DE1051432B - Torsionsfaehige Stromdurchfuehrung fuer Induktionsoefen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei Hochvakuum-Induktionsofen wird die Induktionsspule, in derem Innern der Schmelztiegel untergebracht ist, vorzugsweise drehbar angeordnet, um eine Kippbewegung des Tiegels zu ermöglichen. Dadurch entsteht das Problem, die Strom- und Kühlwasserzuführung für die Spule verdrehbar zu gestalten. Dieses Problem wird bis jetzt auf die Weise gelöst, daß die Stromzuführung aus zwei konzentrisch angeordneten Kupferröhren besteht, die durch eine in der Kesselwandung angebrachte Stopfbüchse nach außen geführt werden. Der Anschluß an die Stromschienen wird dann außerhalb des Kessels entweder durch lösbare Klemmverbindungen oder durch flexible Kabel verbin düngen be werks tel 1 igt.

Alle bisher bekannten Ausführungen, denen die sogenannte »konzentrische Durchführung« zugrunde liegt, sind durch eine starre Bauweise gekennzeichnet. Durch die starre Bauweise ergeben sich jedoch erhebliche Nachteile, die hauptsächlich darin bestehen, daß die Richtung der Kippachse des Schmelztiegels sehr genau mit der Richtung der Achse der in der Kesselwandung angebrachten Stopfbüchse übereinstimmen muß. Diese Forderung ist nicht leicht zu erfüllen, da unter dem Einfluß des Tiegelgewichtes und thermischer Beanspruchungen des Tiegeltragwerkes und des Kessels häufig erst während des Betriebes Achsabweichungen entstehen, die zu einem Verklemmen der Stopfbüchse und damit zu Störungen Anlaß geben können. Zu berücksichtigen ist außerdem, daß ein präziser Zusammenbau von derartig schweren Bauteilen, wie Schmelztiegelsystem und Vakuumkessel, nicht leicht zu erzielen ist. Diese Schwierigkeiten treten bei der neuen Strom- und Kühlwasserzuführung nicht auf.

Die neue torsionsfähige Stromdurchführung für Induktionsöfen, vorzugsweise für Hochvakuum-Induktionsöfen, mit zwei Anschlußstücken und einer stromführenden Verbindung dieser Anschlußstücke, ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) ein im wesentlichen aus zwei Kupferringen bestehendes Anschlußstück, das mit den Stromschienen starr verbunden und in der Kesselwand fest angeordnet ist,

b) ein korrespondierendes, ebenfalls im wesentlichen aus zwei Kupferringen bestehendes Anschlußstück, das mit den beiden Enden der Induktionsspule starr verbunden, zwischen Kesselwand und Induktionsspule angeordnet und in einem Lager drehbar ist,

c) zwei aus einer Vielzahl von verdrehbaren, kreisförmig angeordneten Hochfrequenzlitzenbündeln bestehende stromführende Verbindungen, die sowohl mit den Kupferringen des festen als auch mit den Kupferringen des beweglichen Anschluß-Torsionsfähige Stromdurchführung
für Induktionsöfen

Anmelder:
Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler,
Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9

Friedrich Krall, Dipl.-Ing. Dr. Werner Scheibe und Rolf Schuster, Hanau/M., sind als Erfinder genannt worden

Stückes fest verbunden sind, wobei die eine Verbindung die andere käfigartig umschließt, und
zwei Isolierrohre, z. B. aus Polyvinylchlorid, die sowohl die stromführenden Verbindungen als auch die Kupferringe des beweglichen Abschlußstückes umgeben und mit den letzteren fest verbunden sind und die um die Kupferringe des festen Anschlußstückes drehbar sind.
Es ist zweckmäßig, die beiden Kupferringpaare mit an sich bekannter Zuleitung und Ableitung für Kühlwasser zu versehen. Das Kühlwasser strömt dabei nicht nur durch die rohrförmig ausgebildete Induktionsspule, sondern auch durch die Hohlräume der Isolierrohre, so daß auch die in ihnen enthaltenen Litzenbündel gekühlt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Stromzuführung ist in den Zeichnungen wiedergegeben. Aus

Fig. 1 ist ihre Anordnung neben dem von der Induktionsspule umgebenden Tiegel innerhalb des Vakuumkessels zu ersehen;

Fig. 2 stellt den Schnitt 2-2 und

Fig. 3 den Schnitt 3-3 durch die Fig. 1 dar.

Fig. 1 enthält nur den Teil des Vakuumkessels 11 und nur den Abschnitt der Kesselwand 12, die hier von Bedeutung sind. Der Schmelztiegel 13 ist durch gestrichelte Linien angedeutet; die ihn umgebende Induktionsspule ist mit 14, ihre beiden Enden sind mit

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15 und 16 bezeichnet. Der Tiegel 13 ist drehbar aufgehängt. Die strichpunktierte, mit A bezeichnete Linie stellt die Mittelachse der Welle dar, um die sich der Tiegel dreht. Die Welle selbst ist in der Zeichnung nicht wiedergegeben, um die Übersichtlichkeit nicht zu beeinträchtigen; sie wird durch die Lager 17 und .18 abgestützt. Die zweite strichpunktierte, mit B bezeichnete Linie versinnbildlicht die Mittelachse der in der Kesselwandung 12 angebrachten Stopfbüchse 19. Die Dichtung in der Stopfbüchse 19 wird in üblicher Weise durch die Simmerringe 20 bewerkstelligt.

Zur Stromzuführung werden in der Stopfbüchse 19 die beiden Kupferringe 21 und 22 starr eingebaut; sie sind außerhalb des Kessels 11 mit den Stromschienen 23 und 24 fest verbunden. Die beiden Kupferringe 21 und 22 enthalten außerdem die Zuführung und die Abführung für das Kühlwasser, und zwar strömt das Kühlwasser entsprechend den Pfeilen durch die in dem Kupferring 22 angeordnete Leitung 25 ein und durch die in dem Ring 21 vorhandene Leitung 26 wieder aus.

Die Enden 15 und 16 der Induktionsspule 14 sind mit den beiden Kupferringen 27 und 28 fest verbunden, die innerhalb des Lagers 17 angeordnet sind. Der Strom muß nun von Ring 21 auf Ring 27 und von Ring 22 auf Ring 28 übertragen werden. Diese Stromübertragung erfolgt mit Hilfe der beiden ringförmig angeordneten, bei aufrecht stehendem Tiegel schlaffen, aus Hochfrequenzlitze gebildeten Bündel 29 und 30. Die beiden schlauchförmigen Litzenbündel 29 und 30 sind durch Polyvinylrohre isoliert; das äußere Litzenbündel 29 ist von dem Isolierrohr 31, das innere von dem Isolierrohr 32 umgeben.

Auf der der Induktionsspule zugewandten Seite sind ■die beiden Isolierrohre 31 und 32 mit den beiden Kupferringen 27 und 28 fest und gasdicht verbunden, wobei das Rohr 31 den Ring 27 und das Rohr 32 den Ring 28 umschließt und das innere Rohr 32 gleichzeitig die Isolierung zwischen den Kupferringen 27 und 28 und zwischen den Litzenbündeln 29 und 30 bewirkt. Auf der Seite der Gehäusewandung 12 sind die Rohre 31 und 32 nur lose über die Kupferringe 21 und 22 geschoben. Das innere Rohr 32 stellt die Isolierung zwischen den beiden Ringen 21 und 22 dar, das äußere Rohr 31 muß durch die Stopfbüchse 19 hindurchgeführt werden. Die Dichtung in der Stopfbüchse 19 wird, wie bereits erwähnt, mit Hilfe der Simmerringe 20 herbeigeführt.

Es ergibt sich damit folgendes Bild: Die beiden Kupferringe 27 und 28 und die beiden Isolierrohre 31 und 32 bilden zusammen mit der Induktionsspule 14, 15, 16 eine zwar starre, aber in ihrer Gesamtheit drehbare Einheit, die durch die Lager 17 und 18 abgestützt wird. Die Drehbewegung erfolgt dann, wenn der Tiegel 13 gekippt und damit gleichzeitig auch die Spule 14 gedreht wird. Die mit der Kesselwand 12 über die Stopfbüchse 19 verbundenen Teile 21 bis 26 sind starr und unbeweglich. Die Isolierrohre 31 und 32 sind innerhalb der Stopfbüchse 19 gleitend eingebaut und so über die festen Ringe 21 und 22 gezogen, daß einerseits die Drehbewegung um diese Ringe möglich ist, andererseits aber dem in dem Raum 33 vorhandenen Kühlwasser praktisch keine Gelegenheit gegeben ist, vom inneren Raum 33 unmittelbar in den äußeren Raum 34 zu fließen. Die Torsion der Litzenbündel 29 und 30 erfolgt naturgemäß in der Art, daß die in den Kupferrmgen 21 und 22 eingelassenen Enden sich da-1>ei praktisch nicht bewegen und die größten Abweichungen aus der Rahelage sich an den Stellen ergeben, an denen sie von den Kupferringen 27 und 28 gehalten werden. Dabei ist es möglich, Drehbewegungen

durchzuführen, die im Höchstfalle insgesamt einen Winkel von etwa 120° entsprechen.

Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung ist in erster Linie darin zu sehen, daß sowohl die im Innern des Kessels angeordneten Litzenbündel 29 und 30 als auch die beiden sie umgebenden Isolierrohre 31 und 32 elastische und nachgiebige Gebilde darstellen, mit deren Hilfe alle zwischen den beiden Achsen A und B vorkommenden Abweichungen ausgeglichen werden, ohne daß störende Verklemmungen auftreten können. Wenn keine Abweichung vorhanden ist, bildet die Achse A die. gerade Fortsetzung der Achse B. Diezwei hauptsächlichsten Arten der Abweichung sind folgende: Entweder die Achsel bildet mit der AchseB einen Winkel, oder die Achsel ist gegenüber der Achse B parallel verschoben. Die Abweichung durch Parallelverschiebung kann gegebenenfalls sehr erwünscht sein. In diesem Falle erfolgt an Stelle der einfachen Drehbewegung des Tiegels eine Wanderbewegung auf einer Wälzbahn. Auf diese Weise kann mit Hilfe der hier beschriebenen Vorrichtung eine aus gießtechnischen Gründen erstrebenswerte Tiegelbewegung herbeigeführt werden, die bisher in Hochvakuumöfen nicht möglich war.

Das Kühlwasser tritt durch die Leitung 25 in das Innere 33 des Rohres 32 ein, gelangt von hier durch das eine Ende 15 der rohrförmig ausgebildeten Induktionsspule 14, durch die sowohl elektrischer Strom als auch Wasser befördert wird, in die Spule 14 hinein, fließt durch das andere Ende 16 in den von dem Rohr 31 umschlossenen Hohlraum 34 und wird von dort aus durch die Leitung 26 wieder abgelassen. Durch diese Anordnung werden die flexiblen Litzenbündel 29 und 30 in den Hohlräumen 34 und 33 wasserumspült und somit gekühlt.

Es sind biegsame, flüssigkeitsgekühlte elektrische Leiter zur Stromzuführung, bei denen ein oder mehrere Kabel in einem biegsamen Schlauch angeordnet sind, bekannt, unter anderem auch solche, bei denen der biegsame Schlauch das Kabel mit freiem Spielraum für die Kühlflüssigkeit umschließt. Es handelt sich hier jedoch um Vorrichtungen, mit deren Hilfe man den Strom an die Elektroden elektrischer Schmelzöfen heranführt, wobei jeweils ein oder mehrere Kabel im gleichen Schlauch mit nur einer Elektrode verbunden wird. Der biegsame Schlauch besteht aus einem hitzebeständigen Metall; unter Umständen kann er auch selbst als elektrischer Leiter dienen.

In den Fig. 2 und 3 sind für die einzelnen Teile die gleichen Bezeichnungen gewählt wie in Fig. 1. Sowohl in der Fig. 2 als auch in der Fig. 3 sind die Litzenbündel 29 und 30 als auch die Isolierrohre 31 und 32 enthalten. In Fig. 2 sind außerdem noch die Simmerringe mit 20 angedeutet, die die Dichtung in der Stopfbüchse 19 (Fig. 1) bewerkstelligen, und die Zu- und Abführungen 25 und 26 für Kühlwasser eingezeichnet. In Fig. 3 stellen 15 und 16 die Enden der Induktionsspule 14 (Fig. 1) dar. Das in der Fig. 1 mit 17 bezeichnete Kugellager ist hier unterteilt in den f eststehenden Teil 17a, den beweglichen Teil 17 b und die Kugeln 17c.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß als Lager 17 ein Kugellager verwendet wird. Man kann als Lager 17 — und ebenfalls als Lager 18 — z. B. auch Zahnräder verwenden, die auf Zahnbogen aufliegen. Die erwähnte Wanderbewegung des Tiegels auf einer Wälzbahn kommt gerade bei 'der Anwendung von Zahnrädern richtig zur Geltung. Da die Parallelverschiebung der Achsen A und B gegeneinander gegeberienfalls sehr erwünscht sein kann, steht nichts im

Claims (3)

Wege, die Lager 17 und 18 schon bei der Aufstellung des Vakuumkessels 11 absichtlich mit parallel gegeneinander verschobenen Achsen anzuordnen. Patentansprüche:

1. Torsionsfähige Stromdurchführung für Induktionsöfen, vorzugsweise für Hochvakuum-Induktionsöfen, mit zwei Anschlußstücken und einer stromführenden Verbindung dieser Anschlußstücke, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) ein im wesentlichen aus zwei Kupferringen (21,22) bestehendes Anschlußstück, das mit den Stromschienen (23,24) starr verbunden und in der Kesselwand (12) fest angeordnet ist,

b) ein korrespondierendes, ebenfalls im wesentlichen aus zwei Kupferringen (27, 28) bestehendes Anschluß stück, das mit den beiden Enden (15,16) der Induktionsspule (14) starr verbunden, zwischen Kesselwand (12) und Induktionsspule (14) angeordnet und in einem Lager (17) drehbar ist,

c) zwei aus einer Vielzahl von verdrehbaren, kreisförmig angeordneten Hochfrequenzlitzenbündeln bestehende stromführende Verbindungen (29, 30), die sowohl mit den Kupferringen (21, 22) des festen als auch mit den Kupferringen (27., 28) des beweglichen Anschlußstük-

kes fest verbunden sind, wobei die eine Verbindung (29) die andere (30) käfigartig umschließt, und

d) zwei Isolierrohre (31, 32), z. B. aus Polyvinylchlorid, die sowohl die stromführenden Verbindungen (29, 30) als auch die Kupferringe (27, 28) des beweglichen Anschlußstückes umgeben und mit den letzteren fest verbunden sind und die um die Kupferringe (21,22) des festen Anschlußstückes drehbar sind.

2. Torsionsfähige Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferringpaare (21, 22 und 27, 28) mit an sich bekannter Zuleitung (25) und Ableitung (26) für Kühlwasser versehen sind, das durch die die Litzenbündel (29, 30) enthaltenden Hohlräume (33, 34) und die rohrförmig ausgebildete Induktionsspule (14) strömt.

3. Torsionsfähige Stromzuführung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (B) der für die Stromdurchführung vorgesehenen Öffnung im Kesselmantel (12) gegen die Mittelachse (A) der Welle, um die der Schmelztiegel (13) beim Kippen gedreht wird, parallel verschoben ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 571 049.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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