DE1558552A1

DE1558552A1 - Induktionsheizeinrichtung

Info

Publication number: DE1558552A1
Application number: DE19671558552
Authority: DE
Inventors: Brittain Charles Peter
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1966-10-19
Filing date: 1967-10-18
Publication date: 1972-08-10
Also published as: SE317469B; US3522355A

Description

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Associated Electrical Industries ltd., London S.W.1, England

Induktionsheizeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Induktionsheizeinrichtungen zum Heizen von Gefäßen aus feuerfestem Material wie Tiegeln, Pfannen* oder Wannen, welche in oder als Öfen zum Schmelzen oder zum Erhalten der Schmelze von Metallen verwendet werden,,

Solche feuerfesten Gefäße enthalfen im allgemeinen einen Tiegel zur Aufnahme des Hauptteils der Füllung. Sie können außerdem eine Gießschnauze oder -lippe aufweisen, die sich an einem oberen Ende des Gefäßes befindet, wenn dieses eine normale aufrechte Stellung einnimmt, so daß in dieser Stellung kein Abströmen der Schmelze möglich ist. Beim Kippen des Gefäßes in eine zweite Stellung strömt die Schmelze durch die Gießschnauze oder -lippe ab₀ Das geschmolzene Metall kann jedoch auch vom unteren Teil der Schmelze her abströmen, wenn man ein geeignetes Abstichloch in einem unteren Gefaßteil öffnet.

Es ist wichtig, die Schmelze innerhalb des Schmelzgefäßes auf einer nahezu konstanten Temperatur zu halten, wenn man aie wie z.B. beim gesteuerten Überführen der Sohmelze in eine Anzahl von Gußformen über eine längere Zeitspanne hinweg abströmen lassen will. Damit man der Schmelze genügend Wärme zuführen und sie auf der gewünschten Temperatur halten kann, ist am Schmelzgefäß ein verlängerter Teil vorgesehen, in dem eine im wesentlichen U-förmige Schmelzrinne

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ausgebildet ist, deren gegenüberliegende Enden an zwei beabstandeten Stellen mit dem Inneren des !Tiegels in Verbindung stehen. Wenn das Schmelzgefäß mit einer !"üllung aus geschmolzenem Metall gefüllt ist, dann bildet das Metall in der Schmelzrinne und im Tiegel eine geschlossene, elektrisch leitende Windung. Mittels einer Induktionsheizeinrichtung, . die eine induktiv mit dem Metall in der Schmelzrinne gekoppelte elektrische Wicklung aufweist, werden das Metall in der Schmelzrinne und damit auch das Metall im restlichen Teil des Schmelzgefäßes auf induktivem Wege erhitzt, wenn man die notwendige Energie zuführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Induktionsheizeinrichtung für ein feuerfestes Gefäß der oben beschriebenen Art zu schaffen, die leicht von diesem Gefäß getrennt werden kann.

Ausgehend von einer Induktionsheizeinrichtung zum Erhitzen von Metall in einem feuerfesten Gefäß der oben beschriebenen Art besteht dazu die Erfindung darin, daß die Induktionshe iζeinrichtung einen ringförmigen Magnetkern mit einer Wicklung aufweist, von dem ein Teil zum Herstellen eines Spaltes im Ring,durch den ein Abschnitt der U-förmigen Schmelzrinne in den Ring eingeführt wird, und zum anschließenden Schließen des Spaltes nach dem Einführen dieses Abschnitts in den Ring hin- und herschiebbar ist.

Der verschiebbare Teil des ringförmigen Magnetkerns kann mit Hilfe eines Scharniers befestigt oder schwenkbar gelagert sein, damit er nach einer Seite geschwenkt werden kann, bis die Schmelzrinne durch den entstehenden Spalt paßt. Er kann auch völlig entfernbar.und dazu derart ausgebildet sein, daß er an der Schmelzrinne oder einem anderen Teil des Schmelz-

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gefäßes oder dessen Stützplattform befestigt wird und das Anordnen der Schmelzrinne innerhalb des Magnetkerns ihn gleichzeitig in eine Stellung bringt, in welcher er den Spalt überbrückt.

Die Induktionsheiζeinrichtung kann ferner Führungsglieder aufweisen, die mit dem feuerfesten Schmelzgefäß oder der Schmelzrinne zusammenwirken, damit diese durch den Spalt geführt und innerhalb des Rings angeordnet werden kann, ohne daß die Wicklung und der Magnetkern beschädigt werden. Die Führungsglieder besitzen vorzugsweise eine relativ große Eintrittsöffnung, damit das Schmelzgefäß mit Hilfe eines Krans in seine Endstellung innerhalb der Induktionsheizeinrichtung gebracht werden kann, ohne daß dabei eine genaue Steuerung oder Ausrichtung notwendig, ist, sowie einen weiteren Abschnitt, mit dem die Bewegungepöglichkeiten des Schmelzgefäßes zunehmend auf ein Mindestmaß eingeschränkt werden, bis es seine genaue Sndstellung einnimmt und die Schmelzrinne innerhalb des Rings angeordnet ist.

Die Erfindung wird nun auch an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.

Die Pig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Schmelzgefäßes mit einem Abstichloch im Boden und mit einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung,

Die Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1.

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Die Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines anderen Schmelzgefäßes mit einem Abstichloch im Boden und mit einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung.

Die Pig. 4 ist eine Endansicht des Ausführungsbeispiels nach der Fig. 3.

Gemäß den Fig. 1 und 2 enthält ein Schmelzgefäß mit einem Abstichloch im Boden einen im wesentlichen zylindrischen Tiegel 1^ der aus einem Metallgefäß 5 mit einer feuerfesten Innenauskleidung 3 besteht. Im Boden des Tiegels ist ein Abstichloch 7 vorgesehen, das mit Hilfe einer geeignet ausgebildeten Stange 9 aus feuerfestem Material verschlossen und beim teilweise Entfernen der Stange geöffnet wird und einen kontrollierten Abfluß der Metallschmelze ermöglicht. Das Schmelzgefäß ist von einem Gabelkopf 11 getragen, der schwenkbar an Zapfen 13 befestigt ist, die an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten des äußeren Metallgefäßes 5 befestigt sind.

Eine im wesentlichen U-förmige Schmelzrinne 15 mit einer feuerfesten Wand am Boden des Tiegels 1 steht mit ihren beiden Enden an zwei horizontal beabstandeten Stellen mit dem Innenraum des Tiegels in Verbindung. Die Schmelzrinne besteht aus drei getrennten Abschnitten 17»19 und 21, die alle eine Innenauskleidung 25 aus feuerfestem Material und eine Außenhülle aus einem nichtmagnetischen Metallrohr aufweisen. Die aneinandergrenzenden, zusammenwirkenden Enden der Abschnitte 17,19 und 21 sind auf Gehrung verbunden, damit die Endflächen der Auskleidungen 25 und der Metallrohre 23 fest gegeneinander gedrückt werden können und sichergestellt ist, daß an den Verbindungsstellen

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kein geschmolzenes Metall aus der Schmelzrinne 15 durch Lecks entweichen kann. Die Enden der Metallrohre 23 sind außerdem mit nach außen gebogenen Planschen 27 versehen, damit sie miteinander verbunden bzw. am Tiegel 1 befestigt werden können. Die Flansche 27 sind durch schnell entfernbare Klemmen 29 'zusammengehalten.

Die Induktionsheizeinrichtung enthält einen ringförmigen Magnetkern 31, der den Abschnitt 19 der Schmelzrinne 15 umgibt. Auf ihn ist eine Wicklung 33 gewickelt, die an eine geeignete Wechselspannungsquelle angeschlossen wird.

Der Magnetkern 31 ist auf einer Bodenplatte 35 montiert, die eine Plattform 37 enthält,' auf der der Tiegel stehen kann, während sich die Sohmelzrinne 15 innerhalb des Magnetkerns 31 befindet. Die Lage des Tiegels und der Schmelzrinne wird mit Hilfe von Führungsgliedern 39 eingestellt. Ein oberer, horizontal angeordneter Schenkel 41 des Magnetkerns 31 ist bei 43 schwenkbar gelagert, damit er in die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellte Stellung geschwenkt werden kann, wodurch ein Spalt im ringförmigen Magnetkern gebildet wird, durch den die Schmelzrinne geführt werden kann, wenn das Sehmelzgefäß angehoben oder in seine Stellung auf der Plattform 37 gesenkt wird.

Bei der Anwendung der Induktionsheizeinrichtung stellt der Magnetkern 31, dessen Wicklung 33 an eine geeignete Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, eine Station dar, in die nacheinander mehrere Schmelzgefäße gebracht werden können, um deren Inhalt zu erwärmen. Die Führungsglieder stellen sicher, daß jedes Sehmelzgefäß auf der Plattform 37¹' die richtige Lage einnimmt und die Schroelzrinne 15" sich innerhalb des ringförmigen Magnetkerns 31 befindet. In

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dieser Station können die Entgasung und andere metallurgische Behandlungen stattfinden. Durch geeignete Einstellung der Spannung an der Wicklung wird die Temperatur des Metalls auf dem geforderten Wert gehalten. Zur Kompensation von Wärmeverlusten beim Abströmen der Metallschmelze kann der Inhalt des Schmelzgefäßes an der Station überhitzt werden. Beim Entgasen kann das Schmelzgefäß mit einem gasdichten Deckel versehen und die Schmelzrinne 15 gasdicht gemacht werden. Andererseits kann die gesamte Station auch in einem gasdichten Kessel untergebracht werden.

Gemäß den Pig· 3 und 4 enthält ein Schmelzgefäß mit einem Abstichloch im Boden einen im wesentlichen zylindrischen Tiegel 51, der aus einem Metallgefäß 55 mit einer feuerfesten Innenauskleidung 53 besteht. Das Schmelzgefäß ist von einem Gabelkopf 61 getragen, der schwenkbar an Zapfen befestigt ist, die an diametral gegenüberliegenden Seiten des äußeren Metallgefäßes 55 befestigt sind.

Eine im wesentlichen U-förmige Schmelzrinne 65 mit einer feuerfesten Wand an einer Seite des Tiegels 51 steht mit ihren beiden Enden an zwei vertikal beabstandeten Stellen mit dem Innenraum des Tiegels in Verbindung. Die Schmelzrinne 65 besteht aus drei getrennten Abschnitten 67,69 und 71t die alle eine Innenauskleidung 75 aus feuerfestem Material und eine Außenhülle aus einem nichtmagnetischen Metallrohr 73 aufweisen. Die aneinandergrenzenden, zusammenwirkenden Enden der Abschnitte 67,69 und 71 sind auf Gehrung verbunden, damit die Endflächen der Auskleidungen 75 und der Metallrohre 73 fest gegeneinandergedrückt werden können und sichergestellt ist, daß an den Verbindungsstellen kein geschmolzenes Metall aus der Schmelzrinne 65 durch Leoke entweichen kann. Die Enden der Metallrohre 73

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sind außerdem mit nach außen gebogenen Planschen 77 versehen, damit 3ie miteinander verbunden bzw. am Tiegel 51 befestigt werden können. Die Plansche 77 sind durch schnell entfernbare Klemmen 29 zusammengehalten.

Die Induktionsheizeinrichtung enthält einen ringförmigen Magnetkern 81, der den Abschnitt 71 der Schmelzrinne 65 umgibt. Auf ihn ist eine Wicklung 83 gewickelt, die an eine geeignete Wechselspannungsquelle angeschlossen wird.

Derjenige !Teil des Magnetkerns 81, der die beiden horizontal angeordneten Schenkel und den einen vertikalen Schenkel enthält, ist auf einem Wagen 85 befestigt, dessen Räder auf Schienen 89 laufen. Der andere vertikale Schenkel 91 des Magnetkerns, der vom restlichen Teil des Magnetkerns lösbar ist, ist auf einem flexiblen Rahmen 95 abgestützt, damit der Wagen 85 mit dem Rest des Magnetkerns in seitlicher Richtung, wie der Pfeil in Pig. 4 angibt, verschoben werden kann. Hierdurch entsteht zwischen dem Schenkel 91 und dem restlichen Magnetkern ein Spalt, durch den die Schmelzrinne eingeführt werden kann, wenn das Schmelzgefäß angehoben oder in seine Stellung auf einer Plattform 95 gesenkt wird. Mit Hilfe von Führungsgliedern 97 wird das Schmelzgefäß auf der Plattform 95 derart bezüglich dem Magnetkern 81 eingestellt, daß die Schmelzrinne 65 den Magnetkern durchsetzt.

Bei der Anwendung der Induktionsheiζeinrichtung nach den Fig. 3 und 4 stellt der Magnetkern 81, dessen Wicklung an eine geeignete Wech.selspannungsqu.elle angeschlossen ist, eine Station dar, in die nacheinander mehrere Schmelzgefäße gebracht werden können, um deren Inhalt zu erwärmen. Der Wagen 85 mit dem auf ihm befestigten Teil des Magnet-

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kerns wird von dem vertikalen Schenkel 91 wegbewegt, so daß ein Schmelzgefäß gesenkt und auf der Plattform 95 in die richtige Stellung gebracht werden kann, in welcher der untere Abschnitt 71 der Schmelzrinne gegenüber dem Fenster zwischen den getrennten Teilen des Magnetkerns angeordnet ist. Anschließend wird der Wagen zurück in seine ursprüngliche Stellung gemäß der Pig. 3 gefahren, so daß die beiden horizontalen Schenkel des Magnetkerns fest gegen den vertikalen Schenkel 91 gedruckt sind und die Schmelzrinne 65 den Magnetkern durchsetzt. Die Elastizität des Rahmens 93 stellt sicher, daß der vertikale Schenkel 91 fest gegen den restlichen Magnetkern 81 gedruckt wird.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Induktionsheiζeinrichtung besteht darin, daß der relativ schwere Magnetkern mit seiner Wicklung nicht mehr ein Teil der Schmelzgefäßanordnung ist, die daher leichter von einer Stellung in eine andere gebracht werden kann. Weiterhin besteht nicht mehr das Problem, wie man die elektrischen Zuleitungen für den Heizstrom am bewegbaren Schmelzgefäß befestigen soll. Schließlich stellen die Führungsglieder sicher, daß ein Schmelzgefäß in seine Endstellung gesenkt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des Magnetkern oder dessen Wicklung besteht.

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Claims

Pat entansprüche

1. Induktionsheiζeinrichtung zum induktiven Erhitzen von Metallen in einem feuerfesten Gefäß mit U-förmiger Schmelzrinne, die an zwei beanstandeten Stellen mit dem Innenraum des Gefäßes in Verbindung steht,

gekennzeichnet durch einen ringförmigen Magnetkern (31,81) mit mindestens einem verschiebbaren Schenkel (41) zum Herstellen eines Spaltes in dem Ring, durch den ein Abschnitt (19,71) der Schmelzrinne (15»65) in das Ringinnere gebracht wird, bzw« zum nachfolgenden erneuten Schließen des Spaltes.

2. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der verschiebbare Schenkel (41) des Magnetkerns schwenkbar (43) gelagert oder mit Hilfe eines Scharniers befestigt ist.

3. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbaren Schenkel des Magnetkerns vom restlichen Teil (91) des Magnetkerns völlig lösbar und körperlich bewegbar sind.

4. Induktionsheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (31) aufrecht steht und ein horizontaler Schenkel (41) verschiebbar ist.

5. Induktionsheizeinrichtung nach der der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (81) aufrecht steht und mindestens ein vertikaler Schenkel verschiebbar ist.

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6. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikaler Schenkel (91) ortsfest angeordnet ist und der restliche Teil des Magnetkerns (81) nach seitwärts verschiebbar ist.

7. Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Teil des Magnetkerns (81) an einem auf Schienen (89) laufenden Wagen (85) befestigt ist.

8. Induktionsheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch eine Plattform (37195) mit Pührungsgliedern (39), von denen das feuerfeste Gefäß (1,51) geführt und in die richtige Lage gebracht wird, während der Abschnitt (19,71) der Schmelzrinne (15,65) durch den Spalt zwischen den Schenkeln des Magnetkerns in das Ringinnere gebracht wird.

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