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Auskleidung für Induktionsspulen Die Auskleidung von gekühlten Induktionsspulen
hat allgemein die Aufgabe, die elektrische Isolation der Spule vor einer zu hohen
thermischen Beanspruchung durch die vom Erwärmungsgut her abfließende bzw. abgestrahlte
Wärme zu schützen. Außerdem soll sie in vielen Fällen die von dem durch die Induktionsspule
hindurch transportierten Erwärmungsgut ausgeübten Kräfte auf die Spule übertragen.
Zwischen Spule und Auskleidung ist dabei möglichst eine relative Bewegung zu vermeiden.
Bei induktiven Blockerwärmungsanlagen dient die Auskleidung zusätzlich noch dem
Zweck, im Falle eines Versagens der Temperaturüberwachung die Spule vor dem Angriff
des schmelzenden Metalles zu schützen. Dabei soll die Wanddicke der Spulenauskleidung
zur Erzielung eines günstigen Wirkungsgrades und guten cos-phi möglichst gering
sein.
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Der Aufbau derartiger Schutzauskleidungen kann aus mehreren Schichten
bestehen. Hierfür werden bekanntlich Materialien wie z. B. Asbest, keramisches Material
oder dergl. einzeln oder auch in Kombination verwendet. Bei Schmelzöfen wird gegen
eine so vor der Spule angebrachte Schutzschicht der das Schmelzgut aufnehmende Tiegel
gestampft, während bei induktiven Blockerwärmungsanlagen diese Schutzauskleidung
nach innen vielfach durch ein zylindrisches, dünnwandiges Schutzrohr, auch Schmelzschutzrohr
genannt, aus unmagnetischem Metall zum Erwärmungsraum hin abgeschlossen ist.
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Bei richtiger Materialauswahl, Bemessung und Anordnung bilden diese
Schutzrohre zusammen mit der Auskleidung zwischen Schutzrohr und Auskleidung einen
ausreichenden, leicht auswechselbaren Schutz für die Induktionsspule unter der Voraussetzung,
daß die Temperaturen in den zu erwärmenden Me-
0 tallblöcken nicht
höher als etwa 1000 C betragen. Mit zunehmenden, über diesen Wert hinausgehenden
Temperaturen wird die Verwendung von metallischen Schmelzschutzrohren wegen des
hohen Verschleißes unwirtschaftlich. Die Schmelzschutzrohre neigen in diesem Temperaturbereich
zum Verwerfen, so daß sie beim Durchschieben des Erwärmungsgutes beschädigt bzw.
zerstört werden.
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Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich bei solchen Induktions-Erwärmungsanlagen,
bei denen das Erwärmungsgut über Gleit- oder Führungsschienen durch die Induktionsspule
transportiert wird.
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Deshalb verwendet man, insbesondere bei hohen Temperaturen, Spulenauskleidungen
die nur aus keramischem Material bestehen. Das keramische Material wird hier entweder
auf die Innenseite der wassergekühlten Kupferspule ausgeschmiert bzw. aufgestampft,
das dann in einem Sinterprozeß oder durch einen zugegebenen Härter verfestigt wird.
Auch kann eine derartige Spulenauskleidung aus mehreren Schichten, z. B. einer Verschleiß-und
einer Isolierschicht, aufgebaut sein. Im allgemeinen benötigt diese Auskleidung
jedoch eine verhältnismäßig große Wanddicke, die jedoch einen niedrigen Wirkungsgrad
und einen schlechten cos-phi zur Folge hat.
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Gibt man der keramischen Auskleidung eine geringe Wanddicke, z. B.
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8 - 20 mm, so neigt sie zur Rißbildung, zum Abbröckeln und Abplatzen
von der Spule, da diese als Träger dieser Masse anderen Dehnungsgesetzen unterworfen
ist als die Auskleidung selbst. Außerdem wäre die dünne Auskleidung mechanisch nicht
in der Lage, die von den Gleitblechen zum horizontalen Transport der Blöcke durch
den Spulenraum ausgehenden Kräfte und Beanspruchungen aufzunehmen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine keramische Auskleidung für
gekühlte Induktionsspulen mit relativ geringer Wanddicke zu schaffen, die den hohen
Beanspruchungen wesentlich länger standhält als die bekannten keramischen Auskleidungen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß sie aus wenigstens einem vorgefertigten
dünnwandigen Rohr besteht, in das Drahtwendel aus hochhitzebeständigem Metall wendelförmig
eingebettet sind.
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Wie Versuche gezeigt haben, widerstehen derartige mit Drahtwendeln
armierte keramische Rohre selbst relativ dünnster Wandstärke den hohen Beanspruchungen,
und es wurde ein vielfaches der Lebensdauer der früheren Auskleidungen erreicht.
Selbst, wenn nach längerer Betriebsdauer in der Rohrwandung gelegentlich Spannungsrisse
auftraten, führten diese nicht zum Abplatzen von größeren Teilen der Rohrwandung.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Rohre leicht ausgewechselt
werden können.
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Die \landung der keramischen Rohre besitzt vorzugsweise eine Dicke
von 8 - 20 mm.
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Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung besteht die
keramische Spulenauskleidung aus mehreren hintereinander liegenden Rohren, die an
den Stoßstellen überlappen oder an den Stirnseiten mit Nut und Feder ausgerüstet
sind.
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Die in den keramischen Rohren eingebetteten Drahtwendel können als
Elektroden verwendet und an ein Melderelais bzw. Meldesystem angeschlossen werden.
Hierdurch kann das Vordringen von etwaigem flüssigem Metall oder sonstigen Fremdkörpern,
wie z. B. Zunder, zur Spule hin rechtzeitig gemeldet werden.
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An Hand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert.
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In Abbildung 1 ist eine induktive Erwärmungsanlage für Metallblöcke
mit waagerecht angeordneter Induktionsspule und in Abbildung 2 ein Querschnitt durch
diese Anlage chematisch dargestellt. Mit 1 ist die wassergekühlte Induktionsspule
bezeichnet, durch welche die metallischen Blöcke 2 über das Gleitblech 3 aus hitzebeständigem
Metall taktweise in Pfeilrichtung vorgeschoben werden. Zum Schutz der Induktionsspule
gegen die von den erwärmten Blöcken ausgehende Wärmestrahlung und vor dem Angriff
des schmelzenden Metalls im Falle des Versagens der Temperaturüberwachung usw. sind
zwischen den Blöcken 2 und der wassergekühlten Induktionsspule 1 eine Wärmeisolierschicht
4, z. B. aus einer hochfeuerfesten Keramikfaser, und vier hintereinanderliegende
Rohre 5 aus keramischem Material angeordnet. In den Rohren 5 sind Drahtwendel 6
wendelförmig eingebettet, welche die mechanische Festigkeit und die Lebensdauer
der Rohre 5 um ein Vielfaches erhöhen.
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Die Verwendung der Erfindung bei einer senkrecht angeordneten Induktionsspule
zeigen die Abbildungen 3 und 4. Auch in diesem Falle befindet sich zwischen der
wassergekühlten Induktionsspule 7 und dem zu erwärmenden Metallwerkstück 8, z. B.
einem Stahlknüppel, eine Wärmedämmschicht 9 sowie drei mit Drahtwendeln 10 verstärkte
Rohre 11 aus keramischem Material. Besteht die Gefahr, daß die keramischen Rohre
11 beim Transport der Metallwerkstücke durch die Spule berührt oder gestreift werden,
so kann ein metallischer Schutz vorgesehen werden. Dieser besteht vorzugsweise aus
mindestens 2 Schalen 12 aus hochhitzebeständigem unmagnetischem Metall.
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Sie sind einseitig befestigt, so daß sie sich beim Erwärmen unabhängig
voneinander zur anderen Seite hin ausdehnen können.