DE1095420B - Induction coil arrangement for heating or melting electrically conductive materials - Google Patents

Induction coil arrangement for heating or melting electrically conductive materials

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DE1095420B
DE1095420B DEA29140A DEA0029140A DE1095420B DE 1095420 B DE1095420 B DE 1095420B DE A29140 A DEA29140 A DE A29140A DE A0029140 A DEA0029140 A DE A0029140A DE 1095420 B DE1095420 B DE 1095420B
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induction coil
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DEA29140A
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Borut Marincek
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Deutsche Edelstahlwerke AG
AEG AG
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Deutsche Edelstahlwerke AG
AEG AG
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • HELECTRICITY
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Befestigung der Induktionsspule bereitet, insbesondere bei großen Schmelzöfen, Schwierigkeiten. Einerseits verursachen die sehr starken Magnetfelder eine erhebliche Beanspruchung der Spule in sich und ihrer Halterung, andererseits soll die Spulenanordnung auch unempfindlich gegen Feuchtigkeit, z. B. Kondenswasser, sein, deren Eindringen Anlaß zu elektrischen Überschlägen sein kann. Weiterhin soll aber die Spule bei eventuellen Reparaturen leicht zugänglich und auswechselbar sein.The fastening of the induction coil prepares, in particular in large furnaces, difficulties. On the one hand cause the very strong magnetic fields a considerable stress on the coil itself and its holder, on the other hand, the coil arrangement should also insensitive to moisture, e.g. B. condensation, its penetration give rise to electrical Can be rollover. Furthermore, the coil should be easily accessible and exchangeable in the event of repairs be.

Es ist bekannt, die Spule entweder am Ofenkörper zu fixieren oder aber sie fest mit den eventuell vorhandenen Magnetjochen zu verbinden. Bei kleineren Spulen ist es bekannt, diese in zementähnliche Stoffe, z. B. in Schaumbeton, oder auch in Kunstharze zu vergießen. Derartige kleinere Spulen sind bei Schmiedeerwärmungsanlagen auch mit metallischen, nicht mit der Spule verbundenen Endplatten bekannt. Bei großen Spulen war dieses Verfahren nicht befriedigend, da das Vergießen zur Festlegung der Spule nicht ausreicht. Auch eine Ofenspulenanordnung ist bekannt, bei der die Spule das tragende Gerüst für den Aufbau der Ofenwandung ist. Diese Konstruktion, die der Spule noch die Aufgabe der mechanischen Versteifung des Aufbaues des Ofens zuschreibt, ist nachteilig. Gerade die elektrisch hochbelastete Spule soll von mechanischen Beanspruchungen entlastet werden.It is known to either fix the coil to the furnace body or to fix it to the possibly existing ones To connect magnetic yokes. In the case of smaller coils, it is known to convert them into cement-like substances, e.g. B. in foam concrete, or to cast in synthetic resins. Such smaller coils are used in forge heating systems also known with metallic end plates not connected to the coil. This was the case with large coils Method unsatisfactory because the potting is insufficient to fix the coil. Also a furnace coil assembly is known in which the coil is the supporting framework for the construction of the furnace wall. These Construction, which still assigns the task of mechanically stiffening the structure of the furnace to the coil disadvantageous. The coil, which is subject to high electrical loads, should be relieved of mechanical loads.

Um. den Spulen von Induktionserwärmungsanlagen, insbesondere denen großer Schmelzöfen, eine solche Stabilität zu geben, daß sie auch bei den erheblichen mechanischen und thermischen Beanspruchungen, insbesondere Wechselbeanspruchungen, zu einem stabilen Bauteil der Anlage werden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die obere und die untere Windung der Spule je mit einem vorzugsweise geschlitzten Endring zu verbinden und diese beiden Ringe mittels isolierender Bolzen gegeneinander zu verspannen und dieses Bauteil vorzugsweise dann mit einem geeigneten Füllmittel zu vergießen.Around. the coils of induction heating systems, especially those of large smelting furnaces to give such stability that they are even with the considerable mechanical and thermal stresses, especially alternating stresses, to a stable one Component of the system is proposed according to the invention, the upper and the lower turn of the Coil to connect each with a preferably slotted end ring and these two rings by means of insulating To brace bolts against each other and this component then preferably with a suitable filler shed.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Induktionsspulenanordnung zum Erwärmen oder Schmelzen elektrisch leitender Massen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die obere und die untere Spulenwindung je mit einem der Stromzuführung zur Spule dienenden Endring etwa des Durchmessers, der dem Durchmesser der vergossenen Spule entspricht, durch Löten, Schweißen oder Nieten fest und elektrisch leitend verbunden ist und daß diese beiden Endringe durch isolierende Bolzen oder durch Befestigung im Füllmittel so gegeneinander mechanisch verspannt werden, daß die Spule nach Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen den beiden Endringen mit Schaumbeton, Schmelzzement oder einer gießfähigen Mischung aus Kunststoffen mit Harzen so vergossen ist, daß sie in sich stabil ist und einen starren, kompakten Körper ergibt.The invention therefore relates to an induction coil arrangement for heating or melting electrically conductive mass, which is characterized in that the upper and the lower coil winding each with one the power supply to the coil serving end ring of approximately the same diameter as the diameter of the encapsulated Coil corresponds, is firmly and electrically conductively connected by soldering, welding or riveting and that this both end rings mechanically against each other by means of insulating bolts or by fastening in the filler be braced that the coil after filling the space between the two end rings with Foam concrete, molten cement or a pourable mixture of plastics with resins is cast in such a way that that it is stable in itself and results in a rigid, compact body.

InduktionsspulenanordnungInduction coil assembly

zum Erwärmen oder Schmelzenfor heating or melting

elektrisch leitender Massenelectrically conductive masses

Anmelder:Applicant:

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft,
Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150, und Deutsche Edelstahlwerke
General Electric Company,
Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150, and Deutsche Edelstahlwerke

Aktiengesellschaft,
,,. Krefeld, Oberschlesienstr. 16
Corporation,
,,. Krefeld, Oberschlesienstr. 16

Dr.-Ing. Borut Marincek, Küsnach, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Borut Marincek, Küsnach, Zurich (Switzerland),
has been named as the inventor

Gegenüber den bekannten Ausführungen hat die Spule gemäß der Erfindung den Vorteil, daß die obere und untere Spulenwindung mechanisch absolut fest sind. Gerade an den Stirnseiten der Spulen neigte die verhältnismäßig dünne Schicht aus Leichtbeton zu Rißbildungen, und es gab die damit verbundenen Störungen. Gemäß der Erfindung ist die Spule zusammen mit der Betonmasse nun ein stabiles Bauteil geworden.Compared to the known designs, the coil according to the invention has the advantage that the upper and the lower coil turn are mechanically absolutely firm. Especially at the end faces of the coils the inclined relatively thin layer of lightweight concrete to cracking, and there were the associated disturbances. According to According to the invention, the coil has now become a stable component together with the concrete mass.

Oft kann bei Anwendung der Spulenanordnung gemäß der Erfindung auf die lameliierten, U-förmigen Joche, soweit diese der mechanischen Halterung dienten, verzichtet werden. Selbst bei hoher Temperaturwechselbeanspruchung behält diese Spule ihre Lage. Es gibt keine Risse der Spulenauskleidung, und die Lebensdauer der Auskleidungen bzw. der Ofenzustellungen ist erheblich erhöht. Insbesondere bei großen Anlagen ist dieses ein bedeutender wirtschaftlicher Vorteil. Hier kann die kompakte Spulenanordnung im Störungsfalle dann auch leicht ausgewechselt werden, wobei die Spule gegen Schäden beim Ein- oder Ausbau geschützt ist. Eine sichere Isolierung gegenüber den hohen Spannungen, etwa 3 kV, ist erreicht.Often when using the coil arrangement according to the invention on the laminated, U-shaped yokes, as far as these were used for mechanical support, can be omitted. Even with high thermal shock loads this coil retains its position. There are no cracks in the coil liner, and the service life the linings or the furnace lining is considerably increased. This is particularly important for large systems significant economic advantage. The compact coil arrangement can also be used here in the event of a fault can be easily replaced, with the coil being protected against damage during installation or removal. One reliable isolation from the high voltages, around 3 kV, is achieved.

Die Fertigung der Spulenanordnung gemäß der Erfindung ist wirtschaftlich, da die Gießform einfach ist und keine Deckel mehr benötigt werden. Auch ist die besondere Festlegung der Kabel- und Wasseranschlüsse bei der Spulenanordnung gemäß der Erfindung entbehrlich. The manufacture of the coil arrangement according to the invention is economical because the mold is simple and no more lids are needed. There is also the special definition of the cable and water connections dispensable in the coil arrangement according to the invention.

Die geschlitzten, also metallisch nicht geschlossenen Endringe mögen aus Kupferblech geringer Stärke bestehen und sind mit der oberen bzw. unteren Spulenwindung beispielsweise durch Löten, Schweißen oderThe slotted end rings, which are not closed by metal, may be made of thin copper sheet and are connected to the upper or lower coil winding, for example by soldering, welding or

009 679/442009 679/442

Nieten verbunden. Auch andere schlüssige Verbindungsarten sind möglich.Rivets connected. Also other coherent types of connection are possible.

Nun können die beiden Ringe, die mit der oberen bzw. unteren Spulenwindung verbunden sind, beispielsweise durch Bolzen aus isolierendem Material in üblicher Weise verbunden und verspannt werden. Diese Spulenanordnung wird dann mit einem Füllmittel vergossen, so daß sich ein kompakter, mechanisch starrer Körper ergibt. Als Füllmittel kann vorzugsweise Schaumbeton, Schmelzzement oder auch eine Mischung aus Kunststoffen mit Harzbeton dienen. Eine andere Möglichkeit der Fixierung der Endringe besteht darin, kürzere Bolzen nach Art der Steinschrauben in die Vergußmasse einzugießen und mittels dieser Bolzen nach dem Erstarren den jeweiligen Endring zu verspannen. Diese einzugießenden Bolzen müssen mit Widerhaken od. ä. versehen sein; zumindest müssen sie eine rauhe Oberfläche haben, um in dem erstarrten Füllmittel zu halten.Now the two rings that are connected to the upper and lower coil turns, for example connected and braced in the usual way by bolts made of insulating material. This coil arrangement is then potted with a filler, so that a compact, mechanically rigid body results. Foam concrete, molten cement or a mixture of plastics can preferably be used as the filler Resin concrete serve. Another way of fixing the end rings is to use shorter bolts like the Pour stone screws into the casting compound and using these bolts after solidification the respective To tighten end ring. These bolts to be cast must be provided with barbs or the like; at least they must have a rough surface to hold in the solidified filler.

Zur zusätzlichen Armierung und zur Halterung der einzelnen Spulenwindungen können Armierungsstücke geeigneter Formgebung auf der Außenseite der Windungen verteilt sein. Dadurch wird eine sichere Festlegung im Sinne einer rüttelfesten Verkrallung der Spulenwindungen in dem Füllmittel erzielt.Reinforcement pieces can be used for additional reinforcement and to hold the individual coil windings suitable shape be distributed on the outside of the turns. This makes a secure fix achieved in the sense of a vibration-proof clawing of the coil turns in the filler.

Der obere und der untere Endring können, wenn sie nicht von der Vergußmasse überzogen werden, durch Anstrich oder Oxydierung usw. berührungssicher isoliert werden. Dann können derartige Spulen in Schmiede-, Lot- oder Glühanlagen ohne besondere Gehäuse gefahrlos eingesetzt werden. Die Anschlüsse zu der Spule liegen normalerweise an den Endringen. Für den elektrischen Anschluß wird zweckmäßig an jeden Endring ein Auge angeschweißt, das den Stromanschluß an Kabel oder Schiene gestattet.The upper and lower end rings can, if they are not covered by the potting compound, through Paint or oxidation, etc., must be insulated so that they are safe to touch. Then such coils can be used in forging, Soldering or annealing systems without special housing can be used safely. The connections to the coil are in place usually on the end rings. It is advisable to have an eye on each end ring for the electrical connection welded on, which allows power connection to cable or rail.

Die Wasserzuführung kann am Endring mittels Tüllen, Schnellverschlüssen od. ä. geschehen. Sind mehrere Strom- oder Kühlkreise notwendig, können Anschlüsse auch jederzeit aus dem erstarrten Füllmittel nach außen geführt sein.The water can be supplied to the end ring by means of nozzles, quick-release fasteners or the like. Are several If power or cooling circuits are required, connections can also be made from the solidified filler to the outside at any time be led.

Die Figuren geben ein Beispiel der Spulenanordnung gemäß der Erfindung.The figures give an example of the coil arrangement according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt längs eines Durchmessers durch eine Spulenanordnung gemäß der Erfindung. Die Spule ist mit 1 bezeichnet. Die beiden Endringe gemäß der Erfindung, die jeweils mit der oberen bzw. unteren Spulenwindung verbunden sind, haben die Bezeichnungen 2 und 3. Der äußere Durchmesser dieser Endringe ist größer als der Spulendurchmesser. Der damit entstandene Raum zwischen den Endringen ist mit einem Füllmittel 4 ausgegossen. 5 sind Bolzen aus Isolierstoff, die die Endringe verspannen.Fig. 1 shows a section along a diameter through a coil arrangement according to the invention. the Coil is denoted by 1. The two end rings according to the invention, each with the upper and lower Coil turns are labeled 2 and 3. The outer diameter of these end rings is larger than the spool diameter. The space thus created between the end rings is filled with a filler 4 poured out. 5 are bolts made of insulating material that brace the end rings.

Fig. 2 enthält die Bezugszeichen wie Fig. 1. Hier wird die Spule in der Draufsicht dargestellt. 6 ist das Auge für den Stromanschluß im oberen, 7 im unteren Endring. Die Endringe haben bei 8 einen Schlitz. Kühlwasseranschlüsse sind der Übersichtlichkeit der Figur halber nicht dargestellt. Die Form der Spule ist in der Figur ίο rund dargestellt. Sie kann aber ebenso auch oval oder rechteckig sein.FIG. 2 contains the same reference numerals as FIG. 1. Here, the coil shown in plan view. 6 is the eye for the power connection in the upper, 7 in the lower end ring. The end rings have a slot at 8. Cooling water connections are for the sake of clarity of the figure not shown. The shape of the coil is shown in the figure ίο round. But it can also be oval or be rectangular.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Induktionsspulenanordnung zum Erwärmen oder Schmelzen elektrisch leitender Massen, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Spulenwindung je mit einem der Stromzuführung zur Spule dienenden Endring etwa des Durchmessers, der dem Durchmesser der vergossenen Spule entspricht, durch Löten, Schweißen oder Nieten fest und elektrisch leitend verbunden ist und daß diese beiden Endringe durch isolierende Bolzen oder durch Befestigung im Füllmittel so gegeneinander mechanisch verspannt werden, daß die Spule nach Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen den beiden Endringen mit Schaumbeton, Schmelzzement oder einer gießfähigen Mischung aus Kunststoffen mit Harzen so vergossen ist, daß sie in sich stabil ist und einen starren, kompakten Körper ergibt.1. Induction coil arrangement for heating or melting electrically conductive materials, characterized in that that the upper and the lower coil turn each with one of the power supply to the coil serving end ring of approximately the diameter that corresponds to the diameter of the potted coil Soldering, welding or riveting is firmly and electrically connected and that these two end rings so mechanically braced against each other by insulating bolts or by fastening in the filler that the coil after filling the space between the two end rings with foam concrete, Melt cement or a pourable mixture of plastics with resins is cast in such a way that it is inherently stable and results in a rigid, compact body. 2. Induktionsspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endringe beispielsweise durch Anstrich oder Oxydation berührungssicher isoliert sind.2. Induction coil arrangement according to claim 1, characterized in that the end rings, for example are insulated so that they are safe to touch by painting or oxidation. 3. Induktionsspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spulenwindungen auf ihrem äußeren Umfang mit geeigneten Armierungsstücken versehen sind, die nach dem Erstarren des Füllmittels die Halterung der Windungen verbessern.3. induction coil arrangement according to claim 1, characterized in that the individual coil turns are provided on their outer periphery with suitable reinforcement pieces, which after Solidification of the filler improves the retention of the turns. 4. Induktionsspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule rund, oval oder rechteckig ist.4. induction coil arrangement according to claim 1, characterized in that the coil is round, oval or rectangular. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 496 462;
britische Patentschrift Nr. 501027;
USA.-Patentschriften Nr. 2180 513, 2 743 345,
780 706, 2 806 117.
Considered publications:
German Patent No. 496,462;
British Patent No. 501027;
U.S. Patents Nos. 2180,513, 2,743,345,
780 706, 2 806 117.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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