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Spule für kernlose Induktionsöfen Für die Spulen von Hochfrequenzöfen
sowie Induktions- oder Schutzspulen von anderen Induktionsöfen, die aus wasserdurchflossenen
Kupferröhren gebildet sind, besteht die Schwierigkeit einer ausreichenden Versteifung
der Spulen, so daß sie auch den thermischen Kräften beim Erhitzen und Abkühlen und
der rauhen Behandlung beim Ausbrechen der Zustellung und Einstampftxng neuer Zustellungen
ohne Beschädigungen oder Deformation gewachsen sind. Hierzu sind in der Vergangenheit
eine Reihe von Konstruktionen erdacht und angewandt worden: Beispielsweise hat man
auf der Außenseite von Spulen von Hochfrequenzöfen, die beispielsweise aus Vierkantkupferrohr
gewickelt waren, starke Kunststoffbalken parallel zur Spulenachse angeordnet und
in diese kammartige Vorsprünge eingelassen, die mit ihren freien Enden zwischen
die einzelnen Spulenwindungen hineingreifen und diese dadurch auf Abstand und in
ihrer Lage hielten, Man hat ferner beispielsweise auf der Außenseite der einzelnen
Windungen einer Ofenspule aus wasserdurchflossenem Kupferrohr Muttern angelötet
und mit diesen die Spulenwindungen an Kunststoffplatten oder sogar isoliert an Metallplatten
angeschraubt. Man hat schließlich Lappen senkrecht zur Spulenachse auf der Außenseite
an den Kupferrohren angelötet, durch die Zuganker hindurchgingen und zwischen denen
Distanzstücke aus geeigneten Isolierstoffen eingesetzt waren.
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Man hat auch versucht die ganzen Spulen in einen Gummimantel, evtl:
mit Gewebeversteifungen, einzuvulkanisieren.
Diese verschiedenen
Konstruktionen haben sich alle mehr oder weniger bewährt. Mit Ausnahme der letztgenannten
Ausführung haben sie aber doch nicht verhindern können, daß die Spulen im Betrieb
arbeiteten und sich dadurch deformierten; so daß jeweils in gewissen -Zeitabständen
die Spulen nachgerichtet und neu versteift werden mußten.
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Die folgende Konstruktion soll diese Nachteile vermeiden. Erfindungsgemäß
sind an der Außenseite der Spulenwindungen an die einzelnen Windungen Rohrstücke
angelötet, durch die versteifende Stäbe durchgesteckt sind.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben.
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In Abb. i stellen A die einzelnen Windungen der Spule eines Hochfrequenzofens
dar, die aus vierkantigem wasserdurchflossenem Kupferrohr bestehen. Auf der Außenseite
dieser Spule sind, wie in Abb. i im Aufriß und in Abb.2 im Grundriß dargestellt,
Rohre B parallel zur Spulenachse aufgelötet, die ebenso wie die Spule selbst, aus
Elektrolytkupfer oder auch aus einer Legierung von höherem elektrischem Widerstand,
beispielsweise Kupfer-Nickel mit q:5 bis 6o0/0 Kupfergehalt, bestehen können.
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Durch diese Rohre Bist ein isolierendes Rohr C aus Kunststoff oder
Glimmer gesteckt, dessen Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser der Rohre B möglichst
genau übereinstimmen soll. Ebenfalls möglichst genau passend stecken wiederum in
diesem Isolierrohr C Stäbe oder Anker D, die zweckmäßig aus einem Metall oder einer
Legierung hoher Festigkeit, wie beispielsweise Kupfer-Beryllium oder Kupfer-Nickel,
bestehen. Um die Möglichkeit der Bildung von Wirbelströmen in diesen Rohren möglichst
klein zu machen, können an Stelle massiver Stäbe D auch sogenannte Schlitzrohre
D' verwendet werden, wie dies in Abb. 3 dargestellt ist.
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Die Anwendung dieser Konstruktion ist nicht auf zylindrische Spulen
beschränkt, sondern kann sinngemäß auch auf halbkugelig oder sonstwie geformte Spulen
angewandt werden.
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Wesentlich ist, daß die Rohrstücke B möglichst nicht kürzer sind,
als die axiale Breite der einzelnen die Spule bildenden Rohre ist, damit die zwischen
den einzelnen Spulenwindungen liegenden freien Teile der Isolierrohre C und der
Anker D möglichst kurz werden und bei Beanspruchung auf Scherung nicht nachgeben
können.
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Wenn man eine genügende Anzahl solcher Rohre B mit Isolierrohren C
und Ankern D auf den Umfang der Spule verteilt anbringt, so kann damit eine beliebige
Steifigkeit der Spulen und damit ein beliebig großer Widerstand gegen Deformation
erzielt werden; die Ausführung dieser Konstruktion ist nicht kostspieliger als die
bisherigen, eher billiger.
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Infolge der beliebigen erzielbaren Steifigkeit wird es durch diese
Konstruktion auch möglich, besonders verlustarme Hochfrequenzspulen herzustellen,
indem man die Spule aus einem Flachkupfer wickelt, dessen radiale Dicke nur der
erforderlichen Relation zur Eindringtiefe entspricht. Auf dieses Kupferband E werden
zur Kühlung auf der Innenseite oder Außenseite, wie in Abb, 4 und 5 dargestellt,
mehrere dünnwandige Flachkupferrohre F aufgelötet und auf der Außenseite Rohre B
entsprechend der vorausgegangenen Beschreibung.
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Eine. solche .Spule bietet -in der Windungsebene eine möglichst kleine
Fläche für die Ausbildung von Wirbelströmen. In diesem Sinne kann es zweckmäßig
sein, die Rohre B mit exzentrisch liegender Bohrung zu versehen, d. b. ihre Wandstärke
nach außen dünner zu machen wie nach innen (Abo. 6), oder auch sie auf der Außenseite
mit einem Längsschlitz zu versehen (Abo. 7).
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Der Zweck der Erfindung wird auch erreicht, wenn die Rohre B nicht
über die ganze axiale Breite der einzelnen Spulenwindungen gehen, sondern wesentlich
an deren Rändern liegen und im Mittelteil ausgespart sind, wie in Abb.j 8 dargestellt.
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Die Eindringtiefe ist folgendermaßen definiert: In einem Hochfrequenzleiter
ist die Stromdichte an der Oberfläche am größten und klingt nach dem Innern des
Leiters zu immer mehr ab. Die Schichtstärke des Leiters, in der bei unendlich dickem
Leiter 9o °/o der gesamten. Stromstärke fließen, wird als Eindringtiefe bezeichnet;
je: besser die spezifische Leitfähigkeit des Leiters (Elektrolytkupfer), um so geringer
die Eindringtiefe (bei üblichen Frequenzen von 5oo bis 1o ooo Hz etwa 5 bis
0,5 mm).
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Macht man einen Leiter einer Hochfrequenzspule wesentlich dicker als
die Eindringtiefe, so wird der Hochfrequenzwiderstand der Spule dadurch nicht mehr
merklich verringert, wohl aber nehmen dann die Wirbelstromverluste stark zu.