CH131920A - Hochfrequenzinduktionsofen. - Google Patents

Description

      Hoclifrequenzinduktionsofen.       Die Erfindung     betrifft    die Ausbildung der  Primärwicklung für     Ilochfrequenzinduktions-          öfen.    Für die Primärwicklung hat man bisher  wassergekühlte Kupferrohre oder auch ver  hältnismässig starke Kupferbänder verwendet.  Bei derartigen Wicklungen macht sich aber  der Einfluss des     Skineffektes    unangenehm be  merkbar, indem die Ströme auf der Innen  seite der Leiter zusammengedrängt werden,  so dass der grösste Teil des     Leiterquerschnittes     für die Stromführung nicht ausgenutzt wird  und der Wirkungsgrad des Ofens ein ver  hältnismässig schlechter ist.

   Tatsächlich ist  es beispielsweise beim Schmelzen von Me  tallen von der Leitfähigkeit etwa des Eisens  noch nicht gelungen, den Wirkungsgrad über  70      /o    zu steigern. Er würde noch schlechter  werden, wenn anstatt einer Lage Windungen  deren mehrere verwendet würden.  



  Gemäss der Erfindung wird dieser Nach  teil dadurch vermieden, dass die Primärwick  lung aus zwei oder mehr voneinander isolier-         ten    Lagen besteht, die von mindestens einem  bandförmigen, mit der Flachseite der Ofen  wand parallel gestellten Primärleiter von so  geringer Dicke, dass die Wirkung des     Skin-          effektes    vernachlässigt werden kann, gebildet  werden, welcher oder welche Primärleiter so  angeordnet sind, dass alle Einzelwindungen  in bezug auf Widerstand, Impedanz und in  duzierende Wirkung auf den Ofeneinsatz ein  ander gleich sind.  



  In den Abbildungen sind mehrere Aus  führungsbeispiele des Gegenstandes der Er  findung mit     mehrlagig    angeordneten Bändern  dargestellt.     Abb.    1 zeigt in senkrechtem  Schnitt einen Tiegel     t,    um den ein Leiter  schraubenartig herumgelegt ist. Dieser Leiter  kann gemäss den     Abb.    2, 3 und 4, die im  Grundriss den Leiter vor der Aufwicklung  im Verhältnis zu     Abb.    1 in bedeutend ver  kürztem     Massstabe    zeigen, aus zwei, drei oder  vier Lagen dünnen Kupferbandes bestehen.

    Die Dicke dieser Einzelbänder ist nach der      Lehre über den     Skineffekt    derart gewählt,  dass der Wert
EMI0002.0002  
   nicht überschritten  wird, wobei     a    die Leitfähigkeit in absoluten  Einheiten und o die Periodenzahl bedeuten.  Es wird somit der Querschnitt für die Strom  leitung voll ausgenutzt; die Breite entspricht  der für den Ofen jeweilig zu     verwendenden     Stromstärke. Die Dicke ist umgekehrt pro  portional der Wurzel aus der Frequenz,- so  dass diese bei einer Frequenz von 10000 nur       1/io    der Leiterdicke bei. einer Frequenz von  100 sein würde. Für diese Werte der Fre  quenz würden sich Dicken von 0,67 und von  6,7     inm    ergeben.  



  Die den Leiter bildenden Kupferbänder       a,   <I>b</I>     bezw.        a,   <I>b, c, d</I> sind parallel geschaltet,  indem sie an den Enden zu den Stroman  schlüssen     zr,        z2    vereinigt sind. Auf ihrer  Länge sind sie gegeneinander isoliert, bei  spielsweise durch einen Überzug mit Email;  auch kann unter Anordnung geeigneter Ab  standstücke eine Luftisolation vorgesehen sein.  Schliesslich können zwischen die Bänder auch  Streifen von Isoliermaterial eingelegt sein.  



  Die Bänder sind an einer oder mehreren  Stellen derart gegeneinander verschränkt an  geordnet, dass sie über ihre Länge alle in  derselben Weise verschiedene Lagen einneh  men. Gemäss     Abb.    2 ist für die Bänder     a     und b eine     Schränkungsstelle        si    vorgesehen,  und es liegt jedes davon auf der einen Hälfte  seiner Länge an der Innen- und für die an  dere Hälfte auf der Aussenseite.

   Gemäss     Abb.    3  sind drei Leiter     a,    b, c vorgesehen, die an  zwei     Schränkungsstellen        s2    einander derart  kreuzen, dass jeder Leiter zu je     1/s    seiner  Länge auf der Innenseite, in der Mitte und  an der Aussenseite der Wicklung liegt. Ge  mäss     Abb.    4 sind schliesslich vier Leiter     a,     <I>b,</I>     e,   <I>d</I> verwendet, die in drei     Schränkungs-          stellen        ss    derart einander kreuzen, dass jedes  Band auf 1/4 der Gesamtlänge eine andere  Lage in der Wicklung einnimmt.

   Es sind  also bei dieser     Schränkungsanordnung    die  sämtlichen Teile der Einzelbänder in Reihe  geschaltet, und es     fliesst    mithin der Strom    in allen Lagen des Gesamtquerschnittes in  derselben Weise.  



  In     Abb.    5 ist schaubildlich ein Ausfüh  rungsbeispiel für die Verschränkung     si    nach       Abb.    2 dargestellt. Das Leiterband a ist  durch eine     Kröpfung    in eine Parallelebene a'  verlegt. Das bisher innere Leiterband b ist um  eine unter 45o liegende Kante nach aufwärts  gebogen und in einem Bogenstück v über  die     Kröpfungsstelle    des Bandes     a,   <I>a'</I> hinweg  geführt und schliesslich in der äussern Leiter  ebene wiederum um eine schräge Kante ge  bogen, so dass es in dieser Ebene b' weiter  verläuft.  



  Bei den Ausführungsbeispielen nach den       Abb.    3 und 4 werden zwei oder drei Ver  bindungsstücke v benötigt. Nachdem der  ganze Leiter mit seinen     Verschränkungsstellen     hergestellt ist und die Einzelbänder an den  Enden vereinigt sind, wird die Wicklung  gemäss     Abb.    1 in die Zylinderform gebracht.  



  An Stelle der in den     Abb.    2-4 angege  benen Mindestzahlen von     Verschränkungs-          stellen    kann auch eine grössere Anzahl von  diesen angewendet werden. Auch kann die  Zahl der einzelnen Leiterbänder noch ver  mehrt werden. Schliesslich genügt für manche  Zwecke auch die Verwendung eines einzelnen  Bandes, wenn dieses in entsprechend vielen  Lagen nach Art einer Spule aufgewunden  ist und den angedeuteten Querschnitt besitzt,  der dessen höchste Ausnutzung mit Bezug  auf den     Skineffekt    für den Durchgang des  Stromes aufweist.  



  In den     Abb.    6 und 7 ist ein weiteres  Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sämt  liche Einzelleiter in Reihe geschaltet sind.       Abb.    6 zeigt einen     tiegelartigen    Herd     t     schwach konischen Querschnittes, um den  bandförmige Leiter in drei Windungen oder  Ringen I,     II,        IH    von je drei Lagen e, f,     g     herumgelegt sind.

   Die einzelnen Bandwin  dungen sind zwischen den Zuleitungen     zi,        z2,     wie in     Abb.    6 angedeutet, derart hinterein  ander geschaltet, dass der Strom in dem  obersten Ring I den äussern Leiter e, in dem  darauffolgenden     II    den Mittelleiter f und in  dem dritten Ring     III    den Innenleiter     g    durch-      strömt. Von diesem gelangt er dann in den  Innenleiter f und so fort, bis er schliesslich  in der untern Windung     III    durch die An  schlussleitung     z2    die äussere     Windungslage    e  wieder verlässt.  



  In     Abb.    7 sind die Verbindungen der  einzelnen Windungen für sich in vergrösser  tem Massstab dargestellt. Diese sind wieder  durch doppeltes Umklappen der Leitungs  bänder hergestellt, die an den Übergangsstellen  u hiermit einerseits in einem andern Ring,  anderseits auch in eine andere Ebene gelan  gen, während an den Verbindungsstellen v  an den Aussenseiten des obersten und unter  sten Ringes I     bezw.    HI nur ein Übergang  in eine andere     Windungslage    stattfindet.  



  Die dargestellten Anordnungen ermög  lichen, den Wirkungsgrad des     Hochfrequenz-          ofens        auf        etwa        90-95%        zu        erhöhen,        sofern,     abgesehen von der Wahl des geeigneten  Querschnittes, die Anordnungen auch für rein  zylindrische Tiegel derart getroffen sind, dass       ohmscher    Widerstand und Impedanz und  gleichzeitig auch die     induzierende    Wirkung  auf den Ofeneinsatz überall gleich sind.  



  Um einen feineren Ausgleich des     Strom-          verlaufes    bei der Einwirkung auf den Sekun  därkreis zu erlangen, können beliebige Pa  rallel- und Reihenschaltungen der - bandför  migen Einzelleiter gegebenenfalls unter gleich  zeitiger Verwendung der Anordnung nach den       Abb.    2-4 und nach     Abb.    6 ausgeführt  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Hochfrequenz-Induktionsofen, dadurch ge kennzeichnet, dass die Primärwicklung aus zwei oder mehr voneinander isolierten Lagen besteht, die von mindestens einem bandför migen, mit der Flachseite der Ofenwand parallel gestellten Primärleiter von so @gerin- ger Dicke, dass die Wirkung des Skineffektes vernachlässigt werden kann, gebildet werden, welcher oder welche Primärleiter so ange ordnet sind, dass alle Einzelwindungen in bezug auf Widerstand, Impedanz und indu zierende Wirkung auf den Ofeneinsatz ein ander gleich sind.

   <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Patent anspruch mit mehreren bandförmigen Pri märleitern; dadurch gekennzeichnet, dass jeder Primärleiter sämtliche Lagen der Primärwicklung durchläuft. 2. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Unter anspruch 1 mit mehreren bandförmigen Primärleitern, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Primärleiter parallel geschaltet und an mindestens einer Stelle derart gegeneinander verschränkt sind, dass jeder Primärleiter sämtliche Lagen der Primär wicklung durchläuft.

   3. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Unter anspruch 1 mit mehreren bandförmigen Primärleitern, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärleiter eine Mehrzahl aus meh reren Primärleitern bestehender Ringe bil den, wobei sämtliche Primärleiter derart in Reihe geschaltet sind, dass der Strom nacheinander verschiedene Ringe und in diesen verschiedene Lagen durchfliesst. 4. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmigen Primärleiter durch Umklap pen und Abbiegen in eine andere parallele Ebene in die verschiedenen Lagen der Primärwicklung übergeführt sind.

   5. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Patent anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die bandförmigen Primärleiter durch Umklap pen und Abbiegen in eine andere parallele Ebene und gleichzeitig in eine andere Höhenlage in die verschiedenen Lagen oder Primärwicklung übergeführt sind.