Eisenloser Induktionsofen. Die Erfinduna, bezieht sieh auf einen eisenlosen Induktionsofen und bezweckt, die ausserhalb der Primärwicklung liegenden Teile von den magnetischen Streufel#dern ab zuschirmen. In eisenlo,sen Induktionsöfen wird gewöhnlich mit höherer als der gewöhn- liehen Frequenz von zirka<B>50</B> Perioden ge arbeitet. Bekannte, sogenannte Hochfrequenz- öfen werden zum Beispiel mit Frequenzen von<B>960</B> Perioden betrieben.
Infolge der grossen magnetischen Streu felder, die bei eisenlosen Induktionsöfen auf treten, werden Ofenteile aus magnetischem Material, wie Eisen oder Stahl, durcb. diese Kraftflüsse derart erhitzt, dass der elektrische Wirkunusgrad des Ofens beträchtlich herab gemindert wird. Es ist<B>jedoch</B> notwendig, den Ofen zum Beispiel mit einem Eisen- oder Stahlgestell zu umgeben, damit er bequem und schnell aufgestellt und transportiert werden kann.
Man hat bereits vorgeschlagen, um die Ofenspule noch eine zweite an einen Kon- densator anceschlossene Spule mit mehreren Windungen zu legen, in der ein Strom indu ziert wird, der ein magnetisehes Gegenfeld erzeugt, durch das das magnetische Feld der Ofenspule aufgehoben werden soll. Eine der artige Anordnung ist aber teuer und besitzt auch sonst mancherlei Nachteile.
Der Ofen gemäss der Erfindung besitzt nun einen die Spule umsehliessenden Ab- schirmmantel aus unmagnetischem Metall. Hierdurch wird erreicht, dass der Ofen in sei nem Aufbau sehr stabil, bedeutend einfacher und billiger wird als die Ofen bekannter Ausbildung, und dass ausserdem die ausser halb des Mantels befindlichen Teile vor den Maunetfeldern einwandfrei ab-eschirnit sind und vor einer starken Erwärmun- bewahrt ZD bleiben.
Einige Ausführungsbeispiele des Ofens gemäss der Erfindung sind in anliegender ZeichnunLy zur Darstelluna, gebracht.
Fig. <B>1</B> zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen eisenlosen Induktionsofen; Fig. <B>2</B> bis 4 geben abgeänderte Ausfüh- runaen des neuen Ofens wieder.
ZD Die Fig. <B>1</B> veranschaulicht einen eisen losen Hochfrequenzsehmelzofen. Der Ofen besitzt einen Tiegel<B>1</B> aus hitzebeständigem Material, in dem Metall niedergeschmolzen wird. Der Tiegel ist von der Induktions spule 2 umgeben, die schraubenförmig um den Tiegel gelegt ist. Die Windungen der Spule 2 stellen die Primärseite eines Trans- formato-rs dar, der bei<B>11</B> und 12 an einem Wechselstromuetz angeschlossen ist. Durch magnetische Induktion wird das Metall<B>3</B> im Tiegel<B>1</B> erhitzt, das die Sekundärseite bil det.
Wie Fig. <B>1</B> zeigt, ist der Tiegel<B>1</B> auf einem Stützkörper 4 aus hitzebeständigem Material aufgesetzt, in dem ein ringfürmiger Kanal <B>5</B> voro- g e sehen ist, der bei etwaigem el Bruch des Tiegels den Tiegelinhalt aufneh men kann.
Der Trag- und Stützkörper 4 ist zusam- inen mit dem Tiegel und der ihn umgeben den Spule 2 in einem Gehäuse<B>6,</B> das zum Beispiel zylindrische Form besitzt und aus irgendeinem Material, zum Beispiel aus mag netischem Material, wie Eisen oder Stahl, besteht, eingesetzt. Dieses Gehäuse kann<B>An-</B> sätze oder dergleichen aufweisen, so dass der ganze Ofen bequem mittelst eines Kranes hochgehoben und fort bewegt werden kann.
Um das Gehäuse<B>6</B> vor dem magnetischen Streufeld zu schützen, das durch die Spule 2 erzeugt wird, ist innerhalb des Gehäuses<B>6</B> ein Mantel<B>7</B> aus unmaanetischem Metall vor- gesehen. Dieser Mantel :n <B>7</B> und das Gehäuse <B>6</B> sind einander in der Form angepasst;
sie kön nen zum Beispiel zylinderförmig gestaltet sein, wo-bei der Mantel einen kleineren Durch messer besitzt als das Gehäuse<B>6.</B> Der Raum zwischen dem Mantel<B>7</B> und dem Gehäuse<B>6</B> kann mit wärmeisolierendem Material<B>8</B> aus gefüllt sein, um den Wärmeübergang von dem Mantel<B>7</B> zum Gehäuse<B>6</B> wirksam zu verhindern. Der Mantel<B>7</B> besteht zum Bei spiel aus Kupfer, Aluminium, Chrom, Zink, Zinn oder aus irgendwelchen Legierungen dieser Metalle oder auch aus einem beliebigen andern nichtmagnetischen Metall. Der Ab- schirmmantel kann auf seiner, der Ofenspule zugewandten Seite, mit einer Schicht aus hitzebeständigem Material versehen sein.
Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist der Mantel <B>7</B> fast ebenso hoch wie der Tiegel, er ruht ebenfalls wie dieser auf dem hitzebestän digen Fundamentmaterial 4. Der Innen durchmesser des zylindrischen Mantels ist so oss gehalten wie der äussere Durehmesser des Kanals<B>5,</B> Der zylindrische Mantel<B>7</B> wirkt wie eine kurzgeschlossene Sekundärspule in bezug auf die Spule 2.
Man hat festgestellt, dass der magnetische Fluss auch durch den Mantel 7, hindurchzudringen sucht und dort einen Strom induziert, welcher seinerseits ein magnetisches Gegenfeld hervorbringt, so dass der Kraftfluss aussen an dem Mantel<B>7</B> auf gehoben wird. Auf diese Weise wird das Gehäuse<B>6</B> und andere elektrisch leitende Teile vor den Kraftflüssen abgeschirmt. Der Mantel muss natürlieh zwischen der Wich- lung 2 und den zu schützenden Teilen an geordnet sein.
Die Wicklung 2 ist innen hohl, zum Bei spiel rohrförmig, um den Umlauf eines Kühl mittels, etwa den von Wasser, durch die Spule zu ermöglichen. Die Spule ist bei<B>11</B> und<B>12</B> festgemacht und in den Buchsen<B>9</B> und<B>10,</B> vom Gehäuse elektrisch isoliert, ge lagert. Der Tiegel<B>1</B> kann leicht ausgebaut werden, ohne dass er dabei mit der Spulen- wicklung oder mit andern Ofenteilen in Be- rühruno, kommt.
Für den Fall, dass der Tie- (Vel Schaden erleidet, kann die Charge in deni wannenförmigen Kanal<B>5</B> aufgefangen wer den. Sowohl der Tiegel, als auch das Ge häuse können einen Deckel erhalten; der Tie- (,el kann ferner mit einer Schnauze versehen <B>C</B> sein, um die Entleerung der Charge zu er- kn leichtern.
Die Wandstärke des Abschirmmantels kann entsprechend der Lage des Streufeldes verschieden sein. Die grösste Dichte des Nag netflusses ist etwa an dem obern und untern Ende der Wieklung 2 festzustellen, während t' sie nahe am mittleren Teil der Spule ab nimmt. Es kann daher die Stärke im mitt leren Teil des Mantels<B>7</B> entsprechend gerin- Crer gehalten werden. Wie aus Fig. 2 zu er sehen, sind die Enden<B>7'</B> und<B>7"</B> stärker als der mittlere Teil 7"'.
Eine andere, einfachere Ausführungs- f orm ergibt sich aus Fig. <B>3.</B> Gegen das Ge häuse aus magnetischem Material<B>6</B> legt sich ein Mantel<B>7</B> aus nichtmagnetischem Metall an. Der Tieael <B>1</B> ruht hier auf einem Trag körper 4 aus hitzebeständigem Material. Zwi schen diesem und dem Schutzteil befindet siel-i ein Zwischenraum<B>5,</B> der im Falle eines Tiegelbruches den flüssigen Tiegelinhalt auf nimmt. Dieser Raum ist genügend gross, um ohne Schaden für die Spule 2 das geschmol zene Metall aufnehmen zu können.
Falls notwendig, kann zwecks Kühlung -des Mantels dieser auch hohl ausgebildet sein, so dass ein Kühlmitfelumlauf (ver-I. Fig. 4) stattfinden kann. Der Mantel besteht aus einem hohlen, zylindrischen Teil<B>7</B> mit Öffnunaen <B>13</B> und 14 für den Ein- bezw. Austritt des Kühlmittels. Der Ofen kann selbstverständlich aucli für andere Zwecke, zum Beispiel zur Oberflächenbehandlung von Werkstückeu oder dergleichen, Verwendung finden.
Ironless induction furnace. The invention relates to an ironless induction furnace and aims to shield the parts lying outside the primary winding from the magnetic stray fields. In ironless induction furnaces, work is usually carried out with a frequency of around <B> 50 </B> periods that is higher than the usual frequency. Known, so-called high-frequency ovens are operated, for example, with frequencies of <B> 960 </B> periods.
As a result of the large magnetic stray fields that occur in ironless induction furnaces, furnace parts made of magnetic material, such as iron or steel, are durcb. these power flows are heated in such a way that the electrical efficiency of the furnace is considerably reduced. However, it is <B> </B> necessary to surround the stove with an iron or steel frame, for example, so that it can be set up and transported quickly and easily.
It has already been proposed to place a second coil connected to a capacitor with several turns in which a current is induced that generates an opposing magnetic field by means of which the magnetic field of the oven coil is to be canceled. Such an arrangement is expensive and has various other disadvantages.
The furnace according to the invention now has a shielding jacket made of non-magnetic metal which surrounds the coil. This ensures that the structure of the furnace is very stable, significantly simpler and cheaper than the furnace of known design, and that the parts outside of the shell are perfectly protected from the Maunet fields and protected from excessive heating ZD stay.
Some embodiments of the furnace according to the invention are shown in the attached drawings.
Fig. 1 shows a vertical section through an ironless induction furnace; Figs. 2 to 4 show modified designs of the new furnace.
ZD Fig. 1 illustrates an iron-less high frequency clay furnace. The furnace has a crucible <B> 1 </B> made of heat-resistant material in which metal is melted down. The crucible is surrounded by the induction coil 2, which is placed helically around the crucible. The turns of the coil 2 represent the primary side of a transformer which is connected to an alternating current supply at 11 and 12. The metal <B> 3 </B> in the crucible <B> 1 </B>, which forms the secondary side, is heated by magnetic induction.
As FIG. 1 shows, the crucible 1 is placed on a support body 4 made of heat-resistant material, in which an annular channel 5 can be seen is, who can take the contents of the crucible in the event of a break in the crucible.
The carrying and supporting body 4 is together with the crucible and the coil 2 surrounding it in a housing <B> 6 </B> which, for example, has a cylindrical shape and is made of any material, for example magnetic material, such as iron or steel, is used. This housing can have lugs or the like so that the entire furnace can be lifted up and moved easily by means of a crane.
In order to protect the housing <B> 6 </B> from the stray magnetic field that is generated by the coil 2, a casing <B> 7 </B> made of non-magnetic material is inside the housing <B> 6 </B> Metal provided. This jacket: n <B> 7 </B> and the housing <B> 6 </B> are adapted to one another in shape;
For example, they can be cylindrical, with the jacket having a smaller diameter than the housing <B> 6. </B> The space between the jacket <B> 7 </B> and the housing <B> 6 </B> can be filled with heat-insulating material <B> 8 </B> in order to effectively prevent the heat transfer from the jacket <B> 7 </B> to the housing <B> 6 </B>. The jacket <B> 7 </B> consists for example of copper, aluminum, chromium, zinc, tin or any alloys of these metals or any other non-magnetic metal. The shielding jacket can be provided with a layer of heat-resistant material on its side facing the furnace coil.
As can be seen from the drawing, the jacket <B> 7 </B> is almost as high as the crucible and, like this one, rests on the heat-resistant foundation material 4. The inner diameter of the cylindrical jacket is kept as oss as the outer one The diameter of the channel <B> 5, </B> The cylindrical jacket <B> 7 </B> acts like a short-circuited secondary coil with respect to the coil 2.
It has been found that the magnetic flux also seeks to penetrate through the jacket 7 and induces a current there, which in turn produces an opposing magnetic field, so that the power flow on the outside of the jacket 7 is canceled. In this way, the housing <B> 6 </B> and other electrically conductive parts are shielded from the flow of forces. The jacket must naturally be arranged between the winding 2 and the parts to be protected.
The winding 2 is hollow on the inside, for example tubular in order to enable the circulation of a cooling medium, such as that of water, through the coil. The coil is fastened at <B> 11 </B> and <B> 12 </B> and is electrically isolated from the housing in sockets <B> 9 </B> and <B> 10 </B> stores. The crucible <B> 1 </B> can easily be removed without coming into contact with the coil winding or with other furnace parts.
In the event that the Tie- (Vel is damaged, the charge can be collected in the tub-shaped channel <B> 5 </B>. Both the crucible and the housing can have a lid; the Tie- ( , el can also be provided with a <B> C </B> snout to make it easier to empty the batch.
The wall thickness of the shielding jacket can vary according to the position of the stray field. The greatest density of the Nag netstromes can be found approximately at the upper and lower end of the curve 2, while it decreases near the middle part of the coil. The thickness in the middle part of the jacket can therefore be kept correspondingly lower. As can be seen from FIG. 2, the ends <B> 7 '</B> and <B> 7 "are stronger than the middle part 7"'.
Another, simpler embodiment is shown in FIG. 3. A jacket <B> 7 </B> is placed against the housing made of magnetic material <B> 6 </B> non-magnetic metal. The table <B> 1 </B> rests here on a support body 4 made of heat-resistant material. Between this and the protective part there is a gap <B> 5 </B> which absorbs the liquid contents of the crucible in the event of a crucible breakage. This space is large enough to accommodate the molten metal without damage to the coil 2.
If necessary, for the purpose of cooling the jacket, it can also be made hollow, so that a coolant circulation (ver-I. Fig. 4) can take place. The jacket consists of a hollow, cylindrical part <B> 7 </B> with openings <B> 13 </B> and 14 for the insertion or Coolant leakage. The furnace can of course also be used for other purposes, for example for the surface treatment of workpieces or the like.