ES2316967T3 - Dispositivo para calentar por induccion una banda metalica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de calentamiento por inducción electromagnética de una banda metálica (A) que comprende al menos una bobina inductora (B) que rodea una zona de la banda transversalmente respecto a la dirección longitudinal (D) de la banda, donde la bobina (B) comprende varias monoespiras (B1) cuyos planos medios son ortogonales a la dirección longitudinal (D) de la banda, caracterizado porque las monoespiras están conectadas entre sí en serie, o en paralelo, o en serie-paralelo de tal modo que la corriente eléctrica circule en el mismo sentido alrededor de la banda (A) en todas las monoespiras, no comprendiendo el campo electromagnético producido componente transversal en la banda.
Description
Dispositivo para calentar por inducción una
banda metálica.
La invención se refiere a un dispositivo de
calentamiento por inducción electromagnética de una o varias bandas
metálicas, cuyo dispositivo comprende al menos una bobina inductora
que rodea una zona de la(s) banda(s).
La Patente EP 0 385 571 describe un dispositivo
de calentamiento por inducción de bandas de acero, que comprende
una bobina inductora que rodea una zona de la banda de acero,
comprendiendo la bobina cuatro espiras.
La Patente US 4 778 971 describe un dispositivo
de calentamiento por inducción que comprende un par de unidades de
bobinas de calentamiento dispuestas en paralelo para permitir el
paso de una pieza entre las unidades de bobinas de calentamiento.
Cada unidad de bobinas de calentamiento comprende una bobina
principal que comprende conductores transversales y una bobina
secundaria que comprende conductores longitudinales.
La Patente EP 0 407 660 describe un dispositivo
de calentamiento por inducción de bandas de acero, que comprende
una bobina inductora con varias espiras alimentada por una fuente de
alimentación de alta frecuencia que permite cambiar periódicamente
la frecuencia de la corriente de carga y la tensión de carga de la
mencionada fuente de alimentación de alta frecuencia.
La Patente EP 1 063 305 describe un dispositivo
de calentamiento por inducción que comprende una inductancia de
varias espiras para calentar por inducción una pieza de acero que
comprende una unidad de limitación de las corrientes inducidas
constituida por un núcleo de hierro.
La Patente EP 0 589 087 describe un dispositivo
de calentamiento por inducción de bandas de acero, que comprende
una bobina inductora que rodea una zona de la banda de acero,
comprendiendo la bobina varias espiras que comprenden segmentos
conductores longitudinales.
Un dispositivo de calentamiento de este tipo se
utiliza, por ejemplo, en líneas de tratamiento de bandas metálicas,
particularmente para el secado de un revestimiento tal como una capa
de pintura, o el calentamiento antes de la galvanización o el
calentamiento antes del recocido aplicado a esta banda que pasa a
través de la o las bobinas inductoras, según su dirección
longitudinal.
La invención tiene por objeto, sobre todo,
proporcionar un dispositivo de calentamiento que permita reducir o
suprimir los defectos en el revestimiento de la banda que pueden
aparecer con los dispositivos de calentamiento conocidos hasta
ahora. Este problema se resuelve mediante un dispositivo de
calentamiento según la reivindicación 1.
Con una disposición de este tipo, el campo
electromagnético producido no comprende componente transversal en
la banda, contrariamente al estado de la técnica según el cual las
espiras de la bobina están inclinadas respecto a la dirección
longitudinal de la banda. La supresión de esta componente
transversal permite evitar la circulación de corrientes inducidas
parásitas en la banda que son al principio diferencias de
potenciales entre la banda y los rodillos situados río arriba y río
abajo del inductor. Estas diferencias de potenciales provocan
chispas, lo cual afecta al revestimiento y al estado superficial de
la banda. Además se mejora la homogeneidad de temperatura
transversal (bordes centrales) con relación a un inductor de tipo
zig-zag.
La bobina puede comprender varias monoespiras
cuyos planos medios son ortogonales a la dirección longitudinal de
la banda. Las monoespiras pueden estar conectadas entre sí en serie,
o en paralelo, o en serie-paralelo.
Cada monoespira puede presentar dos lados
mayores en relación con la anchura de la banda y dos lados menores
en relación con el espesor de la banda. La alimentación de corriente
puede realizarse por un lado mayor o por un lado menor.
De preferencia, la longitud de los lados mayores
de la monoespira es superior a la anchura de la banda en un valor
tal que un efecto de calentamiento acentuado en el borde de la banda
sea evitado.
La distancia entre los lados mayores de la
monoespira puede aumentar hacia los extremos de los lados mayores
de tal forma que el efecto de calentamiento acentuado en el borde de
la banda sea evitado. La monoespira puede presentar hacia lo
extremos de sus lados mayores un contorno trapezoidal cuya base
mayor constituye un lado menor exterior. En variante, la monoespira
puede presentar hacia los extremos de sus lados mayores un contorno
sustancialmente circular convexo hacia el exterior.
Ventajosamente, el dispositivo de calentamiento
comprende, en cada extremo longitudinal de la bobina inductora de
monoespiras, una monoespira de cortocircuito cerrada sobre si misma
y cuyo plano medio es ortogonal a la dirección longitudinal de la
banda.
El dispositivo puede comprender un blindaje
electromagnético con el fin de contener el campo magnético
esencialmente según una dirección ortogonal al plano de la
banda.
El dispositivo puede comprender un deflector de
campo para corregir la temperatura en el borde con relación a la
zona central de la banda.
La invención consiste, aparte de las
disposiciones expuestas anteriormente, en un cierto número de otras
disposiciones de las cuales serán explícitamente cuestión a
continuación a propósito de ejemplos de realización descritos con
referencia a los dibujos adjuntos, pero que no son en modo alguno
limitativos. En estos dibujos:
La figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva de un dispositivo de calentamiento con monoespira según
la invención, atravesado por una banda metálica.
La figura 2 es una sección esquemática vertical
de una monoespira con la banda metálica en el interior.
La figura 3 muestra una variante de monoespira,
sin representación de la banda.
La figura 4 muestra otra variante de monoespira,
de forma parecida a la de la figura 3.
Las figuras 5 y 6 muestran, en sección vertical
dos variantes de realización de monoespira que rodean una banda que
se desplaza horizontalmente.
La figura 7 es un esquema en perspectiva de una
bobina que comprende tres monoespiras conectadas en paralelo con en
cada extremo longitudinal una espira de cortocircuito.
La figura 8 es el esquema eléctrico de la
conexión en paralelo de las monoespiras de la figura 7.
La figura 9 es un esquema en perspectiva de una
bobina compuesta por tres monoespiras conectadas en serie.
La figura 10 es el esquema eléctrico de la
conexión de la figura 9.
La figura 11 es un esquema en perspectiva de
cuatro monoespiras conectadas dos a dos en
serie-paralelo.
La figura 12, por último, es el esquema
eléctrico de la conexión de la figura 11.
Haciendo referencia a la figura 1 se puede ver
un dispositivo de calentamiento por inducción electromagnética de
una banda de acero A, o más generalmente de una banda metálica. En
el ejemplo de la figura 1 la banda A pasa verticalmente según su
dirección longitudinal vertical D representada por una flecha. El
dispositivo de calentamiento comprende al menos una bobina
inductora B que rodea una zona de la banda A transversalmente
respecto a la dirección longitudinal D.
La bobina B, según la invención, comprende al
menos una monoespira 1 cuyo plano medio P es ortogonal a la
dirección longitudinal D de la banda A.
Según la figura 1, la monoespira 1 está
constituida por un conductor plano que forma un contorno rectangular
del cual los lados mayores 1a, 1b, son paralelos a las superficies
mayores de la banda, y los lados menores 1c, 1d, paralelos al borde
de la banda.
La alimentación de corriente se realiza por un
lado mayor 1b según la figura 1. Este lado mayor 1b se encuentra
abierto sustancialmente a mitad de su extensión y presenta dos
láminas L1, L2, dobladas en ángulo recto hacia el exterior con
relación al plano del lado 1b para permitir la conexión a la
alimentación eléctrica.
Debido a la disposición del plano medio P
ortogonal a la dirección D, la bobina inductora B no produce
corriente parásita en la banda A, contrariamente a las bobinas de
espiras múltiples clásicas que no son ortogonales a la dirección D.
Según la invención, la homogeneidad de temperatura en la anchura de
la banda se mejora.
La figura 2 muestra una disposición similar a la
figura 1 con una banda A que se desplaza horizontalmente en lugar
del desplazamiento vertical de la figura 1.
La figura 3 ilustra una variante de realización
según la cual la alimentación de corriente y las láminas L1, L2,
están previstas en la zona central de un lado menor por ejemplo 1c.
La banda metálica A no está representada en la figura 3.
La figura 4 muestra una variante de la
monoespira según la cual la alimentación de corriente está
asegurada por láminas L1, L2 previstas en uno de los extremos de un
lado menor, por ejemplo 1c.
Aunque los dibujos ilustran una monoespira
realizada con un conductor plano, está claro que otros tipos de
conductor por ejemplo de sección circular o rectangular o asociación
de varios conductores de sección circular o rectangular pueden
servir para realizar la monoespira.
La longitud H (figura 2) de los lados mayores de
la monoespira 1 es superior a la anchura h de la banda en un valor
tal que un efecto de calentamiento acentuado en el borde de la
banda, es decir según los bordes Ac, Ad sea evitado. A título
indicativo H puede ser superior en aproximadamente un 25% a h, con
reparto por igual de la diferencia de dimensiones a uno y otro lado
del eje longitudinal de la banda A.
La figura 5 ilustra una variante de realización
según la cual la distancia E entre los lados mayores de la
monoespira aumenta hacia los extremos de estos lados mayores de tal
forma que el efecto de calentamiento acentuado en el borde Ac, Ad
de la banda se evite todavía mejor.
Según la figura 5 la manoespira 1 presenta hacia
los extremos de sus lados mayores un contorno trapezoidal Td, Tc
cuya base mayor constituye el lado menor exterior 1c, 1d, mientras
que la base menor del trapecio corresponde a la distancia entre los
lados mayores de la monoespira en la región central.
Según la variante de la figura 6, los extremos
de los lados mayores de la monoespira presentan un contorno
sustancialmente circular Cd, Cc convexo hacia el exterior,
igualmente favorable para la limitación o la supresión del efecto
de calentamiento acentuado en el borde Ac, Ad.
La figura 7 muestra esquemáticamente en
perspectiva una bobina B1 que comprende tres monoespiras idénticas
1, 21 y 31 coaxiales conectadas en paralelo según el esquema
eléctrico de la figura 8. Cada monoespira 1, 21, 31 tiene su plano
medio ortogonal en la dirección longitudinal de la banda metálica
(no representada en la figura 7) que pasa por el interior de las
espiras. La alimentación con corriente eléctrica alterna,
generalmente de alta frecuencia, está asegurada por conductores
conectados en paralelo a las láminas de alimentación L1, L2 de cada
monoespira.
Ventajosamente, se prevé en cada extremo
longitudinal de la bobina B1 una monoespira de cortocircuito 4, 5
cerrada sobre si misma, cuyo plano medio es ortogonal a la dirección
longitudinal de la banda. Estas monoespiras 4, 5 de cortocircuito
permiten cerrar las líneas de campo electromagnético de las cuales
dos están esquemáticamente representadas en Mc y Md, poco después
de su salida de las espiras 4 y 5. Se evita así que el campo
electromagnético se propague más lejos según la dirección
longitudinal de la banda, de forma que las perturbaciones
eventuales creadas por este campo en aparatos que se encuentran río
abajo o río arriba de la bobina sean evitadas.
La figura 9 ilustra una bobina B2 que comprende
tres monoespiras 1, 21, 31 coaxiales conectadas en serie como se ha
ilustrado por el esquema eléctrico de la figura 10. El plano medio
de cada monoespira es ortogonal a la dirección longitudinal D de la
banda metálica que no se representa en la figura 9.
Bien entendido, el número de monoespiras
conectadas en paralelo o en serie puede ser diferente de tres, por
ejemplo igual a dos o superior a tres.
La figura 11 muestra esquemáticamente en
perspectiva un montaje en serie - paralelo de cuatro monoespiras 1,
21, 31, 41 coaxiales cuyo plano medio es ortogonal a la dirección
longitudinal D de la banda de acero no representada.
Las monoespiras 1, 21 están conectadas en serie
al igual que las monoespiras 31, 41. Estos dos grupos en serie
están conectados en paralelo como se ilustra esquemáticamente por la
Figura 12.
Bien entendido, la conexión en
serie-paralelo puede realizarse con un número de
monoespiras diferente del ilustrado en las figuras 11 y 12.
En todas las variantes representadas se pueden
prever monoespiras de cortocircuito colocadas en cada extremo de la
bobina como en el caso de la figura 7.
Se puede igualmente prever un blindaje
electromagnético, por ejemplo con un circuito magnético de chapas o
ferritas, o un blindaje realizado con chapa de cobre, con el fin de
contener el campo magnético esencialmente según una dirección
ortogonal al plano de la banda.
El dispositivo de calentamiento puede funcionar
bajo atmósfera controlada o no.
Se pueden prever deflectores de campo
particularmente para corregir la temperatura en el borde Ac, Ad,
con relación a la zona central de la banda.
Se podrían igualmente prever monoespiras
cóncavas según la dirección longitudinal de la banda.
Claims (10)
1. Dispositivo de calentamiento por inducción
electromagnética de una banda metálica (A) que comprende al menos
una bobina inductora (B) que rodea una zona de la banda
transversalmente respecto a la dirección longitudinal (D) de la
banda, donde la bobina (B) comprende varias monoespiras (B1) cuyos
planos medios son ortogonales a la dirección longitudinal (D) de la
banda, caracterizado porque las monoespiras están conectadas
entre sí en serie, o en paralelo, o en
serie-paralelo de tal modo que la corriente
eléctrica circule en el mismo sentido alrededor de la banda (A) en
todas las monoespiras, no comprendiendo el campo electromagnético
producido componente transversal en la banda.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
cual cada monoespira presenta dos lados mayores en relación con la
anchura de la banda y dos lados menores en relación con el espesor
de la banda, caracterizado porque la alimentación de
corriente (L1, L2) se realiza por un lado mayor (1b).
3. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
cual cada monoespira presenta dos lados mayores en relación con la
anchura de la banda y dos lados menores en relación con el espesor
de la banda, caracterizado porque la alimentación de
corriente (L1, L2) se realiza por una lado menor (1c).
4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque la longitud H de los lados mayores de la
monoespira es superior a la anchura (h) de la banda (A) en un valor
tal que un efecto de calentamiento acentuado en el borde de la banda
sea evitado.
5. Dispositivo según la reivindicación 2, 3 ó 4,
caracterizado porque la distancia (E) entre los lados mayores
de la monoespira aumenta hacia los extremos de los lados mayores de
tal forma que el efecto de calentamiento acentuado en el borde de
la banda sea evitado.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque las monoespiras presentan hacia los
extremos de sus lados mayores un contorno trapezoidal (Tc, Td) cuya
base mayor constituye un lado menor exterior (1c, 1d).
7. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la monoespira presenta hacia los
extremos de sus lados mayores un contorno sustancialmente circular
(Cc, Cd) convexo hacia el exterior.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque comprende, en cada extremo
longitudinal de la bobina inductora, una monoespira de cortocircuito
(4,5) cerrada sobre si misma y cuyo plano medio es ortogonal a la
dirección longitudinal (D) de la banda.
9. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un blindaje electromagnético con el fin de contener el campo
magnético esencialmente según una dirección ortogonal al plano de la
banda.
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
al menos un deflector de campo para corregir la temperatura en el
borde (Ac, Ad) con relación a la zona central de la banda.
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