AT119737B - Hochfrequenz-Induktionsofen. - Google Patents

Description

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  Hochfrequenz-Induktionsofen. 



    Die Erfindung betrifft eine Anordnung der Primärwicklung für Hochfrequenz-Induktionsöfen Als solche hat man bisher wassergekühlte Kupferrohre oder auch verhältnismässig starke Kupferbänder verwendet. Bei derartigen Wicklungen macht sich aber der Einfluss des Skineffektes unangenehm bemerkbar, indem die Ströme auf der Innenseite der Spule zusammengedrängt werden, so dass der grösste Teil des L ? iterquerschnittes für die Stromführung nicht ausgenutzt wird und der Wirkungsgrad des Ofens ein verhältnismässig schlechter ist. Tatsächlich ist es beispielsweise beim Schmelzen von Metallen, deren Leitfähigkeit etwa der des Eisens entspricht, noch nicht gelungen, diesen über 70% zu steigern. Er würde noch schlechter werden, wenn anstatt einer Lage Windungen deren mehrere verwendet würden. 



  Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, dass die Primärwicklung in zwei oder mehrere hochkant gestellte, voneinander isolierte Bänder unterteilt ist, wobei erstens die Dicke der Einzelbänder derart bemessen ist, dass die Wirkung des Skineffektes sich nicht bemerkbar macht und der Querschnitt für die Stromleitung voll ausgenutzt ist, und zweitens die Einzelwindungen so angeordnet und gestaltet sind, dass sie in bezug auf Widerstand, Impedanz und induzierende Wirkung auf den Ofeneinsatz einander gleich sind. 



  In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung mit mehrlagig angeordneten Bändern dargestellt. Fig. 1 zeigt in senkrechtem Schnitt einen Tiegel t, um den ein Leiter besonderer Art schraubenartig herumgelegt ist. Dieser Leiter kann gemäss den Fig. 2,3 und 4, die im Grundriss den Leiter vor der Aufwicklung im Verhältnis zu Fig. 1 in bedeutend verkürztem Massstabe zeigen, aus zwei, drei oder vier Lagen dünnen Kupferbandes bestehen. Die Dicke dieser Einzelbänder wird nach der Lehre über den Skineffekt derart gewählt, dass die Eindringtiefe, die durch die Formel   
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 und v die Periodenzahl bedeuten. Es wird somit der Querschnitt für die Stromleitung voll ausgenutzt ; die Breite entspricht der für den Ofen jeweilig zu verwendenden Stromstärke.

   Die Dicke ist verkehrt proportional der Wurzel aus der Frequenz, so dass diese bei einer Frequenz von 10000 nur ein Zehntel der Leiterdicke bei einer Frequenz von 100 sein würde. Für diese Werte der Frequenzen würden sich Dicken von 0-67 und von   6'7   mm ergeben. Verwendet man mehrere übereinandergelegte Bänder, so muss die Stärke eines jeden unter obigem Wert liegen, weil sonst durch die Ströme in den oberhalb liegenden Bändern schädliche Wirbelströme in den darunter liegenden Bändern induziert werden. 



   Die den Leiter bildenden   Kupferbänder   a, b bzw. a, b,   c,     d,   sind parallel geschaltet, indem sie an den Enden zu den   Stromanschlüssen     Zl'Z2   vereinigt sind. Auf ihrer Länge sind sie gegeneinander isoliert, beispielsweise durch einen   Überzug   aus Emaille ; auch kann unter Anordnung geeigneter Abstandstücke eine Luftisolation vorgesehen sein. Schliesslich können zwischen die Bänder auch Streifen von Isoliermaterial eingelegt sein. 



   Die Bänder sind an einer oder mehreren Stellen derart gegeneinander   verschränkt   angeordnet, dass sie über ihre Länge alle in derselben Weise verschiedene Lagen einnehmen. Gemäss Fig. 2 ist für die Bänder a und   beine Schränkungsstelle 81   vorgesehen, von denen jedes mit der einen Hälfte seiner Länge an der Innen-und mit der anderen Hälfte auf der Aussenseite liegt. Gemäss Fig. 3 sind drei Leiter a, b, c 
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 je ein Drittel seiner Länge auf der Innenseite, in der Mitte und an der Aussenseite des Gesamtleiters liegt. Gemäss Fig. 4 sind schliesslich vier Leiter   a, b, c, d   verwendet, die in   drei Schränkungsstellen 83   derart in ihrer Lage vertauscht sind, dass jedes Band auf ein Viertel der Gesamtlänge eine andere Lage im Gesamtleiter einnimmt.

   Es sind also bei dieser   Schränkungsanordnung   die sämtlichen Teile der Einzelbänder in Reihe geschaltet, so dass der Strom in allen Lagen des Gesamtquersehnittes in derselben Weise fliesst. 



   In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für die Verschränkung   81   nach Fig. 2 sehaubildlich dargestellt. 



    Das Leiterband b   ist um eine unter   450 liegende Kante k senkrecht   aufwärts geklappt. Das hiebei gebildete VerbindungsstÜck v ist bogenförmig wieder nach unten gebogen und erneut schräg umgeklappt, so dass der Leiter b'in derselben Höhe, aber in einer parallelen Ebene zu b weiter verläuft. Zwischen den beiden 
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 vor dem Leiterteil b liegenden Teil a'fortsetzt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 werden drei bzw. vier Verbindungsstücke benötigt. Nachdem der ganze Leiter mit seinen Versehränkungsstellen hergestellt ist und die Einzelbänder am Ende vereinigt sind, wird die Wicklung gemäss Fig.   l   hergestellt. 
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 eine grössere Anzahl von diesen angewendet werden. Auch kann die Zahl der einzelnen Leiterbänder noch vermehrt werden. 



   In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem sämtliche Einzelleiter in Reihe geschaltet sind. Fig. 6 zeigt einen tiegelartigen Herd t schwach konischen Querschnittes, um den 
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  Die einzelnen Bandwindungen sind zwischen den Zuleitungen   Z1'Z2   derart hintereinander geschaltet, dass der Strom in dem obersten Ring I den äusseren Leiter e, in dem darauffolgenden Ring II den Mittelleiter/ und in dem dritten Ring III den Innenleiter g durchströmt. Von diesem gelangt er dann in den Innen-   leiter f und sso   fort, bis er   schliesslich   in der unteren Windung III durch die Anschlussleitung   Z2   die äussere Windungslage e wieder   verlässt.   
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 gangsstellen   u   einerseits in einem anderen Ring, anderseits auch in eine andere Ebene gelangen, während an den Verbindungsstellen v an den Aussenseiten des obersten und untersten Ringes   I   bzw.

     111   nur ein Übergang in eine andere Windungslage stattfindet. 



   Die dargestellten Anordnungen   ermöglichen,   den Wirkungsgrad des Hochfrequenz-Induktionsofens auf   etwa 90 bis 95-% zu erhöhen,   sofern, abgesehen von der Wahl des geeigneten Querschnittes, die Anordnungen auch für rein zylindrische Tiegel derart getroffen sind, dass Ohmscher Widerstand und Impedanz und gleichzeitig auch die induzierende Wirkung auf den Ofeneinsatz überall gleich sind. 



   Um einen feineren Ausgleich des Stromverlaufes bei der Einwirkung auf den   Sekundärkreis   zu erlangen, können beliebige   Parallel-und Reihenschaltungen   der bandförmigen Einzelleiter, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Verwendung der Anordnung nach den Fig. 2 bis 4 und 6 ausgeführt werden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1.   Hochfrequenz-Induktionsofen, dadurch gekennzeichnet, dass   die   Primärwicklung   in zwei oder mehrere hochkant gestellte, voneinander isolierte Bänder von so geringer Dicke, dass sich die Wirkung des Skineffektes praktisch nicht mehr bemerkbar macht, unterteilt ist und die Einzelwindungen so angeordnet sind, dass alle in bezug auf Widerstand, Impedanz und induzierende Wirkung auf den Ofeneinsatz einander gleich sind.

Claims (1)

1. 2. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelleiter der Primärwicklung derart geschaltet sind, dass diese nacheinander sämtliche möglichen Lagen, nämlich die innere oder äussere bzw. auch eine mittlere Lage gegen den eingeschlossenen Ofeneinsatz durchläuft.

   3. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebenenfalls in einer Mehrzahl von Windungen angeordnete Primärleiter aus einer Anzahl parallel geschalteter Bänder besteht, die an einer oder mehreren Stellen derart gegeneinander verschränkt sind, dass jeder ihrer Teile eine andere, nämlich die innere oder äussere bzw. auch eine mittlere Lage einnimmt.

   04. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärleiter aus einer Mehrzahl von aus mehreren Einzelleitern bestehenden Ringen gebildet ist, wobei sämtliche Einzelleiter derart in Reihe geschaltet sind, dass der Strom nacheinander in den verschiedenen Ringen verschiedene Lagen durchfliesst.

   5. Hochfrequenz-Induktionsofen nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den bandförmigen Einzelleitern durch deren Umldappen um 90 und entsprechendes Biegen in eine andere parallele Ebene, gegebenenfalls gleichzeitig auch in eine andere Höhenlage hergestellt ist.