Niederfrequenzofen für den Betrieb mit Über- oder Unterdruck. Die für das Schmelzen. von Metallen viel fach verwendeten Niederfrequenzinduktions- öfen bestehen im wesentlichen aus einem oder mehreren Sehmelzgefässen und den sogenann- ten "Rinnen", die ausserhalb des Schmelz gefässes verlaufen und mit ihren Enden mit ihm in;
Verbindung stehen. Dabei billet das in den Rinnen befindliehe Meta.11 zusammen mit dem im Schmelzgefäss befindlichen den Sekundärstromkreis @d@es Ofentransformators.
Die Verwendung solcher Niederfrequenz induktionsöfen für die Durchführung gewis ser mit der Anwendung von Unter- oder Überdruck im Schmelzraum verbundener Verfahren (z. B. die Destillation oder Ent gasung von Metallen unter Unterdruck) ist bisher kaum in Erwägung gezogen worden, da hierbei nicht nur der eigentliche Schmelz raum, sondern auieh die Rinne des Ofens gegen nie äussere Atmosphäre druckdicht ab geschirmt werden muss.
Bei der Verwendung von. metallischen Abschirmungsmitteln, die für eine zuverlässige druckdichte Ausfüh- rang allein in Frage kommen, läuft dies, wie nunmehr erkannt wurde, darauf hinaus, an einem Niederfrequenzinduktionsofen eine me tallische Haut anzuordnen, die die Zustellung des eigentlichen Schmelzraumes und der Rinne allseitig umgibt.
Die Anordnung einer die -Wandung des Ofens allseitig umschliessenden Metallhaut muss aber notwendigerweise zu einer Beein- flussung der elektromagnetischen Verhält- nisse im Ofen führen., da ja !die elektrische Energie durch magnetische Induktion von der ausserhalb der Metallhaut liegenden Pri märspule auf die innerhalb der Metallhaut liegende,
als Sekundärwicklung wirkende Rinne übertragen, werden muss.
Die Metallhaut gelangt also in den Ein flussbereich des Hauptfeldes des Ofentrans formators, .des Streufeldes des Ofentransfor- mators und des Rinnenstromes. Das Haupt feld ruft in der Metallhaut ebenso wie in der Minne Ringströme hervor, die den Transfor- ma.torkern umschlingen. Das Streufeld ver ursacht an den Stellen, an denen es durch die Metallhaut hindurchtritt, Wirbelströme.
Schliesslich bewirkt das vom R.innenstrom er zeugte Magnetfeld in den ferromagnetischen Teilen der Metallhaut eine Wechselstrom magnetisierung. Jede dieser drei Erschei nungen führt zu unzulässigen Erwärmungen > der Metallhaut und zu Energieverlusten. Gemäss der Erfindung ist nun die Zu stellung von Ofenraum und Rinnenteil von einer d ruck-dichten Metallhaut umgeben, wobei in .der letzteren mindestens eine mit elek trisch isolierendem Stoff ausgefüllte, gegen Druck und Unterdruck abgedichtete Fuge derart angeordnet ist,
dass in der Metallhaut keine den Transformatorkern umschlingenden elektrischen Strombahnen möglich sind. Die Erzeugung von Ringströmen in der Metall haut durch das Hauptfeld wird also durch Anordnung von einer oder mehreren elek trisch isolierenden, jedoch druckfest gedichte ten Fegen unterdrückt. Die unzulässige Er wärmung der Metallhaut durch Wirbel ströme, welche durch da.s Streufeld des Ofen transformators hervorgerufen werden, kann z.
B. dadurch vermieden werden, dass man Stellen, an denen das magnetische Streufeld der Rinne die :Metallhaut durchdringt, aus einem den elektrischen Strom schlecht leiten den Material, das heisst einem Mraterial von maximal 6 Siemens Leitfähigkeit, z.
B. aufs V.@ A-Stahl ausführt und ihnen eine Wand- Stärke gibt, die geringer ist als die Eindring- tiefe des elektrischen 'Stromes (wodurch die Entstehung von Wirbelströmen weitgehend unterdrückt wird)
oder aber die gefährdeten Teile der 31etallhaut aus einem den elektri- schen Strom gut leitenden Material, das heisst einem Material von mindestens 25 Siemens Leitfähigkeit, z.
B. aus Kupfer ausgebildet und ihnen eine Wandstärke gibt, die grösser ist als die Eindritigtiefe des elektrischen Stromes (wobei .die entstehenden Wirbel ströme zwar erhebliche Stärke besitzen, je doch infolge des geringen Widerstandes nur einen verschwindenden Energieverlust verur- sachen und ein demStreufeld entgegengesetz- tes Feld erzeugen).
Die Eindringtiefe be stimmt sich dabei wie folgt: Eindringtiefe
EMI0002.0063
cm, wobei p = spez. Wider- stand in P . mm' . m-r, ,u = Permeabi.lität, v = Stromfrequenz in Hertz.
Dem Magnet feld .der stromdurchflossenen Rinne ausge- setzte Teile sind alle diejenigen Teile des Ofengehäuses, welche die stromdurchflossene Rinne ringförmig umschliessen. Endlich kön nen die Verluste durch Wechselmagnetisie- rung der Metallhaut dadurch verhindert wer den, dass man allen die Rinne umschlingen- den,
in sich geschlossenen Teilflächen der Metallhaut einen ausreichend hohen ma@gneti- sehen Widerstand gibt.
Dies kann entweder dadurch geschehen, dass man ferromagne- tische Werkstoffe überhaupt vermeidet oder dadurch, dass man in Richtung des magneti schen Feldes Teilflächen der Metallhaut aus unmagnetischem Werketoff einfügt.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfin- dungsgegenstandes veranschaulicht die bei liegende Zeichnung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Aws- führungsform in Vorder- bezw. Seitenansicht und teilweise im Schnitt, während die Fig. 3 und 4 Teile zweier weiterer Ausführungsfor men im iSchnitt darstellen.
In den Fig. 1 und 2 ist a der Ofenraum, der an seiner Unterseite mit der den Sekun- därstromkreis des Ofens bildenden Rinne b in Verbindung steht. c ist der aus Transfor- matorblechen bestehende Kern und d die Pri märspule des Ofentransformators.
Ofen- und Rinnenteil sind an der Aussen seite ihrer Zustellung Z von einer druckdich ten Metallhaut e umgeben. Dem Auftreten von Ringströmen in der Metallhaut durch das Hauptfeld wird durch Anordnung von elek trisch isolierenden, jedoch druckfest @gedich- teten Fugen f,, f2 entgegengewirkt.
Diese Fugen können an sich an einer beliebigen Stelle des Rinnenteils b, z, e liegen, wenn sie nur jede mögliche, den Transformatorkern umschlingende, in sich geschlossene Strom- bahn in der Metallhaut e elektrisch unter brechen. ES ist jedoch zweckmässig, sie, wie in der Zeichnung angedeutet ist, zwischen dem Ofengefäss<I>a, r, e</I> (Ofenherd) und dem Rinnenteil b, z, e anzuordnen.
Sie können dort untergebracht werden, ohne dass der Ab- ;aand der Transformators-pule von der Rinne, welcher zwecks Verhinderung zu grosser Streuung des Ofentransformators möglichst klein gehalten werden muss, gegenüber der normalen, nichtdruckdichten Anordnung ver grössert zu werden braucht.
Es liegt an sich nahe, die oben erwähn ten Trennfugen als starre Flanschverbindun- gen mit einer isolierenden Zwischenlage und isolierten :Schrauben auszubilden. Bei einer solchen Anordnung treten aber ohne weitere Vorkehren :Schwierigkeiten .durch das Wa.oh- sen der Ausstampfung bezw. der Ausmaue- rung auf, das bei grösseren Öfen bis zu 10 mm betragen kann.
Es ist ,dann nicht mehr möglich, die einmal undicht .geworde nen Fugen wieder dicht zu ziehen.
Diese Schwierigkeit kann durch Ausbil dung .der Fugen nach den FLg. 3 und 4 be seitigt werden.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der Fugenabstand durch einen eingeleg ten Ring g aus einem elektrisch isolierenden, wärmebe;s@tändigen Material, z. B. Asbest, aufrechterhalten.
Der mechanisohe Zusam menhalt zwischen dem Mantel e' des Ge fässes und dem Mantel e2 des Rinnenteils wird dabei durch Zuganker h erreicht, die naturgemäss an einer .Seite elektrisch isoliert befestigt werden müssen.
Die Abdichtung gegen Druck oder Vakuum wird durch das unter dem Namen Pizein im Handel befind liche und besonders in der Vakuumtechnik allgemein übliche schmelzbare Dichtungs material oder ein ähnliches Dichtungsmittel i erreicht, das in einen an der Fuge an-,geord- neten Blechkragen k eingegossen wird. Das Dichtun:gemittel wird auf einer genügend niedrigen Temperatur, z. B. durch eine ein gebaute Wasserkühlung l .gehalten.
Treten durch das Wachsen der Ausstampfung oder Ausmauerung Undichtigkeiten an der Fuge auf, so kann durch Erwärmung des Pizeins die einwandfreie Abdichtung leicht Wieder hergestellt werden.
Eine andere Ausführungsform einer Fuge ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei wird die Ab dichtung Jurch eine Metallflanssshanordnung. m von ;
genügender Elastizität erreicht, wobei beide Hälften der Flansehverbindung unter Zwischensage einer passenden Abdichtung n mit elektrisch isolierten iSchrauben o zusam mengehalten werden.
Die Flans,chverbindung kann bei dieser Anordnung bei wachsender Ausstampfung durch Anziehen der iSchrau- ben leicht naeb..gedichtet werden.
Statt des in der Zeichnung (Fig.1 und 2) dargestellten Ofens mit einem Herd kann auch ein Doppelherdofen Verwendung fin den, beidem dann die Trennfugen im Metall mantel ebenfalls zweckmässig zwischen dem Ofenteil und je einem Rinnenteil angeordnet sind.