DD210741A1 - HIGH-TEMPERATURE, ELECTRICALLY INSULATED INDUCTOR CLADDING - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Induktoren für Erwärmungsmaschinen zur Erwärmung von Werkstücken aus elektrisch leitenden Werkstoffen. Ziel der Erfindung ist es, in diese Induktoren, die bisher nur mit hochtemperaturfestem Beton ausgegossen waren, der im Dauerbetrieb stark zur Rissbildung neigt und damit durch Eindringen von Zunder Windungsschlüsse des Induktors bzw. Überschläge zum Nullpotential der Gleitschienen hervorruft, eine solche Isolation einzubringen, die formschlüssig als elektrische und thermische Isolation wirkt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass mittels aus Kaolinsilikatfasern bestehende Papierbahnen zu Rohren solcher Dimensionen vorgefertigt werden, wie sie für die Induktorgrößen erforderlich sind, mit dem Induktor zusammen in geeigneten Formen formschlüssig mit dem Induktor eingegossen werden. Durch den satten Verguss zu Erreichung der Formschlüssigkeit wird auch gleichzeitig eine hohe Stabilität der Innenauskleidung erreicht, die zur Aufnahme der Last der Werstücksäule, die über Gleitrohre durchgefahren wird, erforderlich ist. Als Anwendungsgebiet kommen ausschließlich Induktoren bzw. Induktionsspulen für Frequenzen von 50 bis 30 kHz in Frage, bei denen im Erwärmungsbereich bis 1300 Grad C gearbeitet wird. Fig.2The invention relates to inductors for heating machines for heating workpieces made of electrically conductive materials. The aim of the invention is in these inductors, which were previously poured only with high-temperature resistant concrete, which tends to crack formation in continuous operation and thus causes penetration of tinder turns of the inductor or flashovers to the zero potential of the slide rails to bring such insulation, the positively acts as electrical and thermal insulation. The essence of the invention is that are prefabricated by means of kaolin silicate fibers paper webs to tubes of such dimensions as are required for the inductor sizes, are molded together with the inductor in appropriate forms form-fitting manner with the inductor. Due to the rich potting to achieve the positive engagement, a high stability of the inner lining is also achieved, which is required to accommodate the load of the work column, which is driven through sliding tubes. As an application, only inductors or induction coils for frequencies of 50 to 30 kHz in question, in which the heating range to 1300 degrees C is used. Fig.2

Description

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1. Titel der Erfindung1st title of the invention

Hochtemperaturfeste, elektrisch isolierende InduktorauskleidungHigh temperature resistant, electrically insulating inductor lining

2. Anwendungsgebiet der Erfindung 2. Field of the invention

Die Erfindung findet Anwendung bei Erwärmungsmaschinen für die Erwärmung von Werkstücken aus elektrisch leitenden Werkstoffen im kontinuierlichen und 'diskontinuirlichen Vorschubbetrieb bei Frequenzen von 50 Hz bis JO kHz, bei denen die elektrische Energie nach dem Transformatorprinzip auf den elektrisch leitenden Werkstoff übertragen wird. Als Übertragungselement wird in der Regel eine in Betonmasse eingegossene, aus Kupferhohlprofil bestehende wassergekühlte Induktionsspule verwendet, die in ihrer Gesamtheit als Induktor bezeichnet wird.The invention finds application in heating machines for the heating of workpieces made of electrically conductive materials in continuous and 'discontinuous feed mode at frequencies of 50 Hz to JO kHz, in which the electrical energy is transmitted to the electrically conductive material according to the transformer principle. As a transfer element in cast concrete mass, consisting of hollow copper profile water-cooled induction coil is generally used, which is referred to in its entirety as an inductor.

3. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen3. Characteristic of the known technical solutions

Es sind technische Lösungen bekannt, bei denen die erforderliche elektrische Isolation der im Induktor eingebauten wassergekühlten Induktionsspule als Primärspule eines Transformators und dem als Sekundärspule wirkenden zu erwärmenden Werkstoffen durch keramische oder aber auch aus Feuerfestbeton und ähnlichen Feuerfestmassen aufgebauten Rohren oder Auskleidungen hergestellt sind. Diese Rohre müssen einer Temperaturbeaufschlagung des Werkstoffes bis 13uO C bei einer äußerst hohen Aufheizgeschwindigkeit, verbunden mit einer großen Temperaturwechselbeständigkeit, standhalten, was zu einem äußerst hohen Verschleiß und somit zu einer in vielen Fällen nicht befriedigenden Standzeit führt. Da der zu erwärmende Werkstoff auf Null-Potential liegt und die Induktionsspule, durch die keramische Innenauskleidung wenige Millimeter vom Werkstoff getrennt, die volle Spannung führt, können bei auf-There are known technical solutions in which the required electrical insulation of the built-in inductor water-cooled induction coil as a primary coil of a transformer and acting as a secondary coil materials to be heated by ceramic or constructed of refractory concrete and similar refractory pipes or liners are made. These tubes must withstand a temperature of the material to 13uO C at an extremely high heating rate, combined with a high thermal shock resistance, resulting in extremely high wear and thus in many cases unsatisfactory life. Since the material to be heated is at zero potential and the induction coil, through the ceramic inner lining a few millimeters separated from the material, the full voltage leads,

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tretenden Rissen in der keramischen Innenauskleidung durch den am Werkstoff anfallenden Zunder Spannungsüberschläge entstehen, die zur zerstörung des Induktors führen.passing cracks in the ceramic inner lining caused by the tinder accumulating on the material voltage flashovers that lead to the destruction of the inductor.

4. Ziel der Erfindung4. Object of the invention

Das Ziel der .Erfindung ist es, den Induktor so auszubauen, 'daß er als elektrische und thermische Isolation eine solche Auskleidung aufweist, die hochtemperaturbeständig und bei hoher Temperaturwechselbeständigkeit eine große Aufheizgeschwindigkeit zuläßt. Darüber hinaus soll diese Auskleidung noch eine hohe Wärmedämmung besitzen, um den thermischen Wirkungsgrad erheblich zu verbessern, um dadurch eine optimale Nutzung der elektrischen Energie zu erzielen und dadurch Energie einzusparen.The object of the invention is to expand the inductor so that, as electrical and thermal insulation, it has such a lining which permits high temperature resistance and, with high thermal shock resistance, a high heating rate. In addition, this lining should still have a high thermal insulation to significantly improve the thermal efficiency, thereby achieving optimum use of electrical energy and thereby save energy.

5. Darlegung des Wesens der Erfindung5. Presentation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, und die aus dem Stand der Technik bekannten Mängel werden dadurch beseitigt, indem ein Innenrohr aus Kaolinsilikatfasermaterial Verwendung findet, welches die geforderten Eigenschaften in Bezug auf sein Temperaturverhalten und elektrisches Isoliervermögen besitzt. Das Innenrohr mit entsprechender Wanddicke ist mit der Induktionsspule und dem Außenkörper vergossen, der Einguß ergibt eine satte Auflage des aus Kaolinfasermaterial ausgebildeten Innen— rohres. Durch diese lOrmschlüssigkelt wird auch die Stabilität des Innenrohres we rentlieh erhöhtThe technical problem is solved, and the known from the prior art deficiencies are eliminated by an inner tube of kaolin silicate fiber material is used, which has the required properties with respect to its temperature behavior and electrical insulation. The inner tube with a corresponding wall thickness is potted with the induction coil and the outer body, the sprue results in a rich support of the inner tube formed of kaolin fiber material. This lOrmschlüssigkelt also the stability of the inner tube is rentlieh increased

Die Merkmale der Erfindung stellen sich wie folgt dar: The features of the invention are as follows:

- durch die Verwendung von Papierbahnen aus Kaolinsilikatfaser— material, welche: vorzugsweise kreuzweise gewickelt und verklebt sind, lassen sich die für die praktische Anwendung erforderlichen unterschiedlichsten Rohrgrößen leicht herstellen,by the use of paper webs of kaolin silicate fiber material, which are preferably wound and glued crosswise, the various tube sizes required for the practical application can be easily produced,

- durch die Verwendung des oben genannten Material können Temperaturen bis 1300⁰G gefahren werden und eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit ist gewährleistet,- By using the above material temperatures up to 1300 ⁰ G can be driven and a high thermal shock resistance is ensured

- der satte Verguß des Innenrohres mit der Induktionsspule und dem Betonaußenkörper erhöht die Stabilität des Innenrohres,the full encapsulation of the inner tube with the induction coil and the concrete outer body increases the stability of the inner tube,

- durch den Einsatz des o.a. Materials tritt gleichzeitig eine enorme Wärmedämmung ein, so daß durch die verringerten Temperaturverluste Energie eingespart wird,- through the use of o.a. Material enters at the same time an enormous thermal insulation, so that energy is saved by the reduced temperature losses,

- durch den Einsatz von vier Gleitrohren bzw. Leisten wird eine- by the use of four sliding tubes or strips is a

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mechanische Beschädigung des Innenrohres vermieden.Mechanical damage to the inner tube avoided.

6» Ausführungsbeispiel6 »embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazu gehörenden Zeichnung bedeuten inThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing mean in

Fig. 1: Die Kreuzwickeltechnik des Isolierrohres bzw. derFig. 1: The cross-winding technique of the insulating tube or the

Isolierrohrauskleidung Fig. 2: Längsschnitt des Induktors Fig. 3: Querschnitt des InduktorsIsolierrohrauskleidung Fig. 2: Longitudinal section of the inductor Fig. 3: Cross section of the inductor

In Fig. 2 ist der Aufbau des Induktors 1 dargestellt. In die Induktionsspule 2 wird das Isolierrohr bzw. die Isolierrohrauskleidung 3 zentrisch eingebracht und in einer entsprechenden Form, die hier nicht näher dargestellt wird, der .Betonmantel 4 so gegossen, daß eine satte Formschlüssigkeit zwischen Isolierrohrauskleidung 3> Induktionsspule 2 und Gießform erreicht wird.2, the structure of the inductor 1 is shown. In the induction coil 2, the insulating tube or the Isolierrohrauskleidung 3 is centrally introduced and in a corresponding form, which is not shown here, the .Betonmantel 4 poured so that a rich form fit between Isolierrohrauskleidung 3> induction coil 2 and mold is achieved.

In Fig. 1 ist der aus Kaolinsilikatfaser-Papierbahnen hergestellte Kreuzwickel des Isolierrohres bzw. der Isolierro.hrauskieidung 3 dargestellt; die Bahnen sind mit temperaturfestern Kleber verklebt. Es werden so viele Bahnen übereinandergewikkelt und verklebt, bis die erforderliche Wanddicke erreicht ist. Aus den Figuren 2 und 3 ist zu erkennen, daß die Werkstücke auf den wassergekühlten Gleitrohren 7 durch den Induktor 1 gefördert und erwärmt werden, ohne daß eine mechanische Beschädigung des Innenrohres durch die Werkstücke möglich ist. Durch die besondere Isolierrohrauskleidung 3 wird die Wärme vom Werkstück 6 mehr im Freiraum 8 gehalten und wandert nicht in das Kühlwasser der Induktionsspule 2 ab. Außerdem ist dadurch erreicht, daß gegenüber der bisherigen keramischen Induktörinnenauskleidung eine Rißbildung, in die Zunder eindringen kann, vermieden wird. Spannungsüberschläge bzw. Erdschluß über die auf NuIl-Potential liegenden Gleitrohre 7 durch Zunderbrücken, die zu zwangsweiser Abschaltung der Erwärmungsaniage führen, sind somit ausgeschlossen. Die Standzeit des Induktors wird wesentlich erhöht.In Fig. 1, the cross winding of the insulating tube or Isolierro.hrauskieidung 3 made of kaolin silicate fiber webs is shown; the webs are glued with temperature-resistant glue. There are so many tracks übereinandergewikkelt and glued until the required wall thickness is reached. From Figures 2 and 3 it can be seen that the workpieces are conveyed on the water-cooled sliding tubes 7 through the inductor 1 and heated, without mechanical damage to the inner tube through the workpieces is possible. Due to the special Isolierrohrauskleidung 3, the heat from the workpiece 6 is more held in the free space 8 and does not migrate into the cooling water of the induction coil 2. In addition, it is achieved that over the previous ceramic Induktörinnenauskleidung cracking, can penetrate into the scale is avoided. Voltage flashovers or ground fault on the lying at NuIl potential sliding tubes 7 by tundra bridges that lead to forcible shutdown of Erwärmungsaniage are thus excluded. The service life of the inductor is significantly increased.

Claims (4)

243752 7243752 7 Erfindungsanspruch H Claim for invention H 1. [Töchtern eraturferte, elektrisch isolierende Induktoraus— kleidung, in der Folge als Einrichtung bezeichnet, für Induktionsspulen zur induktiven Erwärmung von Werkstücken mit nachfolgender Warmformgebung bzw. Wärmebehandlung gekennzeichnet dadurch, daß ein aus hochtemperaturfestem Fasermaterial hergestelltes Innenrohr, bzw. eine Innenrohr· auskleidung als elektrische und temperaturseitige Isolation zwischen Induktionsspule und Werkstück eingesetzt ist.1. [Daughters eratherferte, electrically insulating Induktoraus- clothing, hereinafter referred to as a device for induction coils for inductive heating of workpieces with subsequent hot forming or heat treatment characterized in that an made of high temperature resistant fiber material inner tube, or an inner tube lining as electrical and temperature-side insulation between induction coil and workpiece is used. 2. Einrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch , daß dieses Innenrohr bzw. diese Innenrohrauskleidung vorzugsweise durch kreuzweise gewickelte Bahnen aus hochtemperaturfestern Pasermaterial, gegenseitig mit hoch— temperaturfestern Kleber verklebt, hergestellt ist.2. Device according to item 1, characterized in that this inner tube or this Innenrohrauskleidung is preferably made by cross-wound webs of high temperature resistant Pasermaterial, each other with high-temperature-resistant adhesive, made. 3. Einrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet d.a d u rc h., daß Innenrohr bzw. Innenrohrauskleidung und Induktionsspule durch ±jetonguß aus einer .Betonmischung geeigneter Körnung zu einem kompakten Betonkörper so verbunden werden, daß eine satte .bettung des Innenrohres in der Induktionsspule gewährleistet ist.3. Device according to point 1 characterized d.a d u rc h., That inner tube or Innenrohrauskleidung and induction coil are connected by ± jetonguß from a .beton mixture of suitable grain size to a compact concrete body so that a full. Embedded bedding of the inner tube is ensured in the induction coil. 4. Einrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß zum Schutz des Rohres an Stelle von üblichen zwei Gleitrohren bzw. Leisten vier Gleitrohre bzw. Leisten eingesetzt sind.4. Device according to item 1, characterized in that four sliding tubes or strips are used to protect the tube instead of the usual two sliding tubes or strips. Hierau 1 Seite ZeichnungenHierau 1 page drawings