DE7606071U1 - Kanalschmelzofen fuer metalle und legierungen - Google Patents
Kanalschmelzofen fuer metalle und legierungenInfo
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Description
β β Λ β ί
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· H β Ο
PL
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Kanalschmelzofen für Metalle und Legierungen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kanalschmelzofen für Metalle und Legierungen, der einen Schmelzbehälter,
mindestens eine thermisch isolierte Führung, die unter dem Schmelzbehälter eine in der vertikalen Ebene oder schräg
angeordnete Schlinge bildet und deren innerer Kanal mindestens zwei verschiedene Bereiche des Bodens des Schmelzbehälters
verbindet, eine Induktionsvorrichtung zur Heizung und zum Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im
Kanal in einer Richtung, wobei die Induktionsvorrichtung durch einen Transformator mit einem quer durch die Kanalschlinge
durchgehenden Eisenkern gebildet ist, und zwei Wechiselstromquellen enthält, von denen eine Quelle eine
Mehrphasenquelle ist, und die zur Speisung der Induktions-
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vorrichtung dienen.
Kanalschmelzöfen der anfangs genannten Ar-t sind bereits
"bekannt. Um den Eisenkern des Transformators ist eine Erregungsspule
angeordnet, die die Primärseite des Transformators bildet. Die mit nur einer Windung versehene Sekundärseite
ist durch eine Schlinge des geschmolzenen Metalls gebildet, das im Kanal enthalten ist, und schlifsst sich im
oberhalb des Kanals angeordneten Behälter.
Der Wechselstrom in der Primärwicklung erzeugt infolge der Induktion in der Schlinge des Kanals einen Sekundärwechselstrom,
der infolge des Joule-Effektes die Wärmeentwicklung verursacht»
Diese bekannte Anordnung des Kanalofens weist zwei folgende Nachteile auf. Der elektrische Widerstand dec Sekundärstromes
ist hauptsächlich im langen und schmalen Kanal konzentriert, während das geschmolzene Metall im Behälter einen
sehr breiten Weg dem Stromdurchgang bietet. Die elektrische Heizleistung wird demgemäss hauptsächlich im Kanal und nicht
im Behälter abgegeben, was eine Ueberhitzung des im Kanal enthaltenen Metalls verursacht. Der weitere Nachteil liegt
darin, dass die elektrodynamischen Beanspruchungen während des Durchganges des Heizstromes senkrecht zur Richtung des
zur^
Heizstromes und quer /Längsrichtung des Kanals entstehen, wobei
die Beanspruchungen Wirbelbewegungen erzeugen, die unerwünscht sind, weil sie einen Verschleiss der feuerfesten
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Wandungen des Kanals verursachen.
Um diese Nachteile wenigstens scheinbar zu beseitigen, wurde
es "bereits vorgeschlagen, im äusseren oder inneren Teil der Schlinge des Kanals zusätzlich .einen Induktor anzuord-
ist
nen, der durch eine Mehrphasenspule gebildet^f^die ein eigenes
Drehfeld zum Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals erzeugt. Schon mit einer Induktionsheizspule
wurde ein "bestimmter Umlauf des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals beobachtet, der Grund dieses allgemein
sehr langsamen Umlaufs wurde jedoch schlecht erkannt. Es wurde allgemein angenommen, dass diese sehr langsame Zirkulation
durch die unvermeindliche Assymetrie der Kanalkonstruktion
und durch sekundäre Wirkungen der elektrodynamischen Beanspruchungen während des Durchganges des Heizstromes
verursacht ist. Diese sehr langsame Zirkulation reichte allerdings nicht zur Beseitigung der zwei obengenannten
Nachteile und es wurde darum für nötig gehalten, einen zusätzlichen mehrphasigen Induktor zur Erzeugung eines
relativ schnellen Zwangsumlaufes des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals einzuordnen.
Wenn der zusätzliche mehrphasige Induktor mit dem Heizinduktor zwischen dem Kern des Transformators und der Schlinge
des Kanals, wie das allgemein üblich ist, zeigt sich der Nachteil, dass, der zwischen dem anderen Induktor"und dem
Kanal angeordnete weitere Induktor eine elektromagnetische Abschirmung bildet, die die magnetische Kupplung
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des zweiten Induktors mit dem Kanal vermindert. Das vermehrt elektrische Verluste und vermindert den Wirkungsgrad des
Ofens. Unter der Voraussetzung, dass der Platz zur Unterbringung eines oder beider Induktoren im Inneren der Schlinge §
1 des Kanals relativ klein ist, bedeutet die Anornung eines zusätzlichen Induktors eine Verminderung der zur Heizung
verfügbaren Leistung und damit auch eine Verminderung der Leistung des Ofens oder wenigstens eine Vergrösserung der
Gasamtabmessungen des Ofens.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, die beschriebenen Nachteile bei einem Ofen der eingangs
genannten Art zu beseitigen und einen Kanalschmelzofen zu schaffen, bei dem die Induktionsvorrichtung eine
Spule enthält, die gleichzeitig die Heizung und den Zwangs- '*
umlauf des geschmolzenen Metalls in einer Richtung im Kanal sichert. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Induktionsvorrichtung
zu schaffen, die zur Heizung und zum Zwangsumlauf dient und eine einzige Spule mit kleinem Rauminhalt
enthält, deren Leiter leicht kühlbar sind, um einen Ofen mit einer grossen Leistung und relativ kleinen Abmessungen realisieren
zu körinen.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass die Induktionsvorrichtung für eine schlingenförmige
Führung nur eine einzige Spule enthält, die durch zwei Schichten von Leitern gebildet ist, die gemäss Schraubenlinien
gewickelt sind, deren Axialschritt der axialen Länge
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der Spule in bezug auf einen halben Umlauf der Bewicklung gleicht, wobei die schraubenlinienförmigen Leiter, die in
zwei Schichten angeordnet sind, zwei ttberkreuzte Gruppen von Leitern bilden und miteinander so verbunden sind, dass
sie eine Serienwellenwicklung bilden, die Spule in η Paare (n£3) von Stromkreisen geteilt ist, von denen jeder m Windungen
enthält, die regelmässig um den Umfang der Spule verteilt sind, die beiden Stromkreise von jedem Paar einer von
dem anderen durch Rotation um 180° um die Achse der Spule hergeleitet und miteinander in Serie additiv vom Gesichtspunkt
der axialen Komponente des entstehenden magnetischen Flusses verbunden sind, wobei die obengenannten Paare im
Kreis um 2tr/n um die Achse der Spule so versetzt sind, dass sie η Phasen bilden, die um 2it/n versetzt sind und jede von
ihnen einen Eintritt, einen Austritt und einen Mittelpunkt aufweist, die η Eintritte gemeinsam mit einer ersten Klemme
und die η Austritte gemeinsam mit einer zweiten Klemme verbunden sind, und dass die zwei Stromquellen eine Quelle
eines einphasigen Heizstromes, die mit obengenannten zwei Klemmen verbunden ist, und eine Quelle eines n-phasigen
Stromes zur Zirkulation umfassen, dessen η Phasen bzw. mit η Mittelpunkten der η Phasen der Spule verbunden sind.
Dank dieser Anordnung erzeugt die einzige Spule gleichzeitig einphasige Drehströme zur Heizung und mehrphasige Ströme, die
den Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Kanal sichern.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungs-
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gegenstandes vereinfacht dargestellt.
Es zeigt
Pig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform der Erfin-
dung, teilweise im vertikalen Schnitt, Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den inneren Teil des
Kanalofens gemäss Pig. 1, rait dem schlingenförmigen
Kanal und mit der eine einzige Spule enthaltenden
Induktionsvorrichtung,
Mg. 3 den Schnitt III-III aus Pig. 2,
Fig. 4 eine Induktionsspule gemäss der Erfindung in perspek-
Mg. 3 den Schnitt III-III aus Pig. 2,
Fig. 4 eine Induktionsspule gemäss der Erfindung in perspek-
tiver Ansicht,
Fig. 5 die Induktionsspule gemäss Fig 4 in einer ebenen Ab-
Fig. 5 die Induktionsspule gemäss Fig 4 in einer ebenen Ab-
wicftung,
Fig. 6 eine schematische, Perspektive Ansicht, mit einer
Fig. 6 eine schematische, Perspektive Ansicht, mit einer
Darstellung der Verbindungen der Stromkreise gemäss
Fig. 4 und 5,
Fig. 7 ein elektrisches Schema, das die Schaltanordnung
Fig. 7 ein elektrisches Schema, das die Schaltanordnung
der Spule gemäss Fig. 4 und 5 an eine einphasige
Stromquelle und an eine mehrphasige Stromquelle zeigt,
wobei die einphasige Stromquelle der Heizung und die
dreiphasige dem Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls . · dienen,
Fig. 8 eine Konfiguration der dreiphasigen Ströme am Umfang
der Induktionsspule gemäss Erfindung, Fig. 9 eine schematische Teilansicht auf den inneren '..'eil
des Kanalofens mit einer Darstellung des magnetischen
Drehfeldes, das den Zwangsumlauf des geschmolzenen
Metalls im Kanal verursacht,
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Pig. 10 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei
jedoch dieses Beispiel zwei schlingenftfrmige Kanäle
und für jeden Kanal eine Induktionsvorrichtung zeigt und
Fig. 11 zeigt eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung
des magnetischen Drehfeldes, das von den zwei in Fig. 10 dargestellten Induktionsvorrichtungen erzeugt
wird.
Der Kanalofen gemäss Erfindung ist in Fig. 1 schematisch
dargestellt. Er enthält in an sich bekannter Weise einen Schmelzbehälter 1, dessen sehr dicke Wandungen aus einem
feuerfesten Material bestehen, und der einen ebenen, horizontal angeordneten Boden la enthält. Unter dem Schmelzbehälter
1 ist eine aus feuerfesten Wandungen bestehende Führung 2 angeordnet, die eine Schlinge in der vertikalen
Ebene bildet. Die Enden des inneren, durch die Führung 2 gebildeten Kanals 2a münden in zwei verschiedenen Bereichen
des Bodens la des Schmelzbehälters 1, insbesondere in diametral entgegengesetzten Bereichen des Bodens la, falls der
Schmelzbehälter 1 zylindrisch ausgebildet ist. Die feuerfesten Wandungen der Führung 2 sind z.B. in einer an sich
bekannten Weise so ausgebildet, dass sie aus einem Komplex 3 von Betonringen bestehen, wobei die Steifheit des Komplexes
3 durch ein aussen metallisches und innen mit Ofensteinen
bedecktes Gehäuse 4 gesichert J.st. Ein magnetischer Kern 6
tritt quer durch die Mittelöffnung der durch die Führung 2 gebildeten Schlinge durch. Wie in Fig« 2 und 3 dargestellt,
ist in dieser beispielsweisen Ausführungsform der magnetische
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Kern 6 durch radiale Bleche 6ap vorzugsweise durch in Form
einer Evolvente ausgebildete Bleche gebildet, die auf dem Mittelkern 7 angeordnet sind, In Fig. 2 ist nur eine kleine
Anzahl von Blechen 6a gezeigt, damit die Zeichnung nicht überfüllt
wird, es ist jedoch selbstverständlich, dass die Anzahl der Bleche sehr wichtig ist und dass jedes Blech mit seinen
beiden .achen die anliegenden Bleche berührt.
Der magnetische Kern 6 ist mit zwei Jochen 8 ergänzt, die aus einem plattenförmigen magnetischen Material bestehen
und senkrecht zum Kern 6 angeordnet sind, und ist weiter mit zwei Balken 9 versehen, die ebenfalls aus einem plattenförmigen
magnetischen Material hergestellt sind. Um den magnetischen Kern 6 ist eine Induktionswicklung 10 gewickelt.
Im dargestellten Beispiel besteht die Induktionswicklung 10 aus zwei Mänteln oder Schichten, die durch sich überdeckende
leiter 10a und 10b gebildet und mit isolierenden Schutzmänteln 17a und 17b geschützt sind, wobei die Schutzmantel bzw. als
ein innerer und ein ausserer ausgebildet sind, die konzentrisch
auf den zwei sich überdeckenden Schichten 10a und 10b angeordnet sind. Zwischen dem aus Betonringen bestehenden
Komplex 3 und der Indulctionswicklung 10 ist ein unmagnetischer Metallkranz 15 eingelegt, der durch umlaufendes Wasser gekühlt
wird. Im dargestellten Beispiel sind die die Induktionswicklung 10 bildenden Leiter durch hohle Leiter gebildet,
die untereinander auf zwei Enden der Wicklung mittels ebenfalls hohler Anschlüsse verbunden sind. Das Schema der Spule
wird später beschrieben. Die durch die hohlen Leiter gebil-
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dete Wicklung 10 ist mit ei ner Flüssigkeit gekühlt. Zu diesem Zweck sind wenigstens bestimmte hohle Anschlüsse 14
mit Verbindungsstutzen versehen, die das Verbinden der hohlen Leiter der Wicklung 10 mittels Isolationsrohre 18
mit zwei Kollektoren 15a und 15b erlauben, wobei die Kollektoren z.B. an Rändern des Metallkranzes 15 befestigt sind.
Der Kollektor 15a ist z.B. als ein Verteiler ausgebildet, der die Speisung der Leiter der Spule mit einer Kühlflüssigkeit
erlaubt, die aus einer nicht dargestellten Quelle stammt, z.B. aus einer Quelle des Kaltwassers, wobei der Kollektor
15b z.B. einen Austritt der Kühlflüssigkeit bilden kann. Der unmagnetische Metallkranz 15 wird durch Wasserrohre 16
gekühlt, die an der inneren Seite des Metallkranzes 15 angeordnet und mit Kühlwasser z.B. mittels des Kolellektors 15a
gespeist werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung erlaubt eine einzige Induktionsspule
10 gleichzeitig eine Versorgung der Heizung und des Zwangsumlaufes des geschmolzenen Metalls im Inneren
des Kanals 2a, was mit der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Schaltanordnung ermöglicht ist. In Fig.4 ist die Induktionsspule
in perspektiver Ansicht gezeigt, wobei Fig. 5 eine ebene Abwicklung gemäss der Linie A-A1 aus Fig. 4 veranschaulicht.
In Fig. 5 sind die Leiter, die die äussere Schicht 10a (s. Fig. 2 und 3) bilden, mit vollen Linien gezeichnet
und die die innere Schicht IQb bildenden Leiter mit unterbrochen Linien.
Fig. 4 und 5 zeigen, dass die in beiden Schichten angeord-
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neten Leiter gemäss Schraubenlinien gewickelt sind, deren Axialschritt der ganzen Länge der Spule in bezug auf einen
halben Umlauf der Bewicklung gleicht, wobei die schraubenlinienförmigen
Leiter, die in zwei Schichten angeordnet sind, zwei überkreuzte Gruppen von Leitern bilden und so
miteinander verbunden sind, dass sie eine Serienwellenwicklung bilden. In dem betrachteten Beispiel (s. insbesondere Fig.
5 und 7) ist die Spule 10 in drei Paare von Stromkreisen mit je vier Windungen geteilt. Jeder Stromkreis enthält
einen Eintritt und einen Austritt. Der erste Stromkreis
» des ersten Paares hat einen Eintritt E-, o und einen Austritt
-
S, und der zweite Stromkreis des ersten Paares einen Ein-Ia
tritt E-,-. und einen Austritt S-,-. . Sinngemäss sind die Eintritte
des ersten und zweiten Stromkreises des zweiten Paares mit E0. und E0-. benannt und die Austritte derselben
Stromkreise mit Sp und Sp-, . Die Eintritte des ersten und
des zweiten Stromkreises des dritten Paares sind durch E, und E^-, gekennzeichnet und die Austritte derselben Stromkreise
durch S, und S,^. Fig. 4, 5 und 6 zeigen die verschiedenen
obengannten Stromkreise, die regelmässig um den Umfang der Spule verteilt sind.Die beiden Stromkreise von jedem Paar
sind einer von dem anderen durch Rotation um 180 um die Achse der Spule hergeleitet. Sie sind miteinander in Serie
additiv vom Gesichtspunkt der axialen Komponente des entstehenden magnetischen Flusses verbunden. Das ist klar in Fig.
6 sichtbar, in der nur der erste un der zweite Stromkreis des ersten Paares veranschaulicht sind, wobei jeder dieser
zwei Stromkreise wegen der Vereinfachung nur eine Windung
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enthält. Pig. 6 zeigt weiter, dass in einem gegebenen Augenblick der Strom in den zwei Stromkreisen in der mit den
Pfeilen dargestellten Richtung strömt. Die Flüsse <5la und
^1, , die von den zwei Stromkreisen erzeugt werden, zählen
sich so zusammen, dass die Resultante $„ dieser zwei Flüsse
in der Richtung der Spulenachse gerichtet ist.
Zurückkommend auf Fig. 4 und 5, sieht man, dass die Paare der Stromkreise im Kreis um 2ΠΓ/3 um die Achse der Spule so
versetzt sind, dass sie drei Phasen bilden, die um 2fr/3 versetzt sind, wobei jede Phase einen Eintritt, z.B. E-, , E„
oder E, , einen Austritt, z.B. S-,, , Sp, oder S^,, und einen
Mittelpunkt, z.B. PM1, PMp oder PM, aufweist. Die Eintritte
E-, , Ep und E, der drei Phasen sind gemeinsam mit einer
gemeinsamen Klemme B-, und die Austritte S-,, , Sp, und S,-.
mit einer anderen Klemme B? verbunden. Bei der Verbindung
der obengenannten Eintritte oder Austritte muss man darauf achten, dass der zu diesem Zweck verwendete Verbindungsleiter
keine ganze Umdrehung macht, um keine Kurzschlusswindung zu schaffen.
Gemäss Fig. 7 ist eine Quelle 21 des einphasigen Wechselstromes
mit den Klemmen B1 und Bp verbunden. Diese Quelle 21
kann z.B durch eine Phase des Versorgungsnetzes gebildet sein. Wie später beschrieben wird, zirkuliert der Strom auü
dieser Quelle durch verschiede, Stromkreise der Spule 10 und sichert die Heizung des geschmolzenen Metalls im Karial
mittels der Induktion des einphasigen Heizstromes in der metallischen Schlinge, die durch das geschmolzene, im Kanal 2a
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"befindende Metall gebildet ist.Eine weitere Quelle ist
die Quelle 22 des dreiphasigen Wechselstromes, deren drei Phasen bzw. mit den Mittelpunkten PM,, PM„ und PM, der drei
Phasen der Spule 10 verbunden sind. Die dreiphasige Quelle 22 kann z.B. durch einen dreiphasigen Wechselstromgenerator
gebildet sein, der mit einem Motor angetrieben wird, dessen Umdrehungszahl steuerbar ist.Auf diese Weise kann man die
Frequenz des durch den Wechselstromgenerator erzeugten dreiphasigen Wechselstromes ändern. Dieser dreiphasige Strom
ist zur Erzuegung eines eigenen Drehfeldes bestimmt, das den Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Kanal 2a des
Ofens verursacht. Die beiden Quellen 21 und 22 liefern gegenseitig keinen Strom. Unter der Vorausetzung, dass die
sechs Stromkreise identisch sind, bilden diese eine aus- t.,
geglichene Brücke mit sechs Zweigen. Die Punkte B1 und B0 y
bilden Nullpunkte, in denen sich die Ströme, die von der ψ
Quelle 22 in die drei Phasen geliefert werden, in jedem ^ Augenblick annullieren, so dass kein Strom aus der Quelle jf
22 die Quelle 21 durchströmt. Die Mittelpunkte PM1, PM2
und PM, sind gegenüber dem aus der Quelle 21 stammenden Strom äquipotentiel. Infolgedessen strömt kein aus der
Quelle 21 stammender Strom durch die Quelle 22. Die zwei Quellen 21 und 22 sind also ganz unabhängig.
Die Haupteigenschaft der Induktionsspule 10 gemäss der Erfindung
(s. Fig. 4 bis 7) liegt darin, dass der alle Leiter durchgehende Strom gleichzeitig eine kreisförmige und eine
axiale Komponente aufweist, die z.B. Projektionen der Vekto-
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ren in die berücksichtigten Richtungen sind. Der resultierende Strom, der durch die Tätigkeit der zwei Ubereinander-
entsteht
liegenden Schichten, wird als eine Vektorsumme der Stromkomponenten
erhalten. Wenn die sich summierenden Ströme in denselben Stromkreis gehören, erhält man den Absolutwert? ein
Umlauf in Richtung der SahPaubenlinie ist jedoch aufsteigend
(s. Pig. 6) und der andere wieder gemäss der Schraubenlinie absteigend, so dass sich die kreisförmigen Komponenten zusammenzählen
und die axialen annulieren. Wenn die Ströme in t den sechs Stromkreisen gleich sind, wirken im ganzen nur
die kreisförmigen Ströme, deren Anzahl der Anzahl der Windungen der Spule entspricht, und es entstehen keine Schwingungen
der Spule. Die gesamte Summe der axialen Komponenten des magnetischen Flusses, die durch die Windungen des kreisförmigen
Stromes erzeugt werden, induziert in der aus dem geschmolzenen, sich im Kanal 2a des Ofens befindenden Metall
bestehenden Schlinge den einphasigen Heizwechselstrom. Die Anzahl der Leiter der Spule ist so gewählt, dass der induzierte
Heizstrom· das geschmolzene Metall an einer Temperatur hält, die wenigstens der Schmelztemperatur des genannten Metalls
oder der metallischen Legierungen entspricht, die im Schmelzbehälter enthalten sind.
Wenn jedoch in einem Punkt des äusseren Umfangs der Spule die sich zusammensetzende Ströme verschieden sind, weil die
sich kreuzenden Leiter in zwei verschiedene Phasen der Spule gehören, ändert sich die Richtung und die Amplitude oder die
Intensität des resultierenden Vektors in jedem Augenblick
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als eine Funktion der Schwankungen der sich zusammensetzenden
Ströme, und dieser Vektor bildet einen Drehvektor, der die Frequenz des zirkulierenden Stromes quer durch die Spule
aufweist.
Man kann die einzelnen lokalen Vektoren verbinden und somit die gesamte Gestaltung der resultierenden Ströme der Spule
erreichen. Man erhält einen Komplex von geschlossenen Linien, die diametral um zwei Punkte angeordnet sind, wobei die
Punkte zwei Pole (Nord und Süd) auf der Oberfläche der Spule darstellen. Auf diese Weise entsteht ein Fluss des zweipoligen
seitlichen Feldes, also radial orientiert, der senkrecht zum axialen Fluss steht und dessen Aenderungen den Heizstrom
induzieren. Die Kraftlinien des zweipoligen seitlichen Feldes sind in Fig. 9 veranschaulicht. Da sich der Fluss z.B. in
Richtung des Pfeiles F in bezug auf den Kern 6 dreht (Fig. 9), soll man diesen Kern, wie oben beschrieben, aus magnetischen
radialen Blechen, z.B. aus Blechen in Form einer Evolvente herstellen,
Fig. 10 zeigt eine weitere Variante des Schmelzofens, die an sich bekannt is^und bei der die vorliegende Erfindung
ebenfalls Verwendung finden kann. Diese Ausführungsform enthält dieselben Bestandteile mit derselben Funktion, wie
die schon beschriebene erste Ausführungsform. Die oben beschriebenen Bezugszahlen gelten für gleiche Teile auch in
Fig. 10. Unter dem Schmelzbehälter 1 sind zwei schlingenförmige Führungen angeordnet· Innere Kanäle 2a und 2b
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Bind in einer vertikalen Ebene situiert und weisen einen geraeinsamen Teil So auf. Dies«? Ausführungsvariante enthält
zwei magnetische Kerne 6, die aus radialen oder in Form einer Evolvente ausgeführten Blechen bestehen. Jeder Kern 6 tritt
■ quer durch eine Fanalschlinge 2a oder 2b und beide Kerne 6
; sind mittels der Joche 8 so verbunden, dass diese den magnetischen
Kreis schliessen. Jeder Kern 6 ist mit einer Induktionswicklung 10 versehen, deren Spule eine Struktur aufweist,
wie es in Fig. 2 bis 7 gezeigt ist. Beide Spulen sind
:' gegenüber sich so angeordnet, dass die Zwangsumläufe des
geschmolzenen Metalls in den Kanälen 2a und 2b in dem ge-
% meinsamen Teil 2c dieselbe Richtung aufweisen. Das in Fig.
11 gezeigte Drehfeld, das von der zum Kanal 2a zugeteilten
If Spule 10 erzeugt ist, dreht sich in der der Uhrzeigerrichtung
entgegengeststen Richtung und das Drehfeld im zweiten Teil in der Uhrzeigerrichtung. Unter diesen Bedingungen wird das
geschnolzene Metall in· den Kanälen 2a und 2b in der durch die Pfeile gezeigten Richtung und in dem gemeinsamen Teil
2c des Kanals in Richtung nach oben zirkulieren. Es ist ebenfalls möglich die Anordnung der zwei Spulen Io so zu
ändern, dass das geschmolzene Metall im gemeinsamen Teil 2c des Kanal von oben nach unten fliesst.
Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte
selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte jede Spule 10 in mehr als drei Paare der Stromkreise geteilt
sein und jeder Stromkreis kann mehr oder weniger als vier Windungen enthalten. Nach der allgemeinen Formulierung
kann die Spule 10 in η Paare (n*£ 3) von Stromkreisen geteilt
sein, von denen jeder m Windungen (m^l) enthält. Man kann
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z.B. η = 6 wählen; in diesem Fall trägt die Spule 10 sechs
Phasen und die Quelle 22 wird als eine sechsphasige Wechselstromquelle ausgeführt.
Bezeichnungsliste
1 β Schmelzbehälter
la = Boden des Schmelzbehälters
2 = Führung
2 a = Kanal 2b = Kanal
3 = Komplex der Betonringe
4 = Gehäuse
5 = Ofensteine
6 = magnetischer Kern
7 = Mittelkern
8 = Joch
9 = Balken
- Induktionswicklung
= Anschluss
= Metallkranz 15a β Kollektor 15b » Kollektor
17a = Schutzmantel 17b s= Schutzmantel
« Wasserrohr
= Isolationsrohr
= einphasige Wech3elstromquelle
s= dreiphasige Wechselstromquelle
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Claims (6)
1. Kanalschmelzofen für Metalle und Legierungen, der einen Schmelzbehälter, mindestens eine thermisch isolierte Führung,
die unter dem Schmelzbehälter eine in der vertikalen Ebene oder schräg angeordnete Schlinge bildet und deren
innerer Kanal mindestens zwei verschiedene Bereiche des Bodens des Schmelzbehälters verbindet, eine Induktionsvorrichtung zur Heizung und zum Zwangsumlauf des geschmolzenen
Metalls im Kanal in einer Richtung, wobei die Induktionsvorrichtung durch einen Transformator mit einem quer
durch die Kanalschlinge durchgehenden Eisenkern gebildet ist, und zwei Wechselstromquellen enthält, von denen eine
Quelle eine Mehrphasenquelle ist und die zur Speisung der Induktionsvorrichtung dienen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Induktionsvorrichtung für eine oder je eine schlingenförmige
Führung nur eine einzige Spule enthält, die durch zwei Schichten von Leitern gebildet ist, die gemäss Schraubenlinien
gewickelt sind, deren Axialschritt der axialen Länge der Spule in bezug auf einen halben Umlauf der Bewicklung
gleicht, wobei die schraubenlinienförmigen Leiter, die in zwei Schichten angeordnet sind, zwei überkreuzte
Gruppen von Leitern bilden und miteinander so verbunden sind, dass sie eine Serienwellenwicklung bilden, die Spule
in η Paare (n ^- 3) von Stromkreisen geteilt ist, von denen
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jeder m Windungen enthält, die regelmässig um den Umfang der Spule verteilt sind, die beiden Stromkreise von jedem
Paar einer von dem anderen durch Rotation um l8O um die Achse der Spule hergeleitet und miteinander in Serie additiv
vom Gesichtspunkt 4er axialen Komponente des entstehenden
magnetischen Flusses verbunden sind, wobei die obengenannten Paare im Kreis um 2 f/n um die Achse der Spule
so versetzt sind, dass sie η Phasen bilden, die um 2 t'/n
versetzt sind und jede von ihnen einen Eintritt, einen Austritt und einen Mittelpunkt aufweist, die η Eintritte
gemeinsam mit einer ersten Klemme und die η Austritte gemeinsam mit einer zweiten Klemme verbunden sind, und dass
die zwei Stromquellen eine Quelle eines einphasigen Heizstromes, die mit obengenannten zwei Klemmen verbunden ist,
und eine Quelle eines n-phasigen Stromes zur Zirkulation umfassen, dessen η Phasen bzw. mit η Mittelpunkten der η
Phasen der Spule.
2. Kanalschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsvorrichtung einen an sich bekannte^ aus
radial oder in Evolventenform angeordneten Blechen bestehenden magnetischen Kern enthält.
3. Kanalschmelzofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule der Induktionsvorrichtung drei
^ » * t f « · I. · t
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Paare der Stromkreise enthält und dass die Quelle des mehrphasigen Stromes eine Quelle des dreiphasigen Stromes
ist.
4. Kanalsc1 lelzofen nach Anspruch 3>
dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle des dreiphasigen Stromes ein dreiphasiger
Wechselstromgenerator mit steuerbarer Umdrehungszahl ist.
5. Kanalschmelzofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter der Spule in an sich
bekannter Weise hohl und mit einer Kühlungsflüssigkeit durchflossen sind.
6. Kanalschmelzofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei schlingenförmige Führungen
enthält, die in einer Ebene angeordnet sind und deren Kanäle einen gemeinsamen Teil bilden, und dass je eine Spule
!5 in einer Schlinge der gemeinsamen Führung angeordnet ist,
wobei die zwei Spulen so angeordnet sind, dass die entstehenden Zwangsumläufe in dem gemeinsamen Teil der zwei Kanäle
in gleicher Richtung verlaufen.
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
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