Najdluzszy czas trwania patentu do 11 czerwca 1949 r.Wynalazek dotyczy takich pieców in¬ dukcyjnych bez rdzenia zelaznego, które sa przeznaczone w szczególnosci do topie¬ nia metali, i których pole magnetyczne, wzbudzone zapomoca uzwojenia pierwotne¬ go, jest ograniczone okreslona przestrze¬ nia. W piecach indukcyjnych bez rdzenia zelaznego stosowane sa zwykle wieksze czestotliwosci, np. czestotliwosc 960 okre¬ sów* Jak wiadomo, w piecach takich wzbu¬ dzane sa w majblizszem otoczeniu pieca po¬ la magnetyczne, które jednak wskutek bra¬ ku rdzenia zelaznego nie tworza zamknie¬ tego magnetycznego potoku, Pola te powo¬ duja szkodliwe dzialanie przez wywolywa¬ nie pradów wirowych w przedmiotach z ze¬ laza, stali lub innego magnetycznego two¬ rzywa, jezeli przedmioty takie zostaly zbli¬ zone do pieca. W ten sposób powstaja znaczne straty energji i spólczynnik wy¬ dajnosci pieca zmniejsza sie. Poza tern narzedzia lub inne przedmioty, znajduja¬ ce sie wipoblizu pieaa, rozgrzewaja sie tak silnie, ze nie mozna ich wziac do reki.Scisle sprzezenie elektryczne, które jest niezbedne pomiedzy uzwojeniem pier- wotnem i ladunkiem, aby osiagnac mozliwie korzystny spólczynnik wydajnosci, ograni¬ cza grubosc scianek, a wiec i mechanicznawytrzymalosc tygla. Stad wynika niebez¬ pieczenstwo, ze stpsunkowo cienkoscienny tygiel zostanie uszkodzony i zawarty w nim stopiony metal wyplynie. Aby niebezpie¬ czenstwo to usunac, caly piec moze byc o- toczony zelazna lub stalowa oslona w ksztalcie plaszcza, która moze byc wyko¬ nana z trudno topliwego tworzywa, wobec czego roztopiony metal, w pnzypadku u- szkodzenia tygla, splywa do oslony. Do¬ tychczas jednak nie .stosowano podobnych oslon z tworzyw* ihechanicznego o wyso¬ kiej odpornosci cieplnej, poniewaz oslony te nagrzewaja sie silnie wskutek silnego rozproszenia pola magnetycznego pradów wielkiej czestotliwosci. Wskutek tego i sto¬ sowanie pieców indukcyjnych bez rdzenia zelaznego bylo dotychczas ograniczone tyl¬ ko do pieców stosunkowo malej mocy.W patencie Nr 20193 przewidziano u- mieszczenie ekranu pomiedzy cewka pier¬ wotna a otaczajacemi piec czesciami z two¬ rzywa magnetycznego, przyczem ekran ten jest wykonany z materjalu niemagnetycz* nego lecz dobrze przewodzacego elektrycz¬ nie. Ekran jest uksztaltowany najlepiej cy¬ lindrycznie, wskutek czego potok magne¬ tyczny jest ograniczony zawarta wewnatrz ekranu przestrzenia. Wszystkie znajdujace sie nazewmatrz ekranu przedmioty lub cze¬ sci pieca, wykonane z zelaza, stali lub inne¬ go magnetycznego tworzywa, znajduja sie wobec tego poza zasiegiem wplywu pola magnetycznego, wobec czego np. nama pie¬ ca moze byc wykonana jako zwykla zelaz¬ na lub stalowa konstrukcja bez wlaczania przekladek izolacyjnych lub narzadów po¬ dobnych, jak to bylo stosowane dotych¬ czas.Okazalo sie obecnie, iz jest rzecza nie¬ zmiernie wazna umieszczenie ekranu w po* lozeniu prawidlowem w stosunku do uzwo¬ jenia pierwotnego. Ze wzgledu na dzialanie wylacznie .oslaniajace, byloby najbardziej korzystne umieszczenie ekranu lttoizliwie blisko uzwojenia pierwotnego. Straty pie¬ ca wzrastaja jedn,ak wskutek ekranowa¬ nia bardzo znacznie, w szczególnosci za¬ czynajac od pewnego okreslonego stosun¬ ku srednic ekranu i uzwojenia pierwotnego, wobec czego ze wzgledu na rentownosc pracy pieca nie nalezy zmniejszac odleglo¬ sci pomiedzy uzwojeniem pierwotnem a e- kranem ponizej pewnej granicy. Z drugiej strony nie nalezy odsuwac ekranu dowol¬ nie daleko od uzwojenia pierwotnego, po¬ niewaz przez to wymiary pieca wzrastaja i cala instalacja moze stac sie nierentowna.Niezaleznie od podrozenia samego pieca zwiekszaja sie przytem straty na cieple wskutek zwiekszenia promieniowania. Zgod¬ nie z wynalazkiem, istnieje okreslony za¬ kres wartosci stosunku pomiedzy srednica ekranu a srednica cewki pierwotnej, w gra¬ nicach którego lacza sie zalety mozliwie ko¬ rzystnych wymiarów pieca i malych strat ekranowania. Jezeli stosunek srednicy e- kranu do srednicy uzwojenia pierwotnego nazwac sprzezeniem, to najkorzystniejsze warunki istnieja wogóle przy wartosci sprzezenia od 1,3 do 2,2, w szczególnym zas przypadku zastosowania ekranu z mie¬ dzi nalezy utrzymac zakres sprzezenia od 1,5 do 1,8.Przedmiot wynalazku jest wyjasniony blizej na rysunku. Fig. 1 przedstawia piec indukcyjny wedlug wynalazku w przekro¬ ju pionowym. Fig. 2 — widok perspekty¬ wiczny calkowitego pieca wedlug fig. 1.Fig. 3 — krzywa zaleznosci strat energji, spowodowanych ekranowaniem, od warto¬ sci sprzezenia. Fig. 4 i 5 — inne postacie wykonania ekranowanych pieców indukcyj¬ nych.Fig. 1 przedstawia jako przyklad wyko¬ nania przedmiotu wynalazku piec induk¬ cyjny bez rdzenia zelaznego, pnzeznaczony do topienia metali. Naturalnie wynalazek moze byc zastosowany równiez i do innych pieców, urzadzen do nagrzewania lub urza¬ dzen podobnych. Tygiel 10, wykonany z materjalu, odpornego na goraco, i zawiera-jacy przeznaczony do topienia metal 14, jest otoczony wspólsródkowa cewka pier¬ wotna 11. Jezeli za posrednictwem zaci¬ sków 12 i 13 polaczyc cewke pierwotna z uzwojeniem jakiegokolwiek generatora pra¬ du zmiennego, to pod dzialaniem zmienne¬ go pola magnetycznego powstaja w ladunku pieca prady wirowe, które w sposób znany powoduja nagrzewanie wsadu.Zelazny lub stalowy plaszcz 15, który sluzy do zwiekszenia pewnosci dzialania pieca i jest przeznaczony do utrzymania roztopionego metalu w przypadku 'Uszko¬ dzenia tygla, jak równiez i pozostale cze¬ sci konstrukcyjne pieca, wykonane z ma¬ gnetycznego miaterjalu, sa chronione przed nagrzewaniem sie wskutek pradów wiro¬ wych zapomoca cylindrycznego ekranu- 16, wykonanego z materjalu niemagnetyczne¬ go, lecz dobrze przewodzacego elektrycz¬ nie. Ekran 16 jest umieszczony pomiedzy cewka pierwotna 11 i metalowym pla¬ szczem 15 w odleglosci, okreslonej zgodnie z wynalazkiem. W niniejszym przykladzie ekran 16 ]est wykonany w ksztalcie cylin¬ dra, wspólsrodkowego z oslona 15. Ekran i oslona sa wykonane tak, iz jeden scisle wchodzi w drugi. Zgodnie z fig. 1, ekran 16 przykrywa równiez i cale dno. Czesc ekra¬ nu, pokrywajaca dno, moze byc usunieta, jest to jednak celowe tylko wtedy, gdy uzwojenie 11 jest dostatecznie oddalone od dna plaszcza 15. Jest rzecza istotna, aby ekran posiadal w kierunku osi co najmniej taka sama dlugosc, jak i cewka 11, lepiej jest jednak aby ekran byl 'troche dluzszy od cewki (fig. 4). Ekran jest wykonany z materjalu niemagnetycznego, najlepiej z metalu, niezawierajacego zelaza, o dobrej elektrycznej przewodnosci, jak miedz, alu- minjum lub metale podobne. Cylindryczny ekran 16 uniemozliwia powstawanie pra¬ dów wirowych w czesciach pieca, znajdu¬ jacych sie nazewnatrz ekranu. Jest rzecza celowa wybrac grubosc scianek ekranu tak, aby pole magnetyczne nie moglo przez nie przeniknac, z drugiej strony jednak ekran nie powinien posiadac grubszych scianek niz to je^t niezbedne, aby nie spowodowac trwonienia materjalu i podrozenia instala¬ cji.Okazalo sie, ze ze wzgledu na skutecz¬ nosc ekranowania niezbedna grubosc scia¬ nek ekranu powinna byc odwrotnie propor¬ cjonalna do pierwiastka drugiego stopnia z iloczynu czestotliwosci pradu, przenikalno- sci i przewodnosci materjalu ekranu.Niezaleznie od powyzszego warunku scianki ekranu musza byc dostatecznie gru¬ be, aby uniknac niedopuszczalnego podnie¬ sienia temperatury materjalu ekranu, spo¬ wodowanego pochlanianiem energji. W praktyce nalezy zwracac na to uwa¬ ge, w szczególnosci przy piecach o wiek¬ szych wymiarach. Jezeli wobec tego przy wiekszych piecach indukcyjnych bez rdzenia zelaznego nie jest przewidziane sztuczne chlodzenie scianek ekranu, to jest rzecza niezbedna wykonanie grubszych scianek ekranu, niz to jest konieczne tylko ze wzgledu na dzialanie oslaniajace. Moz¬ na równiez wykonac ekran o tak grubych sciankach, ze zastapi on jednoczesnie plaszcz 15. Poniewaz niezbedna grubosc scianek ekranu zmniejsza sie w stosunku odwrotnym do pierwiastka drugiego stopnia z czestotliwosci, wobec tego korzystne jest stosowanie mozliwie wielkich czestotliwo¬ sci bez obawy spowodowania zbytniego na¬ grzewania tworzywa ekranu.Pewna czesc energji elektrycznej, do¬ prowadzonej do pieca, traci sie przez ekra¬ nowanie. Ta strata energji jest w okreslo¬ nym stosunku do elektrycznego sprzezenia ekranu z uzwojeniem pderwotnem.Zgodnie z wynalazkiem, przy danem zuzyciu energji we wsadzie, stosunek po¬ miedzy strata energji w ekranie a sprzeze¬ niem jest przedstawiony krzywa wedlug fig. 3, przyczem sprzezenie (stosunek sred¬ nicy ekranu do srednicy cewki pierwotnej) jest odkladane na osi odcietych, a strata e- — 3 —nergji przez ekranowanie * na osi rzed¬ nych. ^ • Z krzywej powyzszej wynika, ze przy zmniejszajacem sie sprzezeniu, to znaczy w przypadku, gdy przy danej srednicy cew¬ ki pierwotnej zmniejsza sie srednica ekra¬ nu, strata eitergj i, spowodowana ekranowa¬ niem, wzrasta. Poczynajac od pewnej kry¬ tycznej w&rtosci straty te przy zmniejsza¬ niu sie sprzezenia wzrastaja bardzo silnie i krzywa od tego miejsca (punkt A na fig. 3) odchodzi silnie ku górze, tworzac w kry¬ tycznym punkcie A rodzaj kolana.Zgodnie z wynalazkiem ekran jest umie¬ szczony tak, aby sprzezenie odpowiadalo w przyblizeniu punktowi krytycznemu wzglednie posiadalo nieco wieksza wartosc.Odpowiednio do tego srednica ekranu po¬ siada wtedy nieco wieksza wartosc, niz wartosc, odpowiadajaca punktowi A. Licz¬ bowo biorac okazala sie najkorzystniejsza wartosc sprzezenia, znajdujaca sie w gra¬ nicach od 1,3 do 2,2. Przy ekranach, wyko¬ nanych z miedzi, zgodnie z wynalazkiem korzystnie jest stosowac wartosci sprzeze¬ nia od 1,5 do 1,8.Przy powyzszym ukladzie strata energji wskutek ekranowania wynosi okolo 3 do 10% calkowitej energji doprowadzonej. W mniejszym piecu indukcyjnym do celów na¬ grzewania, zasilanym pradem o czestotli¬ wosci 960 okresów i posiadajacym grubosc scianek ekranu nieco wieksza, niz to jest uwarunkowane wylacznie wzgledami zu¬ pelnie pewnego ekranowania, oraz posia¬ dajacym sprzezenie 1,5, strata energji z po¬ wodu ekranowania stanowi w przyblizeniu 6%. Gdyby zelazne wzglednie stalowe cze¬ sci pieca pozostaly niechronione, to pro¬ centowa strata energji w tych czesciach by¬ laby wielokrotnie wieksza.Przy okreslaniu ekranowania w sposób wyzej opisany wedliig najkorzystniejszych strat energji w ekranie, otrzymuje sie wy¬ miary pieca zupelnie odpowiednie i zdatne do uzytku. W ten sposób piec moze posia¬ dac jednoczesnie dobry elektryczny spól- czynnik wydajnosci i praktycznie celowe wymiary. Ogólnie biorac im wiekszy jest piec, tern mniejsze trudnosci zachodza przy utrzymaniu wymiarów pieca w praktycznie zdatnych do uzytku granicach.W postaci wykonania pieca wedlug fig. 1 tygiel 10 spoczywa na izolujacych od ciepla ceglach 17, przyczem pomiedzy te- mi ceglami a tyglem umieszczona jest ce¬ mentowa scianka posrednia 18. Sam tygiel jest otoczony warstwa 19 masy, odpornej na goraco, która siega równiez pomiedzy tygiel a zwoje cewki pierwotnej. Górna czesc oslony jest zakonczona pokrywami 20 i 21 w ksztalcie pierscieni kolowych, wykonanych z materjalu odpornego na go¬ raco, npr. azbestu. Jak to jest widoczne z fig. 1, górny pierscien 21 spoczywa na gór¬ nej krawedzi oslony i podtrzymuje jedno¬ czesnie dolny pierscien 20 zapomoca odpo¬ wiednich srub 22. W pewnych odstepach od stebie przewidziane sa zelazne katowniki 23 w celu utrzymywania pierscieni 20 i 21 w odpowiedniem polozeniu w stosunku do o- slony. Ponad górna krawedzia tygla umie¬ szczona jest nasada 24, wykonana z odpor¬ nego na goraco materjalu i przykrywajaca czesciowo pierscieniowa pokrywe 21. Na¬ sada ta posiada z jednej strony otwór 25, przez który moze byc wylany plynny metal z tygla 10 przez nachylenie calego pieca.Poprzez wydrazone zwoje pierwotnego uzwojenia 11 moze byc przepuszczony czynnik chlodzacy, np. woda. Konce uzwo¬ jenia sa zaopatrzone w koncówki 26 i 27, które wystaja poprzez otwór 28 w bocznej scianie oslony pieca. Do wprowadzenia wo¬ dy chlodzacej przewidziany jest zaczep srodkowy, przyczem wprowadzona woda wyplywa przez zaciski koncowe 26 i 27.Chlodzenie uzwojenia pierwotnego po¬ wstrzymuje w znacznym stopniu przecho¬ dzenie ciepla przez promieniowanie z tygla poprzez uzwojenie pierwotne do scianek ekranu i oslony. Doprowadzanie pradu e- — 4 —lektrycznego do zacisków 12 i 13 uzwoje¬ nia pierwotnego jest uskuteczniane zapo- moca kontaktów 30, z których tylko jeden jest przedstawiony na fig. 1. Kontakty te, osadzone na dolnej scianie oslony, sa izolo¬ wane elektrycznie zarówno wzgledem sie¬ bie, jak i wzgledem oslony.Jak to jest widoczne z fig. 2 piec jest o- sadzony w ramie w celu ulatwienia prze¬ chylania go i wyHewania zawartosci. Z dwóch przeciwleglych stron oslony przymo¬ cowane sa do niej, np. przez spawanie, dwie szyny zelazne 35 i 36, które za po¬ srednictwem czopów 37, umieszczonych w przyblizeniu w srodku pieca, sa osadzone obrotowo w lozyskach 38, utworzonych w ramie 39. W edu wylania wsadu piec moze byc przechylony zapomoca haka 41, draz¬ ków 42 i szyn 35 i 36. Aby jestzeze bardziej ulatwic wylewanie stopionego metalu, gór¬ ne konce szyn 35 i 36 sa zaopatrzone w czo¬ py 43, które, trafiajac w wygiecia lozysko¬ we 44 ramy 39, umozliwiaja jeszcze wiek¬ sze nachylenie pieca.Piec jest polaczony ze zródlem pradu zmiennego zapomoca przewodów 45 i 46, które sa polaczone z kontaktami 30 (fig. 1), gdy piec znajduje sie w polozeniu piono- wem.Wedlug odmiany wykonania, przedsta¬ wionej na fig. 4, tygiel 50 spoczywa na podstawie 51, utworzonej z materjalu, od¬ pornego na goraco, i jest otoczony stalowa oslona 52. W podstawie 51 wykonane jest pierscieniowe wglebienie 53, do którego splywa roztopiony ladunek pieca w przy¬ padku uszkodzenia tygla. Koncecewki pier¬ wotnej sa wyprowadzone poprzez boczne scianki pieca zapomoca tulejek uszczelnia¬ jacych 54 i 55. Ekran 56 posiada w przy¬ blizeniu jednakowa wysokosc z tyglem i spoczywa na zewnetrznym pierscieniu ko¬ lowym obmurowania 51. Przestrzen pomie¬ dzy ekranem 56 a oslona 52 jest wypelnio¬ na materjalem 57 o wlasciwosciach izolacji cieplnej. Sprzezenie posiada wartosc okolo 1,65, Wedlug fig. 5 ekran 58 jest uksztalto¬ wany jako pierscien o dwóch sciankach, pomiedzy któremi moze przeplywac czyn¬ nik chlodzacy, np. woda, doprowadzany i odprowadzany za posrednictwem wkretek zlaczowych 59 i 60. Takie chlodzone ekra¬ ny moga posiadac mniejsza srednice, po¬ niewaz ochladzanie zmniejsza niebezpie¬ czenstwo przegrzania ich. &cia. p/trwoZ-H^eai-.Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL