DE216628C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■KLASSE'21 Α/ GRUPPE

Bei den bisher bekannten elektrischen Transformatoröfen für metallurgische Zwecke, bei denen in bekannter Weise die Transformatorschenkel in den Ofen selbst eingesetzt sind und von den das Schmelzgut enthaltenden, in sich geschlossenen Schmelzrinnen umschlossen werden, tritt infolge der verhältnismäßig großen Entfernung der sekundären Windung, des Schmelzguts, vom Eisenkern eine hohe Kraft linienstreuung auf; die Streuung zieht, wie bekannt, eine hohe Phasenverschiebung nach sich, die die Anwendung niedriger Periodenzahlen und damit kostspieliger Stromerzeugeranlagen erforderlich macht und das Anschließen des Ofentransformators an ein Stromerzeugernetz, das auch andere Stromverbraucher zu speisen hat, untunlich erscheinen läßt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Streuung dadurch herabzumindern, daß man eine sekundäre Draht- oder Stabwicklung auf dem Transformatorschenkel selbst anordnet, wobei vorzugsweise der in dieser Wicklung induzierte Strom dem Schmelzgut durch; die Vermittlung in die Ofenwand eingesetzter Elektroden zugeführt und so für die Beheizung nutzbar gemacht wird. Doch wurden hierbei ganz befriedigende Ergebnisse nicht erzielt, da durch die Anordnung der sekundären Bewicklung in der besagten Art dem Übel nicht in einem im Verhältnis zu der Umständlichkeit der Anordnung stehenden Maße gesteuert wird, und da andererseits, wenn eine Anordnung für die Nutzbarmachung des Stromes der Sekundärwicklung nicht vorgesehen, diese Wicklung also in sich kurzgeschlossen ist, sehr viel elektrische Energie durch Erzeugung von Stromwärme in der Wicklung verloren geht.

Gemäß vorliegender Erfindung soll die Streuung in sehr einfacher und dabei immerhin recht wirksamer Weise herabgemindert werden durch eine besondere Gestaltung des Querschnitts der Schenkel und Anordnung der die Schenkel zusammensetzenden Bleche, welch letztere Anordnung ihrerseits wiederum eine neuartige Ausbildung der Transformator] oche bedingt. Die neue Anordnung baut sich auf der bekannten Tatsache auf, daß bei weitem mehr Streukraftlinien aus. denjenigen Flächen des Schenkels austreten, die durch die Kanten der zusammengepreßten Blechlamellen gebildet sind, als aus den beiden je von der äußeren Breitseite der beiden äußersten Blechlamellen gebildeten Flächen. Diese Tatsache erklärt sich, wie bekannt, dadurch, daß die in den Blechen kreisenden Wirbelströme dem Heraustreten der Kraftlinien aus dem Eisenkern . in Richtung quer zu den Blechen entgegenwirken.

Es sollen nach der Erfindung zwecks Verringerung der Streuung die durch die äußersten Blechlamellen gebildeten Flächen des Schenkels beträchtlich breiter gehalten werden als die durch die Kanten der zusammengepreßten Bleche gebildeten Flächen, mit anderen Worten: es soll die Breite der Bleche wesentlich größer gemacht werden als die Schichtstärke des. zusammengepreßten Blechpakets. Hierdurch werden Schenkel von länglich-rechtwinkliger Querschnittsform erhalten.

Die Längenausdehnung der Schmelzrinnen,

die die in dieser Weise ausgebildeten Schenkel umschließen, ist naturgemäß größer als bei quadratischem oder kreisähnlich gestaltetem Schenkelquerschnitt unter sonst gleichen Verhältnissen; hierdurch erhöht sich . auch der Widerstand, den das in den Rinnen enthaltene Schmelzgut dem Hindurchgang des in ihm induzierten Stromes entgegensetzt; durch die Erhöhung des Widerstandes des Sekundärstrornkreises wird, wie bekannt, die Phasenverschiebung herabgemindert, also eine günstige Wirkung erzielt.

Bei der gewöhnlichen Anordnung der die Schenkelenden verbindenden Joche des Transformators als gerade, zur Richtung der Schenkel senkrecht gerichtete, lamellierte Stäbe müßten, wenn die Anforderung, daß die zusammenstoßenden Kanten der Bleche von Schenkel und Joch an der Stoßstelle sich nicht kreuzen sollen, erfüllt sein soll, bei Wechselstromtransformatoren mit zwei gemäß der Erfindung ausgebildeten Schenkeln diese im Grundriß derart aufgestellt sein, daß ihre schmalen Stirnseiten gegenein andergekehrt sind bzw. die langen Achsen der Querschnitte beider Schenkel in eine Linie fallen. Hierbei würde aber, wie leicht einzusehen ist, eine sehr unzweckmäßige Ofenform erhalten werden. Der Ofen würde im Grundriß unverhältnismäßig lang und schmal sein, und der als Arbeitsherd dienende erweiterte Schmelzraum zwischen den Schenkeln, in welchen die beiden die Schenkel umschließenden Schmelzrinnen einmünden, würde sehr klein ausfallen.

Beide Übelstände werden vermieden, und es. werden sehr günstige Verhältnisse erhalten, wenn man die Schenkel derart aufstellt, daß die breiten Seitenflächen beider Schenkel gegeneinandergekehrt sind und ihre kurzen Querschnittsachsen in eine Linie fallen; bei dieser Anordnung läßt sich der Grundriß des Ofens so gestalten, daß seine Form nicht allzusehr von der Quadratform abweicht, und der erweiterte Arbeitsherd kann eine reichliche Flächenausdehnung· erhalten.

Da aber bei dieser Stellung der Schenkel gegeneinander die Bleche der beiden Schenkel nicht in gleichen, der Verbindungsachse beider Schenkel parallelen Ebenen, liegen, sondern in auf dieser Achse senkrecht stehenden, voneinander getrennten, vertikalen Ebenen, so kann in diesem Falle, wenn die oben ausgesprochene Anforderung, daß die Bleche von Schenkeln und Joch an den Stoßstellen sich nicht kreuzen sollen, erfüllt sein soll, nicht jedes der beiden die Enden der Schenkel verbindenden Joche •als ein gerader Stab ausgebildet sein, das Joch muß vielmehr derart gekrümmt gestaltet sein, daß seine beiden an die Schenkelenden anzusetzenden Enden einander parallel gerichtet sind. Die Joche werden daher vorzugsweise nach einem Halbkreis gebogen, dessen innerer Durchmesser dem lichten,. wagerechten Abstand beider Schenkel gleich ist. Die Ebene des Kreises, nach welchem das Joch gebogen ist, muß senkrecht stehen auf der den Blechen der Schenkel parallel gerichteten, senkrechten Mittelebene des Ofens; sie soll vorzugsweise entweder in die Richtung der durch die Längsachsen beider Schenkel gelegten Mittelebene des Ofens fallen oder auf dieser senkrecht stehen", d. h. wagerecht liegen. Die letztgenannte Anordnung hat im besonderen noch die Vorzüge,- daß bei derselben fürs erste die zur Abdeckung des Schmelzraumes dienenden Gewölbe oder Platten bzw. eine in der Ofendecke etwa angeordnete Arbeitstür bequem zugänglich sind und zur Vornahme von Reparaturen an der Zustellung des Ofens 0. dgl. leicht abgehoben werden können, und daß ferner das obere Joch des Transformators, das bei der neuen Anordnung, zumal da es sich sehr schmal baut, nur einen sehr geringen Teil der Ofenzustellung verdeckt, nicht jedesmal bei der Neuzustellung des Ofens abgehoben werden muß.

Auch Drehstromtransformatoren lassen sich nach dem geschilderten, den Gegenstand der Erfindung darstellenden Konstruktionsprinzip ohne jede konstruktive Komplikation leicht derart ausbilden, daß die im vorstehenden aufgezählten Vorteile erreicht, speziell auch eine günstige Verteilung der Schmelzräume erzielt wird.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des neuen Ofens dargestellt, und zwar zeigen: · ■

Fig. ι und 3. zwei senkrechte Schnitte durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Ofen, in den ein Transformator mit zwei Schenkeln eingebaut ist,

Fig. 2 eine Oberansicht des Ofens bei teilweise weggeschnittener Ofendecke.

Fig. 4 zeigt einen Ofen, in den ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Drehstromtransformator eingebaut ist.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel baut sich der Ofen im Grundriß etwa 1,5 mal so lang als breit; die Breite der Bleche, aus denen sich jeder Sehenkel c zusammensetzt, ist etwa 3,5 mal so groß wie die Schichtstärke der Bleche. Das obere der beiden Joche b, welche, nach einem HaIbkreis gebogen, die Enden der Schenkel in der oben angegebenen Weise miteinander verbinden, ist so gelegt, daß seine Mittelebene wagerecht liegt, derart, daß eine in der Mitte der Ofendecke angeordnete Arbeitstür e, die zum Einbringen von Zuschlägen usw. in den erweiterten Schmelzherd a; in den die beiden Schmelzrinnen d ausmünden, dient, frei zugänglich ist. Das untere der beiden Joche ist so angeordnet;

daß seine Mittelebene mit der durch die beiden Längsachsen der Transformatorschenkel gelegten Mittelebene des Ofens zusammenfällt. Bei dieser Anordnung kann, wie auf der Zeichnung dargestellt, das untere Joch zusammen mit den beiden Schenkeln aus einem Stück bestehen.

Beim Drehstromtransformatorofen der Fig. 4 sind zwei der Transformatorschenkel c in derselben Stellung gegeneinander aufgestellt wie die beiden Transformatorschenkel beim Ofen der Fig. 1 bis 3. Der dritte Schenkel ist in einer um 90 ° gedrehten Stellung derart symmetrisch angeordnet,· daß die Spur punkte der Längs achsen der drei Schenkel im Grundriß etwa in' den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks liegen. Beide Enden jedes der beiden erstgenannten Schenkel sind mit den Enden des dritten durch Joche b verbunden, die etwa nach einem Quadranten gekrümmt sind, derart, daß die Richtung des einen Endes jedes Joches senkrecht auf der Richtung des anderen Endes steht, und daß so die Bleche von Jochen und Schenkeln an den Stoßstellen gleichgerichtet sind. Die Mittelebenen der Joche müssen hier in einer wagerechten und können nicht, wie beim zweischenkligen Transformator, in einer senkrechten Ebene liegen. Der als Arbeitsherd ausgebildete, zwischen den drei Schenkeln liegende Teil α des Schmelzraumes, in welchen die die drei Schenkel umschließenden Schmelzrinnen d ausmünden, weist bei der Anordnung der Figur ähnlich wie im Falle des Ofens mit zweischenldigem Transformator gemäß Fig. 1 bis 3 etwa rechteckige Grundrißform auf. Die zur Abdeckung des Arbeitsherdes α dienenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Abdeckplatten oder -gewölbe sind leicht zugänglich. Bei dem auf der Zeichnung dargestellten .Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist in jeden der zwischen je zwei Schenkeln gelegenen, an den Arbeitsherd α selbst angrenzenden Teile der äußeren Wand des Ofens je eine aus einer feuerfesten Platte und einer Metallscheibe bestehende Elektrode f eingelassen; es soll bei dieser Anordnung auf den Schenkeln eine sekundäre Draht- bzw. Stabwicklung angeordnet sein, und der in dieser Wicklung induzierte Strom soll den Elektroden f zugeführt werden, derart, daß die auf diese Weise durch den Arbeitsherd α hindurchgeleiteten Wechselströme das Schmelzgut jeweils in demselben Richtungssinne durchfließen wie die durch direkte Induktion. in den Schmelzrinnen erzeugten Ströme. Durch die Anordnung, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird erreicht, daß auch das im geräumigen Arbeitsherd selbst enthaltene Schmelzgut entsprechend seinem großen Durchgangsquerschnitt und dem demgemäß geringen Widerstand, den es den Strömen entgegensetzt, von derart starken Wechselströmen durchflossen wird, daß die im Arbeitsherd erzeugte Hitze nicht wesentlich geringer ist als die in den Schmelzrinnen erzeugte.

Der Verwendung eines Drehstromtransformators mit im Grundriß in Dreieckanordnung aufgestellten Schenkeln kommt, gleichgültig, welches die Querschnittsform der Schenkel und welcher Art die Anordnung der die Schenkelenden verbindenden Joche sein mag, die Bedeutung zu, daß bei derselben in dem im Raum zwischen den drei Schenkeln c angeordneten Arbeitsherd α eine lebhafte Zirkulationsbewegung des Schmelzguts erhalten wird, die, wie bekannt, in vorteilhafter Weise auf den im Ofen sich vollziehenden metallurgischen Prozeß einwirkt. Die eigenartige, von den Erfindern beim Betriebe des Ofens beobachtete Wirkung wird, wie es scheint, hervorgebracht durch das Drehfeld, welches im Betriebe durch das im Arbeitsherd enthaltene ■ Schmelzgut hindurch pulsiert.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Transformator mit lamellierten Schenkeln und Jochen für elektrometallurgische öfen, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Zwecke, das Austreten von Streukraftlinien zu verringern, die Schichthöhe der Bleche beträchtlich geringer ist als die Breite der Bleche.

2. Ausführungsform des Transformators nach Anspruch 1 für einphasigen Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel einander die Flächen der Bleche zukehren.

3. Ausführungsform des Transformators nach Anspruch 1. für Drehstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechebenen von zweien der in an sich bekannter Weise in

■ Dreiecksform angeordneten Schenkel einander parallel und zu den Blechebenen des dritten Schenkels senkrecht gerichtet sind.

4. Ausführungsform des Transformators nach Anspruch 1 bis 3 für einphasigen oder, mehrphasigen Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Zwecke, den zwischen den Schenkeln gelegenen Herd bequem zugängig zu machen, die oberen Transformat or joche nicht über dem Herde liegen, sondern zur Seite gebogen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.