DE378147C - Induktionsofen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. JULI 1923

KLASSE 21 h GRUPPE

(Hai043 VIII/siV)

Obwohl Induktionsöfen sich bereits weitgehend in der Praxis eingeführt haben, zeigen sie in einigen ihrer Eigenschaften unbestreitbar gewisse Mängel, deren Behebung den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet.

Unter diesen Mängeln sind insbesondere folgende zu nennen:

A. Der Leistungsfaktor cos. φ ist sehr ungünstig.

ίο Der Grund für diese Erscheinung ist in verschiedenen Ursachen zu suchen, und zwar

i. darin, daß die Abstände der Schmelzrinne von Primärwicklung und Transformatorkern ungünstig groß sind. Dadurch wird einerseits die Streuung des Transformators groß und anderseits die Kopplung zwischen Primärspule und Sekundärspule (d. i. die Schmelzrinne) sehr lose. Bei einem solchen Transformator wird auch bei kurzgeschlossenem Sekundärkreis die Induktanz der Primärspule nicht genügend klein, und infolge- ! dessen wird eine große wattlose Belastung ■ verbleiben. Da aber die Maschinenanlagen für Nutzleistung plus wattlose Leistung dimensioniert sein müssen, braucht man zum Betrieb eines solchen Ofens eine zwei- bis dreimal größere Stromerzeugungsanlage als für die Nutzleistung an sich erforderlich wäre. 2. Bei den üblichen Konstruktionen sind die Transformatorkerne und die diese verbindenden Joche ungünstig angeordnet und zu groß. Dadurch wird der Weg der Kraftlinien im Transformatoreisen unverhältnismäßig lang, was ebenfalls im Sinne einer Vermehrung der Streuung und der Hysteresis-Verluste wirkt.

B. Die Rollbewegungen des Metallbades sind sehr erheblich und störend. Infolge der

üblichen gegenseitigen Anordnungen von Primärspule und Schmelzrinne stellt sich die Badoberfläche in der Schmelzrinne schräg und das Schmelzgut führt Rollbewegungen aus, die zu Zerstörungen der Rinnen wände führen. C. Die Abschirmung der Induktionswirkung nach außen ist ganz mangelhaft. Bei den üblichen Konstruktionen ist die Primärspule nach außen nur ganz ungenügend abgeschirmt, so daß in allen den Ofen umgebenden Metallteilen wie in Teilen des Ofenmantels erhebliche Wirbelströme induziert werden, die zu Verlusten an Energie und unbequemen Erwärmungen führen.

Durch die Ofenanordnung nach der Erfindung werden von den vorstehend geschilderten Mangeln die einen vermieden, die anderen erheblich eingeschränkt.

Der Ofen ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt, Abb. 1 ist ein senkrechter, Abb. 2 ein Planschnitt durch den Ofen. Es bedeutet A die in sich zurückkehrende, beispielsweise kreisringförmige Schmelzrinne. Diese ist von der Primärwicklung B allseitig und eng umschlossen. Die Primärwicklung B ist wiederum von dem Transformatoreisen C umgeben. Das Transformatoreisen besteht aus ring- (kreis-, quadrat- ο. dgl.) förmig gestalteten Blechen, die nun in Abweichung vom bisher Üblichen in gewissem Sinne fächerförmig stehend, die Primärwicklung allseitig umgeben. Den Gesamtkörper des Transformatoreisens kann man sich gewissermaßen dadurch entstanden denken, daß man einen entsprechend geformten Ring aus Transformatorblech, dessen Ebene durch die Symmetrieachse der kreisförmigen Schmelzrinne geht, um diese Achse rotieren läßt. Es entsteht dadurch gewissermaßen ein Transformatoreisen, das aus einem in sich geschlossenen ringförmigen Rohr besteht, innerhalb dessen die Rinne als Sekundärspule liegt. Dabei kann es gleichgültig bleiben, ob entsprechend der Grundrißzeichnimg die das joch l.ildenden einzelnen Blechringe sämtlich genau radial stehen und nur an den Orten der Chargier- und Abstichöffnungen etwas auseinanderrücken oder ob sie jeweils paketweise zu einer größeren Zahl von Untereinheiten zu- j

sammengefaßt werden. :

Der Zwischenraum zwischen der Schmelzrinne und der Primärwicklung ist in bekannter Weise mit feuerfestem Material ausgefüllt. Bei der geschilderten Anordnung trifft die gesamte, vom Metallbad ausgestrahlte und abgeleitete W⁷ärme nach Passieren des feuerfesten Materials auf die Primärwicklung, i Diese muß infolgedessen in entsprechender Weise gekühlt werden. Dies kann beispielsweise in der an sich bekannten Art geschehen, daß man die Primärwicklung nicht aus ma^- sivem Rundkupfer herstellt, sondern aus einem Rohr, wodurch gleichzeitig die darin auftretenden Wirbelströme wesentlich verringert werden, und dieses Rohr durch Durchleiten von Kühlwasser, rückgekühltem Öl oder Kühlwind kühlt. Dadurch wird sowohl die Windung selbst kühl gehalten, al? auch das die Windungen nach außen hin überall umgebende Transformatoreisen: auch der Ofenmantel wird vor Erwärmung durch Strahlung geschützt.

Bei einer solchen Ofenanordnung werden die geschilderten Mangel der Konstruktionen vermindert oder vermieden.

Dadurch, daß

a) die Primärwicklung B aus wassergekühlten Rohren besteht, wird ermöglicht, den Abstand der Wicklung vom Metallbad bedeutend zu verkleinern,

b) das Transformatoreisen das Metallbad auf denkbar kürzestem Wege umgibt, wird der Weg der magnetischen Kraftlinien bedeutend verkürzt.

Beide Anordnungen sind bestens geeignet. die vorstehend unter A 1. und 2. geschilderten Mängel einzuschränken und dadurch gleichzeitig den cos φ wesentlich zu verbessern.

Ferner gestattet die neue Anordnung, die bekannten schädlichen Rollbewegungen des Metallbades (Mangel zu B) dadurch ganz aufzuheben, daß die Primärspule die Schmelzrinne allseitig gleichmäßig umgibt.

Die neue Anordnung gestattet aber außerdem noch, die bekannte Induktionswirkung, die bei den üblichen Konstruktionen auf dit ganze Umgebung des Schmelzofens ausgeübt wird (Älangel zu C), dadurch nahezu ganz aufzuheben, daß das Transformatoreisen die Primär- und Sekundärspule allseitig umgibt.

Durch die Vereinigung dieser Wirkungen wird erreicht, die Induktionsschmelzverfahren unter verbesserten Betriebsverhältnissen zur Anwendung zu bringen.

Claims (1)

1. P atent-AnSPRUcH :

   Induktionsofen mit von der Primärspule allseitig eingehüllter Schmelzrinne. dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die Schmelzrinne und die Primärspule von dem Transformatoreisen allseitig umhülit werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.