DE615418C - Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit Drehstrom - Google Patents
Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit DrehstromInfo
- Publication number
- DE615418C DE615418C DEH129111D DEH0129111D DE615418C DE 615418 C DE615418 C DE 615418C DE H129111 D DEH129111 D DE H129111D DE H0129111 D DEH0129111 D DE H0129111D DE 615418 C DE615418 C DE 615418C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coils
- induction furnace
- coreless induction
- cooling
- furnace according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
Zum Schmelzen von Metallen wird den Induktionsöfen
zunehmend der Vorzug gegeben, weil diese die saubersten Schmelzbedingungen schaffen. Selbst die elektrischen Licht-S
bogenöfen werden mehr und mehr von In-
- duktionsöfert verdrängt, weil die im Lichtbogenofen
notwendigen Kohleelektroden unerwünschte Aufnahme von Kohlenstoff in das
flüssige Metallbad bewirken.
Bei Induktionsöfen ist jede Gefahr von Verunreinigungen ausgeschlossen, ja es ist sogar
möglich, die Schmelzung im Vakuum oder in beliebiger Atmosphäre, z. B. Wasserstoffatmosphäre,
durchzuführen und damit Reaktionen vorzunehmen und so weitgehende Raffination zu bewirken, wie sie in keinem anderen
Schmelzofentyp erreichbar sind. Auch die Leistungszufuhr ist nahezu unbegrenzt, da die
Wärme induktiv im S chmelzguf selbst erzeugt wird und damit Zustellung und Gewölbe geschont
werden.
Unbequem ist bei den Induktionsöfen üblicher Bauart, daß sie entweder Eisenjoche enthalten,
die das Bad durchsetzen und damit eine metallurgisch unbequeme Herdform bedingen, oder, wenn sie keinen das Metallbad
durchsetzenden Eisenkern besitzen, zum Betrieb Wechselstrom erhöhter Frequenz erfordern
und damit die Aufstellung besonderer Hochfrequenzgeneratoren notwendig machen.
Das Patent 572 445 hat einen kernlosen Induktionsofen
zum Gegenstand, der eine metallurgisch zweckmäßige, vorzugsweise schüsseiförmige Herdform besitzt und unmittelbar
mit Drehstrom üblicher Netzfrequenzen betrieben werden kann.
Die Einführung von Induktionsöfen in die metallurgische Praxis hängt wesentlich davon
ab, ob es gelingt, solche Öfen zum direkten Anschluß an Drehstrom üblicher Netzfrequenzen
zu bauen. Um die Öfen an Drehstrom üblicher Netzfrequenzen anschließen zu können,
ist es notwendig, sie so auszuführen, daß sie einen günstigen cos φ besitzen, da es unzulässig
ist, Stromnetze mit erheblichen Blindleistungen zu belasten.
Es ist zwar ohne weiteres möglich, die durch Induktionsöfen beliebiger Bauart entstehenden
Blindleistungen durch Kondensatoren aufzunehmen und dadurch vom Netz fernzuhalten.
Solche Kondensatoren werden aber für große Leistungen und übliche Netzfrequenzen
so kostspielig, daß die Anlagen unwirtschaftlich teuer werden.
Nachstehend wird angegeben, wie öfen nach Patent 572 445 erfindungsgemäß so verbessert
werden können, daß ein hoher elektrischer Leistungsfaktor erzielt werden kann, ohne daß der thermische Wirkungsgrad solcher
Öfen unzulässig abnimmt oder bauliche Be-
dingungen in Kauf genommen werden müßten, die den Betrieb solcher Öfen unbequem
machen oder die Sicherheit des Betriebes gefährden würden.
Der zugrunde liegende Gedanke soll an dem in Fig. ι im Horizontalschnitt gezeichneten
Beispiel eines Drehstromofens für übliche Netzfrequenzen erläutert werden, der mit drei
um I2o° gegeneinander versetzten gewölbten
ίο Tellerspulen, ausgerüstet ist.
Das schüsseiförmige Metallbad^ ist umgeben von einem Eisen j och B mit den drei
Polfortsätzen C1, C2, C3, auf die die Primärspulen
DD, EB und FF aufgesteckt sind, die aus entsprechend der Herdform schüsseiförmig
gewölbten Flachspulen bestehen. Die Windungsfläche jeder Spule liegt, in der Horizontalebene
gesehen, senkrecht zu der entsprechendeni;Polachse. Den Zwischenraum zwisehen
der äußeren Begrenzungsfläche P des Bades A und der inneren Oberfläche der Spulen
DD, EB und FF sowie der Polfortsätze C1, C2 und C3 füllt die feuerfeste Zustellung,
der Herd, aus. Die Wandstärke der feuerfesten Zustellung beträgt üblich zwischen
ein Fünftel und ein Zehntel des Baddurchmessers.
Spulen, die zwischen Polfortsätzen eines Induktionsofens angeordnet sind, sind an sich
bekannt, doch handelte es sich bei den bekannten Bauarten um zylinderförmige Spulen, die
nicht symmetrisch zueinander angeordnet sind. Infolgedessen ist der Leistungsfaktor
eines solchen Ofens ungünstig. Es ist bekannt, daß der Leistungsfaktor (cos φ) eines Induktionsofens um so besser
wird, je kleiner der Abstand zwischen Bad und Spule bzw. Polfortsätzen ist. Aus elektrischen
Gründen wäre es wünschenswert, diesen Abstand soweit wie möglich zu verringern. Diesem Bestreben sind aber Grenzen
gesetzt, da Spulen und Polfortsätze in der Nähe der Raumtemperatur gehalten werden
müssen und infolgedessen mit abnehmender Stärke der Zustellung der thermische Wirkungsgrad
des Ofens abnimmt und auch die Sicherheit gegen Durchbrüche des flüssigen Metalls zu klein wird. Würde man in einem
Ofen nach Fig. 1 bei gleichbleibendem Durchmesser der Spulen und Polfortsätze den Baddurchmesser
von P auf Q vergrößern, so würde der cos φ des Ofens zunehmen, aber
die Wärmeverluste des Ofens unzulässig groß werden. Die Betriebssicherheit würde dagegen
bei sorgfältiger Herstellung des Herdes immer noch groß genug sein, namentlich wenn
der Herd durch Sinterung von innen heraus aus sandigem rieseiförmigem Material hergestellt
wird, da dabei die innere Oberfläche am dichtesten sintert und die Dichtigkeit der
Sinterung nach außen zu abnimmt und die äußersten Schichten sogar ungesintert rieselfähig
bleiben und eine große Sicherheit gegen durchbrechendes Metall bieten.
In Fig. 2 ist in größerem Maßstab, eben- 6S
falls im Horizontalschnitt, ein Teil eines Ofens gezeichnet, der gleichzeitig einen genügend
großen cos φ und genügende thermische Isolation besitzt. Das Bad A hat einen
Durchmesser, der der Linie P der Fig. 1 entspricht, während die Spule EB, die z. B. aus
Flach- oder Segmentkupfer mit Kühlrohren G auf ihrer Innenseite besteht, eine innere Oberfläche
besitzt, die der inneren Oberfläche der Spulen nach Fig. 1 entspricht. Die Polfortsätze
C ragen aber nach dem Schmelzbad zu über die Oberfläche der Spulen hervor, und die innere Oberfläche der Polfortsätze C liegt
etwa auf der Linie Q der Fig. 1.
Der thermische Wirkungsgrad des Ofens, ,d. h. die Wärmeverluste des Bades sind im
wesentlichen bestimmt durch den Abstand zwischen der den Schmelzraum begrenzenden
Linie P und der inneren Oberfläche der Spulen, da vor den Spulen die Isolationsstärke
der Zustellung' groß ist und nur ein kleiner Bruchteil der Badoberfläche vor den Polfortsätzen
schwächer isoliert ist. Der elektrische Leistungsf aktor cos φ ist dagegen im wesentlichen
durch den Abstand zwischen der Linie P und der Linie Q, auf der die Stirnflächen
der Polfortsätze liegen, bestimmt.
Um die dem wärmeabgebenden Bad genäherten Polfortsätze vor unzulässiger Erwärmung
zu schützen, werden sie mit Schirmspulen H (Fig. 2) versehen, die die über die
Spulen herausragenden Flächen der Polfortsätze vor zu starker Erwärmung schützen.
Wesentlich ist, daß die Stirnflächen der Polfortsätze von diesen Kuhlröhrchen bedeckt 100
werden. Es ist an sich bei Induktionsöfen bekannt, einzelne Teile von Polen durch Kühleinrichtungen
vor unzulässiger Erwärmung zu schützen, doch war bei den bekannten Öfen
nicht vorgesehen, die Wärme gerade von den Stirnflächen der Joche fernzuhalten. Die
Schirm- oder Kühlspulen H bestehen zweckmäßig aus dünnen Kuhlröhrchen, die mit den
Spulen DD, EB und FF nicht in elektrisch leitender Verbindung stehen. Um die in den
Kuhlröhrchen induzierte Spannung gering zu halten, empfiehlt es sich, die Kühlspulen bifilar
oder mäanderförmig anzuordnen. Es ist ferner bekannt, die Kühlung von Spulen von
Induktionsöfen durch Kuhlröhrchen vorzunehmen, die nach der Außenseite des Ofens
zu gelegen waren. Nach der Erfindung wird im Gegensatz zu dieser bekannten Anordnung
die Kühlung der Spulen DD, EE und FF zweckmäßig auf deren Innenseite bei C- angebracht,
da eine derartige Innenkühlung im Falle, daß einmal flüssiges Metall bis zu den
Spulen vordringen sollte, die Spulen wirksamer vor Beschädigung schützt, als eine Anordnung
der Kühleinrichtungen an der Außenseite der Primärwicklung. Die Stromverdrängung,
die die Anordnung der Kühlung auf der Außenseite empfehlenswert erscheinen läßt, spielt bei den niedrigen Netzfrequenzen
keine wesentliche Rolle.
Sollen die Primärspulen für hohe Spannungen mit großen Windttngszahlen ausgeführt
werden, so daß die Dicke des Flachoder Segmentkupfers zu gering wird, um bequem Kühlröhrchen G an der Spule anlöten
zu können, so empfiehlt es sich, die Kühlung überhaupt von den Primärspulen zu trennen
und vor den Primärspulen nach der Seite des Herdraumes zu besondere Schirm- oder
Kühlspulen oder Kühlschlangen anzuordnen.
Eine gefährliche Beanspruchung der Zustellung an den Kanten der Polfortsätze C
wird gemäß der Erfindung durch in den Winkeln zwischen den Polfortsätzen C und den Spulen angeordnete ausgleichende Übergänge
L vermieden (Fig. 2), die fest sein oder aus einem höher sinternden rieselfähigen Material bestehen können. Zwischen
einem festen Übergang/, und der Zustellung kann auch eine nicht sinternde dünne Zwischenschicht angeordnet werden, um dem
Herd eine gewisse Beweglichkeit gegenüber Spulen und Joch zu geben und Rißbildung
unter dem Einfluß der Kanten der Polfortsätze zu verhindern. Es kann auch empfehlenswert
sein, zwischen dem Herd und den festen Ofenteilen eine durchgehende Schicht
eines rieselfähigen Materials anzubringen, die dauernd rieselfähig bleibt, also gegebenenfalls
höher sintert als die eigentliche Zustellungsmasse, so daß gewissermaßen der Herd
in der von den festen Ofenteilen gebildeten Schale auf einer etwas nachgiebigen Zwischenschicht
schwimmt.
Ein besonderer Vorteil von Öfen nach der Erfindung besteht darin, daß sie elektrisch so
dimensioniert werden können, daß sie unmittelbar von solchen Transformatoren und
Schalteinrichtungen gespeist werden können, " die für Lichtbogenofen üblich sind. Da Lichtbogenofen
mit Rücksicht auf die möglichen Stromstöße meist mit vorgeschalteten Reaktanzen versehen sind und infolgedessen
meist nur Leistungsfaktoren zwischen 0 · 45
und ο · 60 aufweisen, genügt unter Umständen die Anordnung einer kleinen Kondensatorenbatterie,
um für einen an Stelle eines Lichtbogenofens aufgestellten Induktionsofen
die gleichen Betriebsbedingungen wie sonst herzustellen.
Claims (7)
1. Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit Drehstrom mit drei um 1200
. gegeneinander versetzten, gewölbten Tellerspulen nach Patent 572 445, dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Spulen von einem magnetischen, nicht geschlossenen
Eisenjoch umgeben sind, dessen Pole über die Spulenoberflächen nach dem Bad derart
hervorragen, daß, im Horizontalschnitt gesehen, die Windungsfläche jeder Spule senkrecht zu ihrer Polachse liegt.
2. Kernloser Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stirnflächen der Pole des Eisenjoches durch besondere Schirm- oder Kühlspulen
gegen die vom Metallbad ausgehende Wärme geschützt sind.
3. Kernloser Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß
die Primärspulen aus Flach- oder Segmentkupfer mit nach dem Bad zu liegender Kühlung bestehen.
4. Kernloser Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß „
in den Winkeln zwischen dem Polfortsatz und der Spule Übergänge (Z-) angeordnet
sind.
5. Kernloser Induktionsofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß
vor den Primärspulen nach der Seite des Herdes zu besondere Kühl- oder Schirmspulen
angeordnet sind.
6. Kernloser Induktionsofen nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die besonderen Schirm- oder Kühlspulen mäanderförmig oder bifilar
angeordnet sind.
7. Kernloser Induktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ofenzustellung aus trockenem rieselfähigem Material zum Teil fest gesintert
wird, derart, daß zwischen dem festgesinterten Teil des Herdes und den festen Ofenteilen, insbesondere den Innenflächen
der Spulen und Pole, eine Schicht rieselfähig bleibt, die dem Herd eine gewisse Nachgiebigkeit gegenüber den festen
Ofenteilen gibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH129111D DE615418C (de) | 1931-10-27 | 1931-10-27 | Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit Drehstrom |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH129111D DE615418C (de) | 1931-10-27 | 1931-10-27 | Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit Drehstrom |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE615418C true DE615418C (de) | 1935-07-04 |
Family
ID=7175795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEH129111D Expired DE615418C (de) | 1931-10-27 | 1931-10-27 | Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit Drehstrom |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE615418C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2520598A (en) * | 1947-05-08 | 1950-08-29 | Babcock & Wilcox Tube Company | Tilting type electric induction furnace |
-
1931
- 1931-10-27 DE DEH129111D patent/DE615418C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2520598A (en) * | 1947-05-08 | 1950-08-29 | Babcock & Wilcox Tube Company | Tilting type electric induction furnace |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1952407A1 (de) | Lichtbogenschmelzofen | |
DE2502712B2 (de) | Wassergekühlter Plattenkühler als Teil der Wandung eines Elektro-Lichtbogenofens | |
DE615418C (de) | Kernloser Induktionsofen zum Betrieb mit Drehstrom | |
WO2009065773A1 (de) | Anordnung mit einem schaltgerät und einem transformator | |
EP0518070B1 (de) | Gleichstrom-Lichtbogenofenanlage | |
DE2242154A1 (de) | Vereinigte elektrodenhalter und -arm fuer elektroden in elektrischen lichtbogenoefen oder dergleichen | |
DE7606071U1 (de) | Kanalschmelzofen fuer metalle und legierungen | |
DE3400186A1 (de) | Durchfuehrung fuer elektroden in einem ofendeckel eines elektrolichtbogen- oder reduktionsofens | |
DE69432892T2 (de) | Vorrichtung für elektrisches schmelzen | |
DE536300C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe elektrischer Induktionsoefen | |
CH227022A (de) | Schaltdrossel für Kontaktumformer. | |
DE644657C (de) | Induktionsofen ohne Eisenkern | |
DE228308C (de) | ||
DE631872C (de) | Einphasen-Elektrodenofen mit zur Stromzufuhr dienendem, die Ofenverkleidung bildendemMetallmantel | |
DE3630861A1 (de) | Elektrodentieffassung | |
WO2018192741A1 (de) | Aufnahmevorrichtung für vakuumschaltröhren | |
DE638215C (de) | Elektrische Heiz- und Kocheinrichtung fuer metallische Behaelter, insbesondere fuer Kochtoepfe | |
AT133435B (de) | Schwachstromkabel mit einem Mantel aus magnetischem Material zum Schutz gegen Starkstromstörungen. | |
DE1565284A1 (de) | Anordnung zur Feststellung von Fehlern in der Induktionsspule kernloser Induktionsoefen,Waermeoefen u.dgl. | |
AT84161B (de) | Elektrischer Ofen. | |
DE407940C (de) | Verfahren und Ofen zum Schmelzen von Metallen, zum UEberziehen metallischer Gegenstaende mit Schutzmetallen, zum Veredeln von Metalloberflaechen und zum Hartloeten | |
DE372473C (de) | Verfahren zur Verbesserung der Waermeableitung isolierter elektrischer Leiter und zur Vermeidung schaedlicher Luftraeume in ihrer Umgebung | |
DE4100960C1 (en) | Lid for electric arc furnace for melting steel - has arched main-part and central parts of fire resistant material with iron@ plate seamlessly surrounding central part with air-gap to main part | |
DE577795C (de) | Elektrodeneinfuehrung fuer Quecksilberdampfgleichrichter unter Verwendung eines den Schaft der Elektrode einschliessenden Durchfuehrungsisolators durch das Gleichrichtergehaeuse | |
DE1996595U (de) | Schutzvorrichtung fuer elektrische spulen |