DE536300C - Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe elektrischer Induktionsoefen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe elektrischer Induktionsöfen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren-zum Betriebe von elektrischen Induktionsöfen. Es ist bei diesen Öfen schwierig, die Wärmeverluste, die durch Strahlung und Leitung durch die Ti egelwandung entstehen, zu vermeiden, da die meisten feuerfesten Stoffe; aus denen die Tiegel hergestellt werden, einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, d. h. bei höheren Temperaturen gute Wärmeleiter werden.
• Gemäß der Erfindung werden nun die Wärmeverluste bei Induktionsöfen dadurch herabgesetzt, daß der Tiegel von außen stark gekühlt wird. Es hat zwar den Anschein, als ob dadurch die Verluste noch vergrößert werden würden, da durch das Kühlwasser eine gute Ableitung der Wärme stattfindet, jedoch ist dies nicht der Fall, weil durch das Verhindern des Ansteigens der Tcrnperatur in den äußeren Schichten des Tiegels mit Hilfe der Kühlung die Wärmeleitfähigkeit dieser Schichten sehr niedrig gehalten wird. Bei einer genügend starken äußeren Kühlung des Tiegels , tritt also die überraschende Wirkung- ein, daß das dabei in der Tiegelwandung entstehende hohe Temperaturgefälle .die Wärmeleitung aus den inneren Schichten nach außen verhindert, so daß beim gekühlten Tiegel viel weniger Wärmeverluste auftreten als bei einem ungekühlten. Öfen, bei denen der Tiegel durch die Luftkühlung der Spule in geringem Maße ebenfalls mitgekühlt ist, sind zwar bereits be, kannt, doch kann durch diese der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erreicht werden, da die Luftkühlung zur Erzielung eines genügend starken Temperaturgefälles in der Tiegelwandung nicht ausreicht. Es ist auch bekannt, die den Tiegel umgebende Induktionsspule in einen von Wasser durchflossenen Kühlmantel. einzusetzen, jedoch hat man hierbei den Kühlmantel vom Tiegel durch wärmeisolierende Schichten getrennt, um Wärmeverluste durch die Tiegelwandung möglichst zu-vermeiden. Andererseits sind auch schon Schmelztiegel aus nicht feuerfestem Material, also Metall, bekannt geworden, die zwecks Vermeidung des Schmelzens des Metalls von außen stark gekühlt werden. Bei diesen Tiegeln konnte jedoch mit Rücksicht auf die gute Wärmeleitfähigkeit des Metalls und wegen seines positiven 'Temperaturkoeffizienten niemals ein starkes, wärmeisolierend wirkendes Temperaturgefälle zwischen Innm-und Außenwandung des Tiegels erzielt werden. Bei den erfindungsgemäß in Verbin dang mit. starker äußerer Kühlung zu verwendenden Tiegeln aus feuerfestem Material, das einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, wirc1 dagegen durch die starke Kühlung ein hohes Temperaturgefälle erzeugt, das eine ausgezeichnete Wärmeisolation herbeiführt..
• Zur guten Ausnutzung dieser Wirkung ist es vorteilhaft, den den Tiegel umgebenden Kühlmantel. aus einem Stoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer oder Silber, Herzustellen, damit die Wärme der äußeren Schichten der Tiegelwandung möglichst schnell an das Kühlwasser abgeführt wird und auf diese: Weise ein hohes Temperaturgefälle in der Tiegelwandung entsteht. Die Anbringung dqs Kühlmantels um den Tiegel hat allerdings den Nachteil, daß der Abstand zwischen der den-Tiegel umgebenden Induktionsspule und dein Schmelzgut vergrößert und damit der Wirkungsgrad des Ofens verschlechtert wird. Dieser Nachteil kann gemäß der Erfindung tiun dadurch vermieden werden, daß man die Spule innerhalb des Kühlmantels unterbringt und zwar zweckmäßig unmittelbar in das Kühlwasser einsetzt: Wie Versuche gezeigt haben, treten hierbei selbst bei hohen Spannungen von etwa i 5oo Volt keine Überschläge zwischen den Windungen auf, selbst wenn man gewöhnliches Leitungswasser benutzt. Allerdings ist es zweckmäßig, das Kühlwasser vor der Einführung in den Kühlmantel zu filtrieren, jedoch ist eine weitergehende keinigung des Wassers, etwa Destillation, nicht notwendig. Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß man durch die Spule einen weit stärkeren Strom schicken kann, als es bei den üblichen, mit innerer Wasserkühlung versehenen Spulen möglich ist, da die Wärmeableitung durch das die Spule vollständig umgebende Kühlwasser selbstverständlich eine viel bessere ist. Diese Aribrdnung ermöglicht es also, die Amperewindungszahl der Spule pro Zentimeter Höhe beträchtlich zu steigern und dadurch den Wärkungsgrad des Ofens erheblich zu verbessern.
• Die bereits wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers vorteilhafte Verwehdung dieses Metalls für die Herstellung des Kühlmantels hat bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Spule innerhalb des Kühlmantels noch den weiteren Vorteil, daß der Kühlmantel infolge der guten elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers eine geringe Leistung aufnimmt, :während der größte Teil der dem Ofen zugeführten Leistung in dem innerhalb des Tiegels befindlichen. Schmelzgut von größerem elektrischem Widerstand in Wärme umgesetzt wird. Zwecks Isolation der Spule von dem Kühlmantel kann zwischen der Spule und dem Kühlmantel ein Dielektrikum wie ein Quarz- oder Gaszylinder angebracht werden.
• In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfu"dung dargestellt.
• Abb. i zeigt einen Induktionsofen mit dem Schmelztiegel i, dem Kühlmantel 2 und der den Kühlmantel umgebenden Induktionsspule 3.
• In Abb.2 ist evi Ofen dargestellt, bei dem die Spule 3 in den Kühlmantel 2 eingesetzt ist und von diesem durch einen Glaszylinder 4 isoliert ist.

Claims (2)

1. PA'I'ENTANSL'IZÜC11CT t. Verfahren zum Betriebe von elekirischen Induktionsöfen mit Schmelztiegeln aus keramischer Masse, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tiegelwandung durch äußere -Kühlung ein starkes Temperaturgefälle erzeugt und aufrechterhalten wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel unmittels bar von einem Kühlmantel umgeben ist, durch den Kühlwasser fließt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel aus Kupfer oder Silber oder deren Legierungen besteht. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule in das Kühlwasser eingesetzt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spule und dem Kühlmantel eine holationswand angebracht ist.