DE3503824A1 - Dreiphasiger induktionsrinnenofen - Google Patents

Description

PATENTANWALT Dipl.-Pnys. BiCHARD LUYKEN

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik und betrifft insbesondere zum Schmelzen und Behandeln von Metallen bestimmte Induktionsrinnenöfeii, in denen die Aufheizung nach dem Induktionsverfahren erfolgt.

Es sind dreiphasige Induktionsrinnenöfen von Röchling-Rodenhausen bekannt, die eine Wanne zum Metallschmelzen aufweisen mit drei sich an sie anschliessenden offenen waagerechten Rinnen, die senkrecht angeordnete Kernschenkel mit Induktoren, deren Achsen parallel sind, umgeben. In diesen Ofen erfolgt die Aufheizung durch die im Metall fließenden Ströme, während die Bewegung und Durchmischung des Schmelzgutes in den Rinnen und in der Wanne durch das rotierende magnetische Streufeld der drei Induktoren zustande kommt.

Eine gleichartige Durchmischung des Metalls geschieht in dem Ofen, der in der GB-Patentschrift Nr. 935074, Int. Kl H 05 B, beschrieben ist. Der Schmelzraum dieses Ofens liegt ausserhalb der Induktoren, und der Raum zwischen den Induktoren Übernimmt die Funktion der Rinnen.

Diesen Ofenkonstruktionen ist eine Anfälligkeit gegen die Verstopfung der offenen Rinnen mit auf der Metalloberfläche schwimmenden Schlacken sowie ein nicht ausreichender Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Rinnen und der Wanne, der die Leistung und Kapazität der Ofen beeinträchtigt, eigen.

Es ist auch ein mehrphasiger Rinnenofen mit verschlossenen Rinnen bekannt (A.M.Weinberg "Induktionsschmelzöfen¹¹, Moskau, Energie-Verlag, 1967, S. 369, Abb. 19-9a), der eine Schmelzwanne und einen Rinnenstein aufweist, wobei im Rinnenstein eine Induktionseinheit untergebracht ist, die zwei Stabkerne mit Induktoren und zwei diese umgebende mit beiden Enden in die Wanne einmündende U-förmi/re Rinnen enthält« Die Rinnen liegen in einer Ebene und sind miteinander verbunden, indem sie im Kaum

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zwischen den Induktoren einen gemeinsamen Mittenabschnitt bilden.

Die Durchmischung des Metalls in diesem Ofen ist ungenügend, weil sie nur durch die Druckwirkung der aus den Rinnen austretenden Schmelzgutströme herbeigeführt wird.

Die Induktoren eines solchen Ofens lassen sich an einen Drehstromtransformator entweder nach offener Dreieck-Schaltung oder nach die lietzströme ausgleichender Scott-Schaltung mit den Winkeln ψ der Phasenverschiebung zwischen magnetischen Flüssen (und zwischen den Rinnenströmen) der Induktoren von jeweils 120, 60 und 90°el. anschliessen.' Die Ströme und die Wirkleistung verteilen sich ,jedoch über die Ofenrinnen unsymmetrisch (ungleichmässig), was den Wärme- und Stoffaustaunch zwischen den Rinnen und der Wanne beeinträchtigt und zu Leistungsverlusten führt.

Eine gleichraässige Verteilung der Ströme und der Leistung über die Rinnen und ein höchstmöglicher V/ärme- und Stoffaustausch werden bei ψ= 0°el. erreicht (SU-Urheberschein 589695 H 05 3 6/16, 1975), d.h. in dorn Pail, wenn in der Zentralrinne kein Strom ist, was die Parallelschaltung der Induktoren (einphasig) und den Einsatz einer leistungsstarken Symmetriereinrichtung im Stromversorgungssystem erfordert.

Bei einem von 0°el. verschiedenen Winkel ^ der Phasenverschiebung vermindert sich der Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Rinnen und der Wanne, verteilen sich die Ströme und die Leistung über die Hinnen ungleichmässig, steigt der Verschleiss der Rinnenauskleidung an und entsteht die Notwendigkeit, im Stromversorgungssystem eine Symmetriereinrichtung vorzusehen.

Aus der US-Patentschrift 3098887, Cl. 13-29 ist ein dreiphasiger Induktionsrinnenofen bekanntgeworden, der eine zylindrische Wanne, einen Rinnenstein mit drei Rinnen und einen senkrecht angeordneten Magnetkern

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mit drei Induktoren enthält, wobei die Achsen der Kerne der Induktoren sich unter 90° schneiden und zu einem T-förmigen Gebilde verbunden sind, das von einem Schlussmagnetkorper umschlossen ist. Dabei schliessen sich zwei Rinnen um die Induktoren herum in der senkrechten Ebene und eine Kinne in der waagerechten ab. Im Raum zwischen den Induktoren haben diese Rinnen gemeinsame Abschnitte.

Dieser Ofen kennzeichnet sich jedoch durch eine Ungleichheit elektromagnetischer Parameter (Wirk- und induktive Widerstände) der konstruktiv unterschiedlich ausgebildeten waagerechten und senkrechten Rinnen, was zur Ungleichheit der Ströme und der "Wirkleistung in den Rinnen und zum Auf L ro ton oinor Unsymmetrie im üpei führt. Die Durchmischung des Schmelzgutes im Innern der Wanne und der Wärme- und Stoffaustausch zwischen Rinne und Wanne lassen auch zu wünschen übrig.

Weiter ist ein Induktionsrinnenofen bekannt (A.M.Weinberg "Induktionsschmelzb'fen", Moskau, Energie-Verlag, 1976, S.. 369, Abb. 19-9b), der eine Schmelzwärme und einen Rinnenstein, sowie drei Kernschenkel mit darauf nntfobr.'ichton Induktoren aufweist, deron Achrum parallel zueinander verlaufen und in der Ebene liegen, die zur Oberfläche des Rinnensteines parallel ist. Der Ofen enthält auch drei U-förmige Rinnen, die entsprechende Induktoren umgeben, senkrecht angeordnet sind und mit beiden Enden in die Schmelzwanne münden. Dabei sind die senkrechten Abschnitte der benachbarten Rinnen miteinander paarweise verbunden.

Die Erhitzung des Schmelzgutes in einem aolchen

Ofen erfolgt durch die in den Rinnen fliessenden Ströme, doch wegen des Unterschieds in den elektromagnetischen Kopplungen der in der gleichen Ebene liegenden Rinnen ist ___ eine Unsymmetrie in der Verteilung der Leistung und der Ströme über die Rinnen gegeben , die sowohl eine ungleichmässige Beschickung und Abnutzung der Rinnen, als auch eine Unsymmetrie der Ströme in der Speiseschaltung

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mit sich bringt. Das macht sich auch dann bemerkbar, wenn diese Ofen an das Netz mit symmetrischem Speisespannungssystem, also bei (V » 120°el., angeschlossen werden.

Nachteilig ist bei diesem Ofen auch ein schwacher Wärme- und Stoffaus tausch zwischen den Rinnen und der Wanne, was unter Berücksichtigung r\es Obenaufgeführten die Kapazität und die Leistung eines solchen Ofens beeinträchtigt. Die Anordnung sämtlicher Rinnen in gleicher Ebene vergrössert ausserdem die Hauptabmessungen der Schmelzwanne und führt zu. K^r0^^en Wärmeverlucten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugx'umie, einen dreiphasigen Induktionsrinnenofen zu schaffen, in dem die Rinnen und Induktoren gegenseitig derart angeordnet sind, dass bei einem verstärkten Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Rinnen und der Wanne und einer symmetrischen Belastung der Rinnen und des Versorgungsnetzes eine verstärkte Durchmischung des Schmelzgutee aufgrund einer Drehbewegung des Metalls in der waagerechten iibene der Wanne gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird/dadurch gelöst, dass)"bei eine* dreiphasigen Induktionsrinnenofen, enthaltend eine Schmelzwanne, einen Rinnenstein, drei Kernschenkel mit Induktoren, die in einer parallel zur den Boden der Wanne bildenden Oberfläche de3 Rinnexisteins verlaufenden Ebene angeordnet sind, sowie senkrecht angeordnete U-fÖrmige Rinnen, welche die entsprechenden Induktoren umgeben und mit ihren Enden in die Schmelzwanne einmünden, erfindungsgemäss die Achsen der Induktoren sich unter einem Winkel von 60° oder 90° oder 120° schneiden.

Wenn die Achsen der Induktoren sich unter 60° schneiden, können die Induktoren zweckmäßig ^an den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet werden.

Dabei ist es vorteilhaft, die Rinnenabschnitte, die innerhalb des gleichzeitigen Dreiecks verlaufen, zu ei-

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ner gemeinsamen Zentralrinne zu vereinigen und die Abschnitte nahe der Mündung jeder ausserhalb des gleichseitigen Dreiecks verlaufenden Rinne abgelenkt in der Ebene auszubilden, die normal zur Anordnungsebene der Rinne steht, und zwar so, dass der betreffende Rinnenabschnitt mit der Oberfläche des Rinnensteines einen Winkel von 60 bis 80° bildet.

Die Magnetkerne können O-förinig ausgebildet werden, und jeder von ihnen kann mit einem zusätzlichen Induktor, dessen Achse parallel zur Achse des Hauptinduktors verläuft, sowie mit einer zusätzlichen Rinne versehen werden, welche den zusätzlichen Induktor umgibt und durch das eine ihrer Enden mit der Hauptrinne und durch das andere Ende mit der Schmelzwanne verbunden ist.

Jeder Hauptinduktor wird zweckraässig mit der zusätzlichen Rinne, die der Häuptrinne ähnlich ist, umgeben. Dabei ist es sinnvoll, die senkrechten Rinnenabschnitte der benachbarten Induktoren, die innerhalb des gleichseitigen Dreiecks verlaufen, paarweise zu vereinigen, und zwar derart, dass sich drei senkrechte Abschnitte ergeben, die in die Wanne einmünden. Die RinnenabHChnitte, die sich an ihre Mündung von der Aussenseite der Induktoren anschliessen, können auch unter einem Winkel von 60 bis 80° zur Oberfläche des Rinnensteines abgelenkt werden.

-> Wenn die Achsen der Induktoren sich unter 120° schneiden, kann man die Kernschenkel, an denen diese angeordnet sind, vorteilhaft miteinander durch die einen Enden-unter Zustandekommen eines symmetrischen dreischenkligen Sternes-verbinden und die anderen Enden mit dem gemeinsamen Schlussmagnetkörper umschlieesen.

Palis die Achsen der Induktoren sich unter 90° schneiden, empfiehlt es sich weiter, die Kernschenkel mit den Induktoren durch die einen Enden miteinander zu einem T-förmigen Magnetsystem zu verbinden und die freien Enden mit dem gemeinsamen Schlussmagnetkörper zu

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umschliessen. Dabei kann man die senkrechten Rinnenabschnitte, welche die benachbarten Indikatoren von innen her umgeben, paarweise zu vereinigen.

In einem dreiphasigen Induktionsrinnenofen, der geauiss der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist, sind die Rinnen der Induktoren gleich und zueinander symmetrisch angeordnet, so daß ihre elektromagnetischen Parameter gleich sind. Die waagerechte Anordnung der Induktoren im Rinnenstein führt dazu, dass die Rotationsachse der magnetischen Streufelder mit der Achse der zylindrischen Schoielzwanne zusammenfallt, wodurch eine Rotationsdurchmischung des Schmelzgutes in waagerechter Kbene zustande koramt. Die Neigung der seitlichen Mündung zur Oberfläche des Rinnensteines trägt dazu bei, daß Kräfte auftreten, die die Drehbewegung des Metalls in der Wanne noch verstärken. In dem erfindungsgemäßen Ofen wird eine wirksame Durchmischung des Metalls und ein Ausgleich der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung im gesamten Volumen der Wanne gewährleistet; dies verkürzt die Dauer der Schmelzun^ und Behandlung des In'.e tails, läßt die Lebensdauer dos Ofens aufgrund eines gleichmässigeren Verschleisses der Auskleidung der Rinnen verlängern, die Energieverluste im Stromversorgungssystem des Ofens durch die symmetrische Belastung des Speisetransformators reduzieren sowie die Notwendigkeit des Einsatzes einer Symmetrieeinrichtung auffallen.

Die Erfindung wird nun anhand, der Beschreibung einiger konkreter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: 30

Fig. 1 - einen dreiphasigen Induktionsrinnenofen, bei dem die Achsen der Induktoren sich unter 60° schneiden, in Gesamtansicht, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 - einen Schnitt nach der .uLnie H-II in Fig.1; Fig. 3 - eine Ausführungsvariante der Rinnen, in isometrischer Darstellung;

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Fig.4- einen Induktionsrinnenofen mit zusätzlichen Induktoren und Rinnen, die von zusätzlichen Induktoren umgeben sind;

Fig. 5 - einen Schnitt durch den Ofen nach der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 -einen Induktionsrinnenofen mit zusätzlichen · .Rinnen, mit Teilschnitt nach der Linie VI-VI;

Fig. 7 - einen Schnitt . nach der Linie

VII-VII in Fig. 6;

<. Kerne der> 10. Fig. 8 - einen Schnitt entsprechend Fig.7, wobei «jedoch die Induktoren miteinander gekoppelt sind und der Schlussmagnetkörper im Raum des Rinnensteins zwischen den Zentralrinnen untergebracht ist}

Fig. 9 - einen dreiphasigen Induktionsrinnenofen, bei dem die Achsen der Induktoren sich unter 120 schneiden, in isometrischer Darstellung;

Fig. 10 - einen dreiphasigen Induktionsrinnenofen, bei dem die Achsen der Induktoren sich unter 90° schneiden, in isometrischer Darstellung

Fig. 11 - einen Schnitt durch den Ofen nach der Linie XI-XI in Fig. 10.

Der in Flg. 1, 2 dargestellte dreiphasige Induktionsrinnenofen enthält eine zylindrische Schmelzwanne 1 für die metallschmelze, zusammengefügt mit einem abnehmbaren Rinnenstein 2, in dem parallel zu seiner den Boden der Wanne ^ bildenden Oberfläche S drei Kernschenkel 3 mit Induktoren 4 sowie drei senkrecht angeordnete U-förmige Rinnen 5 vorgesehen sind, wobei die Rinnea 5 die entsprechenden Induktoren 4 unigeben und durch ihre Mündungen mit dem Schmelzraum der Wanne 1 in Verbindung stehen.

Die Achsen "a" der Induktoren 4 schneiden sich uater 60°, während die Kernschenkel 3 mit cLen Induktoren 4 auf den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Dabei sind die senkrechten Abschnitte der Rinnen 5, die innerhalb des gleichseitigen Dreiecks des Magnetkörpers verlaufen, zu einer gemeinsamen Rinne 6 vereinigt, deren Achse mit der senkrechten

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r 11 -

Achse der Wanne 1 zusammenfallt. Der Abschnitt 7 (Sig.3) ^eder Sinne 5# der sich an ihre Mündung von der Aussenseite des Magnetkernes anschliesst, ist in einer zur Anordnungsebene der .Rinne 5 normal stehenden Ebene abgelenkt, indem er mit der Oberflache S des Kinnensteins 2 einen Winkel 60 bis 80° bildet. Die Abschnitte 7 sämtlicher Binnen 5 sind entweder in dem oder gegen den Uhrzeigersinn abgelenkt.

Eine weitere Ausführungsvariante des dreiphasigen In" duktionsrinnenofens ist in Iig.4,5 abgebildet» hier hat der Ofen im Unterschied zur Ausfuhrungsvariante nach Fig.1,2 waagerecht angeordnete O-förmige Magnetkerne, von denen jeder mit einem zusätzlichen Induktor 8 versehen ist, der so angeordnet ist, dass seine Achse parallel zur Achse des Hauptinduktors 4 liegt. Die zusätzlichen Induktoren 8 sind mit den Haupt induktor en 4 in Reihe geschaltet und von zusätzlichen Hinnen 9 umgeben, welche durch das eine ihrer Enden mit den Hauptrinnen 5 ubcL durch das andere Ende mit dem Schmelzraum der Wanne 1 verbunden sind.

Die Abschnitte naae der Mündung der Rinnen 5 sind ebenso zur Oberfläche des Rinnensteins 2 abgelenkt.

Diese Ausführungsvariante des Ofens ergibt eine grosse Oberfläche der üchmelzwanne, was für die Durchführung von Schmelz- und Halteprozessen erwünscht ist, bei denen ein möglichst vollständiger Ablauf der Diffusionsvorgänge sowie der Entfernungsvorgänge von Gasbeimengungen (Sauerstoff, Wasserstoff usw.)» beispielsweise bei der Erzeugung von sauerstoffreiem Kupfer, sichergestellt werden muss. Bin solcher Ofen kann für grosse Leistungen und Kapazitäten ausgelegt werden.

In Fig»6,7 ist eine weitere Au0führungενariante des Induktionsrinnenofens gezeigt, bei dem im Unterschied zur Ausführungsvariante nach Eig.1,2 jeder Induktor 4 des Ofens von zusätzlichen Rinnen 10 umgeben ist, die der Hauptrinne 5 ähnlich sind, wobei die senkrechten Abschnitte der Rinnen 5,10 benachbarter Induktoren 4, die sich auf der Innenseite der letzteren befinden, unter Bildung

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von drei Zcntr ti Irinnen ή miteinander paarweise vereinißt sind. Die Abschnitte jeder Kinne 5|10| die sich an ihre Mündung von der Aussenseite des Magnetkernes anschliessen, können in einer zur Anordnungsebene der Hinnen 5_f10 normal stehenden Ebene abgelenkt werden, in dem sie mit der Oberfläche S des Hinnensteins 2 einen Winkel cC » 60 bis 80° bilden.

Ein solcher Ofen weist bei hoher Leistung und beachtlichem Volumen eine geringe Oberfläche der Wanne auf, wodurch beim Schmelzen von Legierungen mit leichtflüchtigen Bestandteilen beispielsweise von Messing, die unwiederbringlichen Abbrandverluste auf einem niedrigen Niveau gehalten werden können. Eine höhere spezifische Leistung die*" ses Ofens erweitert seine Einsatzmöglichkeiten.

In Iig.8 ist ein Rinnenstein 2 im Querschnitt eines Induktionsrinnenofens gezeigt, bei dem im Unterschied zur vorangehenden Ausführungsvariante die auf den Seiten eines gleichseitigen Dreiecks gelegenen Kernschenkel 3 mit Induktoren 4 miteinander gekoppelt sind und der Schlussmagnetkörper 12 in Form eines dreischenkligen Sternes inmitten des Hinnensteines 2, also im Baum zwischen den Zentralrinnen 11 angeordnet ist.

Eine solche Ausführung des Ofens vermindert die Masse und Abmessungen des Magnetkernes des Induktionsrinnenofens nach lig. 6,7 und verbessert die Kuhlverhältnisse für den Binnenstein 2.

In Hg.9 ist ein Induktionsrinnenofen dargestellt, der eine zylindrische Schmelzwanne ^ aufweist, zusammengefügt mit einem abnehmbaren Hinnen st ein 2, in dem in einer zur Oberfläche S des fiinnensteins 2 parallel verlaufenden Ebene Kernschenkel 3 mit Induktoren 4 untergebracht sind, die von mit der Ofenwanne 1 in Verbindung stehenden senkrechten U-förmigen Rinnen 5 umgeben sind. Bei dieser Ausführung schneiden sich die Achsen "b" der Induktoren 4 unter einem Wirkel von 120% während die Kernschenkel 3 durch die einen Enden miteinander verbunden sind und einen symmetrischen dreischenkligen Stern bilden. Die anderen Enden der Kern-

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schenkel 3 ßind von einem gemeinsamen Schlussmagnetkörper 13 umfasst. Bei dieser Ausführung ist er ringförmig ausgebildet, doch man kann ihn auch, anders, beispielsweise sechskantig,. gestalten.

Diese Ausfuhrung des Ofens lässt die Iünergieverluste und die Masse der Magnetkerne des Induktionsrinnenofens nach Fig.1,2 um 25 bis 30 % reduzieren.

In Fig.1Of11 ist ein dreiphasiger Induktionsrinnenofen dargestellt, bei dem im Unterschied zum Ofen nach Fig.9 die Achsen ¹¹C" der Induktoren 4 sich unter einem Winkel von 90° schneiden und die Kernrchenkel 3 mit den einen .Enden miteinander zu einem T-förmigen Gebilde verbunden sind, während ihre anderen ώκΐβη von einem gemeinsamen Schlussmagnetkörρer 14 umschlossen sind. Die senkrechten Abschnitte der die benachbarten Induktoren 4 seitlich umgebenden Hinnen 5 sind bei der betreffenden Ausfuhr ungsv ar i ante paarweise verbunden und bilden vereinigte innere Hinnen I5. Doch lassen sie sich auch als drei separate U-fb*rmige Hinnen (in Fig.10,11 nicht angedeutet) ausbilden. iSine solche Anordnung lasst die Ausführung des Magnetkernes vereinfachen und den idnnenstein 2 kleiner dimensionieren, wobei diener konatruktiv als eine abnehmbare Einheit von Schwerlastaggregaten bedient werden kann.

Der in Fig.1|2 und 3 dargestellte dreiphasige Induktionsrinnenofen arbeitet folgendermaßen:Beim Anschluss der Induktoren 4 an ein Drehstromnetz mit symmetrischem Speisespannungssystem (^= 120° el.) werden in den Hinnen 5 Ströme induziert, die das Schmelzgut erhitzen und eine Phasenverschiebung von 120° el. haben. In der geraeinsamen Zontralrinne 6 werden dio ströme abgeglichen. Dqc Ausbleiben des Stromes und somit einer wirbelartigen Bewegung des Schmelzgutes in der Zentralrinne 6 einerseits und das Vorliegen elektrodynamischer Kräfte in den seitlichen Ab-Schnitten der Hinnen 5 andererseits ruft eine intensive Bewegung der Metallschmelze hervor in .Richtung aus der Wanne 1 in die Zentralrinne 6 und weiter über die seitlichen Abschnitte der Rinnen 5 wieder zurück in die Wanne 1 · Wegen der Neigung der Abschnitte 7 der Binnen 5 gegenüber

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der Oberfläche S des Hinnensteines 2, die einen Winkel ck a 60 bis 80° ausmacht, entsteht ausserdem eine wirbelartige Drehbewegung des Schmelzgutes in der waagerechten Ebene der Wanne 1.. Diese Drehbewegung des Schmelzgutes in der Wanne 1 wird durch das wandernde Magnetfeld, das wegen der Streuflüsse der Induktoren 4 auftritt, noch verstärkt. Die erforderliche Drehbewegungsrichtung dieses Feldes wird durch Änderung des Phasenwechsels der Speisespannungen des Netzes eingestellt.

Die Wirkungsweise des in Fig.4,5 gezeigten dreiphasi"" gen Induktionsrinnenofens kommt der oben dargelegten gleich. Da aber die Hauptinduktoren 4 mit den zusätzlichen Induktoren 8 in Reihe gescheltet sind, werden in den diese Induktoren umgebenden Rinnen Ströme induziert, die eine Phasenverschiebung ψ= 180° el. haben. Deswegen werden diese Ströme auf den zwischen den Hauptinduktoren 4 und zusätzlichen Induktoren 8 gelegenen Abschnitten summiert und der resultierende Strom ist gleich dem doppelten Strom der Rinnen 9. Diese Ströme bewirken eine !Erhitzung und Bewegung des Schmelzgutes in den Rinnen 5,6,9 und i_n der Ofenwanne.

Wegen der Vergröseerung der Anzahl der Rinnen um eine Phase steigt der Leistungsfaktor (cos ψ) des Ofens an und die aufgenommene Wirkleistung kann ebenso erhöht werden.

^De^r in Fig.6,7 und 8 gezeigte dreiphasige Induktionsrinnenofen arbeitetfolgendermaßen: Beim Anschluss der Induktoren 4 des Ofens an ein Drehstromnetz mit symmetrischem Speisespannungssystem werden in den die Induktoren 4 des Ofens umgebenden benachbarten Rinnen 5,10 Ströme induziert,

j50 die eine Phasenverschiebung von 120° el. haben ( fur den in Fig.6,7 gezeigten Ofen). Dabei ,entnprechen die Ströme in den Zentralrinnen 11 denen in den Rinnen 5,10. Für den in Fig.8 gezeigten Ofen haben die induzierten Ströme eine Phasenverschiebung von 180° el., weil die Teile der Induktoren 4 und 4 parallel geschaltet werden. Daraus ergibt sich, dass die Ströme in den Zentralrinnen 11 gleich dem doppelten Strom der Rinnen 5»10 sind.

Diese Ströme bewirken eine Erhitzung und Bewegung

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des Metalls in den Rinnen. Die Bewegung des Metalls kann aus der Wanne 1 in die Zentralrinnen 11 und weiter über die seitlichen Rinnen 5,10 wieder in die Wanne gerichtet werden. Man kann diese Bewegung auch umgekehrt richten, d.h. aus der Wanne 1 in die seitlichen Rinnen 5,10 und über die Zentralrinnen 11 in die Wanne. Die Neigung der Mündungen der seitlichen Rinnen 5,10 zur Oberfläche des Rinnensteins sorgt für eine Drehbewegung des Metalls in waagerechter Ebene der Wanne, Das wandernde Magnetfeld der Streuflüsse der Induktoren 4 verstärkt noch die Rotationsdurchmischung des Metalls in der Ofenwanne.

Der nach Fig.9 ausgebildete Induktionsrinnenofen arbeitet folgendermaßen: Beim Anschluss der Induktoren 4 an ein Drehstromnetz werden in den Rinnen Ströme induziert, die das Schmelzgut in den Rinnen 5 und in der Ofenwanne 1 erhitzen. Das wandernde magnetische Feld, das aufgrund der Streuflüsse der Induktoren 4 auftritt, versetzt die Schmelze in der Wanne 1 in Drehbewegung, deren Richtung durch den Fhasenwechsel der Speisespannungen bestimmt wird. Die Drehbewegung dos Mot alls in waage recht or iiibone dor Wanno kann man verstärken, indem man technische Lösungen verwendet, die es erlauben, in den Rinnen 5 eine einseitig gerichtete Bewegung des Metalls zu erzeugen beispielsweise durch Verwendung geometrisch unsymmetrischer Rinnen, die dickenbz w. breitenmassig erweiterte Abschnitte oder unterschiedlicherweise gestaltete Mündungen der seitlichen Abschnitte haben (SU-Urheberschein 776044, H 0 5 B 6/20, 1980).

Die Wirkungsweise des in Fig.10,11 gezeigten dreiphasigen Induktionesrinnenofens ist dieselbe wie oben darge-

^O legtf doch eine einfachere Ausführung des Magnetkernes in einem solchen Ofen und die Ausbildung der Rinnen mit vereinigten Abschnitten führen dazu, dass in der Verteilung der Leistung und Ströme über die Rinnen eine^ccwißse Unsymmetrie auftritt, die sich aber durch dio Änderung der geometrischen Form der vereinigten Rinnen (SU-Urheberschein 771912, H 0 5 B 6/20, 1980), des Bereiches ihres Überganges in die seitlichen sowie durch die Korrektion der Windungen der Induktoren vermindern lasst.

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Claims (9)

1. PATENTANWALT Dipl.-Phys.; ÜICHARD LUYKEN/

   P 95 148-M-61
   5.Feb.85, V

   INSTITUT ELEKTRODINAMIKI AKADEMII NAUK UKRAINSKOI SSR

   Kiev/UdSSR,

   Brest-Litovsky prospekt, 102

   DREIPHASIGER HiDUKTIOMSiIINiIEIiOPEN PATENTAIiSPRUGiIE

   1 . Dreiphasiger Induktionsrinnenofen, enthaltend

   - eine Schmelzwanne (1 ),
   - einen Rinnonntoin (2),

   - drei Kernschenkel (3) mit

   - Induktoren (4), die in einer parallel zu der den Boden der Wanne (1 ) bildenden Oberfläche (S) des Rinnensbeins (2) verlaufenden Ebene angeordnet sind, und - senkrecht angeordneten U-förinigen Hinnen (5), welche die entsprechenden Induktoren (4) umgeben und durch ihre Mündungen mit der Schmelzwanne (1 ) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichne 1 dass

   - die Induktoren (4) derart angeordnet sind, dass ihre Achsen (a) sich unter einem Winkel von 60° oder 90° oder 120° schneiden.
2. 2. Induktionsrinnenofen nach Anspruch ^, bei dem die Achsen (a) der Induktoren (4) sich unter einem Winkel von 60° schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass

   - die Kernschenkel (3) längs der Seiten eines

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   gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
3. 3. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

   - die Abschnitte der Rinnen (5)ι die innerhalb

   des gleichseitigen Dreiecks verlaufen, zu einer gemeinsamen Zentralrinne (6) vereinigt sind.
4. 4. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 3$ dadurch gekennzeichnet, dass

   - die Magnetkerne O-förmig ausgebildet sind und - Jeder mit einem zusätzlichen Induktor

   (8) versehen ist, der so angeordnet ist, dass seine Achse parallel zur Achse des Hauptinduktors (4) verläuft, sowie mit

   - einer zusätzlichen Rinne (9), die den zusätzlichen Induktor (8) von aussen her umgibt und durch das eine Ende mit der Hauptrinne (5) und durch das andere mit der Schmelzwanne (11) verbunden ist, ausRentnltot ist.
5. 5. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - jeder Induktor (4) von einer zusätzlichen Rinne (10), die der Hauptrinne ähnlich ist, umgeben ist, wobei die innerhalb des gleichseitigen Dreiecks verlaufenden senkrechten Abschnitte der Rinnen (5, 10) der benachbarten Induktoren (4) paarweise unter Bildung gemeinsamer Rinnen (11) vereinigt sind.
6. 6. Induktionsrinnenofen nach den Ansprüchen 3,4- oder dadurch gekennzeichnet, dass

   der Abschnitt (7) nahe der Mündung jeder Rinne (5), die ausserhalb des gleichseitigen Dreiecks verläuft, in einer normal zur Anordnungsebene dieser Rinne stehenden Ebene abgelenkt ist und mit der Oberfläche (S) des Rinnensteins (2) einen Winkel von 60 bis 80° bildet.
7. 7. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 1, bei dem die Achsen (b) der Induktoren (4) sich unter einem Winkel von 120° schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass

   - die Kernschenkel (3) durch ihre einen Enden unter Bildung eines symmetrischen dreirchenkligen Sternes miteinander verbunden sind, während ihre anderen Enden von einem gemeinsamen Schlussmagnetkörper (13) umschlossen sind.
8. 8. Induktionsrinnenofen nach Anspruch^ , bei dem die Achsen (c) der Induktoren (4) sich unter einem Winkel von 90° schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass

   - die Kernschenkel (3) durch ihre einen Enden unter Bildung eines T-fÖrmigen Gebildes miteinander verbunden sind, während ihre anderen Enden von einem gemeinsamen Schlu3smagnetkörper (14) umschlossen sind.
9. 9. Induktionsrinnenofen nach Anspruch ö, d a durch gekennzeichnet, dass

   - die uenkrechten Abschnitte der Hlnnon (5), welche die benachbarten Induktoren (4) von innen her umgeben, paarweise vereinigt sind.