DE814194C

DE814194C - Elektrischer Tauchheizkoerper mit Induktionserwaermung

Info

Publication number: DE814194C
Application number: DEJ557A
Authority: DE
Inventors: Robert Lethen Lammersdo Aachen; Otto Junker
Original assignee: Otto Junker GmbH
Current assignee: Otto Junker GmbH
Priority date: 1950-02-28
Filing date: 1950-02-28
Publication date: 1951-09-20

Description

Elektrischer Tauchheizkörper mit Induktionserwärmung Das Aufschmelzen von Schmelzgut oder die Erwärmung von Flüssigkeiten in Behältern auf induktivem Wege erfolgte bisher in der Weise, daß entweder die elektrisch leitende Behälterwand von außen her mit einer oder mehreren Induktionsspulen umgeben und im elektromagnetischen Feld der Spule durch Induktion erhitzt wurde, oder daß bei elektrisch gut leitenden Flüssigkeiten, wie z. B. Metall- oder Stahlschmelzen, das zu erhitzende Gut in einem nichtleitenden Gefäß dem elektrornagnetischenFeld einer außerhalb des Ggfäßes angebrachten Induktionsspule ausgesetzt wurde.
Bei diesen bekannten Einrichtungen ist die unterzubringende Leistung begrenzt durch die Größe der äußeren für die Induktionsspule zur Belegung verfügbaren Behälterwand.
Vorteilhafter ist es, Tauchheizkörper in das Innere des zu erwärmenden Flüssigkeitsbades einzubringen, wie dies bereits für widerstandsbeheizte Tauchheizkörper bekannt ist. Hierdurch können größere Badflächen zur Wärmeübertragung herangezogen werden; es kann auch eine bessere Verteilung der Heizkörper im Innern eines großen Bades erreicht werden, gegenüber der Beheizung nur von der Badkesselwand aus.
Bekannt ist ferner die induktive Erwärmung von großen Pressenrezipienten, das sind große eiserne Zylinder im Gewicht von vielen Tonnen, in welche in Längsbohrungen wechselstromdurchflossene Leiter derart eingebracht sind, daß der Rezipientenkörper selbst in den elektromagnetischen Feldern der Leiter liegt und dadurch induktiv, aber nur auf einige hundert Grad, erhitzt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf induktiv erwärmte Tauchheizkörper und besteht in der Verwendung eines von Wechselstrom durchflossenen stab-, band-, profil-oder rohrförmigen, geraden oder gekrümmten, aber nicht in Spulenform geführten, guten elektrischen Leiters, z. B. Cu-Draht, welcher in einem Tauchheizbehälter aus elektrisch leitendem, vorzugsweise magnetischemWerkstoff, z. B. Eisenblech, von diesem elektrisch isoliert, derart angeordnet ist, daß ein wesentlicher Teil der Behälterwand im elektromagnetischen Feld des wechsi4stromdurchflossenen Leiters liegt und bei Stromdurchgang durch den Leiter induktiv erhitzt wird. Besonders geeignet ist als Behälterform ein Rohr, welches den Leiter, elektrisch isoliert, in geringem Abstand umgibt und seiner geraden oder gekrümmten Form angepaßt ist.
Der stromdurchflossene Leiter kann selbst eine Wendelform haben, doch muß die Stromzu- und -ableitung an beiden Enden der Wendel erfolgen, um das elektromagnetische Feld in der Behälterwand zu wahren.
Eine besonders geeignete* Form ist eine U- oder haarnadelförmige Ausbildung von Leiter und Behälter, da hierdurch die Zu- i und Ableitung bequem aus dem Bad geführt werden kann.
Andere Formen sind Mäander mit und ohne Ab- schirmung zwischen den einzelnen'Mäanderwindungen, ferner Heizschlangen mit einer oder mehreren vollen Windungen. Der Unterschied gegenüber der elektrischen Spule besteht bei der Heizschlange darin, daß jede Windung des Leiters von einer entsprechenden Behälterwindung umgeben ist, so daß also lediglich ein Feld peripherisch -um jede Einzelwindung, aber kein Solenoid mit axialem Feld entsteht.
Der Leiter kann auch elektrisch mit dem Behälter in Serie geschaltet werden, so daß die Behälterwand sowohl galvanische Rückleitung als auch Rückschluß der elektromagnetischen Kraftlinien um den Stromleiter ist. Dabei wird man die umgebende Behälterwand aus einem schlechteren elektrischen Leiter herstellen als den zentralen besseren Leiter, um die Wärmeentwicklung in der Behälterwand zu sichern.
Allgemein spielt die Wahl der Tauchheizbehälterwandstärke eine Rolle, die man unter Berücksichtigung der Frequenz des Induktionsstroms, des Wandabstandes vom Leiter und des Werkstoffes zweckmäßig so wählt, daß die Behälterwandstärke mindestens gleich der elektromagnetischen Eindringtiefe ist.
Der Tauchheizkörper nach der Erfindung kann mit Netzfrequenz oder erhöhter Frequenz betrieben'werden. Für den Anschluß einzelner Tauchheizkörper verwendet man zweckmäßigerweise normale Netzspannung.
Die Tauchheizkörper können auch durch Verbindung mit der Kesselwand gebildet werden, z. B. durch Einschweißen der Tauchheizbehälterwände an das Kesselwandinnere oder durch Formgebung der Kesselwand selbst,-z. B. Einbuchtungen. Wesentlich dabei ist nur, daß sich, die Leiter mit ihrer Behälterwand innerhalb der Peripherie des Erwärmungsgutes befinden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Tauchheizkörper mit Induktionserwärmung, gekennzeichnet durch die Verwendung eines von Wechselstrom durchflossenen, geraden oder gekrümmten, nicht in Spulenform geführten, guten elektrischen Leiters, welcher in einem Tauchheizbehälter aus elektrisch leitendem, vorzugsweise magnetischem Werkstoff, von diesem elektrisch isoliert, derart angeordnet ist, daß ein wesentlicher Teil der Behälterwand im elektromagnetischen Feld des wechselstromdurchflossenen Leiters liegt und bei Stromdurchgang durch den Leiter induktiv erhitzt wird.
2. Tauchheizkörper nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Rohres als Tauchheizbehälter, welches in geringem Abstand den wechselstromdurchflossenen Leiter, von diesem elektrisch isoliert, umgibt und dessen gerader oder gekrümmter Form angepaßt ist. 3. Tauchheizkörper nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch die Ausbildung des stromdurchflossenen Leiters als eine etwa konzentrisch in einem rohrförmigen Tauchheizbehälter isoliert gelagerte Wendel mit Stromzu- und -ableitungen an dessen beiden Enden. 4. Tauchheizkörpei nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch haarnadelförmige Ausbildung des stromdurchflossenen Leiters, der von einem haarnadelförmigen Rohr als Tauchheizbehälter, von diesem elektrisch isoliert, in geringem Abstand umgeben ist. 5. Tauchheizkörper nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine mäanderförmige Ausbildung des stromdurchflossenen Leiters, der von einer dem Gesamtmäander in der Form angepaßten Tauchheiztasche in, geringemAbstand, von dieser elektrisch isoliert, umgeben ist, wobei eine elektromagnetische Abschirmung auch zwischen die einzelnen Mäanderwicklungen gelegt werden kann, 6. Tauchheizkörper nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Heizschlange mit mindestens einer vollen Windung. 7. Tauchheizkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 6, gekennzeichnet durch die elektrische Hintereinanderschaltung des im Innern des Tauchheizbehälters isoliert geführten wechselstromdurchflossenen, guten elektrischen Leiters (Cu) mit der elektrisch schlechter leitenden vorzugsweise magnetischen Tauchheizbehälterwand, z. B. Fe, derart, daß die Behälterwand als Rückleitung für den durch den guten Leiter zugeführten Wechselstrom und gleichzeitig als Rückschluß der elektromagnetischen Kraf tlinien um den guten Stromleiter dient. 8. Tauchheizkörper nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Tauchheizbehälters unter Berücksichtigung des Werkstoffes, der Frequenz des Induktionsstromes und des Wandabstandes vom Stromleiter derart gewählt wird, daß diese Behälterwandstärke mindestens gleich der elektromagnetischen Eindringtiefe ist. g. Tauchheizkörper nach Anspruch i bis 8, gekennzeichnet durch die Verbindung der Badkesselwand mit der Tauchheizbehälterwand, z. B. durch Anschweißen an der Kesselinnenwand oder durch Einbuchtungen der Badkesselwand, derart, daß die Tauchheizkörper innerhalb der Badperipherie liegen.