DE1565467A1

DE1565467A1 - Magnetische Vorrichtung zum In-der-Schwebe-Halten und zum Schmelzen

Info

Publication number: DE1565467A1
Application number: DE19641565467
Authority: DE
Inventors: Maurice Noiret
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1963-11-21
Filing date: 1964-11-20
Publication date: 1970-04-16
Also published as: BE655473A; NL6413584A; GB1075122A; FR1389486A; US3363081A

Description

DR. MÜLLER-BORg DlPL.-lNG, GRALFS PATENTANWÄLTE

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im

tfi/Pa - 0 550

Compagnie GenSiale d'Eleotricite » rue Iia Boitie, Paris 8, Irankreioh

Magnetische Vorrichtung zum In-der-Sohwebe-Halten und

zum Schmelzen

Es ist bekannt, daß beim Schmelzen bestimmter Körper, wenn es bei sehr hohen Temperaturen stattfindet, der Schmelztiegel oder die Unterlage, auf der der Körper liegt, angegriffen werden können, was zu einer Verunreinigung des Körpers führt. Tatsächlich verursacht die von der Temperatur herrührende, oberflächliche Verdünnung der Unterlage die Zufuhr von Unreinheiten in den Körper, wenn dieser sich in seinem flüssigen Zustand befindet, "

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, bei welcher diese Nachteile vermieden sind, und die es ermöglicht, einen elektrisch leitenden Körper unter Bedin-

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gungen zu schmelzen, bei denen keine Unreinheiten in den Körper gelangen können, wenn er sioh in seine», flüssigen Zustand befindet. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, da£ das Schmelzen des Körpers ^ unter der Binwirfcung von Wärme erfolgt, die durch die |i foucault * sehen Ströme entsteht, welche durch ein star*- ■? kes elektromagnetisches PeId von hoher !frequenz erzeugt wirden (im folgenden einfach als "magnetisches PeId" bezeichnet). Bas magnetische feld bewirkt außerdem, daß der Körper in einer stabilen Gleichgewichtslage, ohne Zuhilfenahme einer mechanischen Unterlage, gehalten wird.

Damit die Lage, in der sich der Körper unter der Einwirkung des magnetischen Feldes befindet, eine stabile Gleichgewichtslage ist, wird darauf geachtet, daß der Angriffspunkt der die Schwerkraft ausgleichenden magnetischen Kräfte in einem Volumen liegt, an dem das magneti sohe Feld durch ein Intensitätsminimum geht. Der Gradient des magnetischen feldes soll im ganzen Gebiet, in dem sich der Körper befindet, derart negativ sein, daß der Körper gehalten wird. Tatsächlich würde die Bahn, . die der Körper unter dem Einfluß der Schwerkraft durchlaufen möchte, die Feldlinien, die dieser Abweichung entgegenwirken, in Richtung zunehmender Stärke schneiden.

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insonsten scheint es zur Durchführung einer Schmelzung unter Vakuum wesentlich, daß das magnetische feld, das die die zum Schmelzen notwendige Temperaturerhöhung hervorrufenden Foucault'sehen Ströme entstehen läßt, keine derartigen symmetrischen, vertikalen Umdrehungsachsen besitzt, so daß das mechanische Gleichgewicht der Körper, die einer solchen Scnmelzung unterworfen werden, unabhängig wird von den Oberflächenspannungen der Körper, wenn sie sich in flüssigem Zustand befinden. Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht es, diese beiden Bedingungen zu befriedigen. Weitere Vorteile und Einzelheiten werden im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigent

Fig· 1 eine herkömmliche magnetische Vorrichtung,

Fig, 2 den von dieser Vorrichtung erzeugten Verlauf des magnetischen Feldes in einer bestimmten Ebene, und die

Fig. 3, 5 und 7 mehrere Ausführungsvarianten der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei das von jeder Variante erzeugte magnetische Feld in einer bestimmten Ebene dargestellt ist (Fig. 4, 6, 8).

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tm A. mt

In der Figur 1 sind zwei durch ihre Wicklungen 1 und 2 schematisch dargestellte Spulen gezeigt, die konzentrisch um eine gleiche Längsachse A angeordnet sind. Ein Körper 3, z. B. aus leitendem Material, ist auf der Achse A mit gleichem Abstand zu den Spulen 1 und 2 angeordnet. Wenn duroh die Spulen 1 und 2 ein Strom fließt, entsteht ein magnetisches Feld, dessen Kraftlinien bei 4 dargestellt sind. Wenn man die Verteilung des so geschaffenen FeldeB in der Symmetrieebene der Vorrichtung untersucht, findet man, daß dieses Feld im Punkt C, dem Schnittpunkt der Achse A und der Geraden D der erwähnten Symmetrieebene, ein Maximum hat. Die Änderungen der magnetischen Induktion B sind als Funktion des radialen Abstands H in Figur 2 dargestellt. Man sieht, daß diese Induktion im Punkt C ein Maximum hat, und in dem Maße, wie man sich von der Achse A entfernt, abnimmt. Eine massive Kugel, deren Mittelpunkt mit dem Punkt C zusammenfällt, ist keiner auf elektrischen Ursprung zurückgehenden Kraft unterworfen. Sobald aber ihr Mittelpunkt vom Punkt C abweicht, stoßen sie die vom magnetischen Feld herrührenden Kräfte zurück, da der Körper die Tendenz hat, sich so einzustellen, daß er.minimalen Fluß umfaßt.

Die Ausführungsform nach Figur 3 ermöglicht es, ein magnetisches Feld zu erhalten, dessen Struktur im Raum keine vertikale Umdrehungsachse besitzt, und dessen Stärke im

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Punkt O ein Minimum aufweist, was den Punkt O für eine Kugel, deren Mittelpunkt sich in unmittelbarer Nachbarschaft dieses Punktes befindet, zu einer Stelle stabilen Gleichgewichts macht. Die Vorrichtung enthält zwei Spulen, die durch ihre Wicklungen 1 und 2 aohematisch dargestellt sind, und einen Kern 5 aus leitendem Material, z". ^B. aus Kupfer, das durch einen Flüssigkeitsumlauf gekühlt wird, dessen Achse mit der Achse der Spulen 1 und 2 zusammenfällt, und das sich bei hoher Frequenz wie ein diamagnetischer Körper verhält. Die Wicklungen 1 und 2 werden mit hochfrequentem Wechselstrom gespeist. Die Feldlinien, die den Kern 5 durchdringen, werden an der Außenfläche des Kernes verdichtet,und es kann eine gewisse Einschnürung der Feldlinien 4 beobachtet werden· Der Punkt G entspricht einem Minimum des Feldes, dessen Verlauf in Figur 4 dargestellt ist.

In einer anderen, in Figur 5 dargestellten Variante der Vorrichtung nach der Erfindung, ist der Kern 5 oberhalb der Symmetrieachse A der Spulen 1 und 2 angeordnet. Das Minimum des magnetischen Feldes befindet sich dann nicht mehr in Punkt 0, sondern unterhalb dieses Punktes, wie es die Figur 6 zeigt. Trotzdem ist die Lage des Körpers 3 eine stabile Gleichgewichtslage* Die Kurve in Figur 6 zeigt, daß die durch das magnetische Feld auf den Körper 3 ausgeübten Kräfte bewirken, daß dieser nach oben zurückgestoßen und auf ditse Weise die Schwer-

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kraft ausgeglichen wird,

Figur 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Spulen 1 und 2 einen Feldverdichter 6 mit umschließen, der aus einem leitenden, entlang einer seiner Mantellinien geschlitzten Metallzylinder besteht, und in dessen Innerem der Kern 5 tangential zur Innenfläche des Zylinders 6 angeordnet wird. Diese Vorrichtung bewirkt die in Figur 8 dargestellte Veränderung der Verteilungskurve des Feldes, bei der die Abnahme des Feldes umso schneller erfolgt, je weiter man sich von der unmittelbaren Nähe der Achse A entfernt· Der Feldverdichter 6 wird durch einen Flüssigkeitsumlauf gekühlt.

Die Enden der von den Kernen 5 gebildeten Polschuhe der Spulen 1 und 2 können eben sein oder die Form kugelförmiger Kappen haben mit gleichem oder größerem Durchmesser als der Durchmesser der Kerne. Die verschiedenen Ausbildungen der Enden hängen von der Natur des Körpers ab, den man halten und schmelzen will, wobei die Aufweitung der Enden der Polschuhe eine ganz erhebliche Verdichtung des Feldes ermöglicht.

Für die Körper, die vorteilhaft unter Vakuum geschmolzen werden, wird die obenbenannte Vorrichtung in einer luftdichten, in den Figuren nicht dargestellten Umhüllung angeordnet, in der man ein Hochvakuum erzeugt. 009810/0700

- Patentansprtehe -

Claims

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1. Magnetische Vorrichtung suti Ia-der-L'ohwebe-Halten und bohaelaen «In·· elektrisoh leitenden Körpers, bsi dor das Schmelzen unter dtr Wirkung der Wim· vor «loh geht, welche von dtn duroh dim hochfrequentes Magnetfeld ereoucteAt Foucault¹ solion Strtaen rerursaeht wird, und bei der das Magnetfeld ebenfalls »ewlrkt, dal der Körper ohno aeohanieehe UnteretUtsung in einer stabilen Olelohgeirio&talage gegen die Schwerkraft gehalten wird, wobei die Vorrichtung awei Spulen mit gleicher Aohee aufweiet, bezüglich der der KOrper aanMhernd sentriert ist, dadurch gekennselohn β t , daß die b'pulen einen gekühlt en, sylindri sehen Kern aus leitenden Material unfaeeen, der bei der Betriebsfrequenz ein diamagnetleeh.es ferhalten se igt·

2· Vorriohtung nach Anspruch. 1₁ dadurch g e k e η η- »eiohnet , daß die Aohse dee s/lindrlsohen !tarne e mit der der Bvulen ssusamenfllllt ·

3. Vorrichtung naoh iOibpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rieh die Achse des sehen Kerne Über der Achse der L pul en befindet«

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4. Vorrichtung naoh Anepraoh 1, dadureh f ikiii-ζ § i ο h η · t , dal sie «inta Ieldrerdiemter enthält, der die ioi» tin·· lan«« einer Mantellinie ge-•ohlitaten, leitenden Zylinder· hat und mit 71t««i«v keit gekühlt wird.

5· Vorrichtung naoh Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet , dad die Enden der ren den Kernen gebildeten Poleehuke eben sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g · k · η η -zeichnet , dal die Knden der ro* itn Kernen gebildeten Polschuh· Kugelkalotten ein!«

7· Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Att*prten«₉ dadurch gekennxeichnet« AaA sit in einer Uahüllung angebracht ist, in der man Am· Vatooei •rseugt.

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L e e r s e i t e