JP2836044B2 - モジュール誘導コイルアッセンブリを具備した誘導炉 - Google Patents

モジュール誘導コイルアッセンブリを具備した誘導炉

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導炉に関するものであ
り、詳述するとモジュールの態様にて誘導炉と構造的に
相互接続される誘導コイルアッセンブリを具備した誘導
炉に関する。モジュール誘導炉コイルアッセンブリはヘ
リカル誘導コイルとヘリカル誘導コイルにより被覆され
る周辺領域の主要部を分有する区分された中間ヨークと
を具備する。モジュール構造は区分されたヨークまたは
誘導コイルアッセンブリ自身の容易かつ好都合な除去を
可能にすることにより欠陥除去を助長する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】うず電流が金属内を流れるようにしそして
これを加熱するようにする磁界を発生することにより金
属を溶融するための誘導炉がよく知られている。かかる
炉において、誘導コイルアッセンブリは磁界を発生す
る。誘導コイルアッセンブリは通常、誘導コイルと上
部、下部および中間ヨークを具備すると考えられてい
る。
【０００４】るつぼ内の金属の工業的スケールの加熱を
達成するのに通常必要とされる高いパワーが原因で誘導
コイルアッセンブリおよびその構成要素は相当に大き
い。相当に大きい誘導コイルアッセンブリはその所望さ
れる目的に良好に適合する。しかし、その大きさが障害
状態の場合に不都合となる。詳述すると、もし誘導コイ
ルアッセンブリが障害を受ければ、アッセンブリ中の欠
陥のある構成要素ならびにこれら構成要素に高いパワー
を供給することに関連した相当に大きなケーブルを取り
はずしそして再度接続するのに、通常、相当に長い時間
が必要とされる。相当に長い取外しおよび再接続時間は
関連の誘導炉が生産から外される相当に長い手持ち時間
ないし停止時間に直接的に寄与する。
【０００５】コイルアッセンブリの除去および置換を助
長する置換可能コイルアッセンブリを具備した誘導炉が
知られておりそしてウイスコンシン州、Menomonee Fall
s 所在のPillar Industries Limited Partnership 社よ
り「シャントパック設計(shunt pac design)」として入
手できる。置換可能コイルアッセンブリは、互いに円周
方向に離間されておりそしてアッセンブリの誘導コイル
を物理的に支持するいわゆるねじ込みボルトボード部材
を具備する一品構成ユニットである。これらねじ込みボ
ルトボード部材は、中間ヨークによって被覆され得る誘
導コイル周辺部の大きさを限定する。なぜなら中間ヨー
クは、支持用ねじ込みボルトボード部材によりすでに占
有されている領域において誘導コイルの周囲に配置でき
ないからである。この制約は中間ヨークにより被覆され
る誘導コイルの周辺部の大きさを巻回誘導コイルの全周
辺部の５０ないし６０パーセントの割合に限定する。中
間ヨークにより被覆される誘導コイル周辺部の大きさが
５０〜６０パーセントの割合から約８０パーセントまた
はそれ以上の割合へ増大せられるよう手段が提供される
ことが所望されている。
【０００６】構成要素の置換を助長するために構成要素
への接近ないしアクセスを許容するための手段を具備し
た誘導コイルアッセンブリは、かかるアクセス手段が破
片(debris)をして誘導コイルアッセンブリの内部へ至る
通路を見出すのを許容するという欠点をも有する。通常
この破片は金属でありそして炉により加熱される金属の
形成および／または流込み動作中に生成される。この金
属破片は標準的には磁気ヨークへ引き付けられそして誘
導コイルアッセンブリ内の周囲を移動し得、接地ないし
アース障害を招く。破片の誘導炉内部への装入が制限さ
れるとともに、破片が中間ヨークの総括的な領域へ向う
その通路を見出す場合にかかる装入破片のいずれをも容
易に除去しいずれの関連のアース障害をも迅速に取り除
き得るようするための手段を提供することが依然として
所望されている。アース障害の除去および誘導コイルア
ッセンブリ自身の除去を助長するための手段を提供する
ことに加えて誘導炉は実質的に動作上の振動雑音がない
ことが重要である。かかる雑音は通常、誘導炉、詳述す
ると誘導コイルから発生するうなり音として現れる。こ
の雑音は炉の操作者にとって長期間それが課されるとき
特にとりわけ苛立たしい。誘導コイルから発生する雑音
を実質的に低減するよう手段が提供されることが望まし
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】したがって本発明の目的は誘導炉から容易
に除去できそして巻回誘導コイル円周の広範な大部分が
中間ヨークにより被覆される構成を有する誘導コイルア
ッセンブリを提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、所望されないいずれ
の金属破片をもその領域、特に中間ヨークの総括的な領
域から都合よく移動されるのを許容する手段を具備して
おりかつ容易に除去される誘導コイルアッセンブリを提
供することである。
【００１０】本発明のさらに他の目的は、誘導炉の全利
用可能および製造時間を増大するようにそして誘導炉か
ら通常発生する雑音のレベルを低減するように故障の場
合にいくつかの中間ヨークの容易かつ迅速な除去を助長
するモジュール構成を具備した誘導コイルアッセンブリ
を備えた誘導炉を提供することである。
【００１１】本発明の他の目的、利益および新規な特徴
は添付図面を参照しつつ叙述される以下の発明の詳細な
説明から明らかとなろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導コイルお
よび複数のヨークを具備する誘導コイルアッセンブリを
具備する誘導炉へ向けられる。誘導コイルアッセンブリ
は、誘導炉からのその除去および置換に便宜を与える取
付け構造体により誘導炉内に保持される。詳述すると、
誘導炉は誘導コイルアッセンブリの複数の中間ヨークの
うちのいずれの一つも誘導炉から除去されるようにしそ
して他の中間ヨークが適所に留まるよう誘導コイルアッ
センブリを保持するためのモジュール保持アッセンブリ
を有する。さらに、モジュール保持アッセンブリは、誘
導コイルアッセンブリがそっくりそのまま除去されるの
を許容しそして適所に留まり別のアッセンブリが誘導炉
へ装着されるのを待ち受ける。
【００１３】誘導炉は加熱されるべき物質を受け入れる
ための手段と、誘導コイルアッセンブリと、誘導コイル
アッセンブリを保持するためのモジュール保持アッセン
ブリとを具備する。加熱される物質は所定の形状を有す
るるつぼ内に受け入れられる。誘導コイルアッセンブリ
は中央軸線と、所定の軸線長とあらかじめ選択された内
径を有する。誘導コイルアッセンブリは、誘導コイル
と、上部ヨークと、下部ヨークと、複数の中間ヨークと
を具備する。誘導コイルはるつぼの周囲に巻回されそし
て誘導炉の周辺部を画定する。中間ヨークは誘導コイル
により画定される周辺部の実質的に全体にわたり延長す
るよう配置される。上部ヨークおよび下部ヨークは所定
の距離だけ互いに軸線方向に離間されておりそして複数
の中間ヨークにより互いに電磁気的に結合されている。
モジュール保持アッセンブリは誘導コイルアッセンブリ
を包囲しそしてこれを半径方向に保持しそして起立部材
およびシャフト部材を具備する。
【００１４】本発明はるつぼを有する誘導炉内で誘導コ
イルアッセンブリを保持しそして誘導コイルアッセンブ
リから放射され得るいずれの漏洩磁束をも低減するよう
誘導コイルアッセンブリの構成要素を配列するための方
法をも含む。本方法は少くとも誘導コイルおよび複数の
中間ヨークを具備するコイルアッセンブリを上部ヨーク
および下部ヨークとともに具備する特定の構成を提供す
ることを含む。誘導コイルはるつぼの周囲に巻回されそ
して誘導炉の周辺部を画定する。中間ヨークは誘導コイ
ルにより画定される周辺部の実質的に全てにわたり延長
するよう配列されている。本方法は、複数の起立部材お
よび複数のシャフト部材を提供することをも含む。起立
部材は誘導炉の周辺部のまわりに互いに離間されそして
それぞれの起立部材が内部にアパーチャを有する。シャ
フト部材はそれぞれ起立部材のアパーチャにはめ合わさ
れる。シャフト部材は誘導炉の周辺部に向う方向そして
これから離れる方向で半径方向内向きおよび外向きに移
動されるようなされている。複数の中間ヨークは誘導コ
イルの周辺部に配置されるが、電気的に絶縁性物質の部
材によりここから離間されている。複数の中間ヨークは
少くとも各ヨークの一部分が複数の起立部材のうちの少
くとも一つと整列状態にあるよう、誘導炉の周囲に配置
される。シャフト部材は順次それぞれが複数の中間ヨー
クのうちの一つと接触するようより半径方向内向へと調
整される。腕部材がそれぞれ２つの対向配置されたアパ
ーチャを有しそして各アパーチャがシャフト部材を受け
入れ、各アパーチャが異なるが隣接する中間ヨークと整
列した状態で起立部材を提供する段階を本方法が別途具
備することが好ましい。
【００１５】
【実施例】図面、ここで同様の参照番号は同様の部材を
示す、を参照すると、図１には本発明による誘導炉１０
が図示されている。誘導炉１０は数フィートまでの直径
および数フィートまでの高さを有することができる。こ
れらの寸法は、工業的な応用に通常必要とされる量の金
属の溶融に供するのに必要とされる。結果的に、誘導炉
１０の構成要素、たとえばその誘導コイルアッセンブリ
１２そしてこれらの構成要素に高いパワーを供給するの
に必要とされるケーブル、はすべて相当に大きな寸法を
有する。
【００１６】概括的にいえば、誘導炉１０は誘導コイル
アッセンブリ１２の容易な置換を提供しさらに誘導コイ
ルアッセンブリの中間ヨークの容易な置換をも許容する
ようモジュールの態様にて構成された誘導コイルアッセ
ンブリ中間ヨークを提供する。なお、誘導コイルアッセ
ンブリ１２は、その包装された誘導コイルの周辺部の大
部分が、誘導コイルアッセンブリ１２により放射せられ
るいずれの漏洩磁束をも実質的に低減するよう中間ヨー
クにより被覆される。そのうえさらに誘導コイルアッセ
ンブリ１２は、そのモジュール型中間ヨークがこれら中
間ヨークの方へ向かう通路をどうにかして見出しそして
アース障害を招く可能性のある金属製の破片の迅速な除
去を可能にするために容易に除去され得るよう構成され
る。さらに、誘導コイルアッセンブリは締結部材へ接続
され、プレストレスが賦与される誘導コイルを具備しそ
してその構成要素からなる内部構造的な構成を具備し、
しかしてこれら構成要素の全てが協働し、誘導コイルア
ッセンブリ１２の誘導コイルから通常放射するいずれの
ＥＭＦ放射および振動雑音をも実質的に低減する。
【００１７】誘導炉１０は、保持体を傾斜するよう構成
された複数のフレーム部材１４と、上方部分１６と、通
常湾曲された構成を有する下方部分１８と、誘導コイル
１２とを具備する。誘導コイルアッセンブリ１２には以
下で別途詳細に叙述されるように、少くとも２つまたは
それ以上の連結ロッド型アッセンブリ２２と少くとも２
つまたはそれ以上のクランプアッセンブリ２４とが設け
られる。炉１０は、たとえば誘導炉１０の蓋などの液圧
制御装置に差し向けられる流路２８Ａ、２８Ｂおよび２
８Ｃおよび結合されたパワーコンジット２６Ａおよび水
冷コンジット２６Ｂを具備する。コンジット２６Ａおよ
び２６Ｂ内のパワー接続および冷却流体は誘導コイルア
ッセンブリ１２へ供給されるが、これは図２を参照しつ
つ別途に詳述する。
【００１８】誘導コイルアッセンブリ１２は炉１０によ
り加熱されるべき金属を収容するるつぼ３０を完全に包
囲する。るつぼ３０は耐火物から形成されそして適宜に
焼成されたモノリシックなまたは一体式ライナーを具備
する。るつぼ３０は誘導炉１０の周囲の通常、キャップ
状区分形態で配置される複数の耐火部材３２に隣接する
がこれとは別個の上部帯域３０Ａを具備する。るつぼ３
０は底部１８により支持される底部帯域３０Ｂを具備す
る。
【００１９】誘導コイルアッセンブリ１２は、中央軸線
３４´、あらかじめ選択された軸線長さおよびあらかじ
め選択された内径を有する。これらの寸法は主に炉１０
が収容しそして溶融する金属の量により決定される。本
明細書で叙述されるごとく、誘導コイルアッセンブリ１
２は、ヘリカル誘導コイル３４、上部ヨーク３６、下部
ヨーク３８および複数の中間ヨーク４０を具備する。誘
導コイル３４はるつぼ３０の周囲で包装されており、そ
してより詳細に叙述するごとく本発明にとって重要であ
る誘導炉の周辺部を画定する。中間ヨーク４０が、好ま
しくはマイカであるがこれである必要はない絶縁性シー
ト部材４２により誘導コイル３４から分離されている。
同様に、誘導コイル３４は、好ましくはしっくいないし
グラウト物質の層４４によりるつぼ３０から分離されて
いる。誘導コイル３４はそれぞれ絶縁層４６および４８
により上部ヨーク３６および下部ヨーク３８から分離さ
れている。上部ヨークおよび下部ヨーク３６および３８
はあらかじめ選択された距離だけ互いに軸線方向に離間
されておりそして複数の中間ヨーク４０により互いに電
磁気的に結合されている。
【００２０】上部ヨーク３６は溶接５４によりリップ部
分５２に結合される環状金属部材５０により適所に保持
される区分された耐火部材３２の下部に配置される。上
部ヨークおよび下部ヨーク３６、３８はそれぞれ冷却ダ
クト５６、５８を貫流する冷却流体により冷却されるの
が好ましい。上部ヨークおよび下部ヨーク３６、３８は
積層化されている。中間ヨーク４０は本発明にとって第
１に重要でありそして（以下で叙述されるように）モジ
ュール保持型アッセンブリ６０が原因で誘導コイルアッ
センブリ１２から個別に除去可能である。モジュール保
持型アッセンブリ６０は複数の中間ヨークのそれぞれが
誘導コイルアッセンブリから個別にそして完全に除去さ
れるようにしそして残余のヨーク４０が適所に残るよう
にする。さらに、誘導コイルアッセンブリ１２およびる
つぼ３０はそっくり除去可能であり、そして、モジュー
ル保持アッセンブリ６０は適所に残り耐火物のライニン
グを前もって適所に具備し得る別の誘導コイルアッセン
ブリ１２の装着を待ち受ける。モジュール保持アッセン
ブリ６０は、柱状部材６２などの複数の起立部材と、好
ましくは複数の除去可能な腕部材６４と、複数のシャフ
ト手段または調整手段６６を具備する。図２および図３
〜図６の実施例について、モジュール保持アッセンブリ
６０は、図２に最も良好に図示されているごとく、上部
部材、中央部材および下部部材を具備する。ところで明
瞭さのために関連の参照番号は中央部材についてのみ図
示する。
【００２１】図２の除去可能な腕部材のそれぞれは中空
でありそして中央空隙６８を有するのが好ましい。各腕
部材６４は調整手段６６のシャフトまたはボルト７０が
挿入されるアパーチャ６８Ａを具備する。一実施例にお
いて、シャフト７０がアパーチャ６８Ａ内にねじ止めさ
れるよう対応する内部ねじ山を具備したアパーチャ６８
Ａ内にシャフト７０がねじ込まれそしてこれとはめ合
う。図６を参照しつつ叙述すると他の実施例において、
アパーチャ６８Ａはねじ山が切られないが、シャフト７
０のためのはめ合い隙間穴を画定する。ナットおよび円
錐型ディスクスプリングが中央空隙６８内に配置されそ
してシャフト７０と協働し、作動誘導コイル３４の熱膨
張に応答し半径方向の拡張を行う。たとえば時計方向な
どいずれの方向のシャフト７０の回転もシャフト７０を
誘導炉１０の中央に向かい半径方向で内側に移動せしめ
そして逆に、たとえば反時計方向などの他の方向のシャ
フト７０の回転は、シャフト７０を誘導炉１０の中央か
ら半径方向で外側に移動せしめる。シャフト７０は、そ
れぞれの中間ヨーク４０に間接的に接続される後述の案
内部材７２へ挿入できるのが好ましい一方の端部を具備
する。シャフト７０の他方の端部は半径方向にて外側お
よび内側にシャフト７０を調整または移動するために使
用される把持可能な頭部７４を有する。シャフト７０
は、その最も内側の位置へ移動されるとき、案内部材７
２およびクランプ部材７６、７８と協働し、中間ヨーク
４０内のそれぞれの層を適所に保持しそして誘導コイル
３４に対し押圧される中間ヨーク４０を維持する。
【００２２】図３は、部材８０、８６、８８、９０から
構成されるクランプアッセンブリを図示する。部材８０
は溶接部８２、８４によりダクト５８に結合される。ダ
クト５８は誘導コイルアッセンブリ１２の一部である円
形の下部ヨーク（図示せず）に堅牢に装着され、誘導コ
イルアッセンブリ１２を部材８０に固着する。部材８０
は順次部材８６、８８および９０により下部支持部材１
８に堅牢に装着される。部材８６が弓形形状を有しそし
てその一方の端部は部材８０の凹所８０Ａに挿入されそ
してその他方の端部は部材８８および９０により捕捉さ
れそしてクランプ保持される。部材８８は階段状の縁部
８８Ａを有し、しかして縁部８８Ａはこれと相補形状の
部材８６の階段状縁部８６Ａと係合する。部材９０は部
材８６のスロット８６Ｂに挿入されそして下方部分１８
の相補ねじ溝とはめ合うねじ山が切られた端部を有す
る。図３からわかるように、部材９０が下方に締め付け
られると、それは部材８８を下方に押圧し、順次部材８
８は弓形部材８６を押圧し、順次弓形部材は部材８０を
下方に押圧し、誘導コイルアッセンブリ１２が底部１８
に対し適所にて堅牢に保持されることを保証する。モジ
ュール保持型アッセンブリ６０による誘導コイルアッセ
ンブリ１２の保持は図４を参照しつつ別途叙述する。
【００２３】図４は環状保持部材５０および下方部分１
８との間でそしてこれらの周囲に円周方向に離間されて
接続される複数の柱状部材６２を図示する。柱状部材６
２は、誘導コイルアッセンブリ１２をそっくりそのまま
除去および置換するのを助長するよう誘導炉１０のハウ
ジングに静止した態様で固定される。詳述すると、固定
柱状部材６２は、誘導コイルアッセンブリ１２がそっく
りそのまま除去される間（後述）、モジュール保持アッ
センブリ６０が静止した状態に留まるのを許容しそして
置換誘導コイルアッセンブリ１２を受け入れそしてこれ
を保持するのに備え適所に留まる。
【００２４】除去可能な各腕部材６４は、柱状部材６２
の上部、中部および下部帯域に図４に示されるごとく配
置される横方向通路９２とぴったりとはめ合う。腕部材
６４の寸法はまた通路９２から完全に除去され、後述す
るごとく中間ヨーク４０の除去が助長され得るよう選択
される。除去可能な各腕部材６４は、２つの相異なるし
かし隣接する垂直方向に延長する中間ヨークにそれぞれ
接続される２つの個別の調整手段６６を具備することが
好ましい。かかる構成は、それぞれの腕部材６４が隣接
する中間ヨークペア４０の保持を助長する。しかし所望
であれば腕部材６４は除去可能でありそしてそれぞれの
個別の調整手段６６は個別の中間ヨーク４０の前方に配
置される個別の柱状部材６２へ相互接続可能である。
【００２５】図４は、図１にも示されている連結ロッド
アッセンブリ２２を図示する。連結ロッドアッセンブリ
２２はロッド部材９６、ダクト５６、５８にそれぞれ接
続される一対の締結部材９７、それぞれの締結部材ごと
に一つの一対のナット９８、およびロッド部材９６のそ
れぞれの対向端部と物理的に係合しそして熱膨張手段と
して供される、ナット部材９８の下部にそれぞれ位置決
めされる円すい形状ディスクスプリング部材のペア（図
示せず）とを具備する。各円錐形状ディスクスプリング
部材は、印加された力に応答して外側に湾曲する側部壁
を有する。各ナット９８は円錐形状ディスクスプリング
を締め付け、円錐形状ディスクスプリングをそれぞれの
締結部材９７の方へ強制する。締結部材９７はダクト５
６および５８により誘導コイルアッセンブリ１２に装着
され、これら締結部材９７が誘導コイルアッセンブリ１
２の上部および下部ヨーク３６、３８（図２参照）へ間
接的に接続される。
【００２６】以下で詳細に説明するごとく、動作におい
て、上部および下部ヨーク３６、３８が作動誘導コイル
３４の熱膨張が原因で軸線方向に変位し始めるとき、熱
膨張誘導コイル３４と一緒に外側に移動するよう円錐ス
プリング部材のばね状側部壁が湾曲する。これら円錐デ
ィスクスプリング部材は、誘導コイル３４がその非膨張
および非作動状態へ復帰するとき、それらの元の形状へ
弾性的に復帰する。円錐形状ディスクスプリング部材
は、誘導コイルアッセンブリ１２の誘導コイル３４の動
作と非動作全ての状態にわたり軸線方向のクランプ保持
動作を可能にする。
【００２７】連結ロッドアッセンブリ２２、クランプア
ッセンブリ２４および保持アッセンブリ６０は有利なこ
とに上部および下部ヨーク３６、３８と協働して誘導コ
イル３４を軸線方向に圧縮するための手段を提供する。
かかる圧縮は図２を図４の両方を参照して叙述する。図
２を参照すると、上部ヨークおよび下部ヨーク３６、３
８はそれぞれ誘導コイル３４の上向きおよび下向き運動
をそれぞれ抑制し、一方、図２または図４に示されるご
とく、連結ロッドアッセンブリ２２はダクト５６、５８
の運動を抑制し、しかしてダクト５６、５８は順次上部
ヨークおよび下部ヨーク３６、３８の運動を抑制しそし
てクランプアッセンブリ２４は誘導コイルアッセンブリ
１２を下方部分１８に保持する。休止または非作動状態
の誘導コイル３４が部材３６、３８、２２および２４に
より適所に保持される。しかし、上述したごとく、誘導
コイル３４がその動作状態へおかれるとき、連結ロッド
アッセンブリ２２の円錐ディスクスプリング部材は有利
なことに誘導コイル３４の熱膨張を許容する。
【００２８】かかる熱膨張手段に加えて、本発明は、誘
導コイルの動作状態中、誘導コイル３４から通常発する
振動雑音を低減する。詳述すると、上部および下部ヨー
ク３６および３８は誘導コイルアッセンブリ１２の保持
構造の一部でありそして誘導コイル３４のクランプ保持
を行いその動作上の運動を低減する。なお、誘導コイル
３４それ自身はプレストレスが与えられ、誘導コイル３
４それ自身の熱膨張および磁界を逆転する動作により通
常生ずるその軸線方向の運動を低減する。詳述すると、
誘導コイル３４が磁気的な力を受けるときもしそれがな
ければ軸線方向の運動、振動および雑音を通常生ずるで
あろう応力を十分に打ち消す内部応力が誘導コイル３４
に誘導せられる。さらに、誘導コイル３４を押圧する中
間ヨーク４０は、クランプ７６の方へと強制され引き続
きクランプ７６を関連のヨーク部材４０へ強制する関連
のシャフト部材７０により、誘導コイル３４の半径方向
のクランプを行い、中実な上部ヨークおよび下部ヨーク
３６、３８により提供される軸線方向のクランプ作用を
相協力して助長する。その全てが誘導コイルアッセンブ
リ１２の主たる保持を提供するところのシャフト７０を
包含する調整手段６６、腕部材６４および柱状部材６２
の構成は図４の線５−５に沿った図である図５を参照し
つつ別途叙述する。
【００２９】図５は参照番号４０Ａで図示されるごとく
中間ヨークのいくつかを残余のヨーク４０の幅よりも小
さい幅を有するものとして図示する。これら中間ヨーク
４０Ａは、それぞれが接続箱１００を有する（たとえば
２０Ｂなどの）誘導コイルアッセンブリ１２ヘリカルコ
イル３４への対向配置された水冷電気接続部の相互接続
のための空間を作りそしてこれを収容するのに提供され
る。図５は別途、複数（３つ）の連結ロッドアッセンブ
リ２２および複数（３つ）のクランプアッセンブリ２４
を図示しており、全てのアッセンブリは互いに離間され
ている。
【００３０】図５に図示の実施例について、１２個の中
間ヨーク４０が誘導コイル３４を包囲しそして互いに円
周方向に離間されている。中間ヨーク４０はほとんどの
場合図５の下方に図示される間隔１０２だけ互いに離間
される。ところが、図５に別途図示されているごとく、
中間ヨーク４０Ａ間の間隔は、誘導コイル３４へのたと
えば２０Ｂなどのパワー接続および冷却用コンジットに
近い総括的な領域において距離１０２に比べて増大せら
れる。６個の柱状部材６２は、各柱状部材６２が、その
それぞれの端部に配置されかつそれぞれの中間ヨーク４
０へ接続される調整手段６６を具備するところの除去可
能な腕部材６４を備えた状態で、それぞれの中間ヨーク
のペア４０に関し配置される。
【００３１】図５からわかるように、モジュール保持型
アッセンブリ６０は、誘導コイルアッセンブリ１２を保
持しつつ、中間ヨーク４０がるつぼ３０の周囲に巻回さ
れる誘導コイル３４の全円周を延長するよう構成される
のを許容する。中間ヨーク４０は誘導コイル３４の円周
の大部分を被覆するので、そうしなければ誘導炉１０の
密閉空間から外側へ漏出するであろう漏洩磁束の量が低
減される。図５に図示の実施例について誘導コイル３４
と中間ヨーク４０、詳述すると、それらの積層体による
この有利な被覆は巻回ヘリカル誘導コイル３４の関連の
全円周の約８０パーセントである。この８０パーセント
という分担割合は、たとえば、関連の中間ヨークにより
被覆される巻回誘導コイル円周が５０パーセントないし
６０パーセントよりも小さな値に限定される「従来技
術」の項で叙述したねじ込みボルトボードを具備する誘
導炉などの従来の誘導炉の相当な改善である。なお、図
から理解されるように、巻回誘導コイル３４のこの８０
パーセントという被覆割合は、特に、コンジット２０Ｂ
の総括的な領域内で中間ヨーク４０Ａを隔てる距離が短
くされれば、別途に増大可能である。本発明により提供
される誘導コイル３４の中間ヨーク４０による被覆の改
善は、労働者の安全に関心がある職業安全・健康当局(O
SHA)の願望とも一致する。詳述すると、本発明は、そう
しなければ労働者の安全に有害な影響を有するであろう
漏洩磁束の量を実質的に低減する。
【００３２】図５から別途理解されるように、小さな隙
間、たとえば距離１０２、が提供され、炉１０からの中
間ヨーク４０の個別の除去を可能にする。類似の隙間が
中間ヨーク４０間および環状の上部ヨーク３６間および
下部ヨーク３８間にあり、誘導炉１０からの中間ヨーク
４０の除去をさらに助長する。かかる除去を行うため、
図４に最も良好に図示されている個別の中間ヨーク４０
のためのたとえば３つの関連のシャフト７０だけが関連
中間ヨーク４０から後退せられそしてその中間ヨーク４
０は除去される用意が整う。所望であれば、２つの中間
ヨーク４０が一時に除去可能でありそしてかかる除去の
ため関連の腕部材６４が、中間ヨークの除去を別途容易
にするよう柱状部材６２から退却可能である。誘導炉内
へ入り込む所望されない金属破片に対する磁気力をそれ
ぞれが有する一つまたは粗零以上の中間ヨーク４０の除
去は、「従来技術」の項で論述したいずれの接地障害の
除去をも助長する。詳述すると、いずれの中間ヨーク４
０も除去可能であり金属破片がこれから除去できるしま
たは所望されない金属破片が炉内部から除去され得るよ
う炉内部へのより都合のよいアクセスを許容すべく除去
される場合もある。接地障害の除去を助長する本発明の
能力はたとえばシャフト７０などのヨークのボルトを接
地障害の発生を助長する導電部材とならないよう絶縁す
ることにより改善され得る。選択される任意の中間ヨー
ク４０の迅速な除去によって所望されない金属破片によ
って通常発生される停止時間を低減する。この迅速な除
去は中間ヨークを物理的に支持する調整手段６６により
部分的に行われそしてその両方を図６を参照しつつ別途
叙述する。
【００３３】図６は中間ヨーク４０をより詳細に図示す
る。各中間ヨーク４０は複数の積層体１０４Ａ…１０４
Ｎを具備する。各積層体１０４Ａ…１０４Ｎは、低磁気
歪み特性を有する結晶粒が配向された電気鋼板から構成
されそして上部ヨーク３６および３８間の所定距離より
もいくぶん短い軸線方向長さを有しそれらの間に隙間を
提供し中間ヨーク４０の除去を助長するのが好ましい。
【００３４】積層体１０４Ａ…１０４Ｎは、互いに協働
する第１のクランプ部材７６および第２のクランプ部材
７８により一緒にクランプ保持される。第２のクランプ
部材７８が当接しそしては中間ヨーク４０の軸線方向長
さの一部を被覆し（図６参照）そして中間ヨーク４０の
横方向長さの全てをそして（積層体１０４Ｎの外側を被
覆するセグメント７８Ａによって図６により図示される
ごとく）中間ヨーク４０の一方の側部を被覆するのが好
ましい。第１のクランプ部材７６Ａは案内部材７２に装
着されそしてセグメント７８Ａについて叙述したのと類
似した態様で中間ヨーク４０の他方の側部を被覆するの
が好ましい。クランプ部材７６および７８は互いに一部
重複する部分を有しそして溶接などの適当な手段により
互いに固定されるのが好ましい。クランプ部材７６およ
び７８は、積層体１０４Ａ…１０４Ｎを一緒に堅牢に閉
じ込めそしてこれを保持するのであれば種々の実施例を
有し得る。なお、案内部材７２はクランプ部材７６へ装
着される必要はなく、シャフト７０が積層体１０４Ａ…
１０４Ｎに対し半径方向で内側に向う力を与えるのを案
内部材が許容するかぎりシャフト７０に装着してもよ
い。
【００３５】所望される半径方向内向き力は、両方とも
腕部材６４の空隙６８内に配置されそしてシャフトまた
はボルト７０と協働するナット１０６および円錐ディス
クスプリングにより改善せられる。ナット１０６はボル
ト７０とのねじかみ合いにより腕部材６４に対してボル
ト７０を保持する。ナット１０６は連結ロッドアッセン
ブリ２２を参照しつつ叙述したのと類似の態様で円形デ
ィスクスプリング１０８とも協働する。さらに円錐ディ
スクスプリング１０８は上述の連結ロッドアッセンブリ
２２のためにも使用可能である。この構成は、半径方向
内向き力がヨーク４０に印加され、ヨーク４０にプレス
トレスを与え、炉が動作しているときの運動を回避する
のを可能にする。これは、そうしなければ炉の標準動作
から生ずるであろうコイルの振動および音響雑音をでき
るだけ最小限にする。
【００３６】動作において、欠陥のある中間ヨーク４０
を置換するために、調整手段６６の上部、中部および下
部（図４参照）のシャフト７０が案内部材７２から取り
はずされそして欠陥のある中間ヨーク４０の半径方向の
支持を除去するよう簡単に退却せられる。欠陥のある中
間ヨーク４０はここに誘導炉１０から容易に除去され得
る。欠陥ある中間ヨークが除去された後、交換用中間ヨ
ーク４０が、ヘリカル誘導コイル３４に関して先ず交換
用中間ヨーク４０を適所に位置決めし順次上部、中部お
よび下部調整手段６６のシャフト７０を簡単に締め付
け、交換用中間ヨーク４０が堅く適所にあるようにする
ことにより容易にかつ都合よく装着され得る。
【００３７】本発明は中間ヨーク４０が迅速に取りはず
されそして再び結合されるのを許容するモジュール保持
型アッセンブリ６０を提供することが理解されよう。本
発明のこれら迅速な取りはずしおよび再結合手段は、そ
うしなければ通常、欠陥のある中間ヨーク４０が原因で
招かれ得る誘導炉１０の停止時間を低減する、逆にいえ
ば、誘導炉１０についての利用可能な製造時間を増大す
る。
【００３８】本発明は所望であれば全誘導コイルアッセ
ンブリ１２の迅速な除去をも提供する。かかる除去のた
め必要な全てのことは、るつぼ３０Ａおよび耐火部材３
２を除去しそして中間ヨーク４０を除去するかまたはこ
れらを適所に締め付けることである。全てのシャフト７
０がそれらの案内部材７２から後退せられ、誘導コイル
アッセンブリ１２をいずれの半径方向支持からも解放
し、それにより誘導コイルアッセンブリ１２がそっくり
そのまま除去される。かかる除去の後、モジュール支持
アッセンブリ６０は静止支持部材に接続された状態に留
まり、別の誘導コイルアッセンブリ１２のはめ合わせを
待ち受ける。かかるはめ合わせに際して、アッセンブリ
１２を装着するのに必要な全てのことは、モジュール支
持アッセンブリ６０のシャフト７０を再度締め付けそし
て耐火部材３２およびるつぼ３０Ａを装着することであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による誘導炉の模式図である。
【図２】本発明の誘導コイルアッセンブリを図示する図
１の誘導炉の横断面図である。
【図３】誘導コイルアッセンブリを誘導炉の下方部分に
保持するクランプ構成の模式図である。
【図４】誘導コイルアッセンブリを誘導炉内に保持する
ためのモジュール保持形組立体の模式図である。
【図５】中間ヨークの各ペアに対するモジュール保持形
組立体の柱状部材の構成を図示する図４の線５−５に沿
う断面図である。
【図６】誘導炉のモジュール保持形組立体の詳細を別途
図示する模式図である。
【符号の説明】
１０ 誘導炉 １２ 誘導コイルアッセンブリ ３０ るつぼ ３４ 誘導コイル ３４´ 中央軸線 ３６ 上部ヨーク ３８ 下部ヨーク ４０ 中間ヨーク ６０ モジュール保持アッセンブリ ６２ 起立部材 ６６ シャフト部材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−115673（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−65799（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−53199（ＪＰ，Ｕ) 特許129763（ＪＰ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 6/14 - 6/44 F27B 14/06 F27D 11/06

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘導炉（１０）において、 （ａ）所定の形状を有するるつぼ（３０）から構成され
    る当該誘導炉により加熱されるべき物質を受け入れるた
    めの手段と、 （ｂ）前記るつぼを包囲しそして中央軸線（３４’）と
    あらかじめ選択された軸線長さと所定の内径とを有する
    誘導コイルアッセンブリ（１２）であって、 誘導コイル（３４）と上部ヨーク（３６）と下部ヨーク
    （３８）と互いに離間された複数の中間ヨーク（４０）
    とを具備し、 前記誘導コイルはるつぼの周囲に巻回されてかつ前記誘
    導炉の周囲を画定し、 前記中間ヨーク（４０）は前記誘導コイルにより画定さ
    れる周囲の実質的に全てにわたり延在するように構成さ
    れており、 前記上部ヨークおよび下部ヨークは軸線方向において前
    記複数の中間ヨークの上と下に配置されかつ前記複数の
    中間ヨークにより一緒に電磁気的に結合されている誘導
    コイルアッツセンブリ（１２）と、 （ｃ）前記誘導コイルアッセンブリを包囲しかつこれを
    半径方向に保持するモジュール保持アッセンブリ（６
    ０）であって、 前記複数の中間ヨークの各々が、他の中間ヨークが適所
    に留まる状態で前記誘導コイルアッセンブリから別個に
    除去されることを可能にし、かつ誘導コイルアッセンブ
    リが前記誘導炉からそっくりそのまま除去されることを
    可能にする複数の起立部材（６２）と複数のシャフト部
    材（６６）とを具備するモジュール保持アッセンブリ
    （６０）と、 から構成される誘導炉。
  2. 【請求項２】 前記中間ヨークは前記誘導コイルにより
    画定される周囲の約８０パーセントにわたり拡がり前記
    誘導炉の領域から外部への通路を見出す漏洩磁束の量
    が、置換可能な誘導コイルアッセンブリを具備する他の
    炉に比して低減される請求の範囲第１項記載の誘導炉。
  3. 【請求項３】 前記誘導コイルを軸線方向に圧縮するた
    めの手段（２２）を具備する請求の範囲第１項記載の誘
    導炉。
  4. 【請求項４】 前記軸線方向圧縮手段（２２）は、連結
    ロッド（９６）と一対の円錐ディスクスプリングを有す
    るアッセンブリを具備し、前記連結ロッドは、その対向
    端部がそれぞれ前記上部ヨーク（３６）および下部ヨー
    ク（３８）へ接続されるようにする手段を具備し、前記
    円錐ディスクスプリングは前記連結ロッドの各対向端部
    と係合状態にて配置されるようにする手段を具備し、前
    記連結ロッドおよび前記円錐ディスクスプリングは前記
    誘導コイルの軸線方向の膨張を許容する請求の範囲第３
    項記載の誘導炉。
  5. 【請求項５】 前記誘導コイルは内部応力の導入によ
    り、当該誘導コイルが磁気力を受けるとき生ずる応力を
    打ち消すようプレストレスが賦与され、前記軸線方向圧
    縮手段（２２）と協働する当該プレストレス賦与誘導コ
    イルが当該誘導コイルから通常発生する振動雑音を実質
    的に低減する請求の範囲第３項記載の誘導炉。
  6. 【請求項６】 前記モジュール保持アッセンブリ（６
    ０）は、 （ｉ） 前記起立部材（６２）の部分から構成される複
    数の柱状部材であって、前記誘導炉の周囲に所定距離だ
    け互いに離間されており、それぞれが少くとも一つの横
    方向に延長する通路を具備する当該柱状部材と、 （ｉｉ） 前記起立部材（６２）の残部から構成される
    複数の除去可能な腕部材（６４）であって、それぞれが
    少くとも一つのアパーチャ（６８）と、前記柱状部材の
    前記通路へ挿入されるよう所定の大きさとを有している
    前記腕部材（６４）と、 （ｉｉｉ） 前記腕部材の前記アパーチャにそれぞれ配
    置されそして前記中間ヨークに関して配置される複数の
    調整手段（６６）であって、案内部材（７２）が一方の
    端部に関連付けられかつ把持手段（７４）が他方の端部
    に関連付けられた移動可能なシャフト（７０）を具備
    し、前記各案内部材が前記中間ヨークとの摩擦係合を生
    じそしてこれを押圧し順次中間ヨークが前記誘導コイル
    を押圧するよう、当該各シャフトは半径方向で内向き方
    向に移動可能である前記調整手段（６６）とを具備する
    請求の範囲第１項記載の誘導炉。
  7. 【請求項７】 少なくとも誘導コイル（１２）と複数の
    中間ヨーク（４０）を具備する誘導炉のためのモジュー
    ル保持アッセンブリ（６０）において、 （ｉ） 前記誘導炉の周囲に所定距離だけ互いに離間さ
    れた複数の柱状部材（６２）であって、それぞれが少く
    とも一つの横方向に延長する通路（９２）を具備した当
    該柱状部材（６２）と、 （ｉｉ） それぞれが少くとも一つのアパーチャ（６
    ８）と、前記柱状部材の前記通路へ挿入されるように所
    定の大きさとを有する複数の除去可能な腕部材（６４）
    と、 （ｉｉｉ） 前記腕部材の前記アパーチャにそれぞれ配
    置されそして前記中間ヨークに関して配置される複数の
    調整手段（６６）であって、案内部材（７２）が一方の
    端部に関連付けられかつ把持手段（７４）が他方の端部
    に関連付けられた移動可能なシャフト（７０）を具備
    し、前記各案内部材が前記中間ヨークとの摩擦係合を生
    じそしてこれを押圧し順次中間ヨークが前記誘導コイル
    を押圧するよう、当該各シャフトは半径方向で内向き方
    向に移動可能である前記調整手段（６６）とを具備する
    誘導炉のためのモジュール保持アッセンブリ（６０）。
  8. 【請求項８】 誘導炉（１０）内で誘導コイルアッセン
    ブリ（１２）を保持するための方法において、 （ａ） 少くとも誘導コイル（３４）と互いに離間され
    た複数の中間ヨーク（４０）とを具備し、当該誘導コイ
    ルがるつぼ（３０）の周囲に巻回されそして前記誘導炉
    の周囲を画定しておりそして前記中間ヨークが前記誘導
    コイルにより画定される周囲の実質的に全てにわたり拡
    がるよう配置された誘導コイルアッセンブリ（１２）を
    提供し、 （ｂ） 前記誘導炉の周辺部のまわりに所定の距離だけ
    互いに離間されており、それぞれがアパーチャ（６８）
    を内部に有する複数の起立部材（６２）を提供し、 （ｃ） それぞれが前記起立部材の前記アパーチャには
    め合い、前記周辺部に向って半径方向で内向きに移動せ
    られるようなされた複数のシャフト部材（７０）を提供
    し、 （ｄ） 前記シャフト部材を半径方向で内向きに移動せ
    られ前記複数の中間ヨークと接触するよう調整する諸段
    階からなる誘導コイルアッセンブリ保持方法。
  9. 【請求項９】 それぞれの腕部材が２つの対向配置され
    たアパーチャ（６８）を有し、そして各アパーチャがシ
    ャフト部材（６２）を収容し、前記アパーチャはそれぞ
    れ異なるが隣り合う中間ヨークと整列状態にある前記起
    立部材を提供することを具備する請求の範囲第８項記載
    の誘導コイルアッセンブリ保持方法。
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