DE528800C - Hochfrequenzinduktionsofen zum Erhitzen und Schmelzen von Chargen grosser Querabmessung und geringer Hoehe - Google Patents

Description

Beim Betriebe von elektrischen Hochfrequenzinduktionsöfen geht ein beträchtlicher Teil der zugeführten Leistung in Form von Wärme in der Induktionsspule verloren. Der Verlust könnte an sich durch Vergrößerung des Querschnittes der Spulenwindungen verringert werden, jedoch ist dieser Weg nicht gangbar, weil der Strom hauptsächlich auf den inneren Teil der Spule konzentriert ist, so daß die Querschnittsvergrößerung in axialer Richtung erfolgen müßte und eine Verlängerung der Spulen bedingen würde. Eine zu lange Spule ist aber sowohl in elektrotechnischer Hinsicht als auch mit Rücksieht auf den Betrieb, da Öfen von großer Höhe sehr schwer gekippt werden könnten, nicht geeignet. Die Praxis hat ergeben, daß die günstigste Spulenlänge annähernd gleich dem Spulendurchmesser ist. Andererseits ist

ao aber oft erwünscht, Metall in einem flachen Tiegel zu schmelzen bzw. zu erhitzen, und es ergibt sich auch oft die Notwendigkeit der Erhitzung von Gegenständen mit großen Querabmessungen im Verhältnis zur Höhe im Induktionsofen, für die es mit Rücksicht auf ihre geringe Anzahl nicht lohne, einen besonderen Ofen herzustellen und im Betriebe zu halten. Wollte man nun hierbei die Spule ziemlich weit unter oder über das zu' erhitzende Metall erstrecken, um den erforderliehen Querschnitt zu erhalten, so würde innerhalb der Spule ein großer Luftraum entstehen, der die durch die Verlängerung der Spule erzielten Vorteile durch seine Reduktanz bei weitem aufwiegen würde.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ofen, der es ermöglicht, Metall in Tiegeln von geringer Höhe und großem Durchmesser ohne nennenswerte Verluste zu erhitzen oder zu schmelzen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der innerhalb der Spule unter der Charge frei bleibende Luftraum durch einen magnetischen Kern ausgefüllt wird. Auf diese Weise kann der magnetische Kraftfluß durch das Bad fließen, ohne auf seinem Weg einen größeren Widerstand vorzufinden als bei den üblichen Induktionsöfen, bei denen die Höhe der Charge ungefähr der Länge der Spule entspricht. Dabei kann außerhalb der Spule in an sich bekannter Weise noch eine magnetische Rückflußverbindung vorgesehen werden in Gestalt eines äußeren Joches, und man kann dieses äußere Joch mit einer Wicklung versehen, die die Verminderung des Leistungsfaktors bzw. die durch den den Ofen etwa umgebenden eisernen Rahmen verursachten Störungen verhindert.

In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt einen flachen Tiegel io mit der Wandung 11 aus feuerfestem Material, der sowohl zum Schmelzen oder Erhitzen von Metall als auch zur Lagerung geschmolzenen Metalles während der metallurgischen Behandlung dienen kann. Der Tiegel ist von einer Induktionsspule 12 umgeben, die sich weit unterhalb des Tiegels erstreckt. Bei den bisher üblichen Öfen würde nun beim Gebrauch einer solchen Spule ihr unterer Teil einen Hohlraum 13 mit hoher Reduktanz dargestellt haben, durch den der magnetische Kraftfluß hätte fließen müssen. Gemäß der Erfindung wird nun dieser Raum durch einen magnetischen Kern 14 aus vertikal angeordneten isolierten Eisenblechen 15 ausgefüllt, so daß die magnetischen Kraftlinien vom un-

ao teren Ende der Spule bis zum Tiegel einen Weg mit geringem magnetischen Widerstand vorfinden. Der Kern kann jeden beliebigen Querschnitt haben. Es ist selbstverständlich vorteilhaft, möglichst -den ganzen Luftraum mit dem Kern auszufüllen und einen genügend starken Querschnitt für den magnetischen Kraftfluß vorzusehen. Der zwischen der Spule und dem Kern verbleibende Zwischenraum 13 kann durch Luft gekühlt werden.

Abb. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch in bekannter Weise eine äußere magnetische Rückflußverbindung in Gestalt eines lamellierten Joches 16 vorgesehen ist, das die Spule außen umgibt und sich unter sie erstreckt. Falls die Chargierung des Tiegels nicht von oben erfolgt, kann das Joch 16 auch bis über die Spule erweitert werden, oder aber die Enden des Joches können zumindest gegen das Schmelzbad geneigt werden. Anstatt des äußeren Joches aus lameliiertem Eisen kann eine Hilfsspule 17 zur Verhinderung der Streuung und zur Begünstigung des magnetischen Rückflusses vorgesehen werden, wie in Abb. 3 dargestellt. Man kann auch das äußere Joch und die Hilfswicklung in Kombination verwenden, wie in Abb. 2a gezeigt ist, wobei die Hilfswicklung in dem äußeren Joch einen magnetischen Kraftfluß erzeugt, der dieselbe Richtung und vorzugsweise annähernd dieselbe Stärke hat wie der durch die Induktionsspule erzeugte Kraftfluß. Dadurch wird die Reduktanz für die zurückfließenden Kraftlinien auf Null vermindert, der Leistungsfaktor und die Entstehung eines Streukraftflusses vermieden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι. Hochfrequenzinduktionsofen zum Erhitzen und Schmelzen von Chargen großer Querabmessung und geringer Höhe, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule sich axial tief unter die Charge erstreckt und der unter der Charge befindliche Hohlraum der Spule durch einen magnetischen Kern ausgefüllt ist.
2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spule ungefähr gleich ihrer Höhe ist und ihre Oberkante mit der Oberkante der Charge auf gleicher Höhe ist.
3. 3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Spule eine magnetischeRückflußverbindung vorgesehen ist.
4. 4. Ofen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Rückflußverbindung durch ein die Spule umgebendes Joch aus lamelliertem Eisen hergestellt ist.
5. 5. Ofen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Rückflußverbindung durch eine die Induktionsspule umgebende Hilfsspule hergestellt ist, in der Strom derselben Richtung und annähernd derselben Stärke fließt wie in der Hauptspule.
6. 6. Ofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Induktionsspule umgebende Joch mit einer Hilfswicklung versehen ist, die in dem Joch einen magnetischen Kraftfluß erzeugt, der dieselbe Richtung und dieselbe oder annähernd dieselbe Stärke hat wie der von der Induktionsspule erzeugte Kraftfluß.
7. 7. Ofen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spule und dem magnetischen Kern ein Luftraum freigelassen ist, der durch Ventilatoren gekühlt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen