Entlastungsleiter nicht isoliert werden kann. 



   Nach der Erfindung werden die Vorteile der Wasserkühlung für die unterteilte Spule dadurch möglich gemacht, dass einer oder mehrere der gegeneinander isolierten, in Reihe geschalteten und verschränkten Teile der flachkant gewickelten Leiterzweige der Spule auf einem Teil oder auf der ganzen   Wicklungslänge   als Kühlrohr, die übrigen als ausserhalb des Kühlrohres oder der Kühlrohre liegende Vollleiter ausgebildet sind. Die als Kühlrohre ausgebildeten Teile der Leiterzweige werden vorteilhaft nach aussen, d. h. nach der vom Herd abgewendeten Seite, geführt. Von den die unterteilte Spule   bildenden   Stromleitern werden vorzugsweise die jeweils zu äusserst liegenden Leiter als wassergekühltes Kupferrohr, die übrigen Leiter dagegen als Kupferbänder ausgebildet.

   Die Kühlung dieser Bänder erfolgt durch Wärmeabgabe an das   wassergekühlte   Rohr, u. zw. teils quer zu den Leitern durch Wärmeübergang von Leiter zu Leiter, teils in der   Längsrichtung   der Leiter von den innenliegenden Leiterabsehnitten nach den aussenliegenden Kühlrohrabschnitten. Alle Leiter, Bänder und Rohre sind voneinander elektrisch isoliert, etwa durch dünne Lackschichten oder auch eingelegte Isolationsbänder. 



   Hochkant gewickelte Induktionsspulen, deren Leiter aus einem kompakten und einem aussen anliegenden hohlen Teil bestehen, sind bereits bekannt geworden, doch sind diese Leiterteile nicht verschränkt und nicht voneinander elektrisch isoliert, wodurch der Skin-Effekt und damit die Erwärmung sich in demselben Masse bemerkbar macht wie bei einem einheitlichen Leiter. 



  *) Erstes   Zusatzpatent NI'. 123843.   

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   Bedenken würden mit Bezug auf die Wärmestrahlung durch den Tiegel an sich auch gegen die isolierten, flachkant gewickelten Leiterzweige gemäss der Erfindung vorzubringen sein, wenn es sich nicht überraschenderweise erwiesen hätte, dass die dünnen Isolationsschichten kein Hindernis für einen ausreichenden Wärmeaustauseh zwischen den Bändern und dem Kühlrohr bieten. Die Kühlung kann daher bei dieser   Spulenkonstruktion ebenso   intensiv durchgeführt werden wie bei den gewöhnlichen Ofenspulen aus einem einfachen Kupferrohr. Anderseits zeigt die erfindungsgemäss gebaute Spule aber auch den Vorteil des äusserst geringen Stromverlustes.

   Ausserdem wird die Herstellung einer solchen Spule wesentlich billiger als die der gemäss dem Stammpatente unterteilten Spulen, da sowohl die unbequeme Luftkühlung wegfällt als auch die Anzahl der Leiter geringer sein kann. 



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäss ausgebildeten Leiter dargestellt. 



  In Fig. 1 ist als Beispiel eine aus drei parallelgesehalteten Einzelleitern bestehende Spule abgewickelt dargestellt. Die Teile   al, a2   und   a3 sind   dem Ofen benachbart. Nach aussen hin folgen die Abschnitte    & i,   b2 und bs und die äusseren   Rohrstücke     Cl'C2   und   Cg,   die mit Kühlwasser beschickt werden. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird jedes einzelne der   Rohrstücke     c, cund Cg von   einem besonderen Kühlwasserstrom durehflossen.

   Die einzelnen, gegeneinander isolierten   Rohrstücke   c1, c2 und   ssg,   die hinsichtlich ihres elektrischen Widerstandes mit den übrigen Spulenteilen   ar-as   und   bi-bg   vollständig übereinstimmen, sind mit ihren Enden mit verschiedenen Leitern verbunden, z. B. das Rohrstück C2 mit den Leitern   bl   
 EMI2.1 
 



   Fig. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen Ofen, der mit der Spule nach Fig. 1 ausgerüstet ist. Gewünschtenfalls kann man auch mehr als drei Leiter oder nur zwei als Spule anordnen. 



   Wie Versuche zeigten, hat die auf der Zeichnung dargestellte Anordnung der Kühlung auf der Aussenseite der Spule besonders für Induktionsöfen mit hohen Frequenzen grössere Bedeutung. Ist die Frequenz niedriger, so können die wasserführenden Rohrteile der Spule auch zwischen den Volleitern angeordnet werden, doch-ist es auch hier meist angebracht, die Kühlrohre möglichst weit nach aussen zu legen. 



   . PATENT-ANSPRÜCHE : 
 EMI2.2 
 dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der gegeneinander isolierten, in Reihe geschalteten Teile der flachkant gewickelten Leiterzweige der Spule auf einem Teil oder auf der ganzen   Wicklungslänge   als Kühlrohr, die übrigen als ausserhalb des Küblrohres oder der Kühlrohre liegende Volleiter ausgebildet sind.

Claims (1)

1. 2. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kühlrohr EMI2.3

   3. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Anspruch 1 oder 2 mit einer gekreuzte dünne Bänder ent- haltenden Spule, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Fläche der Spule aus einzelnen mit getrennten Kühlwasserströmen beschickten und gegeneinander isolierten Rohren gebildet wird.