CN107926087A - 感应式坩埚炉和用于感应式坩埚炉的磁轭 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种感应式坩埚炉和用于感应式坩埚炉的磁轭。所述感应式坩埚炉具有相应的线圈和多个磁轭，所述磁轭以在所述线圈的外周面上具有环周间距地布置的单独的单元的形式构造。所述磁轭相应为了引导由线圈产生的磁通量而包括由多个彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的、由可透磁材料制成的单独元件构成的组件。所述单独元件至少部分地由彼此电绝缘的棒构成，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸。以这种方式不仅使得从径向方向碰到所述组件上的涡流而且使得以横向分量碰到所述组件上的涡流最小化。

Description

感应式坩埚炉和用于感应式坩埚炉的磁轭
技术领域
本发明涉及一种感应式坩埚炉，其带有耐火的柱形坩埚、围绕所述坩埚延伸的柱形线圈和多个磁轭，所述磁轭以在线圈的外周面上具有环周间距地布置的单独的单元的形式构造，所述磁轭相应为了引导由线圈产生的磁通量而包括由多个彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的单独元件构成的组件，所述单独元件由可透磁材料制成。
背景技术
已知用于通过产生磁场来熔化金属的感应式坩埚炉，所述磁场在金属中产生涡流并且对金属进行加热。此外已知的是，这种感应式坩埚炉设有磁轭，所述磁轭在线圈的外周面上具有环周间距地布置。在炉的运行中，流过线圈的交流电产生交变磁场，所述交变磁场在炉坩埚之内通过金属填入材料并且在线圈之外通过磁轭的单独元件来引导。交变磁场在磁的填入材料中感应出涡流，所述涡流被转换成热。
开头描述类型的感应式坩埚炉由EP0512466B1已知。磁轭在此在线圈外侧上以在线圈环周上具有中间空间分布的单独的组的形式平行于炉轴线地布置。单独元件在此由铁板片构成并且形成铁板片组，所述铁板片组具有如下目的，即，引导交变磁通量。在此应该给磁通量提供小磁阻的路径，所述路径同时仅引起小的涡流损失。
引导交变通量的材料必须具有高渗透性和小涡流损失。为此，通常使用由相应薄的彼此电绝缘的带有高的比电阻的变压器板片构成的构造。所述板片在此沿径向方向从线圈的外周面延伸。
相应构造的磁轭由EP0563802A2、DE4210374A1、DE4115278A1和EP0688145A2已知。
由EP0876084B1已知一种感应式炉，其中线圈被由金属可透磁材料制成的层包围，所述层基本上由多个分散的没有粉末化的元件构成，所述元件被连接在不导电的基体中。所述层在此完全围绕炉线圈的环周延伸，并且所述元件优选是球形构造的元件。
发明内容
本发明的任务是，提供一种开头描述类型的感应式坩埚炉，所述感应式坩埚炉在其磁轭方面具有特别简单的并且成本适宜的构造。
所述任务根据本发明在所给出类型的感应式坩埚炉中如下解决，即，所述单独元件至少部分地由彼此电绝缘的棒构成，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸，其中，所述组件不仅沿线圈的径向方向而且沿线圈的环周方向具有至少两个棒。
在现有技术中的特点是，沿径向方向从坩埚炉中离开的场线被磁轭接收并且从线圈始端引导到线圈末端。通过实施有相应薄的彼此电绝缘的变压器板片，使涡流的产生最小化。
然而在这种现有技术中不利的是，从方位角方向(环周方向)也就是说以横向分量碰到所提及的变压器板片或电气板片上的场线引起相应的涡流，结果导致电气板片的附加发热。由于这种附加发热而可能需要或以提高的程度需要磁轭的水冷却。
与此相对，利用根据本发明的解决方案减小了在磁轭方面的场地需求和成本。尤其实现的是，完全或至少部分避免附加冷却。为此，在现有技术中设置的电气板片完全或部分地通过彼此电绝缘的棒代替。由此，不仅使得从径向方向碰到单独元件的组件上的涡流而且使得沿方位角方向也就是说以横向分量碰到单独元件的组件上的涡流最小化。
在根据本发明的解决方案中存在由多个彼此电绝缘的棒构成的单独元件的组件，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸。组件不仅沿线圈的径向方向而且沿线圈的环周方向具有至少两个棒，由此上面描述的涡流减少的效果沿两个方向、也就是说径向和方位角方向都得到减少。
根据本发明使用的棒彼此电绝缘。为此，由可透磁材料、尤其金属材料如铁制成的棒具有由电绝缘材料制成的覆层，所述覆层例如经由浸渍方法制成。为此，例如能够使用合适的并且已知的塑料。
优选地，多个如下棒得到使用，所述棒相应具有小的尺寸，例如横截面处于0.35x0.35mm至0.35x80mm的范围(沿环周方向的尺寸x沿径向方向的尺寸)。
所述至少两个棒能够具有不同的横截面形状。
在根据本发明的解决方案的改进方案中存在由单独元件构成的组件，所述单独元件完全由彼此电绝缘的棒构成。在其它实施方式中存在部分地由板片构成并且部分地由棒构成的组件。在此，组件优选具有一个由板片构成的中央区域和两个由棒构成的侧向的外区域。在这种实施方式中，有针对性地通过设置在外区域中的棒来防止或至少减少在中央区域中所产生的会引起板片的附加发热的涡流。
围绕炉线圈的环周布置的磁轭固定在炉线圈的外周面上。为此，相应轭的组件具有固定装置，所述固定装置将所述组件固定在线圈的外周面上。其它的固定类型、如粘结、焊接同样是可行的。如果使用机械的固定装置，则其优选构造为承载体，所述承载体能够优选在所有侧上并且在上面和在下面包围由单独元件构成的组件。由单独元件构成的组件能够压入、粘入或浇入到承载体中。
在一种特别的实施方式中，棒和必要时存在的板片能够利用材料、尤其是人造树脂浇注成一个总组。所述总组例如能够浇入到承载体中或作为填入件填入到承载体中并且固定在所述承载体中。
重要的是，单独元件(棒和必要时板片)彼此紧密相邻地设置在所述组中或所述组件中。
至于棒的横截面形状，所述棒的横截面优选矩形、尤其正方形地构造。但这不排除将棒的横截面环形地构造、例如圆形、椭圆等地构造，或构造为多边形。
优选地，可以利用根据本发明的实施方式避免轭的附加冷却、尤其布置在组件的侧向上的水冷却。然而这不排除如有必要尤其在侧面上给由单独元件构成的组件配设冷却装置。
在本发明的另外的实施方式中，组件的彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的单独元件如下构造，使得仅在所述单独元件的上方的和/或下方的区域中设有棒，而在其余的区域中设有带有较大横截面的区段。
所述实施方式使用如下认知，即，以横向分量碰到磁轭上的磁通量密度在轭的上方的和/或在下方的端部上具有相对的最大值。因此，涡流在这些部位上是最大的。
因此，为了使这种最大的涡流最小化而首要必要的是，将磁轭在上方的和/或下方的端部上划分成多个单独棒。在轭的剩余的区中能够在这种实施方式中省去划分成棒。这种实施方式的积极的附加效果是改善的机械稳定性。
尤其是，在这种实施方式中，组件具有细长的单独元件，所述单独元件在上方的和/或下方的区域中包括由平行于炉轴线延伸的缝隙形成的棒。由此使用割开的单独元件，所述割开的单独元件优选在上方的和在下方的端部上割开。
缝隙能够沿坩埚炉的环周方向和/或沿坩埚炉的径向方向延伸。特别优选如下实施方式，在其中所述组件具有径向布置的板片，所述板片在上方的和/或下方的区域中包括由沿环周方向延伸的缝隙形成的棒。所述板片能够部分地或完全地在上面和/或在下面设有至少一个缝隙，以便在所述区域中设置根据本发明所期望的棒。
因此，所述棒沿竖直方向不必连续地构造。反而还能够将单独元件仅在它们的纵向延伸的一部分上也就是说仅在上方的和/或下方的部分上构造为棒，而单独元件的剩余的部分具有较大的横截面。
如已经提到的那样，根据本发明设置的棒彼此电绝缘。在此，电绝缘例如能够通过空气间隙或通过任一种绝缘材料实现。因此，术语“电绝缘”应该覆盖所有可能类型的绝缘。
此外，本发明涉及一种用于上面描述类型的感应式坩埚炉的磁轭。
附图说明
在下面按照实施例结合附图详细阐述本发明。其中：
图1示出在现有技术的实施方式中的感应式坩埚炉的一部分的水平剖视图，其中，示出炉的磁轭；
图2示出如图1的带有本发明的第一实施方式的相应图示；
图3示出如图1的带有本发明的第二实施方式的相应图示；
图4示出带有磁轭的感应式坩埚炉的另一实施方式的一部分的竖直剖视图；
图5示出图4的磁轭的上方的部分的放大视图；以及
图6示出图4和5的磁轭的示意性主视图。
具体实施方式
图1示出线圈1的一部分的水平剖视图，所述线圈包围感应式坩埚炉的坩埚(没有示出)。围绕线圈1的环周具有间距地布置有单独的磁轭2。所述磁轭2以在线圈1的外周面上具有环周间距地布置的单独的单元的形式构造，所述磁轭相应为了引导由线圈1产生的磁通量而包括由多个彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的、由可透磁材料制成的单独元件构成的组件。在图1示出的现有技术的实施方式中，所述组件是由多个彼此电绝缘的并且彼此平行布置的薄的电气板片构成的组件3，所述电气板片基本上沿径向方向从炉线圈1出发延伸。电气板片的该组件3位于承载体5之内，所述承载体包围组件3的全部侧、也包围上侧和下侧。由电气板片构成的组件3在此压入到承载体5中。
在承载体的一个侧面上存在水冷却装置4，所述水冷却装置用于对由从方位角的方向、也就是说以横向分量碰到电气板片上的场线引起的并且造成板片附加发热的相应涡流进行补偿。
图2示出相应的实施方式，在其中磁轭2根据本发明来构造。在此将轭2布置成与炉线圈1的外周面接触并且基本上由各单独元件的组件3组装而成。所述单独元件中的仅仅中央的部分由薄的电气板片形成，而两个侧向的外部区域6由彼此电绝缘的棒构成，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸。由此减少了基于从方位角方向碰到组件3上的场线产生的涡流。在这种实施方式中也将组件由承载体5包围，给所述承载体沿侧向配设水冷却装置4。由于组件的通过彼此电绝缘的棒形成的外区域而可以放弃这种水冷却装置。
图3示出磁轭的一种相应的实施方式，在其中整个组件3由彼此电绝缘的棒7形成，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸。
棒7在这种实施方式中以人造树脂质浇注成填入件，所述填入件固定在承载体5中。
图4至6示出带有磁轭的感应式坩埚炉的另一实施方式。在图4的竖直剖视图中示意性示出带有感应式线圈1的坩埚炉10的一部分。在感应式线圈1上存在磁轭2，所述磁轭在这种实施方式中包括沿径向方向延伸的彼此平行布置的板片的组件3。所述板片在它们的上方的和在它们的下方的端部处通过沿坩埚炉10的环周方向延伸的缝隙11划分成单独的棒7，所述棒如在前述实施方式中那样是彼此电绝缘的棒。
于在此示出的实施方式中，一个板片通过缝隙1划分成四个彼此并排布置的棒7，确切来说不仅在上方的而且在下方的端部处。所述棒7设置在出现最大涡流之处。
图6示出带有单独元件组件3的轭2的示意性主视图，所述单独元件包括彼此平行并且径向布置的板片，所述板片相应在上方的和下方的端部处被划分成棒7。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.感应式坩埚炉，带有耐火的柱形坩埚、围绕所述坩埚延伸的柱形线圈(1)和多个磁轭(2)，所述磁轭以在线圈(1)的外周面上具有环周间距地布置的单独的单元的形式构造，所述磁轭相应为了引导由线圈(1)产生的磁通量而包括由多个彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的单独元件构成的组件(3)，所述单独元件由可透磁材料制成，其特征在于，所述单独元件至少部分地由彼此电绝缘的棒(7)构成，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸，其中，所述组件(3)不仅沿线圈(1)的径向方向而且沿线圈的环周方向具有至少两个棒(7)。
2.根据权利要求1所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述至少两个棒具有不同的横截面形状。
3.根据权利要求1或2所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)完全由彼此电绝缘的棒(7)构成。
4.根据权利要求1或2所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)部分地由板片并且部分地由棒(7)构成。
5.根据权利要求4所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有一个由板片构成的中央区域和两个由棒(7)构成的侧向的外区域(6)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有固定装置，所述固定装置将所述组件固定在线圈(1)的外周面上。
7.根据权利要求6所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述固定装置构造为承载体(5)并且所述组件(3)压入、粘入或浇入到所述承载体(5)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述棒(7)和必要时板片利用材料、尤其是人造树脂浇注成一个总组。
9.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述棒(7)的横截面矩形、尤其正方形地构造。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述棒的横截面圆形地构造。
11.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，——尤其在侧面上——给所述组件(3)配设冷却装置(4)。
12.根据前述权利要求1、2或4至11中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)的彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的单独元件构造成，使得仅在所述单独元件的上方的和/或下方的区域中设有棒(7)，而在其余的区域中设有带有较大横截面的区段。
13.根据权利要求12所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有细长的单独元件，所述单独元件在上方的和/或下方的区域中包括由平行于炉轴线延伸的缝隙(11)形成的棒。
14.根据权利要求13所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述缝隙(11)沿坩埚炉的环周方向和/或沿坩埚炉的径向方向延伸。
15.根据权利要求13或14所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有径向布置的板片，所述板片在上方的和/或下方的区域中包括由沿环周方向延伸的缝隙(11)形成的棒(7)。

Claims (16)

1.感应式坩埚炉，带有耐火的柱形坩埚、围绕所述坩埚延伸的柱形线圈(1)和多个磁轭(2)，所述磁轭以在线圈(1)的外周面上具有环周间距地布置的单独的单元的形式构造，所述磁轭相应为了引导由线圈(1)产生的磁通量而包括由多个彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的单独元件构成的组件(3)，所述单独元件由可透磁材料制成，其特征在于，所述单独元件至少部分地由彼此电绝缘的棒(7)构成，所述棒的纵轴线平行于炉轴线延伸，其中，所述组件(3)不仅沿线圈(1)的径向方向而且沿线圈的环周方向具有至少两个棒(7)。
2.根据权利要求1所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述至少两个棒具有不同的横截面形状。
3.根据权利要求1或2所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)完全由彼此电绝缘的棒(7)构成。
4.根据权利要求1或2所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)部分地由板片并且部分地由棒(7)构成。
5.根据权利要求4所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有一个由板片构成的中央区域和两个由棒(7)构成的侧向的外区域(6)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有固定装置，所述固定装置将所述组件固定在线圈(1)的外周面上。
7.根据权利要求6所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述固定装置构造为承载体(5)并且所述组件(3)压入、粘入或浇入到所述承载体(5)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述棒(7)和必要时板片利用材料、尤其是人造树脂浇注成一个总组。
9.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述棒(7)的横截面矩形、尤其正方形地构造。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述棒的横截面圆形地构造。
11.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，——尤其在侧面上——给所述组件(3)配设冷却装置(4)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)的彼此电绝缘的并且平行于炉轴线延伸的细长的单独元件构造成，使得仅在所述单独元件的上方的和/或下方的区域中设有棒(7)，而在其余的区域中设有带有较大横截面的区段。
13.根据权利要求12所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有细长的单独元件，所述单独元件在上方的和/或下方的区域中包括由平行于炉轴线延伸的缝隙(11)形成的棒。
14.根据权利要求13所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述缝隙(11)沿坩埚炉的环周方向和/或沿坩埚炉的径向方向延伸。
15.根据权利要求13或14所述的感应式坩埚炉，其特征在于，所述组件(3)具有径向布置的板片，所述板片在上方的和/或下方的区域中包括由沿环周方向延伸的缝隙(11)形成的棒(7)。
16.用于根据前述权利要求中任一项所述的感应式坩埚炉的磁轭。
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