WO2001036130A1 - Verfahren zur einstellung der kraftdichte beim induktiven rühren und fördern sowie induktoren zum induktiven rühren und fördern elektrisch leitender flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren zur einstellung der kraftdichte beim induktiven rühren und fördern sowie induktoren zum induktiven rühren und fördern elektrisch leitender flüssigkeiten Download PDF

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WO2001036130A1
WO2001036130A1 PCT/EP2000/011061 EP0011061W WO0136130A1 WO 2001036130 A1 WO2001036130 A1 WO 2001036130A1 EP 0011061 W EP0011061 W EP 0011061W WO 0136130 A1 WO0136130 A1 WO 0136130A1
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WO
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inductor
stirring
coils
inductive
force density
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PCT/EP2000/011061
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Robert JÜRGENS
Klaus Schwerdtfeger
Ovidiu Pesteanu
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Elotherm Gmbh
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D39/003—Equipment for supplying molten metal in rations using electromagnetic field
    • B22D39/006—Electromagnetic conveyors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
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    • B22D11/11—Treating the molten metal
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    • B22D11/122—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ using magnetic fields
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/34—Arrangements for circulation of melts
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/02—Stirring of melted material in melting furnaces

Definitions

  • the invention relates to methods for adjusting the force density when inductive stirring and demanding electrically conductive liquids and inductors for inductive stirring and demanding electrically conductive liquids.
  • inductive stirring is used for the continuous casting of steel with or without dip tube operation or in an arc furnace for steel melts.
  • Inductive conveying is used to transport liquid metals with inclined induction conveyors.
  • the electrically conductive liquids are each located in a solidified outer shell, a housing or a feed channel, which are located in the area of influence of an inductor.
  • the inductor generates a magnetic field in the liquid by means of current-carrying coils embedded in the grooves of a laminated core. It can be a rotating field if the coils around the housing with coil planes parallel to the axis of the Housing are arranged, or around a traveling field, if the coil planes are either arranged parallel to the plane of the channel or are normal to the housing axis, for example if the coils are wound around the housing.
  • the forces acting on the liquid by the magnetic field then, depending on the coil arrangement, cause the liquid to rotate about the housing axis or to translate in the direction of the channel plane or the housing axis.
  • the force density can be adjusted by varying the frequency or the amplitude of the current that is fed into the coils.
  • the resulting speed of the electrically conductive liquid and the thickness of the edge region of the liquid in which the force density produces an effect are important.
  • the continuous casting of steels with dip tube operation requires that the stirring intensity in the area of the bath level is limited during inductive stirring of the liquid core, so that the covering powder is not stirred into the melt and the wear of the dip tube is kept low.
  • the maximum permissible gradient angle is approximately 18 °, because above this angle the center speed becomes too high with over 1.5 m / s. This means that relatively long conveyor troughs with a maximum inclination of 18 ° must be used in foundries.
  • a similar speed distribution and thus a similar problem also occurs in the duct cross section of induction pumps, since the electromagnetic delivery force density in the center of the channel has the greatest value and is zero at the side edges.
  • the object is achieved, on the one hand, by a method for setting the force density during inductive stirring or conveying electrically conductive liquids by means of a device which has an inductor with at least two magnetically uncoupled windings on a common laminated core, for which the stirring or conveying magnetic fields generated by the at least two windings in accordance with a desired force density distribution can be adjusted separately by varying the parameters of the current fed into the respective winding.
  • the object is achieved on the other hand by an inductor of a device for inductive stirring and conveying electrically conductive liquids in a housing which comprises a laminated core, at least two magnetically uncoupled windings on the laminated core for producing stirring or conveying effects Magnetic fields are attached, the pole pair number ratio or pole pitch length ratio is an even number or the inverse of an even number.
  • the object is achieved by a method for adjusting the force density during inductive stirring and conveying electrically conductive liquids by means of a magnetic rotating or traveling field, in which the force density components of the Fundamental wave and the harmonics of the magnetic field can be regulated coordinated.
  • the object according to the second variant is achieved, for example, by an inductor of a device for inductive stirring and conveying electrically conductive liquids, which has an even number of consecutively numbered coils, the coils with even ordinal numbers and the coils with odd ordinal numbers each with three strands two symmetrical three-phase currents of differently adjustable amplitudes can be fed.
  • the object is achieved by a method for adjusting the force density during inductive stirring or conveying electrically conductive liquids by means of a device which comprises an inductor with at least one pole-changing winding, which comprises the following steps:
  • the common basic idea of the invention realized in the different variants is based on the knowledge that magnetic fields are present in an electrically conductive liquid different force density distributions and different directions of action can be generated.
  • magnetic fields with different numbers of pole pairs p or pole pitch lengths ⁇ have a different distribution of the force density in the liquid. The greater the number of pole pairs or the smaller the pole pitch length, the lower the depth of penetration into the liquid.
  • the number of pole pairs or the pole pitch length determines the thickness of the outer edge region in which the force acts, and in the case of linear stirring and conveying, the thickness of the melt layer closest to the inductor in which the force acts. If at least two magnetic fields can be set independently of one another, an overall field matched to the respective requirements can be generated by superimposing the magnetic fields.
  • an inductor which is provided with a plurality of windings generates a plurality of superimposed magnetic fields. Since the windings should not be magnetically coupled, the force densities generated can be set independently of one another. The magnetic independence of the windings is achieved in that the ratio of the number of pole pairs of the different windings is an even number or the inverse of an even number, since in this case the magnetic flux generated by one winding in one phase of another winding is zero.
  • the windings are fed in multiple or single phases with the same or with different frequencies or with direct current. For a feed Ordinary transducers with different frequencies can be used, since there is no interference between the transducers by the windings.
  • the number of turns and conductor cross sections of the non-coupled windings can be optimally designed for the corresponding number of pole pairs or pole pitch lengths, supply voltages and frequencies.
  • the force density distribution is set by setting the fundamental and harmonics of a magnetic field which is used to stir or convey electrically conductive liquids.
  • a multi-phase winding generates a magnetic field, which is composed of a fundamental wave and harmonic waves that run in and out of the same direction. Since the fundamental wave and the harmonic waves have different pole pitch lengths, they also have different ranges of influence in the liquid. The fundamental wave with the longer pole pitch penetrates further into the liquid with the same amplitude. If the fundamental and harmonics are matched to one another, the force density distribution in the electrically conductive liquid can thus be adjusted as required.
  • the third variant of the invention is based on an inductor with at least one pole-changing winding, which can be implemented, for example, with a Dahlander circuit or with a winding with pole-amplitude modulation.
  • the pole-changing winding is periodically switched on the one hand, whereby force densities are applied to the liquid different distribution according to the different number of pole pairs.
  • the network feed time of the circuits is regulated in such a way that different mean values of the force densities of the fields with different numbers of pole pairs result, whereby the mean penetration depth of the force field into the liquid is controlled.
  • the combination of the two measures allows the generated electromagnetic force density to be controlled on average over time. In a sense, this is also the "superimposition" of two magnetic fields with different numbers of pole pairs, but which occur at different times, so that the effect of the "superimposition" is reflected in the resulting mean value over time.
  • the adjustable electromagnetic force density can be used to generate various metallurgically applicable speed distributions in the liquid strand interior, which, for example in the case of dip tube casting, can lead to a limited stirring movement in the inner bath level area or to a reduction in the white bands due to the generation of lower speeds in front of the solidification front. Turbulence on the surface can be effectively suppressed while ensuring that the liquid steel in the mold is cooled well.
  • the controllable electromagnetic force density at the edge of the liquid metal can be set to be smaller, so that less additional wear on the cooker and the furnace lining is achieved.
  • the regulation of fundamental and harmonic waves of the magnetic field in an inductor or method according to the second variant of the invention can be carried out by adjusting the frequency of a three-phase current fed.
  • the number of pole pairs of the harmonic with the order number n is n times greater than the number of pole pairs p of the fundamental wave.
  • the ratio of the force density portion of the harmonics to the force density portion of the fundamental can be adjusted by changing the frequency.
  • Another advantageous way of controlling fundamental and harmonic waves is to use a three-strand inductor with an even number of consecutively numbered coil groups, in which the coil groups are operated with even ordinal numbers and the coil groups with odd ordinal numbers with two different symmetrical three-phase currents.
  • a fundamental wave that can be adjusted by the amplitude of the three-phase currents fed in and an equally adjustable double-pole harmonic wave in opposite directions are generated.
  • the coil groups that are supplied with the lower three-phase currents can be designed with smaller numbers of turns, with less pronounced poles or with taps.
  • the possibility of adjusting the force density in its temporal mean value according to the third variant of the invention is advantageously refined in that, in addition to the variation in the mains supply duration when switching poles Rotating field sense, the RMS voltage, the field intensity and / or the frequency are changed.
  • the laminated core of the inductor on which the windings are attached has beveled grooves.
  • the opposite electromagnetic force densities generated by the windings also have components perpendicular to the stirring or conveying direction. These additional components of the force densities can at various distances up to the inductor, together with the main components, either generate desired, desired opposite helicoidal currents, or counteract existing interfering currents.
  • Even more complex flows can be generated by designing the laminated core of the inductor with double-beveled grooves for the windings. In this way, several spatially delimited secondary flows or helicoidal flows can be generated or disruptive flows can be suppressed.
  • the secondary flows result in a more even speed distribution in the channel or channel cross-section due to the resulting mixing of the liquid metal layers with different speeds.
  • conveyor troughs With conveyor troughs, a transported metal layer with a more uniform height can also be achieved.
  • the height of the teeth is furthermore advantageously reduced in the middle of the laminated core. This reduces the central maximum of the conveying force density in the channel cross-section and results in an even more uniform speed distribution.
  • the magnetic circuit in the middle of an inductor in a conveyor trough can be interrupted by dividing the laminated core into two parallel laminated cores with oppositely single-beveled grooves. The winding is then embedded in the two laminated cores with simply beveled slots.
  • the invention is based on
  • Fig. La is a schematic partial representation of a
  • FIG. 1b shows a schematic representation of the windings of the inductor from FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the windings and the field profile in an inductor according to the second variant of the invention
  • 3 shows the schematic representation of the flow pattern in an inductor with beveled grooves
  • Fig. 5a is a conveyor with double beveled grooves of the inductor
  • 5b shows a conveyor device with two single beveled grooves on magnetically interrupted laminated cores of the inductor.
  • FIGS. 1a and 1b An inductor of a rotary stirrer according to the first variant of the invention is shown schematically in FIGS. 1a and 1b.
  • the thicker lines denoted by Ul-Zl and U2-Z2 indicate the two windings of the inductor, which can be obtained, for example, by dividing the coils of a conventional stirring inductor.
  • the coils on the opposite poles are in series according to the thinner lines in Figure lb. switched that the inner coils, for example Ul and XI, produce rectified magnetic fluxes and the outer coils U2 and X2 generate opposite magnetic fluxes, the fluxes being symbolized by arrows.
  • This circuit eliminates the magnetic coupling between the two windings.
  • the superimposition of the two fields gives the resulting force density distribution in the liquid.
  • the rotating field in the negative direction has a greater depth of penetration into the liquid metal due to the smaller number of pole pairs, so that the speed distribution in the molten metal can be adjusted as required by feeding currents with different RMS values into the first and second windings.
  • Figure 2 shows schematically the coils of a three-strand stirrer according to the second variant of the invention, which is based on the influence of fundamental and harmonic waves of a generated magnetic field.
  • the force density is set by changing the amplitudes of the fundamental and harmonic waves.
  • the distribution of the force density can accordingly be adjusted by changing I kann and I 2 , since the fundamental wave influences a larger affected edge area due to the lower number of pole pairs.
  • the greatest magnetic induction always appears in the liquid metal in the central plane of the coils fed with the larger currents, i.e. here in the central plane of the coils 1, 3, and 5.
  • the coils with even and odd atomic numbers can be periodically alternately fed with the two three-phase currents with the effective values I I and I 2 .
  • fundamental and harmonic waves can be set by changing the frequency even with a uniform feed.
  • Figure 3 shows schematically an embodiment of the first or second variant of a stirrer according to the invention, in which the grooves N of the laminated core, in which the coils are arranged, are designed with a single slope. The course of one of these inclined grooves N is indicated in the drawing.
  • the stirrer produces two opposite rotating fields a and b in accordance with the stirrers of FIGS. 1 a, 1 b and 2.
  • the respective vertically acting on the tilted grooves N electromagnetic force density f a and f b have other than the horizontal Rhackkomponenten that the rotary fields a and b effect, also the axial components f az and bz f. These can either drive vertical secondary flows or suppress existing interfering vertical flows.
  • the stirrer shown schematically in FIG. 4 has, as a further development of the stirrer in FIG. 3, double-slotted grooves N. In this way, several and more complex secondary flows n can be generated or several existing interfering flows can be reduced.
  • Figure 5a shows the schematic representation of an electromagnetically operated conveyor trough, which is used for
  • a laminated core with windings for generating a magnetic field is arranged below the conveyor trough and in turn has double-beveled grooves. There is liquid metal in the conveyor trough which is to be driven by means of the magnetic field.
  • the electromagnetic forces also drive the secondary flows n due to the inclined grooves, which, by mixing the liquid metal layers at different speeds v, bring about an advantageous, more uniform conveyance of the metal.
  • FIG. 5a a schematic illustration of an electromagnetically operated conveyor trough can also be seen in FIG. 5b.
  • the magnetic circuit in the middle is designed as an interrupt as an alternative.
  • the multiphase winding is thus embedded in two parallel laminated cores, arranged below the conveyor trough, with single beveled grooves N1 and N2.

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  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten sowie Induktoren zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten, welche auf verbesserte Weise die Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Rühren und Fördern elektrische leitender Flüssigkeiten ermöglichen. Nach einer ersten Variante der Erfindung wird dies durch den Einsatz einer Vorrichtung erreicht, die einen Induktor mit mindestens zwei magnetisch nicht gekoppelten Wicklungen (U1-Z1; U2-Z2) auf einem gemeinsamen Blechpaket (B) aufweist, bei dem für das Rühren oder Fördern von den mindestens zwei Wicklungen erzeugte Magnetfelder entsprechend einer gewünschten Kraftdichteverteilung aufeinander abgestimmt separat eingestellt werden durch Variation der Parameter des in die jeweilige Wicklung eingespeisten Stroms.

Description

Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven
Rühren und Fördern sowie Induktoren zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Ruhren und Fordern elektrisch leitender Flüssigkeiten sowie Induktoren zum induktiven Ruhren und Fordern elektrisch leitender Flüssigkeiten.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus der Praxis für einer Vielzahl von Anwendungsbereichen bekannt. So wird induktives Ruhren beispielsweise beim Stranggießen von Stahlen mit oder ohne Tauchrohrbetrieb eingesetzt oder in Lichtbogenofen für Stahlschmelzen. Induktives Fordern wird zum Transport von flussigen Metallen mit geneigten Induktions-Forderrinnen verwendet .
Die elektrisch leitenden Flüssigkeiten befinden sich dabei jeweils in einer erstarrten Außenschale, einem Gehäuse oder einer Forderrinne, die sich in dem Einflußbereich eines Induktors befinden. Der Induktor erzeugt mittels stromdurchflossener, in die Nuten eines Blechpakets eingebetteter Spulen in der Flüssigkeit ein Magnetfeld. Es kann sich dabei um ein Drehfeld handeln, wenn die Spulen um das Gehäuse herum mit Spulenebenen parallel zur Achse des Gehäuses angeordnet sind, oder um ein Wanderfeld, wenn die Spulenebenen entweder parallel zur Ebene der Rinne angeordnet sind oder normal zur Gehäuseachse liegen, beispielsweise wenn die Spulen um das Gehäuse gewickelt sind. Die durch das Magnetfeld auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte bewirken dann je nach Spulenanordnung eine Rotationsbewegung der Flüssigkeit um die Gehäuseachse oder eine Translationsbewegung in Richtung der Rinnenebene oder der Gehäuseachse. Die Einstellung der Kraftdichte kann über eine Variation der Frequenz oder der Amplitude des Stroms, der in die Spulen eingespeist wird, erfolgen. Von Bedeutung ist dabei zum einen die resultierende Geschwindigkeit der elektrisch leitenden Flüssigkeit und zum anderen die Dicke des Randbereiches der Flüssigkeit, in dem die Kraftdichte eine Wirkung hervorruft.
Zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses existieren für verschiedene Anwendungen unterschiedliche Anforderungen an die Bewegungen in den einzelnen Bereichen der elektrisch leitenden Flüssigkeit und somit an die Kraftdichteverteilung durch das erzeugte Magnetfeld.
So erfordert das Stranggießen von Stählen mit Tauchrohrbetrieb, daß beim induktiven Rühren des Flüssigkerns die Rührintensität im Bereich des Badspiegels begrenzt ist, damit das Abdeckpulver nicht in die Schmelze eingerührt wird und der Verschleiß des Tauchrohrs gering gehalten wird. In "von Starck, A., Gerbig, H.-E.: Zum Stand des elektromagnetischen Rührens von Stahlstrangguß, elektrowärme international 50 (1992) G4, S. B317-B321" wird zu diesem Zweck vorgeschlagen, den Rührinduktor gegenüber der Kokille nach unten zu verschieben. Hierdurch wird jedoch das schnelle Abkühlen des flüssigen Stahls innerhalb der Kokille beeinträchtigt.
Das induktive Rühren in Lichtbogenöfen für Stahlschmelzen geht einher mit einem Verschleiß der feuerfesten Zustellung durch die Badbewegung ("Elektrowärme, Theorie und Praxis. Herausgegeben von der Union Internationale d1 Electrothermie (UIE) Paris. Essen: Verlag W. Girardet, 1974"), der ebenfalls möglichst gering gehalten werden sollte.
Bei dem in "von Starck, A: Das Eldomet-Verfahren : Induktives Fördern und Dosieren flüssiger Metalle, elektrowärme international 28 (1970) Heft 4, S. 207-212" beschriebenen Transport von flüssigen Metallen mit geneigten Induktions- Förderrinnen stellt sich eine ungleichmäßige, nachteilige Geschwindigkeitsverteilung im Rinnenquerschnitt ein: In der Mitte fließt das Flüssigmetall bergauf und an den beiden seitlichen inneren Rinnenwänden bergab ("Pesteanu, 0.: Simulation of Turbulent Molten Metal Flow in Electromagnetic Field. Fortschr.-Ber. VDI, Reihe 7, Nr. 237, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1994"). Die Geschwindigkeit im Mittenbereich ist dabei bei Rinnen mit größeren Steigungswinkeln größer. Der maximal zulässige Steigungswinkel beträgt ungefähr 18°, da oberhalb dieses Winkels die Mittengeschwindigkeit mit über 1,5 m/s zu groß wird. Somit müssen in Gießereien verhältnismäßig lange Förderrinnen verwendet werden, die maximal mit 18° geneigt sind. Eine ähnliche Geschwindigkeitsverteilung und damit ein ähnliches Problem tritt auch im Kanalquerschnitt von Induktionspumpen auf, da auch bei diesen die elektromagnetische Förderkraftdichte in der Kanalmitte den größten Wert hat und an den seitlichen Rändern null ist.
Für elektrisch leitende Flüssigkeiten, insbesondere für metallische Schmelzen, ist aus der DE 35 27 387 AI ein Rührbzw. Förderverfahren mit zwei oder mehreren elektromagnetischen Feldern bekannt, die eine unterschiedliche Polteilung oder Polpaarzahl haben und sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in unterschiedlicher Richtung bewegen. Um dies zu erreichen, wird die Rühr- oder Fördereinrichtung mit einem Drehstrom betrieben, der sich aus Überlagerung von Drehströmen mit unterschiedlicher Frequenz und unterschiedlicher Drehrichtung ergibt. Gemäß "Spitzer, K.-H., Reiter, G., Schwerdtfeger, K. : Volume Force Design in Liquid Metals by Multifrequency Electromagnetic Stirring. Int. Symposium on Electromagnetic Processing of Materials, Nagoya, Japan 1994, Proc, S. 178-183" werden hierbei zum Speisen eines zweipoligen Induktors mit drei Strömen zwei symmetrische dreiphasige Systeme mit verschiedenen Frequenzen, z.B. 20 und 600 Hz, überlagert. Bei dieser Mehrfrequenz-Speisung ist es jedoch erforderlich, einen speziellen Umformer zu verwenden. Außerdem kann beim Rühren des flüssigen Kerns von Stahlsträngen die höhere, verhältnismäßig große Frequenz, z.B. 600 Hz, das unmagnetische Stahlgehäuse des Rührers, die Kupferkokille und die erstarrte Strangschale praktisch nicht durchdringen. Zusätzlich führt sie zu großen Eisenverlusten im Induktor.
Auf dem Gebiet des Stranggießens wurde zur Strömungsregelung im Bereich der freien Oberfläche in "Beitelman, L., Mulcahy, J.A. : Flow Control in the Meniscus of Continuous Casting Mold with an Auxiliary A.C. Magnetic Field. Int. Symposium on Electromagnetic Processing of Materials, Nagoya, Japan 1994, Proc, S. 235-241" bzw. "Ohsaki, H., Henneberger, G. : Numerische Berechnung des elektromagnetischen Linearfeldrührens in der Kokille eiener
Stahlstranggießanlage, elektrowärme international 51 (1993) B4, S. B167-B174" vorgeschlagen, über dem Hauptrührer einen zweiten Rührinduktor mit gegenläufig oder gleichgerichtet wirkendem magnetischen Dreh- oder Wanderfeld einzusetzen. Ausführliche industrielle Untersuchungen ("Kunstreich, S., Nove, M.C., Yves, D., Courths, W., Körte, E.: In Mold Double Stirring System in Continuous Casting: Effect of Two Conter Rotating Magnetic Fields . Electromagnetic Processing of Materials Int. Congress, Paris 1997, Proc. Vol. 2, S. 355- 365") zeigten jedoch, daß bei Bremsung der horizontalen Strömung aufgrund der starken vertikalen Nebenströmungen eine hohe Instabilität der freien Oberfläche auftritt, und daß sich die Innenqualität des Knüppelstrangs infolge der verringerten Abkühlung des Flüssigstahls in der Kokille verschlechtert .
Insgesamt wird ersichtlich, daß bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen die Kraftdichteverteilung in den Flüssigkeiten noch nicht optimal den Erfordernissen entsprechend einstellbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Rühren und Fördern elektrische leitender Flüssigkeiten und Induktoren zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten mit verbesserter Einstellbarkeit der Kraftdichte zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird nach einer ersten Variante zum einen gelöst durch ein Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Rühren oder Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten mittels einer Vorrichtung, die einen Induktor mit mindestens zwei magnetisch nicht gekoppelten Wicklungen auf einem gemeinsamen Blechpaket aufweist, bei dem für das Rühren oder Fördern von den mindestens zwei Wicklungen erzeugte Magnetfelder entsprechend einer gewünschten Kraftdichteverteilung aufeinander abgestimmt separat eingestellt werden durch Variation der Parameter des in die jeweilige Wicklung eingespeisten Stroms.
Nach der ersten Variante wird die Aufgabe zum anderen durch einen Induktor einer Vorrichtung zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten in einem Gehäuse gelöst, der ein Blechpaket umfaßt, wobei auf dem Blechpaket mindestens zwei magnetisch nicht gekoppelter Wicklungen zum Erzeugen von das Rühren oder Fördern bewirkenden Magnetfeldern angebracht sind, deren Polpaarzahlenverhältnis oder Polteilungslängenverhältnis eine gerade Zahl oder der Umkehrwert einer geraden Zahl ist.
Nach einer zweiten Variante der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten mittels eines magnetischen Dreh- oder Wanderfeldes gelöst, bei dem die Kraftdichteanteile der Grundwelle und der Oberwellen des Magnetfeldes aufeinander abgestimmt geregelt werden.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gemäß der zweiten Variante beispielsweise durch einen Induktor einer Vorrichtung zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten gelöst, der eine gerade Anzahl fortlaufend numerierter Spulen aufweist, wobei die Spulen mit geraden Ordnungszahlen und die Spulen mit ungeraden Ordnungszahlen jeweils dreisträngig mit zwei symmetrischen Drehströmen unterschiedlich einstellbarer Amplituden speisbar sind.
Schließlich wird die Aufgabe gemäß einer dritten Variante der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Einstellung der Kraftdichte beim induktiven Rühren oder Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten mittels einer Vorrichtung, die einen Induktor mit mindestens einer polumschaltbaren Wicklung umfaßt, das die folgenden Schritte umfaßt:
periodisches Umschalten der mindestens einen polumschaltbaren Wicklung des Induktors;
wiederholte polpaarzahlvariierende Änderung der Netzspeisungsdauer zur Einstellung eines gewünschten zeitlichen Mittelwerts der erzeugten Kraftdichteverteilung.
Der gemeinsame, in den verschiedenen Varianten verwirklichte Grundgedanke der Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit Magnetfelder mit unterschiedlichen Verteilungen der Kraftdichte und unterschiedlichen Wirkrichtungen erzeugt werden können. Insbesondere haben Magnetfelder mit verschiedenen Polpaarzahlen p bzw. Polteilungslängen τ eine unterschiedliche Verteilung der Kraftdichte in der Flüssigkeit. Je größer die Polpaarzahl bzw. je kleiner die Polteilungslänge ist, desto geringer ist die Eindringtiefe in die Flüssigkeit. Beim Rotationsrühren wird also mit der Polpaarzahl bzw. der Polteilungslänge die Dicke des äußeren Randbereichs, in dem die Kraft wirkt, und beim Linearrühren und Fördern die Dicke der induktornächsten Schmelzenschicht festgelegt, in der die Kraft wirkt. Sind dabei mindestens zwei Magnetfelder unabhängig voneinander einstellbar, so kann durch Überlagerung der Magnetfelder ein auf die jeweiligen Erfordernisse abgestimmtes Gesamtfeld erzeugt werden.
Gemäß der ersten Variante der Erfindung werden von einem Induktor, der mit mehreren Wicklungen versehen ist, mehrere überlagerte Magnetfelder erzeugt. Da die Wicklungen magnetisch nicht gekoppelt sein sollen, können die erzeugten Kraftdichten unabhängig voneinander eingestellt werden. Die magnetische Unabhängigkeit der Wicklungen wird dadurch erreicht, daß das Verhältnis der Polpaarzahlen der verschiedenen Wicklungen eine gerade Zahl bzw. der Umkehrwert einer geraden Zahl ist, da in diesem Fall der von einer Wicklung erzeugte magnetische Fluß in einem Strang einer anderen Wicklung null ist. Die Wicklungen werden mehr- oder einphasig mit derselben oder mit verschiedenen Frequenzen oder mit Gleichstrom gespeist. Für eine Speisung mit verschiedenen Frequenzen können gewöhnliche Umformer eingesetzt werden, da keine Beeinflussung zwischen den Umformern durch die Wicklungen gegeneinander erscheint. Die Windungszahlen und Leiterquerschnitte der nicht gekoppelten Wicklungen können optimal für die entsprechenden Polpaarzahlen bzw. Polteilungslängen, Speisespannungen und Frequenzen ausgelegt werden.
In der zweiten Variante erfolgt die Einstellung der Kraftdichteverteilung durch die Einstellung der Grundwelle und der Oberwellen eines Magnetfeldes, das zum Rühren oder Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten eingesetzt wird. Eine Mehrphasenwicklung erzeugt ein Magnetfeld, welches sich aus einer Grundwelle und aus mit- und gegenläufigen Oberwellen zusammensetzt. Da die Grundwelle und die Oberwellen unterschiedliche Polteilungslängen aufweisen, haben sie außerdem verschieden weite Einflußbereiche in der Flüssigkeit. Die Grundwelle mit der höheren Polteilungslänge dringt bei gleicher Amplitude weiter in die Flüssigkeit ein. Bei entsprechender Abstimmung von Grundwelle und Oberwellen aufeinander kann somit die Kraftdichteverteilung in der elektrisch leitenden Flüssigkeit je nach Bedarf eingestellt werden.
Die dritte Variante der Erfindung basiert auf einem Induktor mit mindestens einer polumschaltbaren Wicklung, die beispielsweise mit einer Dahlander-Schaltung oder mit einer Wicklung mit Pol-Amplituden Modulation realisiert werden kann. Zur Einstellung der Kraftdichteverteilung wird zum einen die polumschaltbare Wicklung periodisch umgeschaltet, wodurch jeweils auf die Flüssigkeit Kräftedichten mit unterschiedlicher Verteilung entsprechend den unterschiedlichen Polpaarzahlen ausgeübt werden. Zum anderen wird die Netzeinspeisungsdauer der Schaltungen so geregelt, daß sich verschiedene Mittelwerte der Kräftedichten der Felder mit verschiedenen Polpaarzahlen ergeben, wodurch die mittlere Eindringtiefe des Kraftfelds in die Flüssigkeit gesteuert wird. Die Kombination der beiden Maßnahmen erlaubt die Steuerung der erzeugten elektromagnetischen Kraftdichte im zeitlichen Mittel. Es handelt sich also auch hier in gewissem Sinne um die "Überlagerung" von zwei Magnetfeldern mit unterschiedlichen Polpaarzahlen, die aber zeitlich versetzt auftreten, so daß der Effekt der "Überlagerung" in dem sich ergebenden zeitlichen Mittelwert zum Tragen kommt.
Durch die drei Varianten der Erfindung lassen sich die oben aufgeführten Nachteile der bekannten Induktoren und Verfahren vermeiden.
So können beim Stranggußverfahren mittels der einstellbaren elektromagnetischen Kraftdichte verschiedene metallurgisch anwendbare Geschwindigkeitsverteilungen im flüssigen Stranginneren erzeugt werden, welche z.B. beim Tauchrohrguß zu einer begrenzten Rührbewegung im inneren Badspiegelbereich oder zu einer Verringerung der weißen Bänder aufgrund der Erzeugung von kleineren Geschwindigkeiten vor der Erstarrungsfront führen können. Turbulenzen an der Oberfläche können effektiv unterdrückt werden bei gleichzeitiger Gewährleistung einer guten Abkühlung des Flüssigstahls in der Kokille. Beim elektromagnetischen Umrühren in Lichtbogenöfen kann die regelbare elektromagnetische Kraftdichte am Rand des Flüssigmetalls kleiner eingestellt werden, so daß ein geringerer Mehrverschleiß des Herdes und der Ofenausmauerung erzielt wird.
Beim induktiven Transport von Flüssigmetallen mit elektromagnetisch betriebenen Förderrinnen oder Pumpen wird es ermöglicht, durch Vermischung der Fluidschichten mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu einer gleichmäßigeren Geschwindigkeitsverteilung über dem Rinnen- oder Kanalquerschnitt zu gelangen, wodurch kürzere Förderrinnen mit größeren Steigungswinkeln zum Einsatz kommen können.
Vorteilhaft Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Regelung von Grund- und Oberwellen des Magnetfeldes bei einem Induktor oder Verfahren gemäß der zweiten Variante der Erfindung kann mittels Einstellung der Frequenz eines eingespeisten Drehstroms erfolgen. Die Polpaarzahl der Oberwelle mit der Ordnungzahl n ist n Mal größer als die Polpaarzahl p der Grundwelle. Das Verhältnis des Kraftdichteanteils der Oberwellen zu dem Kraftdichteanteil der Grundwelle kann durch Änderung der Frequenz eingestellt werden. Bei Erhöhung der Frequenz verkleinert sich nämlich die Amplitude der Grundwelle aufgrund der Reaktion der im Flüssigmetall induzierten Ströme erheblich stärker als die Amplituden der Oberwellen. So überwiegt ab einer bestimmten Frequenz die Kraftdichte der ersten Oberwelle mit n = 5, und weil sie gegenläufig ist, wird die Flüssigkeit in entgegengesetzte Richtung gerührt als dies bei niedrigeren Frequenzen der Fall ist,, bei denen der Einfluß der Grundwelle dominiert.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit der Regelung von Grund- und Oberwellen besteht darin, einen dreisträngigen Induktor mit einer geraden Anzahl von fortlaufend numerierten Spulengruppen einzusetzen, bei dem die Spulengruppen mit geraden Ordnungszahlen und die Spulengruppen mit ungeraden Ordnungszahlen mit zwei verschiedenen symmetrischen Drehströmen betrieben werden. Dadurch wird eine durch die Amplitude der eingespeisten Drehströme einstellbare Grundwelle und eine ebenso einstellbare doppelpolige gegenläufige Oberwelle erzeugt.
Werden bei dieser Ausführungsform die Spulengruppen mit geraden und ungeraden Ordnungszahlen zudem periodisch alternierend mit den zwei verschiedenen symmetrischen Drehströmen gespeist, so wird zusätzlich eine gleichmäßigere Verteilung der elektromagnetischen Kraftdichte in der elektrisch leitenden Flüssigkeit erzielt.
Ist eine alternierende Speisung nicht vorgesehen, so können die Spulengruppen, die mit den niedrigeren Drehströmen gespeist werden, mit kleineren Windungszahlen, mit weniger ausgeprägten Polen oder mit Anzapfungen ausgeführt werden.
Die Einstellmöglichkeit der Kraftdichte in ihrem zeitlichen Mittelwert gemäß der dritten Variante der Erfindung wird vorteilhafterweise dadurch verfeinert, daß zusätzlich zu der Variation der Netzspeisungsdauer beim Polumschalten auch der Drehfeldsinn, der Spannungseffektivwert, die Feldintensität und/oder die Frequenz geändert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung eines Induktors einer beliebigen der drei Varianten der Erfindung weist das Blechpaket des Induktors, auf dem die Wicklungen angebracht sind, geschrägte Nuten auf. Hierdurch haben die durch die Wicklungen erzeugten entgegengesetzten elektromagnetischen Kraftdichten neben den Komponenten in Rühr- oder Förderrichtung zusätzlich Komponenten senkrecht zur Rühroder Förderrichtung. Diese zusätzlichen Komponenten der Kraftdichten können bei verschiedenen Abständen bis zum Induktor zusammen mit den Hauptkomponenten entweder gezielt gewünschte entgegengesetzte helikoidale Strömungen erzeugen, oder aber vorhandenen störenden Strömungen entgegenwirken.
Noch komplexere Strömungen können erzeugt werden, indem das Blechpaket des Induktors mit doppelt geschrägte Nuten für die Wicklungen ausgeführt wird. Auf diese Weise können mehrere räumlich abgegrenzte Nebenströmungen bzw. helikoidale Strömungen erzeugt oder störende Strömungen unterdrückt werden. Beim Transport mit elektromagnetischen Pumpen oder mit geneigten Förderrinnen ergibt sich durch die Nebenströmungen aufgrund der resultierenden Vermischung der Flüssigmetallschichten mit verschiedenen Geschwindigkeiten eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsverteilung im Kanaloder Rinnenquerschnitt. Bei Förderrinnen kann zudem eine transportierte Metallschicht mit einer gleichmäßigeren Höhe erzielt werden. Bei einem Induktor einer Förderrinne mit doppelt geschrägten Nuten sind des weiteren vorteilhafterweise in der Mitte des Blechpakets die Höhe der Zähne verkleinert. Dadurch wird im Rinnenquerschnitt das zentrale Maximum der Förderkraftdichte verringert und es ergibt sich eine noch gleichmäßigere Geschwindigkeitsverteilung .
Alternativ zu der Verkleinerung der Zähne im mittleren Bereich eines Blechpakets mit doppelt geschrägten Nuten kann bei einem Induktor einer Förderrinne der Magnetkreis in der Mitte unterbrochen werden, indem das Blechpaket aufgeteilt wird in zwei parallele Blechpakete mit entgegengesetzt einfach geschrägten Nuten. Die Wicklung wird dann in die zwei Blechpakete mit einfach geschrägten Nuten eingebettet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. la eine schematische Teildarstellung eines
Rotationsrührers mit einem Induktor gemäß der ersten Variante der Erfindung,
Fig. lb eine schematische Darstellung der Wicklungen des Induktors aus Figur la,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Wicklungen und des Feldverlaufs bei einem Induktor gemäß der zweiten Variante der Erfindung, Fig. 3 die schematische Darstellung des Strömungsverlaufs bei einem Induktor mit angeschrägten Nuten,
Fig. 4 die schematische Darstellung des Strömungsverlaufs bei einem Induktor mit doppelt angeschrägten Nuten,
Fig. 5a eine Fördervorrichtung mit doppelt angeschrägten Nuten des Induktors und
Fig. 5b eine Fördervorrichtung mit zwei einfach angeschrägten Nuten auf magnetisch unterbrochenen Blechpaketen des Induktors.
In den Figuren la und lb ist ein Induktor eines Rotationsrührers gemäß der ersten Variante der Erfindung schematisch dargestellt.
In Figur la ist als Induktor ein um ein Gehäuse G mit flüssigem Metall F angeordnetes Blechpaket B mit sechs ausgeprägten Polen P zu sehen. Der Induktor weist zwei dreisträngige Wicklungen auf. Hierzu befindet sich auf jeden Pol P anstelle einer einzigen Spule eine innere, unmittelbar auf den Pol gewickelte Spule Ul-Zl und eine äußere, über die innere Spule Ul-Zl gewickelte Spule U2-Z2.
In Figur lb sind mit den dickeren, mit Ul-Zl und U2-Z2 bezeichneten Linien die zwei Wicklungen des Induktors angedeutet, die beispielsweise durch Aufteilung der Spulen eines herkömmlichen Rührinduktors erhalten werden können. Die Spulen auf den jeweils entgegengesetzten Polen sind entsprechend der dünneren Linien in Figur lb so in Reihe geschaltet, daß die inneren Spulen, beispielsweise Ul und XI, gleichgerichtete magnetische Flüsse und die äußeren Spulen U2 und X2 entgegengesetzte magnetische Flüsse erzeugen, wobei die Flüsse mit Pfeilen symbolisiert sind. Diese Schaltung beseitigt die magnetische Kopplung zwischen den beiden Wicklungen.
Die inneren Spulen erzeugen somit bei Speisung mit einem symmetrischen Drehstrom ein magnetisches Drehfeld mit einer Polpaarzahl von p = 1 im negativen Sinne und die äußeren Spulen ein magnetisches Drehfeld mit p = 2 im positiven Sinne. Die Überlagerung der beiden Felder ergibt die resultierende Kraftdichteverteilung in der Flüssigkeit. Dabei hat das Drehfeld in negativer Richtung aufgrund der kleineren Polpaarzahl eine größere Eindringtiefe in das flüssige Metall, so daß durch Einspeisung von Strömen mit verschiedenen Effektivwerten in die erste und in die zweite Wicklung die Geschwindigkeitsverteilung in der Metallschmelze je nach Bedarf eingestellt werden kann.
Figur 2 zeigt schematisch die Spulen eines dreisträngigen Rührinduktors gemäß der zweiten Variante der Erfindung, die auf der Beeinflussung von Grund- und Oberwellen eines erzeugten Magnetfeldes basiert. Die Einstellung der Kraftdichte erfolgt in diesem Ausführungsbeispiels mittels Veränderung der Amplituden der Grund- und Oberwellen.
Die Spulen des dreisträngigen Induktors sind fortlaufend von 1 bis 6 numeriert. Die Spulen mit geraden und mit ungeraden Ordnungszahlen werden mit zwei verschiedenen symmetrischen Drehströmen gespeist, die aber die gleiche Frequenz aufweisen. Die Mittelebenen der Spulen der drei Stränge des Induktors sind mit U, V und W bezeichnet. Die Spulen werden vom dreiphasigen Netz von den entsprechenden Phasen U, V und W gespeist.
Werden die Spulen mit einem Drehstrom mit dem Effektivwert Ia so gespeist, daß zwei entgegengesetzte Spulen, z.B. 1 und 4, entgegengesetzte magnetische Flüsse erzeugen, dann erzeugen alle Spulen ein Drehfeld mit p = 2 im positiven Sinn. Werden die Spulen mit einem zweiten Drehstrom mit dem Effektivwert Ib so gespeist, daß die entgegengesetzten Spulen gleichgerichtete Flüsse erzeugen, dann wird ein Drehfeld im negativen Sinne mit p = 1 erzeugt.
Werden nun sämtliche Spulen gleichzeitig mit den beiden Drehströmen gespeist, also die Spulen 1, 3 und 5 mit einem resultierenden Drehstrom mit dem Effektivwert Ii = Ia + lb und die Spulen 2, 4, und 6 mit einem resultierenden Drehstrom mit dem Effektivwert I2 = Ia - Ib, dann erzeugen alle Spulen eine Grundwelle mit p = 1 im negativen Sinne, deren Amplitude proportional zu I = (Ix - I )/2 ist. Da die Oberwelle mit der Ordnungszahl n = 2 eines Feldes mit p = 1 die Polpaarzahl np = 2 aufweist, erzeugen die Spulen außerdem eine vierpolige Oberwelle im positiven Sinne, deren Amplitude proportional zu Ia = (Ii + I2) /2 ist. Durch Änderung von Iχ und I2 kann demnach die Verteilung der Kraftdichte eingestellt werden, da die Grundwelle aufgrund der niedrigeren Polpaarzahl einen größeren beeinflußten Randbereich beeinflußt. Bei Speisung mit zwei Drehströmen, die dieselbe Frequenz haben, erscheinen im Flüssigmetall die größten magnetischen Induktionen immer in den Mittelebenen der mit den größeren Strömen gespeisten Spulen, also hier in den Mittelebenen der Spulen 1, 3, und 5. Um eine gleichmäßigere Verteilung der magnetischen Induktion und somit auch der Kraftdichte zu erhalten, können die Spulen mit geraden und ungeraden Ordnungszahlen periodisch alternierend mit den zwei Drehströmen mit den Effektivwerten Iχ und I2 gespeist werden.
Alternativ können Grund- und Oberwellen auch bei einheitlicher Einspeisung durch eine Änderung der Frequenz eingestellt werden.
Figur 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der ersten oder zweiten Variante eines Rührers gemäß der Erfindung, bei der die Nuten N des Blechpakets, in denen die Spulen angeordnet sind, einfach geschrägt ausgeführt sind. Der Verlauf einer dieser geschrägten Nuten N ist in der Zeichnung angedeutet.
Der Rührer erzeugt entsprechend den Rührern der Figuren la, lb und 2 zwei entgegengesetzte Drehfelder a und b. Die entsprechenden, senkrecht auf den geschrägten Nuten N wirkenden elektromagnetischen Kraftdichten fa und fb haben jedoch außer den horizontalen Rührkomponenten, die die Drehfelder a und b bewirken, auch noch die axialen Komponenten faz und fbz . Diese können entweder vertikale Nebenströmungen n antreiben oder vorhandene störende Vertikalströmungen unterdrücken. In Figur 3 ergibt das Zusammenwirken der Hauptströmungen der Drehfelder a und b mit den durch Pfeile angedeuteten Nebenströmungen n zwei entgegengesetzte helikoidale Strömungen, nämlich eine äußere nach unten gerichtete und eine innere nach oben gerichtete helikoidale (schraubenförmige) Strömung.
Der in Figur 4 schematisch dargestellte Rührer weist als Weiterentwicklung des Rührers in Figur 3 doppelt geschrägte Nuten N auf. Auf diese Weise können mehrere und komplexere Nebenströmungen n erzeugt oder mehrere vorhandene störende Strömungen verringert werden.
Figur 5a zeigt die schematische Darstellung einer elektromagnetisch betriebenen Förderrinne, die zur
Horizontalen mit dem Winkel θ geneigt ist. Ein Blechpaket mit Wicklungen zur Erzeugung eines Magnetfeldes ist unterhalb der Förderrinne angeordnet und weist wiederum doppelt geschrägte Nuten auf. In der Förderrinne befindet sich flüssiges Metall, das mittels des Magnetfeldes angetrieben werden soll.
In dem Querschnitt q der in der Förderrinne geförderten Metallschicht treiben die elektromagnetischen Kräfte aufgrund der geschrägten Nuten auch die Nebenströmungen n an, die durch Vermischung der flüssigen Metallschichten mit verschiedenen Geschwindigkeiten v eine vorteilhafte, gleichmäßigere Förderung des Metalls bewirken.
Um im Rinnenquerschnitt das zentrale Maximum der Förderkraftdichte abzubauen und somit eine kleinere Mittengeschwindigkeit zu erlangen, sind in der Mitte die Höhe der Zähne, die die Nuten N begrenzen, verkleinert ausgeführt .
Wie in Figur 5a ist auch in Figur 5b eine schematische Darstellung einer elektromagnetisch betriebenen Förderrinne zu sehen. Um im Rinnenquerschnitt das zentrale Maximum der Förderkraftdichte abzubauen ist hier als Alternative der Magnetkreis in der Mitte unterbrochen ausgeführt. Die Mehrphasenwicklung wird somit in zwei unterhalb der Förderrinne angeordnete, parallele Blechpakete mit einfach geschrägten Nuten Nl und N2 eingebettet.

Claims

P A T E N T AN S P R U C H E
Verfahren zum Einstellen der Kraftdichte beim induktiven Rühren oder Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten (F) mittels einer Vorrichtung, die einen Induktor mit mindestens zwei magnetisch nicht gekoppelten Wicklungen (U1-Z1;U2-Z2) auf einem gemeinsamen Blechpaket (B) aufweist, bei dem für das Rühren oder Fördern von den mindestens zwei Wicklungen erzeugte Magnetfelder entsprechend einer gewünschten Kraftdichteverteilung aufeinander abgestimmt separat eingestellt werden durch Variation der Parameter des in die jeweilige Wicklung eingespeisten Stroms.
Induktor einer Vorrichtung zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten (F) in einem Gehäuse (G) , der ein Blechpaket (B) umfaßt, wobei auf dem Blechpaket (B) mindestens zwei magnetisch nicht gekoppelter Wicklungen (Ul-Zl; U2-Z2 ) zum Erzeugen von das Rühren oder Fördern bewirkenden Magnetfeldern angebracht sind, deren Polpaarzahlenverhältnis oder Polteilungslängenverhältnis eine gerade Zahl oder der Umkehrwert einer geraden Zahl ist.
3. Verfahren zum Einstellen der Kraftdichte beim induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten mittels eines magnetischen Dreh- oder Wanderfeldes, bei dem die Kraftdichteanteile der Grundwelle und der Oberwellen des Magnetfeldes aufeinander abgestimmt geregelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Grundwelle und die Oberwellen durch Variation der Frequenz geregelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Grundwelle und die Oberwellen geregelt werden, indem bei einem eingesetzten Induktor mit einer gerade Anzahl fortlaufend numerierter Spulen (1,2,3,4,5,6) die Spulen mit geraden Ordnungszahlen (2,4,6) und die Spulen mit ungeraden Ordnungszahlen (1,3,5) jeweils dreisträngig mit zwei symmetrischen Drehströmen unterschiedlich einstellbarer Amplituden gespeist werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die beiden Spulengruppen bestehend aus den Spulen mit geraden Ordnungszahlen (2,4,6) und aus den Spulen mit ungeraden Ordnungszahlen (1,3,5) periodisch alternierend mit den zwei verschiedenen symmetrischen Drehströmen gespeist werden.
7. Induktor einer Vorrichtung zum induktiven Rühren und Fördern elektrisch leitender Flüssigkeiten, der eine gerade Anzahl fortlaufend numerierter Spulen (1,2,3,4,5,6) aufweist, wobei die Spulen mit geraden
Ordnungszahlen (2,4,6) und die Spulen mit ungeraden Ordnungszahlen (1,3,5) jeweils dreisträngig mit zwei symmetrischen Drehströmen unterschiedlich einstellbarer Amplituden speisbar sind.
8. Induktor nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Spulen, die mit dem symmetrischen Drehstrom geringerer Amplitude gespeist werden, kleinere Windungszahlen, weniger ausgeprägte Pole und/oder Anzapfungen aufweisen.
9. Verfahren zum Einstellen der Kraftdichte beim induktiven Rühren oder Fördern elektrische leitender Flüssigkeiten mittels einer Vorrichtung, die einen Induktor mit mindestens einer polumschaltbaren Wicklung umfaßt, das die folgenden Schritte umfaßt:
periodisches Umschalten der mindestens einen polumschaltbaren Wicklung des Induktors;
wiederholte polpaarzahlvariierende Änderung der Netzspeisungsdauer zur Einstellung eines gewünschten zeitlichen Mittelwerts der erzeugten KraftdichteVerteilung.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß zur zeitlichen Mittelwerteinstellung der Kraftdichteverteilung beim Polumschalten zusätzlich der Drehfeldsinn, die Feldintensität und/oder die Frequenz geändert wird.
11. Induktor zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 oder 10.
12. Induktor nach einem der Ansprüche 2, 7, 8 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Blechpaket zum Einbetten der Spulen der Wicklungen geschrägte Nuten (N) aufweist.
13. Induktor nach einem der Ansprüche 2, 7, 8 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Blechpaket zum Einbetten der Spulen der Wicklungen doppelt geschrägte Nuten (N) aufweist.
14. Induktor zum Längsrühren oder Fördern nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die sich zwischen den geschrägten Nuten (N) befindlichen Zähne des Blechpakets in der Mitte eine geringere Höhe aufweisen.
5. Induktor zum Längsrühren oder Fördern nach einem der Ansprüche 2, 7, 8 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Magnetkreis aus zwei parallelen Blechpaketen mit entgegengesetzt einfach geschrägten Nuten (N1,N2) zum Einbetten der Spulen der Wicklungen gebildet wird.
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