EP0230255A2 - Induktionsspule für Induktionstiegelöfen - Google Patents

Abstract

Eine Induktionsspule für Induktionstiegelöfen ist aus mehre­ren getrennt voneinander beaufschlagbaren Spulenabschnitten (2,3,6,7,8) aufgebaut, die koaxial mit Abstand übereinander angeordnet sind. In dem Zwischenraum von jeweils zwei Spulen­abschnitten (2,3,6,7,8) befindet sich jeweils mindestens eine Kühlspule (4,9,10) aus unmagnetischem Stahl. Die Höhe der Kühlspule (4,9,10) bzw. der Kühlspulen liegt zwischen 100 und 250 mm.

Description

• Die Erfindung betrifft eine aus mehreren unabhängig voneinan­der beaufschlagbaren, koaxial übereinander angeordneten Spu­lenabschnitten bestehende Induktionsspule für Induktionstie­gelöfen.
• Tiegelöfen mit mehreren Spulenabschnitten sind beispielsweise aus der DE-AS 1 037 613 bekannt. Die aus Kupfer- oder Alumi­nium-Profil bestehenden Spulenabschnitte können unabhängig voneinander beaufschlagt werden, wodurch die Wärmeenergie nur auf bestimmte Tiegelzonen begrenzt dem Einsatzgut zugeführt werden kann. Während des Betriebes des Ofens sind sowohl je­der beaufschlagte als auch jeder nicht eingeschaltete Spulen­abschnitt mittels Wasser gekühlt, das durch einen im Spulen­profil befindlichen Kühlkanal hindurchgeleitet wird. Auf die­se Weise wird die Tiegelaußenwand über die gesamte Spulenhöhe in etwa gleichmäßig gekühlt.
• So ist es z.B. möglich, beim Anfahren des Induktionstiegel­ofens lediglich den unteren Spulenabschnitt bzw. die unteren Spulenabschnitte einzuschalten. Entsprechend dem Ansteigen des Schmelzbadspiegels kann sodann der nächst höhere Spulen­abschnitt eingeschaltet werden, so daß die Energie jeweils in Nähe des Badspiegels in die Schmelze induziert wird. Dadurch erhält man jeweils an der Badoberfläche eine intensive Badbe­wegung, die besonders beim Einschmelzen von kleinstückigem Material und für das Aufkohlen von Schmelzen erwünscht ist. Darüberhinaus ist eine optimale Leistungsausnutzung des Ofens gewährleistet.
• Andererseits ist es bei einem Induktionsofen mit mehreren ge­trennt beaufschlagbaren Spulenabschnitten möglich, die Bad­oberfläche relativ ruhig zu halten, während im unteren Schmelzbadbereich eine intensive Badbewegung erzeugt wird. In einem solchen Falle wird der obere Spulenabschnitt bzw. wer­den die oberen Spulenabschnitte nicht beaufschlagt.
• Diese an sich vorteilhafte Betriebsweise von Induktonstiegel­öfen mit getrennt voneinander beaufschlagbaren Spulenab­schnitten hat jedoch den Nachteil eines relativ hohen Strom­verbrauches sowohl bei Netzfrequenz- als auch bei Mittelfre­quenz-Anschluß der Spulenabschnitte.
• Der Grund dafür besteht bei den bisher praktisch ohne Zwi­schenraum koaxial übereinander angeordneten Spulenabschnitten darin, daß der jeweils ausgeschaltete Spulenabschnitt teil­weise im elektrischen Hauptfeld des benachbarten beaufschlag­ten Spulenabschnittes liegt und somit aufgeheizt wird, wenn nicht die induzierte Wärmeenergie durch das Kühlwasser abge­führt wird.
• Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den Strom­verbrauch bei den eingangs genannten Induktionstiegelöfen zu senken und damit den Gesamtwirkungsgrad der Öfen zu verbes­sern.
• Das wird erfindungsgemäß mit einer Induktionsspule der ein­gangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Spulenabschnitte mit Abstand voneinander angeordnet sind und außen von Magnet­jochen umgeben sind und daß sich in dem Zwischenraum bzw. in den Zwischenräumen zwischen den Spulenabschnitten jeweils we­nigstens eine Kühlspule aus unmagnetischem Stahl befindet.
• Unter dem Begriff "Kühlspule" ist ein nicht an das Stromnetz anschließbarer Spulenabschnitt zu verstehen, dessen Windungen aus einem an ein Kühlwassernetz angeschlossenen Hohlprofil aus unmagnetischem Stahl bestehen. Es ist allgemein bekannt, solche Kühlspulen oberhalb und unterhalb der Induktionsspule anzuordnen, um die nicht von der Induktionsspule bedeckten oberen und unteren Tiegelseitenwandteile ausreichend kühlen zu können und damit Wärmespannungsrissen in der Tiegelaus­kleidung vorzubeugen.
• Die erfindungsgemäße Induktionsspule kann ferner so ausgebil­det sein, daß daß jede Kühlspule aus mehreren Windungen be­steht und eine Höhe von 100 bis 250 mm hat.
• Durch die erfindungsgemäße Induktionsspule kann eine Verbes­serung des Gesamtwirkungsgrades bis zu 8% erreicht werden, wenn die Teilspulen mit Netzfrequenz betrieben werden. Bei Mittelfrequenzanschluß wird eine noch höhere Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades erreicht.
• An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Neuerung näher er­läutert. Es zeigt:
• Fig.1 einen vertikalen Schnitt durch einen Induktionstiegel­ofen mit zwei unabhängig voneinander beaufschlagbaren Spulenabschnitten und
• Fig.2 einen solchen Ofen mit drei unabhängig voneinader be­aufschlagbaren Spulenabschnitten.
• In Fig. 1 ist der Ofentiegel aus keramischer Stampfmasse mit 1 bezeichnet. Dieser wird in seinem unteren Teil von dem un­teren Spulenabschnitt 2 und in seinem oberen Teil von dem oberen Spulenabschnitt 3 umgeben. Beide Spulenabschnitte 2 und 3 können unabhängig voneinander an ein geeignetes Strom­netz angeschlossen werden. Über in der Zeichnung nicht darge­stellte Anschlüsse sind beide Spulenabschnitte 2,3 mit einem Kühlwassernetz verbunden.
• Der untere Spulenabschnitt 2 und der obere Spulenabschnitt 3 sind im Abstand voneinander angeordnet. In dem dadurch ent­stehenden Zwischenraum befindet sich eine Kühlspule 4 mit mehreren Kühlwindungen aus unmagnetischem Stahlhohlprofil. Die Kühlspule 4 ist ebenfalls an ein Kühlwassernetz an­schließbar. Sie wird jedoch nicht an ein Stromnetz ange­schlossen.
• Die Spulenabschnitte 2,3 sowie die Kühlspule 4 sind außen von senkrecht angeordneten magnetischen Jochen 5 zur Rückführung des elektrischen Feldes der aus den Spulenabschnitten 2,3 be­stehenden Induktionsspule umgeben.
• Bei dem in Fig. 2 dargestellten Induktionstiegelofen umgeben den Tiegel 1 drei unabhängig voneinander beaufschlagbare Spu­lenabschnitte 6,7,8 sowie zwei Kühlspulen 9,10. Auch bei die­sem Ausführungsbeispiel sind Joche 5 vorhanden.
• Der Abstand zwischen den unabhängig voneinander beaufschlag­baren Spulenabschnitten 2,3,6,7,8 bzw. die Höhe der Kühlspu­len 4,9,10 beträgt je nach Wahl der Frequenz sowie anderer Faktoren 100 bis 250 mm. Damit liegen die unabhängig vonein­ander beaufschlagbaren und aus Kupfer oder Aluminium herge­ stellten Spulenabschnitte außerhalb des elektrischen Haupt­feldes der jeweils benachbarten Spulenabschnitte. Da die Kühlspulen 4,9,10 aus unmagnetischem Stahl bestehen, wird in diesen keine bzw. kaum Wärmeenergie aus dem elektrischen Feld der Spulenabschnitte induziert.

Claims (2)

1. Aus mehreren unabhängig voneinander beaufschlagba­ren, koaxial übereinader angeordneten Spulenabschnitten be­stehende Induktionsspule für Induktionstiegelöfen, da­durch gekennzeichnet, daß die Spulenab­schnitte (2,3,6,7,8) mit Abstand voneinander angeordnet sind und außen von Magnetjochen (5) umgeben sind und daß sich in dem Zwischenraum bzw. in den Zwischenräumen zwischen den Spu­lenabschnitten jeweils wenigstens eine Kühlspule (4,9,10) aus unmagnetischem Stahl befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß jede Kühlspule (4,9,10) aus mehreren Windungen be­steht und eine Höhe von 100 bis 250 mm hat.

Images