DE102022103000B4

DE102022103000B4 - Induktionstiegelofen mit einem feuerfesten Tiegel

Info

Publication number: DE102022103000B4
Application number: DE102022103000.8A
Authority: DE
Inventors: Roland Gorny; Andrei Petker
Original assignee: ABP INDUCTION SYSTEMS GmbH
Current assignee: ABP INDUCTION SYSTEMS GmbH
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2042-02-10
Also published as: DE102022103000A1; WO2023152190A1

Abstract

Induktionstiegelofen mit einem feuerfesten Tiegel (10), einer sich um den Tiegel (10) erstreckenden Spule (16) mit mehreren in Spulenlängsrichtung übereinander angeordneten Spulenabschnitten (24), zwischen denen eine Isolation (22) angeordnet ist, und mit einer Vielzahl von magnetischen Rückschlüssen (18), die an der Außenwand der Spule sich in Spulenlängsrichtung erstreckend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (22) eine Vielzahl von mit einem schüttfähigen Material gefüllte Beutel (34) in länglicher Form aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Induktionstiegelofen mit einem feuerfesten Tiegel, einer sich um den Tiegel erstreckenden Spule mit mehreren in Spulenlängsrichtung übereinander angeordneten Spulenabschnitten.
Die Spule ist helixförmig um den Tiegel herum angeordnet. In der Regel bildet sie eine Wendel mit einer konstanten Steigung, wobei mehrere Spulenabschnitte übereinander angeordnet sind. Zwischen den übereinander angeordneten Spulenabschnitten werden Isolations- und Distanzierungskörper eingesetzt, um den Abstand der Spulen einzuhalten.
Aus DE 26 53 315 A1 sind Isolations- und Distanzierungskörper zur axialen Isolierung und Distanzierung der Leiter von Spulen bekannt, insbesondere für zylindrische Spulen für Induktionstiegelöfen. Demnach besitzen die Isolations- und Distanzierungskörper einen anpassbaren Isolationsstreifen, der den Zwischenraum zwischen den zu isolierenden und distanzierenden Leitern nur teilweise ausfüllt und eine an den Leiter anpassbare Krümmung besitzt. Der Isolationsstreifen besteht aus einem Kunststoff, beispielsweise ein Polyester-, Epoxid- oder Silikonharz. Auch ist es bekannt, den Isolationsstreifen aus glasfaserverstärktem Kunststoff vorzusehen. Der Isolationsstreifen selbst ist als ein ein- oder mehrstückiger Verbindungsteil ausgeformt, deren Komponenten alternierend aufgebaut sind.
Aus DE 69 31 9905 T2 ist ein Induktionsofen mit einem Tiegel bekannt, dessen Induktionsspulenanordnung von mehreren Jochen an der Außenseite umgeben ist. Die bekannte Induktionsspulenanordnung ist dabei so angeordnet, dass diese in ihrer Gesamtheit aus dem Ofen entfernt werden kann.
Nachteilig an den bekannten Induktionstiegelöfen ist es, dass die Herstellung und die Demontage von Abstands- und Distanzkörpern zwischen den Spulenabschnitten sowohl bei der Herstellung als auch bei der Demontage sehr aufwendig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktionstiegelofen bereitzustellen, bei dem eine Isolation zwischen den Spulenabschnitten mit einfachen Mitteln herstellbar und erneuerbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Induktionstiegelofen mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Induktionstiegelofen besitzt einen feuerfesten Tiegel mit einer sich um den Tiegel wendelförmig erstreckenden Spule, die mehrere in Spulenlängsrichtung übereinander angeordnete Spulenabschnitte besitzt. Dies bedeutet, dass die sich um den Tiegel erstreckende Spule einen Winkel von mehr als 360° überstreicht. Zwischen den in Spulenlängsrichtung übereinander angeordneten Spulenabschnitten ist eine Isolierung angeordnet. Die Isolierung dient dazu, die Spulenabschnitte gegeneinander zu isolieren, um so einen Kurzschluss zu vermeiden. Ferner besitzt der Induktionstiegelofen eine Vielzahl von magnetischen Rückschlüssen, die an der Außenwand der Spule sich in Spulenlängsrichtung erstrecken. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Isolation eine Vielzahl von mit einem schüttfähigen Material gefüllten Beuteln in länglicher Form aufweist. Die Beutel sind bevorzugt in Form eines Schlauchs ausgebildet, dessen Längserstreckung größer als seine Quererstreckung ist. Die Isolation verwendet einen Beutel, der mit schüttfähigem Material befüllt ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Einlegen des Beutels zwischen die Spurenabschnitte dieser weich und verformbar ist. Dies erlaubt eine einfache Montage und auch eine einfache Anpassung an die lokal vorherrschende Spulengeometrie. Etwaige Spulenunebenheiten können so unproblematisch ausgeglichen werden. Auch die Demontage der Isolation kann einfach vorgenommen werden, indem die Beutel aus dem Zwischenraum zwischen den Spulenabschnitten entfernt werden bzw. die Isolation bei der für die Spulenreparatur notwendige Pyrolyse zerfällt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird für das schüttfähige Material ein feuerfester Mörtel eingesetzt. Dieser besitzt den Vorteil, dass die Isolation eine ausreichende Feuer- und Hitzebeständigkeit für die Verwendung an dem Induktionstiegelofen besitzt. Zudem besitzt der Mörtel als nicht-newtonsche Flüssigkeit den Vorteil, unter Druck fest zu werden und so die Spulenabschnitte gegeneinander abzustützen, insbesondere dann, wenn diese auf die Isolation drücken.
Zweckmäßigerweise ist für den Luftaustausch des Tiegels vorgesehen, dass zwei oder mehr Beutel in Umfangsrichtung zwischen den Spulenabschnitten angeordnet sind. Die zwei oder mehr Beutel sind beabstandet zueinander angeordnet, wobei ein Zwischenraum zwischen jeweils zwei aneinandergrenzenden Beuteln vorgesehen ist. Bevorzugt ist als Material für den Beutel ein textiles Material vorgesehen, das aus einem Gestrick, einem Gewebe oder einem Gewirk besteht. Das textile Material ist durchlässig für die Feuchtigkeit, die beispielsweise beim Betrieb aus dem schüttfähigen Material im Inneren des Beutels austritt.
Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, mindestens einen Teil der Zwischenräume zwischen den Spulenabschnitten in einem Verbund anzuordnen. Die Zwischenräume sind in dem Verbund in Umfangsrichtung und über die verschiedenen Spulenabschnitte hinweg in definierten Abständen angeordnet und bilden so einen regelmäßigen Verbund.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen:

1 einen Induktionstiegelofen in einer schematischen Querschnittsansicht,
2 eine Spulenisolation nach Stand der Technik,
3 eine fertig montierte Spulenisolation gemäß der Erfindung und
4 zwei Spulenisolationen auf einem Spulenabschnitt liegend.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht von einem Induktionstiegelofen. Der Induktionstiegelofen weist einen nicht-metallischen, keramischen bzw. grafithaltigen, feuerfesten, hohlzylindrischen Tiegel 10 auf. Der Tiegel 10 besitzt eine hohlzylindrische Gestalt, wobei der Hohlzylinder sich im Fußbereich konisch verjüngt. Eine in dem Tiegel 10 enthaltene Schmelze kann über die Gießschnauze 12 abgegossen werden. Hierfür kann der Ofen über seinen Drehpunkt 14 verschwenkt werden.
Um den Tiegel 10 herum ist eine kreiszylindrische Spule 16 angeordnet. Die Spule 16 selbst kann beispielsweise aus einem elektrischen Hohlleiter bestehen, der an eine Kühlmittelversorgung angeschlossen ist. An der äußeren Mantelfläche der Spulenabschnitte 24 sind magnetische Rückschlüsse 18 vorgesehen, die über eine Spanneinrichtung 20 gehalten sind. Die magnetischen Rückschlüsse 18 erstrecken sich in Längsrichtung der Spule und führen das von der Spule erzeugte magnetische Wechselfeld. Die Spule wird mit einer elektrischen Wechselspannung gespeist.
2 zeigt eine Spulenisolation 22 zwischen den Spulenabschnitten 24. Der Spulenabschnitt 24 besteht aus einem rechteckigen Hohlleiter mit einem Kühlmittelkanal 26. Die Isolierung 22 besteht aus GFK-Platten 28a, 28b und 30, wobei zwischen den Platten 28a und 28b ein Zwischenraum 32 vorgesehen ist. Bedeckt wird der Zwischenraum 32 von einer Platte 30, die wiederum Zwischenräume oberhalb der Isolatorplatten 28a, 28b schafft. Die schichtweise Anordnung von Isolatorplatten 28, 30 ist im Stand der Technik die Lösung, mit der es möglich ist, die Spulenabschnitte zuverlässig gegeneinander zu isolieren, aber gleichzeitig den Feuchtigkeitsaustausch für den Tiegel zu ermöglichen.
3 zeigt die erfindungsgemäße Lösung, in der ein Beutel 34 zwischen die Spulenabschnitte gelegt ist. Der Beutel 34 ist gegenüber einem zweiten Beutel 36 beabstandet angeordnet, sodass ein Zwischenraum 38 zwischen den Beuteln 34 und 36 entsteht. Wie an dem Querschnitt 37 des Beutels zu erkennen, besitzt dieser eine flachgedrückte, zusammengepresste Form, die an den Seiten aus den Spulenabschnitten leicht vorsteht.
4 zeigt zwei Beutel 40, die entlang dem Umfang auf einem Spulenabschnitt 24 liegen und einen Zwischenraum 32 zueinander bilden. Die Beutel 40 sind schlauchförmig ausgebildet und besitzen im nicht verbauten Zustand einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, der zwischen zwei Spulenabschnitten flachgedrückt werden kann (nicht dargestellt in 4).
Die schlauchförmigen Beutel 40 können hergestellt werden, indem ein Schlauch an einem Ende verschlossen wird und mit einem schüttfähigen Material befüllt wird. Für das schüttfähige Material kann ein feuerfester Mörtel verwendet werden, wie er beispielsweise im Ofenbau eingesetzt wird. Bevorzugt weist ein solcher feuerfester Mörtel überwiegend Siliziumdioxid (SiO₂) auf. Auch Aluminiumoxid (Al₂O₃) kann dem Mörtel zugesetzt sein. Der Mörtel wird hier weithin nicht abgebunden, also in schüttfähiger Form in den Schlauch hineingegeben, beispielsweise durch Extrusion. Nachfolgend wird der Schlauch in seinem offenen Ende verschlossen und kann dann so verbaut werden. Als Material für den Schlauch können natürliche Materialien wie beispielsweise Jute oder Hanf eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, Schläuche aus einem Kunststofftextil einzusetzen. In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die schlauchförmigen Hüllen eine Länge von 25 bis 55 cm bei einem Durchmesser von einigen wenigen Zentimetern.

Claims

Induktionstiegelofen mit einem feuerfesten Tiegel (10), einer sich um den Tiegel (10) erstreckenden Spule (16) mit mehreren in Spulenlängsrichtung übereinander angeordneten Spulenabschnitten (24), zwischen denen eine Isolation (22) angeordnet ist, und mit einer Vielzahl von magnetischen Rückschlüssen (18), die an der Außenwand der Spule sich in Spulenlängsrichtung erstreckend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (22) eine Vielzahl von mit einem schüttfähigen Material gefüllte Beutel (34) in länglicher Form aufweist.
Induktionstiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beutel (34) in Form eines Schlauchs ausgebildet ist, dessen Längserstreckung größer als die Quererstreckung ist.
Induktionstiegelofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beutel (34) aus einem textilen Material besteht, das für Feuchtigkeit aus dem schüttfähigen Material durchlässig ist.
Induktionstiegelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schüttfähige Material einen feuerfesten Mörtel aufweist.
Induktionstiegelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Beutel (34) in Umfangsrichtung zwischen den Spulenabschnitten (24) angeordnet sind.
Induktionstiegelofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beutel (34) in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet und ein Zwischenraum zwischen zwei jeweils aneinandergrenzenden Beuteln (34) vorgesehen ist.
Induktionstigelofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Zwischenräume zwischen den Spulenabschnitten (24) in einem Verbund angeordnet sind, wobei die Zwischenräume in Umfangsrichtung und über die verschiedenen Spulenabschnitte (24) hinweg in definierten Abständen angeordnet sind.