DE580796C - Induktionsofen ohne Eisenkern - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
17. JULI 1933

■/ REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 18 so

Berlin-Hsenburger Metallwerke Akt.-Ges. in Berlin

Induktionsofen ohne Eisenkern

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Mai 1931 ab

ist in Anspruch genommen.

Bei elektrischen Induktionsöfen ohne Eisenkern bereitet der mehr oder minder starke magnetische Streufluß der Spule erhebliche Schwierigkeiten, weil bei Verwendung von magnetisierbarem Metall, also Eisen oder Stahl, für die Herstellung des Rahmens des Ofens dieser Streufluß hinderlich ist. Diese Schwierigkeit wächst mit der Größe des Ofens, da man mit zunehmendem Gewicht des Ofens immer mehr auf eiserne oder stählerne Rahmen angewiesen ist.

Es wurde versucht, diese Schwierigkeiten durch Vergrößerung des Abstandes des Rahmens von der Spule bzw. durch Anordnung einer Kompensationsspule außerhalb der Ofenspule zu beseitigen, jedoch ist die Verwendung dieser Mittel ebenfalls mit konstruktiven Schwierigkeiten verknüpft. Man hat es deshalb vorgezogen, den Rahmen aus nichtmagnetisierbaren Legierungen herzustellen; von diesen haben jedoch Bronzen keine genügend hohe Festigkeit, während eisenhaltige, nichtmagnetisierbare Legierungen, wie z. B. die allgemein als nicht rostender Stahl bekannte Legierung von Eisen und Kohle mit 8 0/0 Nickel und 18 o/_o Chrom, sehr teuer sind und deshalb gerade bei großen Öfen nicht verwendet werden können.

Gemäß der Erfindung werden die erwähnten Nachteile dadurch vermieden, daß zwischen der Induktionsspule und dem Rahmen ein aus nichtmagnetisierbarem, gut leitendem Metall bestehender Schirm angeordnet ist. Durch diesen Schirm wird das Streufeld der Spule von aus magnetisierbarem Metall bestehendem Gerüst ferngehalten und die Erhitzung des Gerüstes durch Hysteresis vermieden. Da die Streuflüsse von den Enden der Spule im großen Bogen austreten, wird der Schirm zweckmäßig länger gewählt als die Spule, um das Gerüst gegen die Spule in allen ihren Teilen sicher abzuschirmen.

Es ist bereits bekannt, bei Induktionsöfen mit Eisenkern zwischen der Spule und dem Eisenkern einen geschlitzten, aus nichtmagnetisierbarem Material bestehenden Schirm vorzusehen, jedoch dient diese Anordnung dort lediglich dazu, den Leistungsfaktor d.es Ofens durch Verminderung der Streufelder selbst zu verbessern. Ganz anders liegen dagegen die Verhältnisse beim Erfindungsgegenstand, da hier für die Anordnung des Schirmes zwischen Spule und Rahmen nicht der Leistungsfaktor des Ofens, sondern einzig und allein das Bestreben maßgebend ist, eine übermäßige Erwärmung des eisernen Rahmens durch Wirbelströme zu verhindern. Dieser Zweck konnte aber bei der älteren Anordnung selbst unbeabsichtigt nicht erreicht werden, da dort · überhaupt kein solcher Eisenrahmen vorhan-

den ist und, falls er vorhanden wäre, er so weit von¹ der Spule entfernt wäre, daß eine Einwirkung der Spule auf den Rahmen nicht in Frage kommt.

Durch Verwendung des bei Induktionsöfen mit Eisenkern zum Zwecke der Verbesserung des Leistungsfaktors gebrauchten, innerhalb der Spule angeordneten Kupferzylinders beiInduktionsöfen ohne Eisenkern unter Anordnung des Zylinders außerhalb der Spule wird der Vorteil erreicht, daß eiserne Rahmen in unmittelbarer Nähe der Spule verwendet werden können, und damit ist die Möglichkeit einer sehr günstigen konstruktiven Durchbildung des Ofens gegeben.
In der Zeichnung zeigen
Fig. ι und 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Ansicht von oben und von der Seite;

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 veranschaulicht den durch die Erfindung zu erzielenden Vorteil in Form eines Temperatur-Zeit-Diagramms, und ^Z5 Fig- 5 zeigt eine andere Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Anordnung.

Bei dem Ofen gemäß Fig. 1 und 2 umgibt die Induktionsspule 10 den Schmelztigel 11. Die Spule ruht auf einem am Rahmen befestigten Träger 12. Der Spule wird Strom an den Punkten 13 und 13² durch Leitungen 14 und 14¹ zugeführt, zwischen welchen ein zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienender Kondensator 14² eingeschaltet ist. Die Spule ist von einer sie allseitig umschließenden Wärmeisolation 15 umgeben.

An denjenigen Stellen des Ofens, an denen das Gerüst der Spule am nächsten liegt, sind zwischen der Spule und dem Gerüst Schirme 16 aus nichtmagnetisierbarem Metall, vorzugsweise Kupfer, vorgesehen. Diese Schirme erstrecken sich aus konstruktiven Gründen über die ganze Breite des Ofens und sind mittels Winkelträger 17 und 18 aus ebenfalls nichtmagnetisierbarem Metall am Ofengerüst befestigt. Außerhalb der Schirme sind Diagonalträger 19 aus magnetisierbarem Metall vorgesehen, deren oberer mit dem unteren Teil durch Bolzen 22 verbundener Teil 20 Zapfen 21 trägt, die zum Kippen des Ofens dienen. Die Diagonalträger sind an ihrem unteren Ende mittels Bolzen 23 und Flansche 24 eines an der unteren Kante des Ofengerüstes vorgesehenen Winkelträgers 25 befestigt. Am unteren Ende des Diagonalträgers sind auch Ösen 26 vorgesehen, um den Ofen mittels eines Kranes kippen zu können. Die Winkelträger 17 sind durch Eckverbindungen 27 miteinander verbunden. Die magnetischen Kraftlinien durchsetzen den Schirm 16 und induzieren Ströme in ihm. Die Stärke des Schirmes soll so gewählt werden, daß sie größer ist als die Eindringtiefe der Kraftlinien bei gegebenen Frequenzen, so daß keine Kraftlinien außerhalb des Schirmes verlaufen können. Hierzu ist eine Schirmstärke erforderlich, die etwa der dreifachen Eindringtiefe der Wirbelströme in den Schirm bei gegebener Frequenz entspricht.

Alle innerhalb des Schirmes r6 befindlichen Teile des Ofengerüstes sind zweckmäßig aus nichtmagnetisierbarem Metall hergestellt. So bestehen in Fig. 3 die Unterlageschichten 28 aus Stahl, jedoch der Bolzen 22, die Mutter 29 und die Unterlageschicht 30 aus einer nichtmagnetisierbaren Stahllegierung.

Versuche haben gezeigt, daß ein Kupferschild, welcher das ganze Streufeld absorbiert, nicht annähernd so stark erhitzt wird wie die eisernen Gerüstteile bei Abwesenheit des Schirmes, obzwar der Schirm sich näher zur Spule und demzufolge in stärkerem Streufeld befindet als die eisernen Gerüstteile.

Die Fig. 4 zeigt das Ergebnis eines an einem Ofen durchgeführten Versuches, an dessen einer Seite das eiserne Gerüst durch einen Kupferschirm abgeschirmt war, an der anderen Seite dagegen nicht. Der Abstand des Gerüstes von der Spule war auf beiden Seiten derselbe. Die Ordinaten im Diagramm stellen die Temperatur in Celsiusgraden und die Abszissen die Zeit in Minuten dar. Die Kurve A zeigt die Erhöhung der Raumtemperatur während des Versuches. Die Temperatur des Schirmes 16 auf der einen Seite des Ofens ist durch die Kurve B dargestellt, während die Temperatur des hinter dem Schirm liegenden Diagonalträgers 19 nach der Kurve C verlief. Die Kurve D zeigt dagegen die Temperatur des Ofengerüstes auf der unteren, nicht mit einem Schirm versehenen Seite des Ofens. Es ergab sich, daß nach 160 Minuten die Raumtemperatur 21⁰C, die Temperatur des Schirmes und abgeschirmten Diagonalträgers etwa 26⁰ C und die Temperatur des unabgeschirmten Diagonalträgers etwa 92⁰ C war.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Anordnung. Bei dieser ist anstatt des durchgehenden Schirmes 16 eine aus unmagnetisierbarem Metall bestehende Auskleidung 16¹ der Teile 19 und vorgesehen. Zu diesem Zweck besteht der Diagonalträger beispielsweise aus zusammengewalzten Stahl- und Kupferschichten.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Induktionsofen ohne Eisenkern mit einem Gerüst aus magnetisierbarem Material, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ofenspule und dem Gerüst ein

   aus nichtmagnetisierbarem, gut leitendem Metall bestehender Schirm angeordnet ist, dessen Stärke so gewählt ist, daß in ihm der überwiegende Teil des in ihn eindringenden Streunusses in Wärme umgewandelt wird.
2. 2. Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm an einer oder mehreren Stellen unterbrochen ist.
3. 3. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schirmes größer ist als die Eindringtiefe des Streufeldes zwischen der Spule und dem Rahmen.
4. 4. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengerüst aus kupferplattiertem Eisen oder Stahl besteht, wobei die Plattierung der Spule zugewendet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen