DE693885C - Geraet - Google Patents

Description

• Zylinderförmiges, mit Wechselstrom zu beheizendes Gerät Zur Beheizung von Geräten auf elektrischem Wege werden meistens Widerstände aus wärmebeständigem Widerstandsmaterial benutzt, die durch den hindurchfließenden Strom selbst erhitzt werden. Es ist aber auch bekannt, eine indirekte Beheizung von Metallflächen oder anderen Körpern auf dem Wege der Induktion vorzunehmen. Man kann z. B. durch eine Primärwicklung ein magnetisches Feld in einem Eisenkörper hervorrufen, der wie ein Transformator mit einer zweiten Wicklung versehen ist. Diese zweite Wicklung kann dann dem zu beheizenden Widerstandskörper in bezug auf Spannung und Stromstärke angepaßt, werden. Man hat auch schon ringförmige Körper direkt induziert, indem in ihnen von einer Spule aus Wirbelströme erzeugt werden. Bei allen diesen bisher (bekanntgewordenen Einrichtungen hat man mit .dem Übelstand zu rechnen, daß der Strom eine relativ große Phasenverschiebung gegenüber der Spannung annimmt. Das ist natürlich für die praktische Verwendung von sehr nachteiliger Bedeutung. , Man kann zwar durch Kondensatoren diesen Übelstand wieder ausgleichen, jedoch wird das im allgemeinen nur in seltenen Fällen möglich sein. Es entstehen dadurch Mehrkosten, und es wird auch mehr Raum beansprucht. Die Erfindung :betrifft ein- Gerät, bei welchem keinerlei. Hilfsmittel zum Ausgleich der Phasenverschiebung benötigt werden. Hierbei wind von einem an sich ebenfalls schon vorgeschlagenen zylinderförmigen, mit Wechselstrom zu beheizendem Gerät ausgegangen, bei dem in einem zwischen zwei konzentrischen Hohlzylindern aus Eisen befindlichen Hohlraum eine Wicklung angeordnet ist, die sekundäre Wirbelströme in den beiden Zylindern hervorruft. Bei diesem Gerät ist der Hohlraum in axialer Richtung etwa so lang wie sein mittlerer Durchmesser; die Wicklung, die nur den inneren Zylinder berührt, läßt den größten Teil ides in radialer Richtung verhältnismäßig großen Hohlraumes frei, der also mit Luft angefüllt ist, und reicht auch nicht bis an die Stirnwandungen des Hohlraumes heran. Die Wirbel.strombildung in den Eisenzylindern ist sehr ungünstig; der Leistungsfaktor (cp) ,beträgt, wie Versuche ergeben haben, nur etwa 0,5 bis o,6.
• .Der Erfindung gemäß beträgt die axiale Ausdehnung des Hohlraumes zwischen «den beiden konzentrischen Hohlzylindern mindestens das Fünffache seines mittleren Durchmessers. Dieser Hohlraum von verhältnismäßig großer Längsausdehnung und verhältnismäßig geringer radialer Ausdehnung wird ferner an seinen Stirnenden durch dicht an die Wicklung angepaßte, vorteilhaft eingesetzte magnetische Absch@ußringe abgeschlossen und vollständig durch die konzentrisch angeordnete Wicklung ausgefüllt. Durch Speisung mit Wechselstrom werden bei dieser Anordnung in den beiden Eisenzylindern im wesentlichen nur sekundäre Wirbelströme hervorgerufen, die keine magnetischen Kraftlinien mehr entstehen lassen.
• Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel wiedergibt, näher erläutert. Es ist a eine als nicht wesentlich zu bezeichnendeTragwelle. Gegenüber dieser ist ein innerer Hohlzylinder c aus Eisen oder Stahl durch Abstandsringe oder Tragsterne b aufgesetzt. Auf diesem Hohlzylinder c ist eine Wicklung f aufgebracht, die entweder aus Runddrähten mit sehr hochweniger Isolation oder vorzugsweise aus flachen Bändern bestehen kann, welche gegenüber dem Eisen und gegeneinander durch dünne Blätter von Naturglimmer oder durch ähnliche wärmebeständige Iolierschichten isoliert sind. Nachdem die Wicklung f aufgegebracht ist, wird ein zweiter Hohlzylinder d .- schließend darübergeschoben. Die beiden Zylinder werden an ihren Stirnseiten durch Magnetschlußringe e aus Eisen verbunden. Der verhältnismäßig lange und verhältnismäßig schmale "Hohlraum zwischen .den beiden Zylindern c und d wird also durch die Wicklung f vollständig ausgefüllt. Die Ringe e stellen den Schluß für ein um die Wicklung umlaufendes Magnetfeld dar, das jedoch nur ganz schwäch in Erscheinung tritt, weil in den Eisenzylindern konzentrisch mit den primären Strombahnen Ströme induziert werden, welche bestrebt sind, das magnetische Feld wiederaufzuheben.
• Praktische Versuche zeigten, daß bei dem angegebenen Verhältnis der Länge des Hohlraums zum mittleren Durchmesser von 5 zu i der Leistungsfaktor im Mittel o,9 beträgt. Wenn die Wicklung besonders sorgfältig aus Kupferband gewickelt und mit dünnen Glimmerschichten isoliert wird, so daß die Wicklung möglichst dicht auf dem Eisen liegt und daher die Stauung möglichst gering wird, dann erreicht man sogar einen Leistungsfaktor von 0,95. Die Erfahrung zeigte dabei, daß dieWärmeentwicklung in der Mitte etwas höher ist als an den Enden. Man kann dies jedoch vollständig - dadurch ausgleichen, daß man die Windungszahl nach den Enden zu etwas vermehrt, indem man nach den Enden hin einen etwas geringeren Querschnitt der Windungen wählt. Man kann auch eine Verbesserung auf anderem Wege erzielen, nämlich dadurch,'daß man an den der Wicklung zugekehrten Oberflächen der beiden Zylinder ein besser leitendes Material, z. B. auf galvanischem - Wege; -aufträgt. Dieser Auftrag wird dann zweckmäßig an den Enden etwas verstärkt. Es isst auch möglich, bei gleicher Amperewindungszahl je Längeneinheit - die Wärmeentwicklung dadurch gleichmäßig zu machen, daß man die Wandung der Zylinder nach den Enden zu etwas dicker macht, so daß hier die Wärmeentwidklung erhöht wird.
• Wenn es störend ist, daß der innere Zylinder ebenfalls an der Wärmeentwicklung teilnimmt, dann kann man ihn mit Längsschlitzen versehen, die mit Isolationsmaterial ausgefüllt werden können. Hierdurch wird den Wirbelströmen die Bahn abgeschnitten. Umgekehrt kann man durch Längsschlitze im äußeren Zylinder die Teilnahme dieses Zylinders an der Wärmeentwicklung verhindern.
• Die Wärmeausstrahlung kann man in besonderen Fällen dadurch erhöhen, daß man auf die Eisenoberfläche der Zylinder Rippen aufschweißt. Diese entziehen dann den zylindrischen Körpern- die darin entwickelte Wärme und führen diese energisch an die Luft ab. Ein solches Gerät kann man z. B. bei Wechselstrom genau so benutzen wie einen Widerstand. Dabei hat der Widerstand die Eigentümlichkeit; daß bei Gleichstrom nur der Widerstandswert der reinen Wicklung in Betracht kommt, während bei Wechselstrom der io bis 2ofache Wirkwiderstand vorhanden ist. Dieser Wirkwiderstand bleibt dann in hohem Maße von der Frequenz abhängig und vergrößert sich mit dieser.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zylinderförmiges, mit Wechselstrom zu beheizendes Gerät mit zwei einen Hohlraum bildenden konzentrischen Hohlzylindern aus Eisen (Stahl) und einer in dein Hohlraum angeordneten Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hohlraum, dessen axiale Ausdehnung mindestens das Fünffache seines mittleren ; Durchmessers beträgt, an seinen Stirnenden durch dicht an die Wicklung angepaßte, vorteilhaft eingesetzte, magnetische Abschlußringe abgeschlossen und vollständig durch die konzentrisch angeord- 1 nete Wicklung ausgefüllt ist.
2. 2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung in -dem Hohlraum zwischen den beiden Zylindern aus Bändern besteht, die durch eine dünne Isolationsschicht, z. B. aus Glimmer, von dem umgebenden Metall getrennt ist, damit die Wicklung möglichst dicht auf dein Eisen liegt und daher die Streuung möglichst gering wird.
3. 3. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,' daß die Wicklung nach dem Ende zu durch Wahl 'eines etwas geringeren Querschnitts eine größere Am perewinüüngszahl erhält als in der Mitte; mit dem Ziel, die Temperatur auf die `ganze Länge gleichmäßig zu machen. ¢.
4. Gerät nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Hohlzylinders nach den Enden hin zunimmt, um hier eine erhöhte Wärmeentwicklung zu erzielen.
5. 5. Gerät nach den Ansprüchen i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß der innere 'oder der äußere Zylinder Längsschlitze erhält, die mit Isolationsmaterial ausgefüllt werden können und die den Wirbelströmen die Bahn abschneiden, ohne den magnetischen Fluß zu stören, so daß nur in dem einen der beiden Zylinder die Wirbelstromerhitzung auftritt.