DE542538C - Elektrischer Induktionsofen - Google Patents

Elektrischer Induktionsofen

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DE542538C
DE542538C DE1930542538D DE542538DD DE542538C DE 542538 C DE542538 C DE 542538C DE 1930542538 D DE1930542538 D DE 1930542538D DE 542538D D DE542538D D DE 542538DD DE 542538 C DE542538 C DE 542538C
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KUPFER und MESSINGWERKE AKT GE
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/06Induction heating, i.e. in which the material being heated, or its container or elements embodied therein, form the secondary of a transformer
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/22Furnaces without an endless core
    • H05B6/24Crucible furnaces

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Description

  • Elektrischer Induktionsofen Die Erfindung bezieht sich auf eisenlose elektrische Induktionsöfen und bezweckt eine Wasserkühlung bei Induktionsöfen mit sogenanntem Fokusinduktor, d. h. mit Induktionsspulen, durch welche eine Konzentration der zugeführten Energie auf ein Glüh- oder Schmelzgut von verhältnismäßig kleinem Durchmesser dadurch erreicht wird, daß eine Spulenwindung aus zwei oder mehreren Einzelwindungen besteht, so daß infolge der erhöhten Induktivität bei gleichem Strom der Spule eine höhere Spannung zugeführt werden kann. Es soll auch bei dieser Wasserkühlung eine Herabsetzung des Flüssigkeitswiderstandes des Kühlwassers erreicht werden. Gleichzeitig wird die Kopplung zwischen der Fokusinduktorspule und ihrer Primärspule verbessert und die Gefahr einer Beschädigung derjenigen Teile verringert, welche beim Austreten von geschmolzenem Metall aus Undichtigkeiten mit diesem in unmittelbare Berührung gelangen. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Ofens verbessert und der mechanische Aufbau vereinfacht. Vorzugsweise wird die Erfindung in der Weise ausgeführt, daß die innere öder äußere Windung oder die inneren oder äußeren Windungen jedes Abschnittes eines Fokusinduktors durch parallel verlaufende Strömungen gekühlt werden und außerdem sämtliche Abschnitte parallel geführt werden, wodurch der Flüssigkeitswiderstand erheblich vermindert wird.
  • Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, und zwar ist Fig. i eine Draufsicht auf einen Fokusinduktionsofen gemäß der Erfindung mit einem Schnitt durch die Kühlleitungen, Fig. 2 ein Schnitt in Richtung der Linie 2-a durch Fig. i, Fig. 3 ein Schnitt entsprechend Fig. 2, jedoch ohne magnetischen Leiter zwischen der Primärspule und dem Fokusinduktor: Fig.4 ist eine schaubildliche Darstellung einer der Spulen des Fokusinduktors entsprechend Fig, i, 2 und 3.
  • Fig.5 ist ein Schnitt in Richtung der Linie 5-5 von Fig. i.
  • Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch einen Induktor zur Erwärmung von beweglichen Blöcken.
  • Die Fig. i bis 5 zeigen Vorrichtungen zur Aufnahme und Wärmeisolierung von Schmelzgut verschiedener Beschaffenheit. Ein Schmelztiegel 9 ist von einem feuerfesten Futter i o umgeben, welches seinerseits in einem Behälter i i angeordnet ist, der gleichzeitig als Isolator zwischen diesem und den inneren Windungen eines Fokusinduktors 12 dient.
  • Die Art der Aufnahme des Schmelzgutes hängt von den Anforderungen des Ofens ab, und das Futter ändert sich, je nachdem es für Metalle mit niedrigem oder hohem Schmelzpunkt verwendet wird und je nachdem, ob es bei Berührung mit durch Undichtigkeiten heraustretendem flüssigen Metall sintern soll oder nicht. Bei Metallen mit niedrigem Schmelzpunkt kann Asbestwolle Verwendung finden, jedoch bei höheren Temperaturen und wo ein Sintern erwünscht ist, ist es empfehlenswert, fein verteiltes Material mit einem Grundstoff aus Sand oder Chromerzen zu verwenden. Für den äußeren Isoliermantel i i ist Mikanit gut geeignet.
  • Die soeben erwähnten Teile sind oberhalb eines Bodens 13 angebracht. Derselbe kann aus beliebigem wärmeisolierendem Material bestehen, z. B. Alberenstein ist gut geeignet.
  • Die inneren Windungen 14 des Fokusinduktors 12 umschließen den Ofen so dicht, wie es mit Rücksicht auf die Sicherheit erforderlich ist, um eine möglichst gute Kopplung mit der Charge zu erzielen. Die äußeren Windungen 15 liegen in genügender Entfernung von den inneren Windungen 14., um nicht der Ofenhitze ausgesetzt zu sein, wodurch auch der Primärinduktor 16 an eine Stelle gelangt, wo die Temperatur verhältnismäßig niedrig ist, und wo er gut isoliert werden kann. Dieser induziert die äußeren und inneren Windungen des Fokusinduktors 12.
  • Die Windungen des Fokusinduktors sind selbständige Windungen (Fig.q.), welche elektrisch und hydraulisch parallel zueinander liegen. Der Induktor besteht aus einem hohlen flachen Rohr, welches um seine Längskante aufgewickelt ist.
  • Der Induktor ist mittels Wasser gekühlt, welches parallel in den Leitungen verläuft. Die geeignetste Stelle zur Unterteilung der Leitungen ist die Verbindungsstelle zwischen den Windungen, wie in den Zeichnungen dargestellt. Das Wasser tritt in die eine Verbindung 17 zwischen den inneren und äußeren Windungen- ein, durchfließt beide in paralleler Richtung und tritt bei der Verbindung 18 aus.
  • Die Anschlüsse für das Wasser erfolgen über Nippel i9 und 2o, wobei die Nippel mehrerer Induktionswindungen parallel an Zu-bzw. Ableitungen 21 und 22, welche starr oder nachgiebig sein können, angeschlossen sind. Die Primärwicklung 16 wird von Hauptleitungen 23 und 24 mit Wechselstrom gespeist, wobei zur Reglung des Leistungsfaktors eine Kapazität 25 parallel geschaltet ist. Die Primärspule kann ebenfalls, sofern es wünschenswert erscheint, in beliebiger Weise wassergekühlt sein.
  • Um die Gießrinne 26 möglichst nahe an die Pfanne heranzubringen, ist die äußere Fokusinduktorwindung 15 bei 27 abgeflacht. Der Strom wird der Primärspule unter ziemlich hoher Spannung zugeführt. Da die Primärspule sich in beträchtlichem Abstand von dem Schmelzgut befindet, so kann sie ohne Störung durch die höheren Temperaturen, welche in der Nähe des Schmelzgutes auftreten, gut isoliert werden und kann mit den äußeren Fokusinduktorwindungen so eng gekoppelt werden, wie es die Isolation zuläßt.
  • Die Fokusinduktorspulen werden von Strom unter so geringer Spannung durchflossen, daß ihre Isolation nur geringe Beachtung erfordert. In bezug auf die elektrischen Anforderungen ist ihre Lage dicht an dem geschmolzenen Metall einwandfrei.
  • Im Betrieb erzeugt der Strom der Primärspule einen entgegengerichteten Strom in den angrenzenden äußeren Windungen des Fokusinduktors, mit dem Ergebnis, daß in den inneren Windungen desselben ein gleichgerichteter Strom wie in der Primärspule fließt. Dementsprechend besteht kein äußeres oder Streufeld außerhalb der primären Wicklung.
  • Das Wasser fließt durch die verschiedenen Fokusinduktorspulen in parallelen Strömungen und ebenfalls auch innerhalb der Spulen durch die inneren und äußeren Windungen, wodurch der Strömungswiderstand beträchtlich herabgesetzt wird, so daß für die nötige Kühlung ein Minimum an Wasserdruck erforderlich ist.
  • Der einzige Unterschied in der Ausführung entsprechend Fig. i und 2 gegenüber der gemäß Fig. 3 besteht darin, daß die Kopplung zwischen der Primärspule und den Fokusinduktorspulen in Fig. i und :2 durch die Verwendung eines magnetischen Rückflußkreises verbessert ist. Hierfür sind Schenkel 28 und 29 innerhalb und außerhalb der Primärspule sowie der äußeren Windungen des Fokusinduktors vorgesehen. Die Schenkel sind bei 30 magnetisch verbunden. Diese Verbindung erstreckt sich vorteilhaft bis in die Nähe des Spulenmittelpunktes bei 31.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht allein auf Schmelzöfen beschränkt, sondern kann auch bei der Erwärmung oder Wärmebehandlung von Blöcken o. dgl. verwendet werden, wie beispielsweise in Fig.6 dargestellt, wo die gemeinsame Achse einer Primärspule 16' und eines Fokusinduktors horizontal liegt und wo beide Spulen das hindurchbewegte Gut 32, in diesem Falle ein Rohrstück, umschließen.
  • Die Zahl der Spulen richtet sich natürlich nach den jeweiligen Anforderungen. Das zu erwärmende Gut wird von konkaven Rollen 33 getragen, welche gleichzeitig zum Antrieb dienen können.
  • In Verbindung mit der Wasserkühlung, welche in Fig. i bis 5 dargestellt ist, oder auch getrennt davon kann die Kühlung durch Luft erfolgen, welche durch ein beliebiges Mundstück 34. zwischen den Fokusinduktor und das bewegte Gut geblasen wird. Wenn kein Schmelzen stattfindet, können die inneren Windungen des Fokusinduktors ziemlich dicht an das bewegte Gut herangebracht werden, wodurch die Kopplung bedeutend verbessert wird. Weder Wärme noch elektrische Isolierung ist erforderlich, wenn durch die Anordnung der Rollen ein gewisser Abstand aufrechterhalten wird.
  • Bei allen Ausführungsformen ist die Anordnung der Spulen eine derartige, daß keine äußeren Felder vorhanden sind, so daß dieselben, wenn es wünschenswert erscheint, in einem magnetischen Gehäuse angeordnet werden können. Selbst bei den höchsten, jetzt üblichen Primärspannungen ist die an den Schmelztiegel oder die Charge gelangende Spannung nicht höher als 5o Volt und der Tiegel oder die Charge können an einer Stelle geerdet sein.
  • Die vorliegende Ausführung ist einfach und bietet keinerlei Schwierigkeiten in mechanischer Hinsicht. Bei Beschädigung eines Teiles des Fokusinduktors beschränkt sich der Schaden auf den betroffenen Einzelteil, so daß nur ein ganz geringer Aufwand für Wiederlierstellung oder Austausch erforderlich ist.
  • Es ist offensichtlich, da& der Gewinn durch die verbesserte Kopplung größer ist als der Verlust infolge des zusätzlichen Spulenwiderstandes, so daß eine gute Ausnutzung erzielt werden kann.
  • Natürlich ist die Erfindung nicht an die vorliegende Ausführungsform gebunden, vielmehr können verschiedene bauliche Abänderungen vorgenommen werden, ohne daß der Schutzumfang hierdurch überschritten wird.

Claims (1)

  1. PATEN TANSPRLi CHE: i. Elektrischer Induktionsofen, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Primärspule eine Reihe von inneren und äußeren hohlen Fokusinduktorwindungen so angeordnet ist, daß die eine Windungsreihe eine Sekundärspule zu der Primärspule bildet, während die andere Windungsreihe sich um die Charge erstreckt, wobei die Windungen durch Anschlüsse derart verbunden sind, daß ein Kühlmittel im Parallelstrom durch die Windungen hindurchgeleitet werden kann. Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der Primärwicklung liegende Fokusinduktor aus einer Anzahl von Einzelteilen zusammengesetzt ist, welche parallel geschaltet sind und aus äußeren, sekundär zu der Primärwicklung und inneren, primär zu der Charge liegenden Windungen bestehen, welche im Parallelstrom von dem Kühlmittel durchflossen werden. 3. Induktionsofen nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen elektrisch und hydraulisch parallel geschaltet sind. Induktionsofen nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung des Fokusinduktors eine besondere Zu- und Ableitung für das Kühlmittel aufweist. 5. Induktionsofen nach Anspruch 4., gekennzeichnet durch die Anordnung magnetischer Rückleitungskörper zwischen den inneren und äußeren Induktorwindungen. 6. Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen Windungen im Querschnitt flach ausgebildet sind und die längeren Kanten parallel zur Spulenachse liegen. Induktionsofen nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Induktionswindungen elektrisch in Reihe geschaltet sind. B. Induktionsofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl innerhalb als auch außerhalb der Primärwicklung ein magnetischer Rückleitungskörper vorgesehen ist. 9. Induktionsofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der Primärwicklung liegende magnetische Rückleitungskörper auch innerhalb der äußeren Windungen des Fokusinduktors liegt. io. Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Primärwicklung zwei Induktionsspulen koaxial zueinander und zu der äußeren Spule angeordnet sind. i i. Induktionsofen nach Anspruch 5, ; und io, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Rückleitungskörper sich an dem einen Ende der Spulen in der einen Richtung über die äußere Spule hinaus und in der anderen Richtung bis in die Nähe des Spulenmittelpunktes erstreckt.
DE1930542538D 1929-07-09 1930-07-10 Elektrischer Induktionsofen Expired DE542538C (de)

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DE (1) DE542538C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE940310C (de) * 1948-10-02 1956-03-15 Siemens Ag Anordnung zum induktiven Erwaermen von Koerpern aus Metall
DE975839C (de) * 1949-10-25 1962-10-25 Siemens Ag Anordnung zur induktiven Hochfrequenzerhitzung von metallischem Gut kleiner Abmessungen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE940310C (de) * 1948-10-02 1956-03-15 Siemens Ag Anordnung zum induktiven Erwaermen von Koerpern aus Metall
DE975839C (de) * 1949-10-25 1962-10-25 Siemens Ag Anordnung zur induktiven Hochfrequenzerhitzung von metallischem Gut kleiner Abmessungen

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