DE2313157C3 - Induktions-Tiegelofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Induktions-Tiegelofen mit einem keramischen Tiegel, der sich am Inneren der ihn umgebenden zylindrischen Spule abstützt, an deren Mantelfläche gleichmäßig verteilte Transformator-Blechpakete angeordnet sind, die durch radial nach außen gerichtete, sich an den aufrecht stehenden Säuren des Ofen-Grundrahmens anliegende Spannelemente gegen die Spule gepreßt sind.

Diese Konstruktion wird bei großen Öfen angewendet, deren denTiegel.die Spule und die Transformator-Blechpakete aufnehmender Grundrahmen an einem Kipprahmen angeordnet ist. Bei diesen Öfen wird der Grundrahmen mit dem Tiegel zum Auslaufenlassen der Schmelze mit hydraulischen oder pneumatischen Mitteln um die Gießschnauze geschwenkt.

Bei einem solchen Ofen werden innen auf die allseitig elektrisch isolierte Spule, deren Windungen in Achsrichtung durch End- und Zwischenstücke festgelegt sind, Asbestlagen aufgebracht. Auf diesen wird durch Einstampfen der feuchten keramischen Masse der Tiegel hergestellt. Durch die Asbestlagen hindurch wird zunächst beim Trocknen des Tiegels die Feuchtigkeit ausgetrieben. Später dienen dann die Asbestlagen zur Wärmeisolierung und Temperaturregelung in der Keramik, um deren allmähliches Versintern in den gewünschten Grenzen ablaufen zu lassen.

Außen auf der Spule befindet sich eine Isolierzwischenlage zur galvanischen Trennung der stromdurchflossenen Spule von den auf Erdpotential liegenden Transformator-Blechpaketen, die gleichmäßig verteilt am äußeren Umfang der Spule angeordnet sind (vgl.

hierzu auch die deutsche Patentanmeldung B 21 777 Vl/3|a).

Die Transformator-Blechpakete haben die Aufgabe, die Spule, an weicher der mit der Schmelze gefüllte keramische Tiegel anliegt, radial nach außen abzustützen. Zu diesem Zweck sind zwischen den Transformator-Blechpaketen und den aufrecht stehenden Säulen des geerdeten Ofen-Grundrahmens waagrecht angeordnete Spanneinrichtungen vorgesehen, die mit

ίο ihren Gewindestücken in die Gewindehülsen der Säulen eingreifen. Durch diese Schraubverbindungen läßt sich die Länge der Spanneinrichtungen gegenüber den Transformator-Blechpaketen verändern und dadurch deren Anpreßkraft gegen die Spule einstellen.

Die Spanneinrichtungen sind in sich elastisch ausgebildet, um immer einen Kontakt zwischen der Spule und dem keramischen Tiegel sicherzustellen, der bei verschiedenen Temperaturhöhen unterschiedliche Ausdehnungen aufweist und wenn er sich nicht mehr an der Spule abstützen kann, durch den Druck der Schmelze nach außen Risse bekommt.

Aus »Foundry« Juli 1972, S. 32, ist es vorbekannt, die Transformator-Blechpakete mit das Ofengerüst durchdringenden Spannschrauben an die Induktionsspule zu pressen, um die Lebensdauer der Tiegelzustellung zu verlängern. Werden bei einer Reparatur des Ofens die Spannschrauben gelockert, so trennen sich diese von den Transformator-Blechpaketen, die dann von einem weiteren Monteur gehalten werden müssen, damit sie

•|o nicht herunterfallen. Auch bei der Montage sind wiederum mehrte Personen so lange erforderlich, bis die Transformator-Blechpakete in die richtige Lage gebracht und gegen die Spule angepreßt sind.

Die Transformator-Blechpakete dienen aber auch noch der Führung des außerhalb des Tiegels in der Luft verlaufenden magnetischen Feldes der Spule. Da der Rückschluß der Transformator-Blechpakete kein vollkommener ist, wird durch einen Teil des magnetischen Feldes der Spule in die aus Eisen bestehenden Teile des Ofen-Grundrahmens eine Spannung induziert. Da die Ofenbauteile über die Spanneinrichtungen mit den übereinander und am Spulenumfang nebeneinander verteilt angeordneten Transformator-Blechpaketen geschlossene Kreise bilden, so fließen in allen diesen Teilen dem Streufeld und der induzierten Spannung entsprechende Ströme durch die der Stromverbrauch des Ofens erhöht wird. Diese Ströme verursachen außerdem auch noch an den von den Gewinden der Spanneinrichtungen und denjenigen der Säulen des Ofen-Grundrahmens gebildeten Stromübergangsstellen Schmorstellen, durch welche die Gewinde nicht mehr freigängig sind. Sind solche Schmor- oder Brandstellen zwischen den benachbarten, aufeinander aufliegenden Gewindeabschnitten entstanden, so ist es nicht mehr möglich, die Kräfte, mit denen die Spanneinrichtungen auf den Transformator-Blechpaketen aufliegen, durch entsprechende Werkzeuge wie z. B. Drehmomentschlüssel zu messen und die Spanneinrichtungen richtig einzustellen. Dies führt beim Betrieb des Ofens zu

(>o Schäden an diesem, weil bei zu schwachen Anpreßdrükken derTransformator-Blechpakete durch <;in übermäßiges Aufweiten der Spule deren Isolation beschädigt wird und außerdem auch noch durch die dem keramisch zugestellten Tiegel fehlende Abstützung an diesem

ft 5 Risse entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Induktions-Tiegelofen der eingangs genannten Art die Abstützung für die Transformator-Blechpakete so zu

gestalten, daß sie unter Berücksichtigung der elektromagnetischen Gegebenheiten (insbesondere geeignete Isolation) und der mechanischen Erfordernisse (insbesondere ausreichende Abstützung der Spule und des Tiegels) ein leichtes Ein- und Nachstellen des Anpreßdruckes sowie eine personalsparende Montage bzw. Demontage der in Rede stehenden Teile gestattet.

Insbesondere sollen auch Stromdurchgänge zwischen den Gewinden der Spanneinrichtungen und denjenigen der aufrecht ziehenden Säulen des Ofen-Grundrahmens unterbunden werden, um dadurch die Freigängigkeit dieser Schraubverbindungen sicherzustellen, die im Ofenbetrieb für das einwandfreie Ein- und Nachstellen des Anpreßdruckes der Spannelemente gegen die Transformator-Blechpakete immer wieder benötigt werden.

Diese Aulgabe wird erfindur.gsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Mantelflächen der Transformator-Blechpakete Halteplatten für die Widerlager angeordnet sind, die kartenförmige Ausnehmungen mit Abdeckungen für die Aufnahme der Druckkörper aufweisen, die sich in den Spanneinrichtungen abstützen, und sowohl die Widerlager als auch die Druckkörper gegeneinander isoliert sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden sind noch einige Sonderfälle vorteilhafter Ausführungsformen genannt.

Soll das Fließen eines besonders starken Stromes zwischen einem Transformator-Blechpaket und dessen Spanneinrichtung unterbunden werden, so kann aus Gründen der Betriebssicherheit die elektrische Isolierung mit Vorteil aus zwei aufeinanderliegenden Oxydkeramiken bestehen.

Für den Fall, daß zwischen einem Transformator-Blechpaket und dessen Spanneinrichtung nicht genau bestimmbare Kippkräfte auszugleichen sind, kann die elektrische Isolierung bevorzugt aus einem Preßstoff und einer Oxydkeramik bestehen, die aufeinander liegen.

Weiterhin kann, je nachdem ob es sich um die Reparatur eines Ofens oder um den Neubau eines solchen handelt, aus Gründen der Fertigungsvereinfachung zwischen verschieden ausgeführten Isolierungen ausgewählt werden, wobei vorzugsweise die Oxydkeramik als Schichten auf das Widerlager und/oder den Druckkörper aufgespritzt sind oder der eine oder beide Körper aus einer Oxydkeramik bestehen.

Selbstverständlich kann auch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die das Widerlager aufnehmende Halteplatte aus einem Preßstoff oder einer Oxydkeramik hergestellt sein.

Die Erfindung wird r,achfolgend anhand der Zeichnung besprochen, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Die Figur zeigt in der Seitenansicht teilweise geschnitten die zwischen der Wandung des Tiegels und einer aufrecht stehenden Säule des Ofen-Grundrahmens angeordneten Teile.

Zum Tiegel 1 hin, der durch das Stampfen der keramischen Masse 2 hergestellt ist, befindet sich auf der Spule 3 eine Asbestzwischenlage 4.

Die aus einem Hohlleiter bestehende Spule 3 ist allseitig elektrisch isoliert, mit dem Kühlsystem und der Stromversorgung in bekannter Weise verbunden. Die einzelnen Windungen der Spule sind in ihrer Achsrichtung durch nicht dargestellte End- und Zwischenstücke festgelegt.

Außen auf der Spule 3 ist eine Isolierzwischenlage 5 aufgebracht Gegen diese legen sich in Spulenhöhe und am Umfang gleichmäßig verteilt, die der Führung des ίο äußeren magnetischen Kraftfeldes dienenden, auf Erdpotential liegenden Transformator-Blechpakete 6 an, von denen eines dargestellt ist

Auf der Mantelfläche des Transformator-Blechpaketes 6 befindet sich die Halteplatte 7 für das Widerlager 8. Dieses hat eine kalottenförmige Ausnehmung 9 zur Aufnahme des Druckkörpers 10, der sich in der Spanneinrichtung 11 abstützt.

Diese greift mit ihrem Gewindeteil 12 in die aufrecht stehende Säule 13 des geerdeten Ofen-Grundrahmens ein. Diese Säulen 13 sind den Transformator-Blechpaketen 6 gegenüberliegend gleichmäßig am äußeren Umfang des Ofens angeordnet

Mit ihrem Gewindeteil 12 läßt sich oie Spanneinrichtung 11 mit einem Anpreßdruck gegen das Transformator-Blechpaket 6 anstellen, der erforderlich isi. um im Ofenbetrieb die Spule 3 und den keramisch zugestellten Tiegel 1 einwandfrei abzustützen.

Da sich durch unterschiedlich hohe Temperaturen der Tiegel 1 und damit auch die Spule 3 verschieden weit ausdehnen, ist die Spanneinrichtung 11 in sich durch die gegeneinander angestellten Tellerfedern 14 elastisch ausgebildet. Somit ist sichergestellt, daß der Tiegel und die Spule in jedem Betriebszustand fest aneinander anliegen.

Beim Ausführungsbeispiel entsprechend der Zeichnung ist auf dem Druckkörper 10 und im unteren Teil des Widerlagers 8 je eine Oxydkeramik 15, 16 aufgespritzt.

Im oberen Teil des Widerlagers 8 ist durch eine andere Schraffur ein Preßstoff 17 angedeutet, der anstelle der Oxydkeramik 16 verwendet werden kann.

Selbstverständlich ist es auch möglich, das Widerlager und den Druckkörper aus einer Oxydkeramik herzustellen. Für diesen Fall sind für diese beiden Teile in der ■15 Zeichnung die Bezugszahlen 8', 10' verwendet worden.

Die Halteplatte 7 kann aus Metall, einer Oxydkeramik oder einem Preßstoff bestehen.

Mit 18 ist eine Abdeckung bez2ichnet, die am

Widerlager 8 befestigt ist und den Druckkörper 10 gegen Herausfallen sichert, solange noch nicht die Spanneinrichtung 11 montiert oder in ihrer Länge richtig eingestellt ist

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die galvanische Trennung 5s der Transformator-Blechpakete von den sie abstützenden Spanneinrichtungen zwischen deren Gewinderollen und den Säulen des Ofen-Grundrahmens keine vagabundierenden Ströme mehr fließen können und durch die einwandfreie Ein- und Nachstellbarkeit der Spanndn einrichtungen gegenüber den Transformator-Blechpaketen über die Dauer einer Ofenreise erhalten bleibt, die aus diesem Grund wesentlich verlängert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Jnduktions-Ttegelofen mit einem keramischen Tiegel, der sich am Inneren der ihn umgebenden zylindrischen Spule abstützt, an deren Mantelfläche gleichmäßig verteilte Transformator-Blechpakete angeordnet sind, die durch radial nach außen gerichtete, sich an den aufrecht stehenden Säulen des Ofengrundrahmens anliegende Spannelemente gegen die Spule gepreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Mantelflächen der Transformalor-BIechpakete (6) Halteplatten (7) für die Widerlager (8, 8') angeordnet sind, die kartenförmige Ausnehmungen (9) mit Abdeckungen (18) für die Aufnahme der Druckkörper (10,10') aufweisen, die sich in den Spanneinrichtungen (11) abstützen und sowohl die Widerlager (8,8') als auch die Druckkörper (10, 10') gegeneinander isoliert sind.

2. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Druckkörper (10) und die Widerlager (8) an ihren Berührungsstellen Oxydkeramikschichten (15,16) aufgebracht sind.

3. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Druckkörper (10) eine Oxydkeramikschicht (13) und auf die Widerlager (8) eine Preßstoffschicht (17) an ihren Berührungsstellen aufgebracht sind.

4. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (10') und das Widerlager (8') aus einer Oxydkeramik bestehen.