DE1802167A1 - Unterteilte Wicklung fuer einen Induktionsofen - Google Patents

Description

unterteilte Wicklung für einen Induktionsofen

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsofen und ein Betriebsverfahren zum Erwärmen von länglichem Heizgut, das eich in Ruhezustand in dea Ofen befindet und eine wesentlich größere Länge als Breite und größere Breite als Dicke aufweist und aus einer oder mehreren Brasilien besteht. Ein Induktionsofen dieser Art ist in der deutschen Patentanmeldung P 16 15 115.β Mit einer Unionspriorität vom 27. Oktober 1966 (USA-Anaeldung 589,97^) beschrieben. Es handelt sich dabei um einen Ofen Mit einer flüssigkeit»· gekühlten, schraubenförmig gewickelten Induktionsspule, die la Querschnitt betrachtet; eine Öffnung von länglicher Gestalt bildet und daher Heizgut von länglicher Gestalt «ufzunehMen verMag_f dessen längste Abmessung sich reoht-

Patentanwflltt Dipl.-Irtg. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Αχ·Ι Hanimann, Dipl.-Phyi. Sebastian Herrmann • MÖNCHEN 2, THEMSIiNiTRASSE 33 · Ttl.fon. »1203 · Ttl.flramm-Adr.ii·, LipoHi/MOnch.n ¥#* Mh^t. Otfcar.von-Mill.r-Rlng, Kfo.-Nr. M249S · Poitjcheck-Konloi MOncfMm Nr, 1i3397

OpfMAatmr Wr·. PATENTANWALT DR. XIINHOlD SCHMIDT

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winklig zur Wioklungsaohse erstreckt, also parallel zur längeren Abmessung der länglichen öffnung. Infolgedessen ist das Magnetfeld innerhalb der Wicklung so gerichtet, daß die Kraftlinien das zu erwärmende Werkstück längs seiner kürzeren Abmessung durchsetzen, z. B. längs seiner Breite.

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Eine Wicklung dieser Gestalt eignet sich besonders für Heiz·» gut, das aus einer oder mehreren Brauten von beträchtlicher Länge besteht, die z.B. 3 - 6 m lang oder noch länger sind. Ee hat sich herausgestellt, daß sich bei dieser Ausgestaltung der Induktionswicklung eine gleichförmigere Erwärmung des Beizgutes bei einem höheren elektrischen Wirkungsgrad erzielen läßt als mit bekannten Öfen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf einen Induktionsofen mit einer Wicklung derselben Art, wie sie in der älteren Anmeldung beschrieben ist. Die Induktionswicklung ist also um die längste Abmessung des Heizgutes herumgewickelt und sie ist in der Richtung ihrer Achse unterteilt, damit die elektrische Spannung an auswählbare Windungen der Wicklung angelegt werden kann und dabei die an jeden Wioklungsabschnitt angelegte Spannung etwa der Windungszahl des botreffenden Wloklungsabschnitts verhältnisgleioh ist.

Die Induktionswioklimj nach der vorliegenden Erfindung steht alt ihrer Aohse senkrecht, so daß ihre Windungen ungefähr in waagerechten Ebenen liegen. Bei dieser Anordnung ergibt sich «ine eenkraohtgoriclitote Öffnung durch dl·

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Wicklung; ie waagerechten Querschnitt ist diese Öffnung länglich und vermag daher längliche* Heizgut aufzunehmen, da» von einer oder Mehreren aus Metall bestehenden Brassen gebildet wird, die auf einer Seltenkante stehen und daher ■it ihrer Breite die lotrechte Abmessung darstellen.

Daher fließen die Kraftlinien des Magnetfeldes der Wicklung der Breite nach duroh das Heizgut, wenn die Induktionswioklnng erregt let. Das hat eine schnellere und gleichmäßigere Erwärmung des Heizgutes zur Folge als bei den üblichen Induktionsofen, bei denen das längliche Werkstück seiner lunge nach durch eine Induktionswioklung wandert und dabei fortschreitend erwärmt wird. Bei dea Induktionsofen nach der Erfindung befindet sich das Ueizgut während seines Erwärmens in Ruhe. Die Erwäraung findet also Is Ruhezustand statt» ohne daß sich dabei das Ueizgut wesentlich bewegt. Das Heizgut wandert also nicht während seines Beheizens durch die Wioklung hindurch.

Es hat sieb herausgestellt, daO sich eine gleichmäßig· Erwäraung bei hoher Kraftliniendiohte nur sohwer erreichen läßt, besonders, wenn es sich um das Induktionserwäraen von Stahl handelt. Stahlbrammea sind Ib unteren Temperaturbereich magnetisch und la oberen Temperaturbereich nichtmagnetisch. Beim BrwMrmen großer Stahlbrammen gibt es einen Zwischenzeitrau·, in welchem der mittlere Teil der Bramme magnetisch bleibt, die Oberfläche aber bereits nichtmagnetisch ist. Wenn nun aber einem Teil des su erwärmenden Werkstücks eine größere Heizleistung zugeführt wird als

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eines anderen Tell, dann besteht die Gefahr, daß der Teil zu stark erwäret wird. Ist die ««geführte Heizleistung über das ganz· Werkstück gleichmäßig verteilt, aber sind die Wärmeverlust· ungloiehfurmig, dann kann eich eino ungleichförmige Temperaturverteilung ergeben· Da Stahl eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, fließt die WUrae nicht ohne weiteres von einen Teil des Werkstücks zu einem anderen; ein schneller Temperaturausgleich findet daher nicht statt.

Alle diese veränderlichen Grüßen, also die Leistungsdichte, die aagnetischen Eigenschaften, die WarneVerluste, die Wärmeleitfähigkeit und die Abmessungen der Bramme beeinflussen die Verteilung der Kraftliniendichte über die Oberfläche der Bramme, so daß eine ungleichnamige Temperaturverteilung über die Länge hin und gegebenenfalls auch Über die Breite dor Braune hin stattfinden kann.

Der Erfindung liegt daher die folgende Aufgabe zugrunde: Der Induktionsofen soll so ausgestaltet werden, daß er eine gleichmäßig· Temperatur über das gante Heizgut erzielt. Dieses Heiagut soll alt sehr hoher Kraftliniendlohte sehr schnell erwärmt werden. Auch soll der Ofen Brammen verschiedener Länge und Breito aufnehmen kunnen. Ferner soll der Induktionsofen eine ungefähr konstant· wirksame elektrisoh· Spannung je Spulenwloklung an dor Bramme oder dem WerkstUok liefern. Der Ofon soll so steuerbar sein, daß bei Untert·!·

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lung seiner Wicklung in einzelne Abschnitte längs seiner Achse die Spannung in manchen seiner Wicklungsabsehnitte getrennt veränderlich ist. Dabei soll die Unterteilung nie-

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chanisch und/oder elektrisch so erfolgen, daß zum Zweck der Erwärmung von Metallbrammen verschiedener Breite Spulenabschnitte wahlweise isoliert werden können.

Auch soll ein Verfahren geschaffen werden, das dem Erwärmen länglichen Heizgutes, etwa dem Erwärmen von Metallbrammen, dient.

'Die Erfindung, die vorstehend geschilderten Aufgaben und der erzielte Fortschritt ergeben sich im einzelnen aus der nachstehenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Induktionsofens nach der Erfindung,

Fig. 2 den Grundriß des in Fig. 1 gezeigten Ofens,

Fig. 3 eine Seitenansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ofens,

Fig. h eine vereinfachte schaubildliche Darstellung der unterteilten Wicklung, deren Vorderteil weggebrociien dargestellt ist, um das Heizgut in der Wi,.-xung sichtbar zu machen, ' j

Fig, 5 SOhaulinien zur Veranschauliohung der Verteilung

, des Kraf;tflussee oder der Spannuhg je Wic&ung und der da-

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UUTGh induzierten Kraitlinieödiqkte bei einer nioht unierteilten Wicklung,

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Fig. 6 «Int dor Fig, 5 entsprechende Darstellung einer Fig. 4 unterteilten Wicklung,

Fig. 7 einen vereinfachte» Teileobnitt durob die Stirn* wand einer abgeänderten unterteilten Indukti.onswioklung nebst den elektrischen Anschlüssen und Steuerungseinrioh~ tungen,

Fig. 8 eine Einzelheit der Fig. 7 in einer etwas geänderten Aueführung,

Fig. 9 Schaulinien zur Darstellung doe Kraftflusses oder der elektrischen Spannung je Windung und der dadurch indusierten Kraftllniendichte bei einer unterteilten Spule geaäu Flg. 7,

Flg..IO einen lotrechten Schnitt durch eine induktionawiolcluug_v in der eich das Heizgut in Gestalt von Brassen befinden, die alt den Stirnflächen nebeneinander liegen, wobei die Sohnittebene alt der lungeren ^uorabaessung der Vioklung suaaaaenfüllt und

Fig. 11 einen lotrechten Schnitt durch eine Induktion·· wioklung naoh der Erfindung beschickt mit Uoisgut in Gestalt von Braunen, die alt den Seitenwänden nebeneinander stehen, wobei dl· Sohnittebene alt der kürzeren ^uorabaesaung der Vioklung xueaaaenfällt.

Der Induktionsofen 10, Fig. 1 - 5, hat ein sohweres eiitrnes Gestell, an dessen Stirnseiten ia Abstand voneinander aufroohte Träger 11 vorgesehen sind, die durch obere und unter· In seitlichen Abstand angeordnete Träger 18 und

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13 miteinander verbunden sind. Diese sind längs der Seitenwand« des Ofens in Paaren angeordnet, die einem seitlichen Abstand voneinander haben. Auf diese Weise entsteht in der Mitto dos Ofens Platz zum Einbau einer Induktionswioklung l't, die um eine lotrechte Achse derart gewickelt ist, daß eine lot reeller lohte te längliohe Öffnung 15 «ur Aufnahme des Ueizgutes entsteht, wie sie an besten in Fig. 2 in gestrichelten Linien zu erkennen ist. Die an den Stirnseiten des Bogens befindlichen Träger 11 stehen auf eiaca Fundament oder Fußboden F beiderseits einer Grube Ιό, Über der unmittelbar die öffnung 15 der Induktionswioklung Ik liegt, in der Grube 16 unter dem Mittelteil des Ofens ΐυ befindet sich das Heizgut in Gestalt einer schweren länglichen Metallbraame 17, die größer als breit und breiter als dick bemessen ist und von der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage in der Grube 16 aus bis in die öffnung 15 hinein angehoben werden kann, in der sie dann die durch gestrichelte Linien gezeigte Stellung einnimmt. Diesea Zweck dient ein entsprechendes Hubwerk «it einem Träger 50· Ist der Ofen IO mit dem lleizgut 17 beschickt, das sich in tiuhelage in Ofen befindet, dann wird die Induktionswioklung 14 erregt, so daO sie ein Magnetfeld durch das HeIzgut hindurohsohiokt. Die Kraftlinien verlaufen rechtwinklig zur Längsachse der Bramme, fallen also für gewöhnlich mit der Breitenabmessung der Bramme zusammen. Diese wird daher Über ihre ganze Länge hin gleichzeitig erwärmt, so dafi sich eine gleiohmäßlge Wärmeverteilung

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ergibt. Dabei befindet sich die Bramme in Buhe.

Das ßeatell dee Ofens 10 und die Einrichtungen zum Anbringen der Induktionswioklung 1,4 kunnen in einzelnen beliebig ausgestaltet «ein, 2. B. so, wie ee in der Patentanmeldung 17 65 522.0 «it Priori tut voa» 25. September 1967 der USA-Anmeldung Nr. 670 046 beschrieben 1st. Die Induktionsvioklung 14 bat in vorliegenden i'all einen aohraubenfunaig vorlaufenden Leiter, der vorzugsweise bohl ausgestaltet ist und daher durch Wasser gekühlt werden kann. Das Gestell ist an besten an seinen einen Ende Bit einem Wassereinlafi Id und einen Wasserauslafi 19 und am anderen binde tait olektrisohen Klommen 20 ausgerüstet, die auch in Fig. 3 zu sehen sind.

Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Ausführungebeispiel der Induktionsvioklung 14. Sie stellt vorzugsweise eine einphasige Wicklung dar, die längs ihrer Achse in toicidungsabschnitte a, b_t c, d, e und 1 unterteilt 1st. Jeder Abschnitt unfaOt mehrere Windungen des wioklungsleiters 23. Beia gozeigten Beispiel hat die Wioklung 14 sechs Absohnltte gleicher axialer Länge und gleicher Windungszahl und umgibt das Holzgut in Gestalt einer Bramme 17a· Auf der linken Seite der Fig. 4 sieht man xwei Nstaleltungen Ll, L2 für die Zuführung des einphasigen Stromes eu den Vlcklungsabsohnltten a, b, o, d, e und f alt einer bestiamten Spannung . Jeder Wioklungsabsohnltt ist fttr sich durch Leltungea

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2h und 25 an die Netzleitungen Li und L2 angeschlossen, wobei diese Leitungen 2h, 25 parallel zu Kondensatoren 26 verlaufen, die der Verbesserung des Leistungsfaktors dienen.

Das Heizgut in Gestalt einer Bramme 17a, die wesentlich länger als breit und breiter als dick 1st, nimmt eine solche Stellung in der Wicklung ein, daß sich ihre untere Kante etwa in der Mitte zwisohen dem oberen Ende und dem unteren Ende des unteren Wicklungsabschnittes A befindet, während sich die Oberkante der Bramme etwa in der Mitte zwischen dom oberen Ende und dem unteren Ende des zweiton Wicklungsabsohnlttes e befindet. Man kann den Ofen jedoch auch mit einer größeren Bramme beschicken, die bei 17b gestrichelt angedeutet ist. In diesem Falle befindet sich die obere Kante etwa in der Mitte zwischen dem oberen Ende und dem unteren Ende des obersten Wicklungsabschnittes f.

Würde man eine einfache nicht unterteilte Wicklung verwenden, dann würde sich an deren Ende eine ganz andere Beziehung zwisohen dem Primärstrom und dem Sekundärstrom als in der Wioklungsmitte ergeben. Der Primärstrom ist der Strom, der der Wioklung zugeführt wird, und der Sekundärst rom ist der Strom, der in dem Heizgut induziert wird. Es ist dies In Fig. 5 anhand einer nicht unterteilten Wioklung 14* angegeben. Zum Vergleich hiermit zeigt Fig. 6 die unterteilt· Wioklung der Fig. 4. Wird die einfaohe nicht unterteilte Wicklung 14' in der üblichen Weise erregt, dann sucht sich der Kraftfluß oder die Spannung in

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Volt jo Windung nach don Wicklungsenden hin erheblich zu verringern, wie es diu gekrümmte Konnlinie X¹ zeigt. In« folgedessen sinkt die Kraftliniendiohte im Heizgut nach den Enden hin ab, und zwar verhältnisgleich zum Quadrat der Feldstärke oder der Spannung, wie es die ausgezogene und die gestrichelte Kennlinie Y¹ erkennen läßt. Befindet sich in der Induktionewicklung 14* Heizgut in Gestalt

^ einer schmalen Bramme 17a gemäß Fig. 5» dann sucht sich die Kraftliniendichte oben in der Bramme zu erhöhen und unten in der Bramme zu verringern. Infolgedessen stellt sich ein erheblicher Temperaturunterschied ein, der dazu fuhren kann, daß die Bramme in ihrem oberen Bereich zu höoh erwärmt wird. Würde man aber eine breite Bramme 17b in den Ofen einführen, dann würde diese dazu neigen, oben und unten verhältnismäßig kühl zu bleiben, aber in der Mitte zu hoch erwärmt zu werden.

Beim AusfUhrungsbeispiel der Fig. 4 wird mm eine unge- W fähr gleichförmige Wärmeverteilung dadurch erreicht, daß

über die ganze Betriebslänge der Wicklung hin die Spannung je Windung ungefähr gleich groß gemacht wird. Das führt dazu, daß sich über die ganze Breite der Bramme hin eine gleichbleibende Kraftliniendiohte ergibt. Dieses Prinzip ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Dort ist die Feldstärke oder die Spannung je Windung der Wicklung duroh die Kennlinie X dargestellt, während die Kennlinie Y die in-

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duzierte Kraftliniendichte wiedergibt. Dadurch daß die Spannung den Wicklungsabschnitten a - f getrennt zugeführt wird, wird erreicht, daß die induzierte Kraftliniendichte Ύ über die ganze Breite der Bramme hin die gleiche Höhe zu erreichen sucht, wodurch sich eine gleichförmigere Erwärmung der Bramme ergibt.

Wie sich herausgestellt hat, kann man'mit einer Induktionswicklung von ausreichender Unterteilung verschieden breite Brammen gleichmäßig erwärmen, vorausgesetzt, daß das Iieizgut innerhalb der Wicklung verbleite und daß sich die Wicklung bis jenseits der oberen und unteren Kanten des Heizgutes erstreckt, diese Kanten also üüsrdeckt, Für die bestmöglichen Ergebnisse ist es vorzuziehen, daß die oberen Kanten und die unteren Kanten des Heizgutes etwa in dem mittleren Bereich eines der Wicklungsabschnitte liegt.

Besondere Beachtung verdienen die Wärmeverluste, die iia Heizgut unten und oben entstehen. Von der besonderen Bauart des Ofengestells hängt es ab, ob man die oberen und unteren Kanten des Heizgutes gegen Wärmeverluste durch Strahlung vollständig abschirmen kann. Unter Umständen ist das praktisch nicht möglich. Bei dem in den Fig. 1-3 gezeigten Ofen werden Wärmeverluste am oberen Ende der Wicklung dadurch im wesentlichen ausgeschaltet, daß Abdeckungen 26 und 29 vorgesehen sind. Während unten an der Wicklung größere Wärmeverluste in Kauf genommen werden müssen, weil dort eine Abdeckung wegen der Verwendung des Hubwerkträgers 50 nicht Möglich ist, der zum Einführen, Festhalten und Austragen des

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Heiagutee dient, um diese väraererluete auszugleichen, wer· nun die betreffenden tipuienatonchuitte «it einer etwas rer-βtarnten trennung Je Windung erregt· Ü*a gilt für die Vioklungsabechnitte, dl« unaittelbar die Erwärmung der oberen Kääteu and der unteren Kanten de« ileizgntes bewirken· Erreichen läßt sieb dies durch Autotransformatoren ond Kon· dtmeatorea, vgl« dee in Fig· 7 gezeigte elektrische Schaltbild.

Dort ist die tndaktionswlcklung i*»· in Absonnitte A, &, C, JLt and E unterteilt« Jeder mckltmgea&eounitt der Wicklung 14" besteht aas mehreren Windungen eines aa booten ausgestalteten Leiters S3*. Die Windungszahlen der

Absetinltte sind rerechieden benessen. Oiooo Ab»obtiitte haben daber unterschiedliche axlalo Abaessungon· Dur Abschnitt B ist der grOOte von allen und kann daher die aittlore Zono dor lotrechten Abaessung d^r Brause i7o iuh» gobon, die gustricholt dargostollt und YorhUltnioe&lllg ttuhiaal boaeseen ist. Der Vioklnngsabsohnitt A hat oine kleinere axiale Abuoesuug als dor Abschnitt B. Die Unter* kaute dos lJoizßuto3 Iu Osstalt der Braaete bofindet siob la veaentlionen in dor Mitte dieses Wioklttngsabsohaittes A· Die Abacbnltto C, D uad C sind die kleinsten Vioklnngsabsotoitto uod haben bei de« dargestellten Beispiel das gleiche axiale M*U. Mit ihror Obarkanto rag« die Bramue 17o bis etwa la die Mitte in den tUcklaagsabaehnitt C hinein, ßtsobiokt «m den Oiun eilt einer gruBeren 8ra«as 17d, dia io «usgesogenea

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OBiGIlNaAL !NSFECTED

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Linien dargestellt let, dann ragt die·« alt ihrer oberen Kante in den Spulenabschnitt O bis etwa eu dessen Mitte ninein. Man kann den Ofen auch alt einer noch größeren Bramme 17« beschicken, die strichpunktiert angedeutet ist. Wenn das gesoiiiebt, dann ragt diese Braaae alt ibrer eberen Kante bis etwa sur Mitte in den oberen Spulenabachnitt E bineln. Bei allen drei Bremnen 17c, I7d und 17e wird also die obere Kante und auch die untere von einen der getrennt erregten Vioklungsabsobnitte in senkrechter Sichtung überdeckt.

Sea Wioklungsabsonnitt B wlzdder Stroa von den Ne tasi eitungea Li und L2 duroh Leitungen 30 und 31 zugeführt. Parallel dazu ist ein Kondensator 32 für die Verbesserung des Leistungsfaktors geschaltet. Die Vicklungsabsehnitte A₁ C, ü und L sind in ähnlicher Veise an die· Netzleitungen Ll und L2 angeschlossen, nur alt der Ausnahae, daß die Leitungen 31 an das Nets über Autotrauforaatoren 34, 35, 36 und 37 angeschlossen sind, die eine Verstellung der Spannung eraüglionen.

Hit Hilf· der Autotraneforaabren Jh - 37 IMBt sioh die Spannung 1« den Vioklungsabsehnltten A, C, D und E ändern. Erstrebt ist se, Über die ganz· Länge der Vioklung hin etwa eiae gleichbleibende Spannung je Wicklung einzustellen, Ua das su srrelohen, ändert aan die an den verschiedenen Vioklungsabsohnitton angelegten Spannungen la Verhältnis sur Anzahl der Windungen Jedes Abschnitts. So weist

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beispielsweise dor Vloklungsabschnltt D doppelt so viel Windungen auf vie dl· Wioklungeabsohnitte D und E. Der Abschnitt A hat dreiviertel so viel Windungen wie der Abschnitt B. Wenn an den Abschnitt B 2000 Volt angelegt werden, erhalten daher jeder der Abschnitte U, D und L 1000 Volt und der Absohnltt A 1500 Volt. QewUnsohtenfalls kann «an die Spannung Je Wicklung ua einige Volt bei tieu-

■k jenigen Wioklungsabsohnitten erhüben, weiche die oberen und/oder unteren Kanten des Heizgutes uagebon. Auf diese Weise lassen sich die Wäraeverluste an diesen ateHon ausgleichen. Es hat sich herausgestellt, daß eine Lrhähuag dar Spannung ua höchstens 5 ^lk an den oberen und unteren Kanten des Heisgutes ausreicht, je naoh den dort auftretenden VoraeVerlusten. Erreichen läßt sloh diese Erhöhung der Spannung durch die Autotransforaatoren 34 - 37.

GeariftO Pig. 7 ist der Autotransformator 36 des Wioklungs* absobnlttes O so eingestellt, daO er die Wicklung nit einer

w etwas größeren Spannung je Vindung erregt. Dadurch werden dl· Wttreeverluste an der oberen Kante der ßrasuse 17d ausge« gllohen. Der Autotraoßforeator 35 des Vioklungsabsohnlttes C 1st so eingestellt, dal er diesen größten Vioklungeabsohnitt B alt etwae weniger Volt Je Vindung erregt. 0er Autotrane* foraator 3% Ass untersten Viokluugsabschnitts A wird sohlioslioh so eingestellt, dafi er diesen alt einer um einige Volt höheren Spannung Je Windung erregt, ua daduroh die VMraeverluste aussuglelohen, dl· aa unteren offenen find· der Wloklung lh* entstehen.· .

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Die Einstellungen der Autotrauformatoren gemäß Fig. 7 erinnern «η diejenigen, die bei einem Induktionsofen der Bauart gemäß den Fig* 1-3 erforderlich sind, der sich oben leicht abschließen und isolieren läßt und dadurch eine erhebliche Verringerung der Wärmeverluste ermöglicht, während der Ofen unten notwendigerweise offen bleibt und dort größere Väraeverluste hat. Indessen bildet diese Anordnung nur ein Beispiel für das Prinzip, das sich unabhängig davon verwenden läßt, in welches Ende der Wicklung das Heizgut eingeführt wird und welche Richtung die Ofenaohse aufweist, solange nur die Beziehung zwisohen Induktlonswioklung und Heizgut so bleibt wie beschrieben. Bei« Erwärmen der kleinsten Bramme 17c würde ■an natürlich den Vioklungsabschnitt C nit einer etwas höheren Spannung die Windung erregen und beim Erwärmen der größten Bramme 17· würde man den höchsten Windungsabschnitt E mit etwas mehr Volt je Windung beschicken. Sämtliche Wioklungsabschnitte können die gteohe axiale Länge haben oder manche von ihnen können auch eine ungleiche Länge haben, je nach Größe und Größenbereich des in Betracht kommenden Heizgutes.

Flg. β xeigt ein AusfUhrungsbeispiel, das im Falle der Fig. 7 anwendbar 1st. Dort sind in der Leitung 31 des höchsten Wioklungsabsohnltts E zwei Sohalter oder Kontakte und 39 vorgesehen, die beiderseits des Kondensators 32 vorgesehen sind· Das bietet die Möglichkeit, den höchsten

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Wioklungsabaohnitt £ vollständig abzuschalten. Man Öffnet diese Sohalter dann, wenn das Heizgut aus einer Bramme 17d besteht, zu deren Erwärmung die Erregung der höchsten Spule Überhaupt nicht nötig ist. Selbstverständlich kann man entsprechende Sohalter in die Leitung 31 jedes Wicklungsabschnitts einsetzen, der zum Erwärmen von Heizgut gegebener Größe entbehrlich 1st. Auoh könnte man die Schalter entsprechend anordnen, um ausgewählte Abschnitte einer unterteilten Wicklung besonderer Bauart zu isolieren.

Fig. 9 zeigt ein Schaltbild, das dem der Fig. 5 und 6 ähnelt und sich insbesondere auf die Erwärmung der Bramme 17e in Fig. 7 bezieht. In diesem Falle ist die in Volt gemessene Spannung je Wicklung Über die jeweils in Betrieb befindliche Länge der Wloklung 14* im wesentlichen gleich groB, wie es die Kennlinie X" anzeigt. Die oberen und unteren Abschnitte 40, 41 der Kennlinie X" sind naoh aufien abgestuft. Das zeigt an, dafi der oberste Wioklungsabsohnitt E und der unterste Wioklungeabsohnitt A mit einer etwas verstärkten Spannung erregt werden, wie es das Erwärmen der verhältnismäßig großen Bramme 17e erforderlich macht. Die Kennlinie Y" zeigt die Stromliniendichte an. Auoh diese Kennlinie ist auswärts abgestuft bei 42 und 43, entsprechend der erhöhten Kraftliniendiohte, die durch die Wioklungeabsohnitt· E und A Induziert wird. Infolge der Unterteilung der Wioklung und der getrennten Erregung ihrer Abschnitte ergibt sioh, daß die Spannung je Wioklung

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ungefähr den Mittelwert Über die ganse Betriebelänge der Vloklung erreicht.

Fig· IO seigt oinea Fell, in welchen dee Uelxgut au· sebreren getrennten Braaaen 17* und 17g beetetat, die Stirneelte neben Stirneeite *af de* iiutnrerkträger 50 inaurbalb der Indaktionewieklung «ojfgeeteilt eind. Flg. 10 ieigt zwar nur ewei solche Braauien, doch ktinnen oeturlloh «uob eine gröflere Aaatahl von Braauien eo angeordnet werden. Für die Abeieeeeuagen dee neixgutee gilt d«e_f v*e oben beeonrieben wurde, d.h., d*Q dae tlolxgut länger el· breit und weeentlloti breiter «le dick let. tee die beiden Braunen 17X und 17g anfassende Belsgut let Innerhalb der Iaduktlonevlcklung 14 eo aufgeetellt» daß die Lodabechnitte der Vloklaog über die oberen und unteren Kanten dee Ueiagutee hlnaueragen und dieee Überdecken und daß dleaee Üelzgttt untereobledliohe Breiten oder lltiben haben kann. Fig. 5 steigt in btlrnanelobt eine andere Anordnung dee Uelsgutoe, da· in dieeoa Falle au· Branaen 17b und 171 besteht, die auf de» üttbwerktrttger 50 parallel xueinander «it ihren Seltonfläohea nebeneinander eteben.

Wenn in der Beeohreibnng und in den Patentanspruch·^ ▼on "Helagut· die Bede let, dann kann «au darunter aleo eine elnalgo lMngllobe Metallbraaae oder auoh aehrer· eolober ßrajwen veretehen, die alt ihren Stirnflächen oder mit iaree Seltenfläoben oder in eonet beliebiger Welee nebeneinander ·toben.

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Wie aiota aus der vorstehenden Bosohreibung ergibt, kann man alt den beschriebenen Induktionsofen eine oder nohrere Brennen verschiedener Breitu mit hohem Wirkungsgrad in derselben Induktionswicklung erwärmen, in der die Erregungsepannung in Volt je Windung etwa auf den Mittelwort gehalten wird, der sieb für diaee Spannung je Windung über die ganze Betriebslänge der Spule hin ergibt. Nötigenfalle kttnnea diejenigen Wioklungsabsohnitte, die die oberen Kanten und die unteren Kanten des Heizgtates uageoen, Bit einer etwas huheren Spannung erregt werden, im Wäraeverluete auszugleichen. GewUnschtenfalls kftnnon aiteh Einrichtungen vorgesehen Bein, vm nur einou so gro»en fell der Miokiueg zu verwenden, wie er zum Erwünaen des leiiüguteis nHtig ist.

Die foo39teieöen®H AuiifUhruneilieispiele lassoa siub la Btaniiigfaelier Minfflicthf aWinderE_v ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung ^erlesien würde· ~-

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Claims (17)

1. München, den Q. Oktober 1968 AJAX MAGNETHEHMIC COIIPOHATION

   Ihr Zeichen Unser Zeichen

   Warren, Ohio 44482

   Overland Avenue North East 1745 ml/Vö

   V. St. A.

   Patentanmeldung: Unterteilte Wicklung für einen Induktions-

   ofen

   Paten tans prüche

   rl.)Unterteilte Wicklung für einen Induktionsofen zur gleichmäßigen Erwärmung von Heizgut, dessen Länge seine Breite und dessen Breite seine Dicke erheblich übertrifft, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (14) eine quer zu ihrer Achse verlaufende längliche Öffnung (15) zur Aufnahme der Last in Ruhezustand aufweist, wobei sich die läng· ate Abmessung der Last etwa parallel zur längsten Abmessung der Öffnung (15) erstreckt und die Breite der Last in einer zur Wicklungsachse etwa parallelen Ebene liegt, und daß sich die Wicklung in Achsenrichtung über die Breite der Last hinaus erstreckt und jeder Abschnitt der Wicklung mehrere Wicklungswindungen enthält, und daß Einrichtungen zum Speisen jedes Wioklungsabechnitts mit einer Spannung etwa derselben Phase vorgesehen sind, wobei diese Spannung der Vioklungsanzahl des Abschnitts verhaltnisgleiob ist.
2. 2. Unterteilte Wicklung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß alle Abschnitte der Wicklung die gleiche Windungszahl aufweisen und dieselbe axiale Abmessung haben.
3. 3. Unterteilte Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung mehrere Abschnitte aufweist, um Werkstücke verschiedener Breite erwärmen zu können.
4. 4. Unterteilte Wicklung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizgut in der Richtung der Wloklungs-

   P achse über Teile mindestens zweier Wioklungsahsohnitte vorspringt und daß einer dieser Wicklungsabschnitte jeden in Aohsenrichtung verlaufenden Kantenteil des Heizgutes während dessen Erwärmung im wesentlichen überdeckt.
5. 5. Unterteilte Wicklung nach Anspruch 4, dadurch ge« kennzeichnet, daß sich jeder in Achsenrichtung verlaufend· Kantenteil des Heizgutes etwa zur Hälfte durch einen der Wioklungsabschnitte hindurcherstreckt.
6. 6. Unterteilte Wicklung nach Anspruch 1, dadurch ge- ^ kennzeichnet, daß die Wioklung zwecks Erwärmens von Heizgut schwankender Breit· in mehrere Abschnitte unterteilt ist und mindestens einer der Abschnitte elektrisch isoliert ist, um zum Erwärmen von verhältnismäßig schmalem Heizgut die Betriebslänge der Wioklung zu verringern.
7. 7· Unterteilte Wioklung naoh Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um dia Spannung für diejenigen Wloklungsabsohnltte etwas zu erhüben, die neben den

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   axial gerichteten Endabschnitten des Heizgutes angeordnet sind, um dadurch Wärmeverluste dieser Endabsohnitte auszugleichen.
8. 8. Unterteilte Wicklung für einen Induktionsofen zua gleichmäßigen Erwärmen von Heizgut, dessen Länge seine Breite und dessen Breite seine Dicke erheblich übersteigt, wobei die Wicklung in gleichachsige Abschnitte unterteilt ist, dadurch, gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt der Wicklung mehrere Windungen hat, die eine längliche, quer zur Wioklungsaohse verlaufende Aufnahmeöffnung für das Heizgut bilden, wobei die längste Abmessung der Öffnung parallel zur längsten Abmessung des Heizgutes verläuft, dessen Breite parallel zur Wicklungsachse angeordnet ist, und daß manche Wicklungsabschnitte eine größere Windungsanzahl haben als andere Wicklungsabschnitte, wobei sich das Heizgut während des Erwärmens im Ruhezustand innerhalb der Wicklung befindet und diese sich in der Achsenrichtung über die Breite des Heizgutes erstreckt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um getrennt jedem Wicklungsabschnitt eine gleichphasige Spannung zuzuführen, die etwa verhältnisgleich zur Windungszahl jedes Wioklungsabsohnittes ist, damit je Windung über die ganze Länge der Wicklung hin eine konstante Spannung erreicht wird.
9. 9* Unterteilte Wicklung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder sich in Achsenrichtung erstrecken-

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   de Kantenteil des Hoizgutes bis in de» nittleren Teil einer der Wicklungsab»ohnitte reicht.
10. 10. Unterteilte Wicklung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen ihrer Ahsohnitte (E, A)₁ die eich an ihren Enden befinden, alt Einrichtungen (3'4, 37) für eine schwache Verstärkung der diesen Wicklungeabschnif·» ten zugeführt en Spannung ausgerüstet sind, um die Wärmerer»

    ^ lust« an den in Achsenriohtung verlaufenden Kantenteilen de» Helggute» auszugleichen.
11. 11. Unterteilte Wicklung naoh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da© sie mit lotrechter Achse angeordnet und ihr abwärtsgerichtetes Ende zur Aufnahme des Uelzgutes offen ist, daß ferner der Mittlere Teil dee verhältnismäßig kleinen Heizgutes von einen großen Abschnitt der Wicklung umgeben ist, der untere Kastenteil des in der Wicklung befindlichen lieizgutes aber von einem verhältnis» mäßig kleinen Wicklungsabschnitt umgeben ist, und daß

    Ψ schließlich Über de« alitieren tficklungsabschnift mehrere kleine Wioklungsabschnitte angeordnet sind, so daß die Wicklung Heizgut von verschiedener Breite erwärmen' kann.
12. 12. Unterteilte Wicklung nach Anspruch Ii₉ dadurch gekennzeichnet, daß der den unteren Kantenteil des Meissguten uagobegtde Wiokltingaabnohnitt uuä üie über ύοη mittleren . Wioklisngsabsohnitt befindli@lieii kleiEi@n Wiokiungsabsohnitte üit Einriülatftngeni vereeten eia^, duroli weiotis die Spannung Ittictit v®retärkt wir<l_v en iataroii VttTäeverlueto mn i@a eich in AQfeow&^olttiiiig eritrookendeu

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    teilen verschieden großen Heizgutes auftreten.
13. 13. Unterteilte Wicklung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um bei« Erwärmen von Heizgut kleinerer Breite mindestens den obersten kleinen Vioklungsabschnitt zu isolieren.
14. 14. Verfahren zum Erwärmen länglicher Metallkörper von größerer Länge als Breite und größerer Breite als Dicke in einer Induktionswicklung, deren elektrischer Leiter eine längliche Öffnung bildet, die sich quer zur Wicklungsachse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Heizgut in der Wicklung in eine Lage bringt, in der diese-die Kanten des Metallkörpers in Achsenrichtung über* deckt und daß man mehrere Abschnitte 4er Wicklung, die längs der Wicklungsachse verteilt sind, getrennt mit Spannungen speist, die etwa verhältnisgleich der Windungszahl jedes Abschnitts sind, so daß sich ungefähr eine konstante elektrische Spannung für jede Windung über die Betriebslänge der Wicklung ergibt.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die Endabschnitte der Wioklung mit einer etwas höheren elektrischen Spannung speiet, um dadurch Wärme«- Verluste auszugleichen, die an den sich in Achsenrichtung erstreckenden Kantenteilen des Heizgutes auftreten.
16. 16. Verfahren nach Anspruoh 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizgut mehrere Brammen umfaßt, die längs der größeren Abmessung der Wicklung Stirnseite an Stirnseite angeordnet sind.

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17. 17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß da· Beizgut mehrere Brammen umfaßt, die Seitenfläche an Seitenfläche längs der kürzeren ^uerabsttessung der Wicklung angeordnet sind.

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