-
Heizkörper für Induktionsheizöfen Bei der Induktionsheizung werden
die zu erhitzenden Güter, wenn sie genügend elektrisch leitend sind, oft unmittelbar
im elektrischen Feld der Induktionsheizspule erhitzt. Will man die induktive Erhitzung
indirekt vornehmen, dann müssen elektrisch leitende Heizkörper eingesetzt werden,
welche selbst induktiv erhitzt werden und die Wärmeenergie an den zu erhitzenden
Körper meist durch Strahlung weitergeben. Es können hierbei das zu erhitzende Gut
umhüllende Rohre, Zylinder od. dgl. Verwendung finden. Stets muß der verwendete
Heizkörper eine höhereTemperatur erhalten als der zu erhitzende Körper.
-
Formkörper aus einem Stück als Heizkörper für induktive Erhitzung
von Werkstücken sind also bekannt, und zwar mußte in jedem Einzelfalle der Heizkörper
den besonderen Bedingungen in bezug auf Temperaturverteilung, Länge des zu erhitzenden
Bereiches und an die zur Verfügung stehende Frequenz des Heizstromes an.gepaßt werden,
also jeweils ein. besonderer Heizkörper entwickelt werden, besonders dann, wenn
der zu erhitzende Körper selbst elektrisch leitend ist und aus dem im Innern des
Heizkörpers noch vorhandenen Restfeld zusätzliche Heizenergie aufnehmen kann. Es
ergibt sich in der Regel die Forderung, daß die Eindringtiefe des Hochfrequen-zstromes
nahezu gleich oder kleiner sein soll als die @\'andstärke des Heizkörpers. Bei Arbeiten
mit Mittelfrequenz ist man dann gezwungen, verhältnismäßig dickwandige Heizkörper
mit Wandstärken von 10 mm und mehr zu verwenden, Heizkörper, die aus Blech nicht
mehr geformt werden können oder sehr kostspielig sind, wenn sie etwa in einem Stück
gepreßt und gesintert werden müssen.
-
Zur Erzielung von jeweils gewünschten Heiztemperaturverteilungen innerhalb
von Muffelheizkörpern bei Induktionsheizöfen ist bereits der Vorschlag gemacht worden,
die Heizkörper, die das zu erhitzende Gut umschließen und selbst durch eine umgebende
Induktionsheizspule erhitzt werden, aus mehreren aneinandergefügten Einzelringen
aus geeigneten magnetischen Werkstoffen anzufertigen, so daß bei Erreichung einer
Temperatur eines jeden Ringes, bei welcher der Magnetismus des Ring-,verkstoffes
verschwindet, die Energieaufnahme aus dem Feld der Induktionsheizspule sich verringert
und somit die Betriebstemperaturen der einzelnen Ofenzonen auf die den magnetischen
Umwandlungspunkten der Ringwerkstoffe zuzuordnenden Umwandlungstemperaturen stabilisiert
werden.
-
Die Erfindung betrifft einen aus gleichachsig aufeinandergeschichteten
einzelnen, wahlweise ersetzbaren Ringen bestehenden Heizkörper für Induktionsheizöfen
für hohe Temperaturen, welcher das zu erhitzende Gut umschließt und selbst durch
eine ihn umgebende Induktionsheizspule erhitzt wird. Der erfindungsgemäße Heizkörper
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe rechteckigen Querschnitts aus einem Sintermaterial
hoher Temperaturbeständigkeit bestehen, wobei die Höhe des Einzelringes nicht mehr
als das Doppelte seiner Dicke beträgt.
-
Die Betriebseigenschaften des neuen mit Hilfe einzelner Sinterringe
der angegebenen Art aufgebauten Ofens sind gegenüber Öfen mit Heizkörpern aus größeren
Stücken wesentlich verbessert. Versuche haben unter anderem bewiesen, daß es wichtig
ist, daß die Einzelringe die geringe .angegebene Höhe aufweisen, damit sie sich
im Betrieb nicht verziehen. Gleichzeitig wird dadurch aber auch die Herstellung
insbesondere größerer Öfen ganz wesentlich erleichtert, da nunmehr eine kleine,
relativ einfache Sinterpresse genügt, um die einzelnen Ringe zu erzeugen.
-
Die Ringe lassen sich auf die verschiedensten Anforderungen in bezug
auf Größe, Temperaturverteilung und Frequenz leicht abstimmen, womit die Notwendigkeit
entfällt, für jeden Einzelfall einen besonderen Heizkörper zur Verfügung zu haben.
Die Ringe, die sich, wie erwähnt, leicht auf pulvermetallurgischem Wege herstellen
lassen, bestehen, dem Verwendungszweck entsprechend, aus Werkstoffen hoher Temperaturbeständigkeit,
z. B. aus Molybdän oder Wolfram. Im Betrieb fritten diese Ringe nicht zusammen,
nötigenfalls läßt sich dies durch eine dünne Oxydzwischenschicht, z. B. aus Zirkonoxyd,
verhindern. Der Aufbau des Ringes ermöglicht auch die Verwendung von Werkstoffen,
die in größeren Dimensionen, z. B. als Rohre, sehr schwierig herstellbar und verarbeitbar
wären.
-
In manchen Fällen ermöglicht überhaupt erst die erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Heizkörpers die Erreichung sehr hoher Temperaturen, nämlich dann, wenn die zu
erhitzenden Güter selbst nicht elektrisch leitend sind und Tiegel oder sonstige
bisher übliche
Heizkörperformen aus den hochtemperaturbeständigen
Werkstoffen, wie Molybdän, Wolfram u. dgl., nicht hergestellt werden können.
-
Die einzelnen Ringe können aus Werkstoffen verschiedener elektrischer
Leitfähigkeit bestehen, und sie können verschiedene Dimensionen aufweisen, wodurch
eine bequeme Anpassung an die vorgegebenen Erfordernisse in bezug auf Temperaturverteilung
möglich ist. Wenn man eine gleichmäßige Temperatur entlang des ganzen zu erhitzenden
Werkstückes wünscht, werden an den Enden des Heizkörpers Ringe aus einem -Material
größerer elektrischer Leitfähigkeit oder größeren leitenden Querschnitts als in
der Mitte verwendet so daß sie mehr Energie aus dem Induktionsfeld aufnehmen. Auch
eine Variation der Temperaturverteilung durch 1'er%vetidung von verschieden großen
oder verschieden geformten, den Werkstücken angepaßten Ringen ist möglich. Dabei
wird die bei Heizkörpern aus größeren Stücken auftretende Schwierigkeit vermieden,
daß bei ungleichmäßiger Temperaturverteilung in der Längsrichtung infolge ungleichmäßiger
thermischer Ausdehnung Spannungen auftreten, die zu Rißbildungen führen können.
-
Der Aufbau aus Ringen geringer Höhe erweist sich als besonders vorteilhaft,
wenn einer von ihnen im Betrieb beschädigt wird, da jeder einzelne leicht und ohne
große Kosten ersetzt werden kann, während bei den bisher üblichen Konstruktionen
entweder der ganze Heizkörper oder zumindest größere Teile desselben ausgetauscht
werden mußten.
-
Unter »Ringen« im Sinne vorliegender Erfindung sollen natürlich nicht
nur kreisförmige Ringe verstanden werden; es können auch andere Formen je nach Werkstück
gebraucht werden, z. B. Quadrate, Rechtecke, Ellipsen od. dgl.
-
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung kann es zweckmäßig sein,
die Einzelringe mit Fortsätzen, Vorsprüngen u. dgl. auszustatten, so daß sie formschlüssig
ineinandergreifen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
-
Hierbei bedeutet 1 eine von einem Kühlmittel durchströmte und gekühlte
Induktionsheizspule, welche einen Trägerrahmen oder Trägerkorb 2, z. B. aus einem
hochtemperaturfesten, elektrisch isolierenden Material, wie Zirkonoxyd, Aluminiumoxyd
od, dgl., umschließt. Der Trägerrahmen oder Trägerkorb 2 besitzt einen Boden 3,
welcher einen Behälter für das zu erhitzende Gut trägt. Dieser Behälter ist gleichzeitig
der Heizkörper und ist aus einzelnen Wolf ramringen 4 aufgebaut, die lose übereinandergelegt
sind. Der Boden des Behälters besteht aus einer Platte 5 aus Wolfram. Der Behälter
ist durch einen Deckel 6 mit Beobachtungsöffnung 7 und eine weitere Platte 8 aus
Isoliergut abgeschlossen.
-
Wie die Erfahrung gezeigt hat, lassen sich in einem solchen Ofen Temperaturen
von über 3000° C erreichen. Die beschriebene Anordnung kann auch als Schmelztiegel
verwendet werden. Es braucht hierzu lediglich die Innenseite des Behälters mit einem
hitzebeständigen Futter versehen zu werden, das sehr dünn sein kann.