DE3422930C2 - Elektromagnet für Heißtransport und/oder für Magnetscheider - Google Patents

Abstract

Bei diesem Elektromagneten (10), der insbesondere für den Heißtransport von Stählen in Hüttenbetrieben oder bei Magnetscheidern bei höheren Einschaltdauern Verwendung findet, sind in dem Magnetkörper (12) Kanäle (16) ausgebildet, durch welche über einen Ventilator (20) Kühlluft geleitet wird. Die Luft nimmt während ihres Durchgangs durch die Kanäle Wärme aus dem Magnetkörper auf und verläßt den Magnetkörper wieder. Dadurch ist es möglich, daß Isolations- und Wicklungsmaterial von schädlichen Wärmeeinflüssen, die aus der von heißem Stahl aufgenommenen Hitze resultieren, freizuhalten und die Verlustleistung zu verringern. Durch die Benutzung von Luft als Kühlmittel kann auf Zu- und Ableitungen verzichtet werden, und die Betriebssicherheit des Magneten wird über eine lange Lebensdauer aufrechterhalten.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Elektromagneten für Heißtransport und/oder für Magnetscheider mit einem Magnetkörper, mit einer Wicklung und mit einer Zwangsbelüftung, wobei über einen Ventilator Luft durch in dem Magnetkörper ausgebildete, an einem Ende offene Kanäle geführt wird.
• Derartige Elektromagnete sind aus jeder der FR-PS10 43 701, FR-PS 4 58 470, US-PS 36 93 126 und US-PS 43 78 548 bekannt.
• Der Einsatz von Elektromagneten zum Transport von heißen Stählen, wie sie in Stahl erzeugenden Betrieben anfallen, ist problematisch. Elektromagnete mit natürlichem Wärmeabgabevermögen sind nur im Aussetzbetrieb mit kleinen bis mittleren Einschaltdauern verwendbar, ohne daß Wicklungs- und Isolationsmaterial unzulässig hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Derartige überhöhte Temperaturen würden zu einem vorzeitigen Magnetausfall führen.
• Die Ursache für die großen thermischen Beanspruchungen von Elektromagneten bei Heißtransport ist darin zu sehen, daß zusätzlich zu der eigenen elektrischen Verlustleistung bei höheren Tragguttemperaturen ein erheblicher Wärmefluß vor allem in Form von Wärmestrahlung in die Magnete eindringt, der nach den Regeln der Energiebilanz, bei gegebenen Einschaltdauern, entweder zu höheren Magnettemperaturen führt oder ein erhöhtes Wärmeabgabevermögen der Magnete erforderlich macht.
• Elektromagnete werden auch eingesetzt bei Elektromagnetscheidern, d. h. um beispielsweise Eisenteile aus einer Müllfraktion zu entfernen. Die aufgenommene elektrische Leistung derartiger Elektromagnete steht dabei in unmittelbarem Zusammenhang mit der Durchflutung und damit der Feldstärke eines derartigen Elektromagnetscheiders und eine Vergrößerung der Leistung bedeutet eine Verbesserung der Effektivität des Scheiders. Bei der Aufrechterhaltung eines statischen magnetischen Feldes ist die aufgenommene elektrische Leistung identisch mit der in der Wicklung erzeugten Wärmeleistung, also der elektrischen Verlustleistung. Da die Felder eines erregten elektromagnetischen Scheiders statische Felder sind, besteht eine feste Wertkopplung zwischen aufgenommener Leistung und Erwärmung.
• Eine wirksame Verbesserung der Scheiderleistung besteht u. a. darin, höhere elektrische Leistungen zulassen zu können, ohne jedoch die für die entsprechende Isolierstoffklasse zulässige Temperaturgrenze zu überschreiten.
• Die bekannten gattungsgemäßen Elektromagnete weisen sämtlich eine runde Bauform auf. Die Kanäle für die Zwangsbelüftung sind dort entweder spiralförmig mit großer Länge zwischen den Spulen angeordnet oder durch den Magnetkörper an Stellen geführt, an denen durch sie der aktive Magnetkreis geschwächt wird. Die auf diese Weise erreichte Kühlung ist im Heißbetrieb nicht ausreichend. Wenn die Kühlleistung der bekannten Elektromagnete erhöht werden soll, würde die Ausdehnung der Kanäle unmittelbar eine Schwächung des aktiven Magnetkreises zur Folge haben. Eine zwangsläufig damit erforderliche Erhöhung der Leistung würde wiederum eine Vergrößerung des Magneten mit höherem Kosten- und Fertigungsaufwand bedingen.
• Aus der CH-PS 4 53 501 sind Elektromagnete für den Transport von Lasten und für Magnetscheider mit einer rechteckigen Bauform des Magnetkörpers bekannt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromagneten für Heißtransport und/oder für Magnetscheider zu schaffen, der sich bei geringem Aufwand durch eine hohe Betriebssicherheit bei hoher Einschaltdauer und hoher Leistung auszeichnet.
• Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kanäle wird der aktive Magnetkreis nicht geschwächt, so daß die Leistung des Elektromagneten nicht reduziert wird und der Magnet durch die effektive Kühlung eine größere elektrische Leistung aufnehmen kann. Die Pole werden nicht geschwächt und durch die geradlinigen Kühlkanäle erfolgt ein großer Luftdurchsatz.
• Bei einem innenbelüfteten Elektromagneten kann die wärmeerzeugende Wicklung direkt durch Kühlluft angeströmt werden, und damit werden die Vorteile einer intensiven Wärmeabgabe von der Wicklung an die Kühlluft genutzt. Um in diesem Fall die Wärmeabgabe möglichst intensiv zu gestalten, besteht die Wicklung, wie an sich schon aus der FR-PS 4 58 470 bekannt, zweckmäßig aus mehreren Teilspulen, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Abstände stellen Kühlkanäle dar, die sehr intensiv die Wärme aus den Spulen übernehmen und an die durchströmende Luft abgeben. Hierdurch wird die Aufnahme einer höheren elektrischen Leistung bei vorgegebener Temperaturgrenze erreicht.
• Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Elektromagneten sind Gegenstand der Unteransprüche.
• So kann die Oberfläche des Magnetkörpers durch eine Verrippung vergrößert sein.
• Die Anordnung einer Verrippung an der Oberfläche des Magnetkörpers eines Elektromagneten ist bereits aus der deutschen Patentanmeldung DE-AN P.A. 2 77 418-95, ausgelegt am 25. 9. 1952, bekannt.
• Um für die Ableitung der in den Spulen erzeugte Wärmemenge in den Magnetkörper einen geringeren Wärmedurchgangswiderstand zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Wicklung, wie an sich bereits aus der US-PS 40 09 459 bekannt, im Magnetgehäuse mit einer wärmeleitenden Vergußmasse zu vergießen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Elektromagneten,
• Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1,
• Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform,
• Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,
• Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V von Fig. 4,
• Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines innenbelüfteten Elektromagneten.
• Der in Fig. 1 gezeige Elektromagnet 10 besteht aus einem Magnetkörper 12, um welchen eine Wicklung 14 angeordnet ist. Der Magnetkörper 12 ist während des Einsatzes mit dem heißen Stahl in Berührung, so daß die Wärme über den Körper 12 in die Wicklung 14 übertragen wird. Um die Wärme in dem Elektromagneten auf einem minimalen Wert zu halten, der keine Schäden an dem Wicklungs- und Isolationsmaterial hervorruft, wird der Elektromagnet 10 zwangsbelüftet. Dazu sind im Bereich der Oberseite des Magnetkörpers 12 längs verlaufende Kanäle 16 ausgebildet. Durch diese Kanäle 16 wird ein Luftstrom 18 getrieben, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Der Luftstrom 18 wird durch einen Ventilator 20 erzeugt, welcher Außenluft aus der Umgebung oder von weiterher zugeleitete kühlere Luft ansaugt und über einen Verteilerkanal 22 in die Kanäle 16 einpreßt. Durch den Luftstrom 18 wird die von dem heißen Stahl aufgenommene Wärme sowie die in der Wicklung 14 entstehende Wärme, die in den Magnetkörper 12 übertritt, aufgenommen und abgeleitet.
• Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Elektromagneten nach Fig. 1. In dem Magnetkörper 12 sind tiefe Längsnuten 24 ausgebildet, in welchen die Wicklung 14 aufgenommen ist. Im Bereich der Oberseite des Magnetkörpers 12 sind Kanäle 16 in Längsrichtung verlaufend vorgesehen. Diese Kanäle 16 sind an einer Seite geöffnet und an der anderen Seite mit dem Verteilerkanal 22 verbunden.
• Bei dem in Fig. 3 gezeigen Elektromagneten 26 ist in Nuten 28 eines Magnetkörpers 30 eine Wicklung 32 aufgenommen. An der Oberseite sind Längskanäle 34 und im Bereich der Seitenflächen sind Längskanäle 36 an dem Magnetkörper angeordnet. Im Bereich der Ecken sind Kanäle 38 mit größerer Querschnittsfläche vorgesehen. Die Kanäle 34, 36 und 38 sind ebenfalls an einem Ende offen und an dem anderen Ende des Magnetkörpers 30 über einen Verteilerkanal verbunden, durch welchen von einem nicht dargestellten Ventilator Kühlluft durch die Kanäle gepreßt wird.
• Fig. 4 zeigt einen Elektromagneten 40 mit einem Magnetkörper 42 und einer Wicklung 44. Wie insbesondere aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist die Wicklung 44 in Nuten 46 in dem Magnetkörper 42 angeordnet. Über der Wicklung 44 ist ein Isoliermaterial 48 in den Nuten 46 vorgesehen. Dieses Isoliermaterial 48 ist mit Kanälen 50 ausgebildet, welche an einem Ende 52 offen sind. An dem anderen Ende wird in die Kanäle 50 von einem Ventilator 54 geförderte Kühlluft unter Druck eingeblasen. Dazu ist an der einen Stirnseite des Elektromagneten 40 eine Luftführungshaube 56 angeordnet.
• Es ist möglich, die Kanäle mit Luft aus der Umgebung des Elektromagneten zu speisen, die Luft kann aber auch über eine Leitung zugeführt werden und vorgekühlt sein.
• Außerdem ist es möglich, die Kanäle von der Oberseite oder von einer Seitenfläche des Elektromagneten her zu speisen.
• Fig. 6 zeigt einen innenbelüfteten Elektromagneten, der insbesondere Verwendung findet bei einem Magnetscheider.
• In einem Magnetkörper 60 ist ein Anzahl von Teilspulen 62 angeordnet, welche über Abstandsstücke 64 von der Innenwand des Magnetkörpers 60 bzw. untereinander beabstandet sind. Durch die Anordnung auf Abstand werden zwischen den Teilspulen 62 und dem Magnetkörper 60 bzw. zwischen den Teilspulen 62 untereinander Kanäle 66 ausgebildet, durch welche ein von einem nicht dargestellten Zwangsbelüfter erzeugter Luftstrom geleitet wird. Durch diese spezielle Anordnung der Teilspulen 62 ist es nicht erforderlich, in dem Magnetkörper 60 besondere Kühlkanäle auszubilden.

Claims (4)

1. Elektromagnet für Heißtransport und/oder für Magnetscheider mit einem Magnetkörper, mit einer Wicklung und mit einer Zwangsbelüftung, wobei über einen Ventilator Luft durch in dem Magnetkörper ausgebildete Kanäle geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper eine rechteckige Bauform aufweist, und daß die Kanäle alternativ als in dem Magnetkörper nur im Bereich seiner Oberseite und/oder seiner Seitenflächen, oder als nur in einem zwischen der Wicklung und dem Magnetkörper angeordneten Isoliermaterial, oder als nur zwischen Teilspulen der Wicklung verlaufende Längskanäle ausgebildet sind.

2. Elektromagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Magnetkörpers eine Verrippung angeordnet ist.

3. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung im Magnetkörper mit einer wärmeleitenden Vergußmasse vergossen ist.

4. Elektromagnet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter im Wickelkopfraum der Wicklung angeordnet ist.