DE541156C - Elektrischer Induktionsofen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
υ. JANUAR 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 18-

Elektrischer Induktionsofen Patentiert im Deutschen Reiche vom 28 Februar 1929 ab

Die Erfindung hat den Zweck, bei Induktionsöfen, insbesondere bei solchen ohne Eisenkern, den Sekundärwiderstand zu vergrößern, .um auf diese Weise den Leistungsfaktor des 5 Ofens zu verbessern.

Ferner hat die Erfindung den Zweck, durch die Anordnung der das Schmelzbad umgebenden Spule und durch geeignete Ausbildung des Schmelztiegels die übermäßige Badbewegung zu verhindern, welche sich ganz .besonders bei eisenkernlosen Induktionsöfen, die mit normalen oder niedrigen Frequenzen betrieben werden, bemerkbar macht. Die Sprudelwirkung in der Mitte der Badoberfläche wird beim bekannten kernlosen Induktionsofen dadurch hervorgerufen, daß die am Umfang des flüssigen Bades fließenden gleichgerichteten Ströme sich gegenseitig anziehen und dadurch den sogenannten ■ Pincheffekt erzeugen, während der in der Ofen-

ao spule fließende Primärstrom und die im Schmelzbad fließenden entgegengesetzt gerichteten Sekundärströme sich gegenseitig abstoßen. Bei den bekannten Spulenanordnungen ist die

.; Sprudelwirkung in der Mitte der Badoberfläche

as so groß, daß sie jede Schlackenarbeit im Ofen ■unmöglich macht, so daß die praktische Verwendungsmöglichkeit des Ofens dadurch in Frage gestellt ist. Es sind bereits Mittel vorgeschlagen worden, welche durch Vergrößerung des Sekundärwiderstandes den Leistungsfaktor der Ofenanlage verbessern sollten. So ist z. B. versucht worden, durch Vergrößerung des Baddurchmessers die Länge des sekundären Stromweges zu vergrößern, oder durch Einbringen eines zur Tiegelwand konzentrischen, feuerfesten Steines die Eindringtiefe des Stromes in das Metall, d. h. den stromdurchflossenen Querschnitt im Schmelzgut, zu verringern. Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß durch sie der thermische Wirkungsgrad des Ofens verschlechtert wird, da in' ersterem Falle die thermisch günstigste Badform, das ist Badhöhe gleich Baddurchmesser, nicht eingehalten wird und im zweiten Falle der Einsatzstein mit erwärmt^werden muß.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Induktionsofen ohne Eisenkern, bei dem die Windungsebene der den Schmelzherd umgeben- · den Induktionsspule gegen die Spulenachse geneigt wird. Die Windungsebene steht also nicht wie üblich senkrecht oder fast senkrecht zur Achse bzw. Mantelfläche der Spule, sondern schließt mit dieser einen Winkel ein, der größer ist als derjenige Winkel, welcher sich bei den normal gewickelten Spulen aus der durch die Windungs- und Isolationsstärke bedingten Stei-

'*} Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Fran\ Linnhoff in Eberswalde,

Claims (5)

gung der Windungen ergibt. Da der Sekundärstrom in der gleichen" Ebene fließt wie der Primärstrom und nur gegen, diesen in der Phase versetzt wird,-so· wird der natürliche Stromweg bei der erfindungsgemäß en Spulenanordnung eine Ellipse darstellen, deren kleiner Durchmesser am Umfang des Schmelzbades dem Baddurchmesser entspricht. Durch diese Anordnung wird also eine Vergrößerung des Stromweges und damit des sekundären Widerstandes gegenüber der üblichen Anordnung^ bei der die Stromwege Kreise darstellen, erzielt. Die durch' die Vergrößerung des Sekundär-■ Widerstandes erzielte Verringerung des Sekundärstromes bei gleicher Leistung genügt jedoch noch nicht, um besonders bei kernlosen Induktionsöfen, die mit normaler oder niederer Frequenz betrieben werden, die übermäßige ' Sprudelwirkung in der Mitte des Bades zu verao meiden. Die weitere Schwächung der Badbewegung wird nun gemäß der Erfindung dadurch bewirkt, daß die abstoßende Kraft zwischen Spule und Bad im oberen Punkt der Spule io größer ist als an dem in gleicher Höhe gegenüberliegenden Punkt ii. Hierdurch wird erreicht, daß ein Fließen des Schmelzbades an der Oberfläche von io nach ii erfolgt. Es wird also die Sprudelwirkung in der Mitte des Bades vermindert. Die Spradelwirkung, welche außer durch den Pincheffekt dadurch entsteht, daß in gleicher Höhe auf dem Umfang des Bades gleiche Kräfte wirken, wird hervorgerufen durch die abstoßende Wirkung zwischen Spule und Bad, Auch die Wirkung des Pincheffekts, welcher sich durch das Zusammenziehen des flüssigen, stromdurchflossenen Bades an der Tiegelwand bemerkbar macht, ist in Punkt ii nicht so stark wie in Punkt io, da in Punkt ii eine größere, nicht stromdurchflossene Metallmenge nachfließen kann, wodurch eine ruhigere Badoberfläche erzielt wird. Um zu vermeiden, daß sich am Tiegelboden ein Raum befindet, in dem das Bad weniger erhitzt wird als das von. der Spule umschlossene, wird der Boden zweckmäßig der Neigung der Spule angepaßt. In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfmdung dargestellt. Abb, ι zeigt einen eisenkernlosen Induktionsofen mit dem Schmelztiegel i, der in einem Rahmen 2. montiert ist und durch den Deckelstein 3 abgedeckt wird. Der Tiegel ist von der Primärspule 4 umgeben, deren Windungen gegen die Spulenachse geneigt, angeordnet sind, wobei sich die tiefste Stelle der Windungen an der Seite des Tiegels befindet, an der die Gießschnauze 5 vorgesehen ist. Zwecks Vermeidung der Streuung der Endfelder sind an-den Spulenenden isolierte Ringsegmente 6, 7 vorgesehen. Der Boden 8 des Tiegels ist unter demselben Winkel geneigt wie die. Windungen der Spule.. Unter dem Einfluß der ponderomotorischen Kräfte und der Schwerkraft wird sich die Oberfläche des flüssigen Metalls in diesem Ofen so. einstellen, wie es durch die Linie 9 angedeutet ist. Dabeivhefindet sich das Metall in ständiger Bewegung von Punkt 10 zum Punkt 11 hin, so daß die Oberfläche des Bades ständig wechselt und eine gute Oxydation bzw. Reduktion des Metalls erfolgen kann, ohne daß eine übermäßige Badbewegung auftritt. An dem Punkt ii ist der Tiegel zweckmäßig mit einer Ausbuchtung 12 versehen, was ebenfalls zur Beruhigung der Badoberfläche beiträgt, da in den sich hier befindlichen Metallmengen weder der Pincheffekt noch die zwischen Spule und Bad auftretenden abstoßenden Kräfte wirksam sind oder aber in viel geringerem Maße als in allen anderen Teilen des Bades. Als solche Ausbuchtung kann, wie gezeichnet, die Gießschnauze dienen, wenn sich die tiefste Spulensteile unterhalb der Gießschnauze befindet. Die sekundären Stromlinienwege verlaufen parallel zu den Windungen der Spule 4 und bilden demgemäß Ellipsen, deren kleiner Durchmesser am Rande des Bades dem inneren Durchmesser des Tiegels entspricht. In der Abb. 2 ist ein Ofen dargestellt, bei dem die Windungen der Induktionsspule 4 teilweise gegen die Spulenachse geneigt sind und teil- go weise normal zur Spulenachse stehen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß infolge der dabei auftretenden abstoßenden Wirkung der ihre Richtung wechselnden .. Sekundärströme das flüssige. Metall des Bades: weg nach dem Umfang abgedrängt wird, wodurch, die Sprudelwirkung, die am stärkstenin der Mitte des Bades auftritt, noch, weiter vermindert wird. Eine weitere Ausführung dieses Gedankens zeigt Abb. 3, in der ein. Ofen mit einer dachförmig ausgebildeten, nach zwei Seiten abfallenden Spule 4 dargestellt ist. Dieabstoßende Wirkung der Sekundärströmeund das dadurch verursachte Abdrängen des Metalls nach der Tiegelwandung tritt hier noch deutlicher in Erscheinung. . ■ , . . ..-■_. -.

1. Elektrischer Induktionsofen ohne Eisenkern, dadurch gekennzeichnet, daß die ■ Windungen der Primärspule ganz oder teil· weise in Ebenen verlaufen, die gegen die Spulenachse geneigt.sind. ■■..·"

2. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß; jede Windung in

. zwei Ebenen liegt, von denen eine gegen die Spulenachse. geneigt ist, während die andere normal zur Spulenachse steht.

3. Induktionsofen nach Anspruch ι und 2, iao dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ebenen

. dacbförmig nach zwei Seiten geneigt sind,

4· Induktionsofen nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Schmelztiegels der Form, und Neigung der Windungen der Spule angepaßt ist.

5. Induktionsofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefste Stelle der Windungen der Spule sich an der Seite des Tiegels befindet, an der die Gießschnauze angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen