DE499534C

DE499534C - Spule fuer elektrische Induktionsoefen

Info

Publication number: DE499534C
Application number: DEH111062D
Authority: DE
Original assignee: Hirsch Kupfer & Messingwerke
Current assignee: Hirsch Kupfer & Messingwerke
Priority date: 1927-04-21
Filing date: 1927-04-21
Publication date: 1930-06-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spule für elektrische Induktionsöfen. Es ist bereits bekannt, derartige Spulen aus flachem Material herzustellen und den inneren Teil dieses Materials als eigentlichen Stromleiter zu verwenden, während der äußere Teil lediglich zur Abführung der Wärme dient.

Die Erfindung bezweckt nun, eine intensivere Kühlung bei derartigen Spulen zu erzielen und gleichzeitig an Kupfer zu sparen. Zu diesem Zweck wird der zur Kühlung dienende Teil des Flachmaterials durch Einarbeiten von Lücken in die Form von zahnartigen Ansätzen gebracht, die an den einzelnen aufeinanderfolgenden Bindungen, wie an sich bei Kühlvorrichtungen schon bekannt, gegeneinander versetzt sind. Die ganze Spule wird dann von einem Gehäuse umgeben, durch welches ein Kühlmittel hindurchgeführt äo wird, welches durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen zahnartigen Ansätzen hindurchstreift und die Spule in Schraubenwindungen umfließt.

Die Zeichnung zeigt mehrere beispielsweise as Ausführungsformen der Erfindung, und zwar ist

Abb. ι eine Aufsicht der ersten Ausführungsform.

Abb. 2 ist eine Seitenansicht von Abb. 1 in Richtung der Linie 2-2, teilweise geschnitten. Abb. 3 ist eine Seitenansicht der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform mit gewissen Abänderungen in der Anordnung der Flüssigkeitsein- und -auslaßöffnungen.

Abb. 4 ist ein Schnitt durch Abb. 3 in Richtung der Linie 4-4.

Abb. 5 ist eine Seitenansicht und

Abb. 6 ein Grundriß einer weiteren Abänderung von Abb. 1.

Abb. 7 ist der Grundriß einer anderen Ausführungsform, und

Abb. 8 ist eine schematische Darstellung des Ofens in Verbindung mit einer Kältemaschine.

Die Ofen-Induktorspule 10 ist aus einem flach gewundenen Kupferstreifen hergestellt, der fortlaufend gewickelt ist und die Form einer Schraube besitzt, so daß sich ein innerer Induktorteil 11 und ein äußerer zum Kühlen dienender Teil 12 ergibt. Zwischen je zwei Windungen der Spule ist ein den Zwischenraum haltender und zur Isolierung dienender Streifen 13 eingelegt. Der Streifen 13 liegt schraubenförmig in dem Raum zwischen den Windungen der Spule. Um einen in geeigneter Weise abgegrenzten Raum für das Kühlmittel zu erhalten, ist es zweckmäßig, einen Deckel 14 an dem einen Ende der Spule \^rorzusehen, wobei der Flansch 15 den radialen Zwischenraum ausfüllt und das Ende eines Gehäuses 16 abschließt, welches die Windungen umgibt und nach einer geeigneten Stelle hin offen ist. In Abb. 1 und 2 ist das Gehäuse an seinem unteren Ende offen. Natürlich kann, wie bei den anderen Ausführungsformen noch gezeigt wird, die Kühlmittelführung auch eine andere sein. Die Spule wird durch die Zuleitungen 18 und 19

mit Wechselstrom gespeist. Die Zuleitungen 18 und 19 sind an die beiden Enden der Spule angeschlossen.

Die radiale Breite der flach gewundenen Kupferstreifen ist erheblich größer als der leitende Teil des Streifens zu sein braucht, so daß die entstehende Rippe eine sehr erhebliche Kühlfläche bildet, die in engstem, die Wärme übertragenden Zusammenhang mit ίο dem Induktor steht, nämlich mit ihm aus einem Teil hergestellt ist.

Um den Umlauf der Kühlluft oder des Kühlgases oder Dampfes zu vergrößern, wird das Metall der Kühlrippe, d. h. des für die Kühlung bestimmten Teiles der Kupferbandspirale, in gewissen Zwischenräumen, wie bei 20 angedeutet, entfernt, so daß Lappen 21 gebildet werden, welche den Flüssigkeitsumlauf zwischen ihnen hindurch, also nicht nur im Umkreis um die Windungen herum ermöglichen. Der Umlauf erfolgt also auch in der Längsrichtung der Spule.

Es ist zweckmäßiger, die Aussparungen 20 der einzelnen Windungen der Kühlrippen es gegenüber den entsprechenden Aussparungen der nächsten Windung zu versetzen, als nur einen axial in gerader Richtung- vierlaufenden Weg für den Durchgang der Kühlluft zu haben. Beim Einschneiden der Aussparungen zwischen den einzelnen Lappen wird daher zuerst die ganze Spule, also sowohl der für die Stromleitung bestimmte als auch der für die Kühlung bestimmte Teil in axialer Richtung dicht anekiandergeprießt, also bevor die Isolation zwischen die Windungen eingebracht ist, alsdann wird in der Längsrichtung eine Nut eingeschnitten!, welche den Öffnungen 20 entspricht. Das Einarbeiten der Nut kann durch Hobeln oder auf eine andere Weise erfolgen, während sich die Spule im zusammengepreßten Zustande befindet. Wenn alsdann die einzelnen Windungen der Spule in ihre richtige Lage auseinandergezogen werden, so werden die Aussparungen und infolgedessen auch die Lappen ein wenig schraubenförmig um den für die Leitung bestimmten Teil herum angeordnet sein, so daß, abgesehen von dem schraubenförmigen Umlauf der Kühlluft, zwischen den einzelnen Lappen auch in der Längsrichtung ein schraubenförmig verlaufender Luftstrom von dem einen Ende der Spule nach dem anderen hin entsteht oder gegebenenfalls auch nur über einen Teil der Spule, wenn das erwünscht ist.

In Abb. ι und 2 tritt die Luft an verschiedenen Stellen an dem einen Ende des Gehäuses ein, vorzugsweise oben, so daß ein möglichst gleichmäßiger Luftstrom durch den in der Längsrichtung verlaufenden Kanal entsteht. Er bewegt sich nach abwärts durch die Öffnungen 20 hindurch und tritt am unteren Ende des Gehäuses aus. In Abb. 3 und 4 wird die Luft bei 22 an dem einen Ende des Induktors eingeführt, und zwar nur an der einen Seite desselben, und sie wird bei 23¹ an dem anderen Ende und an der gegenüberliegenden Seite abgezogen, so daß sich eine vorzügliche Zirkulation der Luft durch die Zwischenräume und zwischen den Lappen ergibt, und zwar ohne daß es notwendig ist, Leitflächen oder Führungen für den Luftstrom auf dem Wege innerhalb des Gehäuses anzuordnen. Natürlich kann man auch noch zusätzliche Mittel für den Luftumlauf anbringen, wenn eine weitere Kühlwirkung erforderlich ist. Zweckmäßig erscheint es, solche Führungen an den oberen und unteren Räumen 24, 25 anzuordnen, wie sie bei 26 und 27 gezeigt sind. Sie dienen zu dem Zweck, einen Kurzschluß des Luftstromes durch den oberen Teil hindurch und auch nach abwärts hin zu verhindern. Die Luft geht infolgedessen so weit, als sie nicht zwischen den Lappen spiralförmig den Körper umkreist, in den Öffnungen auf der linken Seite der Führungen 26 nach abwärts, dann die Durchgänge zwischen den Stellungen der Leitplatte 26 und 27 nach aufwärts, in Abb. 4 zu beiden Seiten und schließlich auf der rechten Seite der Platte 27 wieder abwärts. Es ist aus dieser Darstellung erkenntlich, daß auch, wenn keine Führungsplatten zwischen den Lappen angeordnet sind, es möglich ist, eine sehr wirksame Zirkulation der Luft durch die in der Längsrichtung und ringförmig verlaufenden Zwischenräume herbeizuführen, wenn ein in der Längsrichtung verlaufender Luftstrom nicht gewünscht wird.

In Abb. 5 und 6 ist größeres Gewicht auf den Umlauf der Luft rings um die Spule herum zwischen den Lappen der zugehörigen Windungen gelegt. Um einen Kurzschluß der Luft oben und unten zu verhindern und um ferner die Verwendung von Führungen zur Verhinderung eines Kurzschlusses überflüssig zu machen, sind die Räume 24¹ und 25 fortgelassen, und der obere Teil des Ofens beginnt etwa an dem oberen Teil des Induktors. Der Lufteinlaß 23^s ist geteilt, und die Luft wird an mehreren Stellen 22³ längs des Induktors eingeführt. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses ist an mehreren Punkten 23² je ein Luftauslaß angeordnet, wobei die einzelnen Auslaßöffnungen gegenüber den Einlaßöffnungen 22³ versetzt sind. Es ist auch hier aber nur eine Einlaßleitung und eine Auslaßleitung vorgesehen, und diese beiden Leitungen liegen einander unmittelbar gegenüber. Eine Leitung reicht im allgemeinen aus, indessen kann man auch zusätzliche

Einlaß- und Auslaßleitungen vorsehen, wie z. B. in Abb. 7 gezeigt, wo einander gegenüberliegendeEinlaßleitungen22³ mit zwischen ihnen liegenden Auslaßleitungen 23² vorgesehen sind, wobei so viel Einlasse und Auslässe angeordnet sein können, als erforderlich erscheint, und zwar auch an beliebigen, 'um verschiedene Winkel gegeneinander versetzten Stellen.

Obwohl Luft das einfachste und billigste Kühlmittel ist, das man für den vorliegenden Zweck verwenden kann und deswegen auch am besten verwendet, kann man natürlich auch irgendein anderes Gas oder Dampf für das Kühlen benutzen. Welches Kühlmittel auch immer verwendet werden mag, es kann immer unter Druck und mit oder ohne künstliche Wiederabkühlung verwendet werden. Wenn künstliche Wiederabkühlung gewünscht wird, so kann irgendein Wiederabkühlungsmittel benutzt werden, welches sich nicht entzündet oder sonst in Verbindung mit Öfen anwendbar ist.

In Abb. 8 ist der Ofen in Verbindung mit einer Rohrleitung 23^s dargestellt, die ihn mit einer schematisch dargestellten Wiederabkühlungsanlage 28 verbindet, von der irgendein geeignetes Kühlmittel unter Druck in das Gehäuse des Ofens geleitet wird, worauf es durch die Rohrleitung 22³ wieder zurückkehrt. In diesem Falle muß das Ofengehäuse geschlossen sein, um das Entweichen des Kühlmittels zu verhindern.

Die isolierende Grundplatte und die Stützen, auf welchen der Ofen ruht, sind nicht im einzelnen beschrieben worden, da dies nicht Gegenstand der Erfindung ist. Diese können von beliebiger Bauart sein; aus demselben Grunde ist auch die Art des

*o Schmelzgefäßes nicht beschrieben. Es ist auch nicht unbedingt die Verwendung eines besonderen Schmelzgefäßes notwendig. Wenn ein solches gebraucht wird, kann es beliebiger Art sein, sowohl für unmittelbare Heizung als auch für Heizung innerhalb des Körpers des Schmelzgefäßes.

Claims

Patentansprüche:

1. Spule für elektrische Induktionsöfen aus Flachmaterial, dessen äußerer zur Kühlung dienender Teil durch Einarbeiten von Lücken die Form von zahnartigen Ansätzen besitzt, mit denen das Kühlmittel in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die zahnartigen Ansätze an den einzelnen Windungen der Spule gegeneinander versetzt sind und die Spule von einem Gehäuse umgeben ist, durch welches ein Kühlmittel durch die Zwischenräume zwischen den zahnartigen Ansätzen in Schraubenwindungen hindurchgeführt wird.

2. Spule nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anordnung von Zwischenwänden oder Führungen innerhalb des Gehäuses, durch die das Kühlmittel zu einem wiederholten Hinundherflißßen über die zahnartigen Ansätze der Spule veranlaßt wird.

3. Verfahren zur Herstellung einer Spule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Spule aus Flachmaterial mit eng aneinanderliegenden Windungen gewickelt, alsdann in der Längsrichtung mit die Lücken darstellenden Nuten versehen und alsdann so auseinandergezogen wird, daß zwischen den einzelnen Windungen der erforderliche Zwischenraum vorhanden ist, wodurch gleichzeitig eine Verschiebung der einzelnen Windungen gegeneinander, also eine versetzte Anordnung der zahnartigen Ansätze entsteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen