DE609460C

DE609460C - Hochfrequenzinduktionsofen mit verschraenkter Primaerwicklung

Info

Publication number: DE609460C
Application number: DE1930609460D
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Esmarch
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1927-06-11
Filing date: 1930-03-21
Publication date: 1935-02-15
Also published as: AT138733B; FR642577A; FR712915A; GB291774A; US1924680A; AT119737B; DE507556C; GB359343A; CH131920A; US1721073A

Description

Die üblichen Spulen von Hochfrequenzinduktionsöfen bestehen meist aus einer Lage Windungen aus wassergekühltem Kupferrohr. Dies hat den großen Vorteil, daß die Kühlung sehr intensiv gestaltet und die Spule daher sehr hoch belastet werden kann. Andererseits ist bei diesen Spulen die Stromverteilung über den Querschnitt des Stromleiters, also über den Rohrwandquerschnitt, sehr ungleichmäßig, da der Strom namentlich bei höheren Frequenzen infolge des Skinefiektes nur in einer relativ dünnen Schicht auf der Innenseite der Spule fließt, während der gesamte übrige Querschnitt praktisch von Strom frei ist. Infolgedessen sind die Verluste in solchen Spulen hoch und der Wirkungsgrad des damit ausgerüsteten Ofens relativ klein.

Um diesem Übelstand zu begegnen und eine bessere Ausnutzung des Leiterquerschnittes zu ermöglichen, ist im Hauptpatent bereits vorgeschlagen, den Stromleiter der Spule zu unterteilen, indem man ihn aus einer Anzahl voneinander isolierter Kupferbänder herstellt, deren Dicke so bemessen ist, daß der Skineffekt zu vernachlässigen ist. Die Kupferbänder sind dabei so ineinander verschränkt, daß alle Bänder in bezug auf Länge, Impedanz usw. einander äquivalent sind, so daß sie alle von gleichen Strömen durchflossen werden. Öfen mit solchen. Spulen, wie sie vor der Erfindung bereits bekannt waren, "haben in der Tat einen hohen Wirkungsgrad. Indessen haftet ihnen bisher der Mangel an, daß die Spule mit Luft gekühlt werden mußte, die die Windungen von außen umspült. Diese Art der Kühlung ist aber umständlich in der Anordnung, teuer im Betrieb und kann im allgemeinen nicht so intensiv gemacht werden wie eine innere Wasserkühlung.

Erfindungsgemäß sollen nun die Vorteile der Wasserkühlung für die unterteilte Spule dadurch möglich gemacht werden, daß von den die unterteilte Spule bildenden Stromleitern der jedesmal zu äußerst liegende Leiter aus wassergekühltem Kupferrohr, die übrigen Leiter dagegen als Kupferbänder ausgebildet werden. Die Kühlung dieser Bänder erfolgt durch Wärmeleitung an das wassergekühlte Rohr. Alle Leiter, Bänder und Rohr sind voneinander 'elektrisch, isoliert, etwa durch dünne Lackschichten oder auch eingelegte Isolationsbänder.

Versuche haben gezeigt, daß diese dünnen Isoiationsschichten kein Hindernis für einen

*) Von dem Patenlsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Wilhelm Esmarch in Berlin-Charlottenburg.

genügenden Wärmeaustausch der Bänder mit dem gekühlten Kupferrohr sind. Die Kühlung kann daher bei dieser Spulenkonstruktion ebenso intensiv durchgeführt werden wie bei den gewöhnlichen Ofenspulen aus einem einfachen Kupferrohr. Andererseits zeigt die erfindungsgemäß gebaute Spule aber auch den Vorteil des äußerst geringen Stromverlustes. Außerdem wird die Herstellung einer solchen Spule wesentlich billiger als die bisher vorgeschlagenen unterteilten Spulen, da sowohl die unbequeme Luftkühlung wegfällt als auch weil die Anzahl der Leiter geringer sein kann. Induktionsöfen mit reiner Wasserkühlung sind ebenso wie solche mit reiner Luftkühlung bereits bekannt, doch fehlte den bisherigen Einrichtungen dieser Art der Vorteil der gleichmäßigen elektrischen Belastung der durch Leiterunterteilung erzielten Leiterzweige infolge deren Verschränkung.

Bekannt sind ferner auch Spulen für Induktionsöfen, bei denen nichtisolierte Leiterteile angeordnet sind, von denen einer wassergekühlt ist. Derartige Leiterteile sind jedoch elektrisch als ein einziger Leiter aufzufassen und haben gegenüber der neuen Einrichtung den Nachteil der ungleichmäßigen elektrischen Belastung.

Schließlich sind auch Spulen bekannt, be? denen in einem Kühlrohr verdrillte Litze als Stromleiter angeordnet ist. Es handelt sich dabei um schwer herstellbare Ofenspulen, deren Einzelleiter, die Strähnen der Litze, infolge ihrer Anordnung im Kühlmittel, als welches hauptsächlich Wasser in Frage lcommt und empfohlen wird, gegeneinander nicht isoliert werden können.

Demgegenüber betrifft die Erfindung Ofenspulen, die aus durch Unterteilung in voheinander isolierte Hohlleiter und außerhalb der Hohlleiter liegende Massivleiter entstandenen Leiterzweigen bestehen, welche gemäß Patent 5°7 SS6 verschränkt und somit elektrisch gleichmäßig belastet sind, deren Kühlung jedoch gegenüber dem Leiter nach dem Hauptpatent wesentlich vereinfacht ist. Durch Anwendung der Wasserkühlung der erfindungsgemäßen Art werden nämlich verschiedene räumlieh konstruktive Nachteile vermieden, und es wird gleichzeitig eine intensivere Kühlwirkung erzielt, die noch dazu für alle Leiterzweige gleichmäßig ist.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Hochfrequenz- induktionsofen nach Patent 507 556 dargestellt. Nach diesen! Patent werden bei einem Hochfrequenzinduktionsofen als Primärwicklung flach gewickelte, gegeneinander isolierte Bänder aus leitendem Material von so geringer Stärke benutzt, daß die Wirkung des Skineffektes vernachlässigt werden kann. Die Einzelwindungen sind so angeordnet, daß sie in bezug auf Widerstand, Impedanz und induzierte Wirkung auf den Ofeneinsatz einander gleich sind.

In Abb. ι ist eine aus z. B. drei parallel geschalteten Einzelleitern bestehende Spule abgewickelt dargestellt. Die Teile a_x, a₂ und a_s sind dem Ofen benachbart. Nach außen hin folgen -die Abschnitte b_lt b₂ und b_s und die äußeren Rohrstücke C₁, C₂ und C₃, die mit Kühlwasser beschickt werden. Wie durch die Pfeile angedeutet ist, wird jedes einzelne der Rohrstücke C₁, c₂ und C₃ von einem besonderen Kühlwasserstrom durchflossen. Die einzelnen gegeneinander isolierten Rohrstücke C₁, C₂ und C₃, die hinsichtlich ihres elektrischen Widerstandes mit den übrigen Spulenteilen a_± bis a_s und b_t bis b_s vollständig übereinstimmen, sind mit ihren Enden mit verschiedenen Leitern verbunden, z. B. das Rohrstück C₂ mit den Leitern b_t und a₃. Es entstehen so die drei gegeneinander isolierten Spulenteile a_v b₂, c₃; Jb₁, C₂, a_s und C₁, a₂, b_s.

Abb. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen Öfen, der mit der Spule nach Abb. ι ausgerüstet ist. Gewünschtenf alls kann man auch mehr als drei Leiter oder nur zwei als Spule anordnen.

Claims

90 Patentansprüche:

i. Hochfrequenzinduktionsofen mitver-^~ schränkter Primärwicklung nach Patent 507 556, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils außen liegende Leiterzweig von mehreren flachkant gewickelten und parallel geschalteten Leiterzweigen der Spule ials Kühlrohr, die übrigen Teile*desselben und der anderen Zweige als außerhalb des Kühlrohrs liegende Volleiter ausgebildet sind.
2. Hochfrequenzinduktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die massiven Leiterzweige als flach gewickelte Bänder ausgebildet sind und die rohrförmigen Leiterzweige rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen