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Hochleistungsinduktionsrinnenofen Die Erfindung betrifft Hochleistungsinduktionsrinnenöfen,
insbesondere zum Schmelzen, Warmahlten und Überhitzen von Metallen, Gußeisen und
Stahl.
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Um die Leistung derartiger Öfen zu steigern, ist man bestrebt, die
elektrische Kopplung zwischen Spule und Schmelsrinne zu erhöhen, indem man den Abstand
zwischen der Wicklung und der Schmelzrinne verkleinerte.
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Zu diesem Zweck ist es bekannt, (DT-OS 2 126 768) von der allgemein
üblichen Luftkühlung der Spulenwicklung abzugehen
und als Spulenschutzzylinder
eine dunne, direkt aus den wassergekühlten Leiterprofilen aufliegende Schicht aus
elektrisch isolierendem Material vorzusehen, wobei innerhalb dieser Isolierschicht
gegebenenfalls noch ein weiterer, zur Vermeidung von Wirbelströmen mehrfach axial
geschlitzter Zylinder aus elektrisch leitendem Material eingebettet sein und mit
Hilfe bekannter Schaltungen auch gleichzeitig zur Überwachung von durchsickerndem
Schmelzgut dienen kann.
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Dabei ging man von dem Gedanken aus, die bei rinnenlosen Induktions-Tiegelöfen
bekannten günstigen Kopplungsverhältnisse auf Induktions-Rinnenöfen zu übertragen
und die Leiter durch in den Leiterquerschnitten vorgesehene, von einem flüssigen
Kühlmittel, beispielsweise Wasser durchströmte Kühlkanäle zu kühlen, wie dies bei
induktions-Tiegelöfen üblich ist. In entsprechender Berücksichtigung der unterschiedlichen
Stromverdrängungseffekte wurden dabei die Kühlkanäle zur Spuleninnenseite und nicht
wie bei Induktions-Tiegelöfen üblich, zur Spulenaußenseite versetzt angeordnet.
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Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß um
eine ausreichende Kühlung der Leiterquerschnitte zu erreichen, ein außerordentlich
groß dimensionierter Kahlkanal erforderlich ist, weil bei Induktionsrinnenöfen im
Gegensatz zu den Tiegelöfen die Unterteilung der Spule auf ihre Länge in mehrere
Kühlzonen nicht möglich ist.
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Die großen Xühlkanale erfordern aber einen großen Leiterquerschnitt,
und das ergibt wiederum eine unverhältnismaßig große Spulenlänge, ohne daß die im
Hinblick auf das anzustrebende hohe Übersetzungsverhältnis erf orderliche große
Wicklungszahl in optimaler Weise erreichbar ist.
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Der große Leiterquerschnitt und die große Spulenlänge haben darüber
hinaus ein großes Spulengewicht zur Folge, wodurch das Auswechseln der Induktoreinheit
erschwert wird0 Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu
vermeiden, d.h. eine äußerst wirksame Kopplung zwischen Primärspule und Schmelzrinne
und gleichzeitig ein hohes Übersetzungsverhältnis zu erreichen, ohne dies mit einer
sehr langen und schweren Spule mit großem Leiterquerschnitt erkaufen zu müssen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, den Leiterquerschnitt
beiderseits der Symmetrie-Linie mit Kühlkanälen zu versehen, durch die ein flüssiges
Kühlmittel, beispielsweise Wasser, im Gegenstrom zirkuliert.
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Demnach betrifft die Erfindung einen Hochleistungs-Induktionsrinnenofen
mit direkt flüssigkeit sgekühlter Induktionsspule, wobei ein dünner Spulenschutzzylinder
aus isolierendem Iviaterial ggf. unter Einshluß eines weiteren der
Überwachung
von Rinendurchbrüchen dienenden Zylinders au in Längsrichtung geschlitztem elektrisch
leitenden Material direkt auf den Spulenwicklungen aufliegt und die Rinne gegen
diese Schutzzylinder gestampft wird, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem
Leiterquerschnitt der Wicklung der Primärspule beiderseits der Symmetrie-Linie jeweils
ein ILühlkanal vorgesehen ist, durch den das flüssige Kühlmittel, vorzugsweise Wasser
im Gegenstrom zirkuliert.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es stellen dar: Fg. 1 einen Schnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 2 durch einen
erfindungsgemäßen Induktionsrinnenofen und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie
II-II in Fig. 1.
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Gemäß der stark vereinfachten Darstellung in der Zeichnung besteht
der erfindungsgemäße Hochleistungsinduktionsrinnenofen aus dem mit 1 bezeichneten
Herdteil, an dem in bekannter und daher nicht in Einzelheiten dargestellter Weise
unten eine auswechselbare Induktoreinheit 2 angeordnet, beispielsweise unter Zwischenschaltung
einer Dichtung 3 mit Schrauben angeflanscht ist. Die Induktoreinheit besteht aus
dem Eisenjoch 4, dessen mittlerer Schenkel 5 von der Induktionsspule 6 umgeben wird,
die den Primärstromkreis bildet.
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Die Spule selbst besteht aus einzelnen Leitern 7, die beim dargestellten
Beispiel rechteckigen Querschnitt haben und aus Kupfer sind.
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Die Leiter werden direkt vom Spulenschutzzylinder 8 umgeben, der
aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und sehr dünn sein kann. In den
Zylinder eingebettet oder ihn an seiner ÄuPenseite umgebend kann bekannterweise
ein Zylinder aus in Längsrichtung geschlitztem elektrisch leitenden Material angeordnet
sein, der mit Überwachungs-und Sicherheitseinrichtungen verbunden ist.
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Direkt gegen die Außenfläche des Spulenschutzzylinders oder des ihn
umgebenden elektrisch leitenden Zylinders ist das feuerfeste Material 9 unter Aussparung
der Schmelzrinne 10 gestampSt.
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Zur Kühlung der Leiter 7 dient ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise
Wasser, das in zwei getrennten Kreissäulen im Gegenstrom durch in dem leiter 7 sorgesehene
Kühlkanäle 11 und 12 geleitet wird. Dabei fließt beispielsweise durch das Rohr 13
kaltes Wasser in die spulenäußeren Kühlkanale 11 und tritt erhitzt durch das Rohr
14 aus. Durch das Rohr 15 wird kaltes Kühlmittel des zweiten Kreislaufes den spuleninnenseitigen
Kühlkanälen 12 zu- und durch das Rohr
16 heiß abgeleitet.
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Durch die doppelten Kühlkanäle und den Gegenstrom des Kühlmittels
ist es möglich,bei vergrößerter Kühlfläche den Querschnitt der einzelnen Kühlkanäle
zu vermindern und damit auch den Querschnitt der leiter, so daß trotz hoher Windungszahl
und großem Übersetzungsverhältnis die Spule kurz und leicht ausgeführt werden kann,
wobei sich das von beiden Endender Spule, in zwei getrennten Kreisläufen zugeführte
Kühlmittel bei seinem Durchgang durch die Wicklungen erwärmt, jedoch im Durchschnitt
in jedem Leiterquerschnitt eine gleichmäßige temperatur über die gesamte Spulenlänge
erhalten bleibt, weil beispielsweise im letzten leiter an einem der beiden apulenenden
zwar einer der Kühlmittelströme in nach dem Durchlaufen der gesamten Spule heiBem
Zustand austritt, diesem heißen austretenden Kühlmittel jedoch als Ausgleich das
kalte einströmende Kühlmittel des zweiten Kreislaufes gegenübersteht und sich dieser
Ausgleich über die ganze Spulenlänge fortsetzt, wobei in jeder Richtung gesehen
ein Kühlmittelstrom von Leiter zu Leiter wärmer, der andere aber kälter wird.
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Gegenüber den bekannten Konstruktionen zeichnet sich demnach die
Erfindung durch eine vergleichsweise niedrigere Kühlwassertemperatur , durch kleine
Spulenlänge und somit kleines Induktorgewicht bei hohem elektrischen Wirkungsgrad,
hohem Leistungsfaktor und hoher Leistungskonzentration aus,
weil
durch die in zwei Kühlkanälen wirksame Gegenstromkühlung auch bei kleinem Kanalquerschnitt
eine große Kühlfläche im Wärmeaustausch mit einer großen Kühlwassermenge steht.