DE1161651B - Vacuum induction furnace, especially for fritting in a vacuum - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: H 05 bBoarding school Class: H 05 b

Deutsche Kl.: 21h-18/20 German class: 21h-18/20

Nummer: 1161 651Number: 1161 651

Aktenzeichen: S 75641 VIII d / 21 hFile number: S 75641 VIII d / 21 h

Anmeldetag: 7. September 1961Filing date: September 7, 1961

Auslegetag: 23. Januar 1964Opened on: January 23, 1964

Vakuuminduktionsöfen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere sind solche bekannt, die einen Kessel mit abnehmbarem, dichtem Deckel aufweisen, in welchem eine von einem Einphasen-Mittelfrequenzgenerator gespeiste, gekühlte, hohle Induktionsspule angeordnet ist, in welcher sich ein hohler, hitzebeständiger Strahlkörper befindet, in welchem durch die Induktion der Spule Wärme erzeugt wird, welche alsdann auf das innerhalb des hohlen Strahlkörpers liegende zu erhitzende Gut abgestrahlt wird, während zwischen dem Strahlkörper und der Induktionsspule zumindest ein Schirm angeordnet ist.Various embodiments of vacuum induction furnaces are known. In particular are such known, which have a kettle with removable, tight lid, in which one of a single-phase medium frequency generator fed, cooled, hollow induction coil is arranged, in which a hollow, heat-resistant radiant element is located, in which heat is generated by the induction of the coil, which is then applied to the inside of the Hollow radiant body lying to be heated material is radiated, while between the radiant body and at least one screen is arranged on the induction coil.

Bei der bekannten Ausführungsform wird in dem hohlen leitenden Strahlkörper durch die Wirkung der ihn umgehenden Induktionsspule Wärme entwickelt, wobei zwischen der Induktionsspule und dem Wärmestrahlkörper ein Schirm angeordnet ist. Der Strahlkörper und der Schirm sind auf einer gleitenden Halterung angeordnet, wodurch sie entweder innerhalb der Induktionsspule, d. h. den zu erwärmenden Körper umschließend, angeordnet werden können oder axial aus der Induktionsspule herausgeführt werden können, innerhalb welcher dann nur der zu behandelnde Körper verbleibt. Der Strahlkörper besteht bei der bekannten Ausführungsform aus Stahl oder Graphit, der Schirm aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, vorzugsweise Quarz. Diese Quarzwandung ist mit einer sehr dünnen Metallschicht überzogen, welche die Wärme abstrahlt. Der Strahlkörper und die Abschirmung sitzen außerdem direkt auf zwei von einer Führungshülse hervorstehenden Armen, wobei diese Hülse auf einer Säule gleitet und dadurch den Strahlkörper und den Schirm zwischen die Induktionsspule und den zu behandelnden Körper bringt oder beide Teile aus der Induktionsspule herauszieht. Eine derartige Anlage ist offenbar nicht für hohe Temperaturen geeignet, denn bei hohen Temperaturen würde zunächst der Quarz den sehr dünnen Metallüberzug zerstören>dann die Tragarme angreifen und schließlich selbst bei einer Temperatur von etwa 1500 bis 1600° C schmelzen. Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Vakuumofen zu schaffen, der insbesondere, aber nicht ausschließlich, zum Fritten im Vakuum dienen soll und in dem mit wesentlich höheren Temperaturen, die zwischen 2000 und 2500⁰C hegen, gearbeitet werden soll.In the known embodiment, heat is developed in the hollow conductive radiant body through the action of the induction coil surrounding it, a screen being arranged between the induction coil and the heat radiant body. The radiant body and the screen are arranged on a sliding holder, whereby they can either be arranged within the induction coil, ie enclosing the body to be heated, or can be guided axially out of the induction coil, within which only the body to be treated then remains. In the known embodiment, the radiant element is made of steel or graphite, and the screen is made of an electrically insulating material, preferably quartz. This quartz wall is covered with a very thin metal layer, which radiates the heat. The radiant body and the shield are also seated directly on two arms protruding from a guide sleeve, this sleeve sliding on a column and thereby bringing the radiant body and the screen between the induction coil and the body to be treated or pulling both parts out of the induction coil. Such a system is obviously not suitable for high temperatures, because at high temperatures the quartz would first destroy the very thin metal coating> then attack the support arms and finally melt even at a temperature of around 1500 to 1600 ° C. In contrast, the invention has set itself the task of creating a vacuum furnace which is intended to serve in particular, but not exclusively, for fritting in a vacuum and in which significantly higher temperatures, between 2000 and 2500 ^° C., are to be used.

Die Erfindung betrifft einen Vakuumofen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich zum Fritten im Vakuum, mit einem Kessel mit abnehmbarem dichtem Deckel, in welchem eine von einem Einphasen-Mittel·- frequenzgenerator gespeiste, gekühlte hohle Induk-Vakuuminduktionsofen,
insbesondere zum Fritten im VakuumThe invention relates to a vacuum furnace, in particular, but not exclusively for fritting in a vacuum, with a kettle with a removable, tight cover, in which a cooled, hollow induction vacuum induction furnace fed by a single-phase medium-frequency generator,
especially for frying in a vacuum

Anmelder:Applicant:

Societe Generale d'ApplicationsSociete Generale d'Applications

Electro-Thermiques,Electro-Thermiques,

Boulogne-sur-Seine, Seine (Frankreich)Boulogne-sur-Seine, Seine (France)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. IdelDr.-Ing. H. Idel

und Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski,and Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski,

Patentanwälte,Patent attorneys,

Essen, Kettwiger Str. 36Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Michel Cagnet,Michel Cagnet,

Garches, Seine-et-Oise (Frankreich)Garches, Seine-et-Oise (France)

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 28. Oktober 1960
(Nr. 842 479)Claimed priority:
France October 28, 1960
(No. 842 479)

tionsspule angeordnet ist, in welcher sich ein hohler hitzebeständiger Strahlkörper befindet, in welchem durch die Induktion der Spule Wärme erzeugt wird, welche alsdann auf das innerhalb des hohlen Strahlkörpers liegende zu erhitzende Gut abgestrahlt wird, während zwischen dem Strahlkörper und der Induktionsspule mindestens ein Schirm angeordnet ist.tion coil is arranged, in which there is a hollow heat-resistant radiant body in which heat is generated by the induction of the coil, which is then applied to the inside of the hollow radiating body Lying material to be heated is radiated, while between the radiant element and the induction coil at least one screen is arranged.

Die Erfindung besteht darin, daß der Induktionsofen ein ringförmiges, gekühltes Aufhängeglied für den hohlen Strahlkörper und den Schirm aufweist, welches in ziemlicher Entfernung von den aufgehängten Teilen angeordnet ist, und daß der Schirm an ihm unter Zwischenschaltung dicht am Aufhängeglied sitzender hitzebeständiger, isolierender Teile aufgehängt ist. Dabei ist der Strahlkörper zweckmäßig durch lange abnehmbare Haken am Aufhängeglied aufgehängt, welche lose, d. h. abnehmbare, mit ihrem einen Ende über das ringförmige Aufhängeglied und mit ihrem anderen Ende unter den unteren Rand des Strahlkörpers greifen.The invention is that the induction furnace has an annular, cooled suspension member for having the hollow radiator and the screen, which are at a considerable distance from the suspended Parts is arranged, and that the screen on him with the interposition of close to the suspension member seated, heat-resistant, insulating parts. The jet body is useful here suspended from the suspension link by long detachable hooks which are loose, d. H. removable, with your one end over the annular suspension member and the other end under the lower edge of the Grab the jet body.

Im allgemeinen wird man bei dem erfindungsgemäßen Vakuuminduktionsofen an dem ringförmigen Aufhängeglied Befestigungsglieder anbringen, an welchen unter Zwischenschaltung von elektrisch isolie-In general, one becomes in the vacuum induction furnace according to the invention on the annular Attach suspension link attachment links to which electrically isolating

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renden, hitzebeständigen Teilen die Aufhängeglieder von aufeinanderfolgenden Schirmen befestigt sind, welche durch dünne Wände aus einem hitzebeständigen Werkstoff gebildet werden, welche ineinander eingesetzt und mit gegeneinander versetzten Schlitzen versehen sind, wobei der gegenseitige Abstand dieser Wände durch am Umfang angebrachte Erhebungen aufrechterhalten wird. Zweckmäßig besitzt der abnehmbare Deckel des Kessels ein seitliches Schauloch und eine zentrale Dichtung für die Kolbenstange eines im Ofen liegenden Kolbens zum Zusammenpressen des gefritteten Gutes, so daß dadurch der Kolben ohne Vakuumverlust im Ofen axial verschiebbar ist.heat-resistant parts, the suspension links of successive umbrellas are attached, which are formed by thin walls made of a heat-resistant material, which in each other are used and provided with mutually offset slots, the mutual spacing of these Walls is maintained by elevations attached to the perimeter. Appropriately, the removable Lid of the boiler has a side viewing hole and a central seal for the piston rod a piston lying in the oven to compress the fried food, so that the Piston can be moved axially in the furnace without loss of vacuum.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß der erfindungsgemäße Vakuuminduktionsofen für Temperaturen von 2000 bis 2500° C geeignet ist. Das erreicht die Erfindung, weil metallische Schirme in einer derartigen Stärke vorgesehen sind, daß sie den Wärmeeinwirkungen widerstehen können, ohne dabei jedoch wärmeleitend zu wirken oder Verluste an elektrischer Energie hervorzurufen. Auch sind die Aufhängungen dieser Schirme mit isolierenden Teilen bestückt, die verhindern, daß ein geschlossener Stromkreis durch die Schirme und die Aufhängungen entsteht. Diese hitzebeständigen isolierenden Teile ihrerseits außerhalb der Wärmestrahlung, so daß eine Reaktion auf die mit ihnen in Berührung stehenden Metallteile nicht zu befürchten ist und die Verbindung mit den den Wärmestrahlen ausgesetzten Schirmen über lange Zugglieder erfolgt.The advantages achieved by the invention are primarily to be seen in the fact that the inventive Vacuum induction furnace is suitable for temperatures from 2000 to 2500 ° C. This is what the invention achieves because metallic screens are provided in such a strength that they can withstand the effects of heat can withstand, however, without having a heat-conducting effect or causing losses of electrical energy. The suspensions of these screens are also equipped with insulating parts that prevent that a closed circuit is created through the screens and the suspensions. These heat resistant insulating parts in turn outside the thermal radiation, so that a reaction to the metal parts in contact with them is not to be feared and the connection with the Umbrellas exposed to heat radiation are carried out via long tension members.

Diese Anordnungen ergeben die nicht vorhersehbare überraschende Wirkung eines guten Wärmewiderstandes trotz sehr hoher Temperaturen.These arrangements result in the unexpected, unforeseeable effect of a good thermal resistance despite very high temperatures.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigtIn the following, the invention is illustrated by means of a drawing that shows only one exemplary embodiment explained in more detail; it shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kessel des Induktionsofens längs der Linie H-II der Fig. 3,Fig. 1 is a section through a boiler of the induction furnace along the line H-II of FIG. 3,

F i g. 2 einen radialen Schnitt des Kessels des Induktionsofens.F i g. 2 shows a radial section of the boiler of the induction furnace.

Der dargestellte Ofen weist einen zylindrischen Kessel 1 auf, welcher an einen Bund 2 angeschweißt und seitlich mit einem Anschlußstutzen 3 versehen ist, welcher über ein Absperrventil 4 an ein schematisch dargestelltes Pumpsystem 5 angeschlossen ist, welches im allgemeinen z. B. in Reihe eine Diffusionspumpe und eine mechanische Flügelpumpe enthält.The furnace shown has a cylindrical boiler 1 which is welded to a collar 2 and is laterally provided with a connection piece 3, which via a shut-off valve 4 to a schematically illustrated pumping system 5 is connected, which generally z. B. in series a diffusion pump and includes a mechanical vane pump.

Gegenüber dem Stutzen 3 weist der Kessel 1 einen zweiten Stutzen 6 zur Aufnahme der Stromeinführungen 7 für einen inneren Induktor auf, weiche auch mit Einführungen für ein Kühlmittel versehen sind.Opposite the nozzle 3, the boiler 1 has a second nozzle 6 for receiving the power inlets 7 for an inner inductor, which are also provided with inlets for a coolant.

Der Bund 2 nimmt einen flachen Deckel 8 auf, welcher dicht aufliegt und in seiner Mitte mit einer Abdichtung 9 für die Stange 10 eines Kolbens 11 zur Zusammendrückung der behandelten Einsätze versehen ist. Der Deckel ist noch mit einem Schauloch 12 mit beweglichen inneren Blenden 13 versehen, welches nach Belieben eine durchsichtige Wand oder ein gyrometrisches Meßinstrument aufnehmen kann und auf den weiter unten näher beschriebenen Strahlkörper gerichtet ist.The collar 2 takes a flat cover 8, which rests tightly and in its center with a Seal 9 provided for the rod 10 of a piston 11 for compressing the treated inserts is. The cover is also provided with a viewing hole 12 with movable inner panels 13, which can accommodate a transparent wall or a gyrometric measuring instrument at will and is aimed at the radiant body described in more detail below.

Die Seitenwand des Kessels 1 läßt zwei Rohre 14, 15 durchtreten, welche innen an etwas konvergierenden Flanschen 16 und 17 endigen. An diese Flansche sind über Dichtungen die entsprechenden Flansche 18 und 19 an den Enden eines kreisförmigen Aufhängegliedes 20 angeschlossen, welches rohrförmig ausgebildet ist und durch einen inneren Umlauf eines Kühlmittels gekühlt wird, welches z. B. durch das Rohr 14 zu- und durch das Rohr 15 abgeführt wird. Das Aufhängeglied 20 ruht auf einem Ausleger 21, welcher an einem inneren an der Wand des Kessels 1 befestigten Flansch 22 befestigt ist.The side wall of the boiler 1 allows two pipes 14, 15 to pass through, which converge on the inside at something Flanges 16 and 17 end. The corresponding flanges 18 are attached to these flanges via seals and 19 connected to the ends of a circular suspension member 20 which is tubular is and is cooled by an internal circulation of a coolant which, for. B. through the pipe 14 is supplied and discharged through the pipe 15. The suspension member 20 rests on a bracket 21, which an inner flange 22 fixed to the wall of the boiler 1 is fixed.

Dieses kreisförmige gekühlte Aufhängeglied nimmt lange, gleichmäßig verteilte Haken 23 auf, deren unteres ebenfalls hakenförmiges Ende die untere Kante eines Strahlkörpers 24 hält, welcher durch einen metallischen zylindrischen Körper aus einem hitzebeständigen Metall gebildet wird, z. B. Tantal, zur Erzeugung von mittleren Temperaturen bis 2300° C oder Wolfram zur Entwicklung von bis zu 2500° C gehenden Temperaturen.This circular cooled suspension member takes long, evenly distributed hooks 23, whose lower also hook-shaped end holds the lower edge of a jet body 24, which through a metallic cylindrical body is formed from a refractory metal, e.g. B. tantalum, for the generation of medium temperatures up to 2300 ° C or tungsten for the development of up to 2500 ° C going temperatures.

Dieser Strahlkörper 24 ist von einem Satz von Schirmen 25 aus Molybdän oder Tantal umgeben, je nachdem, ob mit mittleren oder hohen Temperaturen gearbeitet wird. Diese Schirme werden durch geschlitzte zylindrische Körper gebildet, deren Schütze versetzt sind. Sie werden in ihrer gegenseitigen Entfernung durch in ihre Oberfläche eingedrückte Erhebungen 26 gehalten. Sie sind an mit an dem Aufhängeglied 20 befestigten Teilen 28 verbolzten Zuggliedern 27 unter Zwischenschaltung von elektrisch isolierenden hitzebeständigen Teilen aufgehängt, um die Schließung des etwa durch die Schirme und das Aufhängeglied 20 gebildeten elektrischen Stromkreises zu verhindern.This radiant body 24 is surrounded by a set of shields 25 made of molybdenum or tantalum, respectively depending on whether you are working with medium or high temperatures. These screens are slotted through cylindrical body formed, the contactors are offset. You will be at their mutual distance held by elevations 26 pressed into their surface. You're on with the master link 20 fastened parts 28 bolted tension members 27 with the interposition of electrical insulating heat-resistant parts suspended to the closure of the approximately by the screens and the To prevent suspension member 20 electrical circuit formed.

Diese dünnen Schirme, in welchen kaum Wirbelströme induziert werden, werden von der WicklungThese thin screens, in which hardly any eddy currents are induced, are made by the winding

29 eines Solenoids umgeben, deren Windungen in einem gleichmäßigen Abstand durch Verbindungsteile29 surrounded by a solenoid, the turns of which are evenly spaced by connecting parts

30 gehalten werden, welche an Isolatoren 31 befestigt sind, welche an gleichmäßig innerhalb des Ofens angeordneten Schienen 32 angebracht sind. Die Wicklung wird durch ein Kupferrohr mit hoher Leitfähigkeit gebildet, welches von einem Kühlmittelstrom durchflossen wird. Sie wird mit einem einphasigen Mittelfrequenzwechselstrom gespeist, welcher von einem nicht dargestellten Generator geliefert wird.30, which are attached to insulators 31, which are arranged on evenly within the furnace Rails 32 are attached. The winding is through a copper tube with high conductivity formed, which is traversed by a coolant stream. She comes with a single phase Medium frequency alternating current fed, which is supplied by a generator, not shown.

Mit einem derartigen Ofen können infolge des Fehlens einer thermischen Trägheit schnell und wirtschaftlich Sintervorgänge oder beliebige andere ähnliche Wärmebehandlungen durch Induktion im Vakuum vorgenommen werden, indem die Elektrizität nichtleitende Stoffe durch die Wärme behandelt werden, welche auf diesen Stoff oder den ihn enthaltenden Tiegel durch den Strahlkörper gestrahlt wird, welcher durch den induktionsbeheizten Körper gebildet wird.With such a furnace, due to the lack of thermal inertia, can be done quickly and economically Sintering processes or any other similar heat treatments by induction in a vacuum be made by treating the electricity non-conductive materials with the heat, which is blasted onto this substance or the crucible containing it through the radiation body, which is formed by the induction heated body.

Bei einer Sinterung kann das Zusammenbacken mittels des Kolbens 11 erzielt werden, welcher im geeigneten Augenblick durch seine Stange 10 zur Einwirkung gebracht wird.In the case of sintering, the caking can be achieved by means of the piston 11, which in the appropriate moment is brought to action by his rod 10.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vakuuminduktionsofen, insbesondere zum Fritten im Vakuum, mit einem Kessel mit abnehmbarem dichtem Deckel, in welchem eine von einem Einphasen-Mittelfrequenzgenerator gespeiste gekühlte, hohle Induktionsspule angeordnet ist, in welcher sich ein hohler hitzebeständiger Strahlkörper befindet, in welchem durch die Induktion der Spule Wärme erzeugt wird, welche alsdann auf das innerhalb des hohlen Strahlkör-1. Vacuum induction furnace, especially for fritting in a vacuum, with a kettle with removable tight cover in which one fed by a single-phase medium frequency generator Cooled, hollow induction coil is arranged, in which a hollow heat-resistant Radiant body is located in which heat is generated by the induction of the coil, which then on the inside of the hollow radiating body pers liegende zu erhitzende Gut abgestrahlt wird, während zwischen dem Strahlkörper und der Induktionsspule mindestens ein Schirm angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsofen ein ringförmiges gekühltes Aufhängeglied (20) für den hohlen Strahlkörper (24) und den Schirm (25) aufweist, welches in ziemlicher Entfernung von den aufgehängten Teilen angeordnet ist, und daß der Schirm (25) an ihm unter Zwischenschaltung dicht am Aufhängeglied sitzender hitzebeständiger, isolierender Teile aufgehängt ist.The material to be heated is radiated while lying between the radiant element and the induction coil at least one screen is arranged, characterized in that the induction furnace has an annular cooled suspension member (20) for the hollow radiating body (24) and the screen (25), which is quite Distance from the suspended parts is arranged, and that the screen (25) on him suspended with the interposition of heat-resistant, insulating parts sitting close to the suspension link is. 2. Vakuuminduktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlkörper (24) durch lange abnehmbare Haken (23) am Aufhängeglied (20) aufgehängt ist und diese lose, d. h. abnehmbare, mit ihrem einen Ende über das ringförmige Aufhängeglied (20) und mit ihrem anderen Ende unter den unteren Rand des Strahlkörpers greifen.2. Vacuum induction furnace according to claim 1, characterized in that the radiant body (24) is suspended by long detachable hooks (23) on the suspension link (20) and this is loose, d. H. removable, with one end over the annular suspension member (20) and with her grab the other end under the lower edge of the jet body. 3. Vakuuminduktionsofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ringförmigen Aufhängeglied (20) Befestigungsglieder (27) befestigt sind, an welchen unter Zwischenschaltung von elektrisch isolierenden hitzebeständigen Teilen die Aufhängeglieder von aufeinanderfolgenden Schirmen (25) befestigt sind, welche durch dünne Wände aus einem hitzebeständigen Werkstoff gebildet werden, welche ineinander eingesetzt und mit gegeneinander versetzten Schlitzen versehen sind, wobei der gegenseitige Abstand dieser Wände durch am Umfang angebrachte Erhebungen (26) aufrechterhalten wird. 3. Vacuum induction furnace according to claims 1 and 2, characterized in that attached to the annular suspension member (20) are fastening members (27) to which the suspension links with the interposition of electrically insulating, heat-resistant parts of successive screens (25) are attached, which by thin walls of a heat-resistant Material are formed, which are inserted into one another and offset from one another Slots are provided, the mutual spacing of these walls by attached to the circumference Surveys (26) is maintained. 4. Vakuuminduktionsofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Deckel (8) des Kessels ein seitliches Schauloch (12) und eine zentrale Dichtung (9) für die Kolbenstange (10) eines im Ofen liegenden Kolbens (11) zum Zusammenpressen des gefritteten Gutes aufweist und dadurch der Kolben ohne Vakuumverlust im Ofen axial verschiebbar ist.4. Vacuum induction furnace according to the claims 1 to 3, characterized in that the removable cover (8) of the boiler has a lateral Viewing hole (12) and a central seal (9) for the piston rod (10) one in the furnace lying piston (11) for compressing the fried goods and thereby the Piston can be moved axially in the furnace without loss of vacuum. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 904 770;
britische Patentschrift Nr. 850 157.Considered publications:
French Patent No. 904,770;
British Patent No. 850 157. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 309 780/184 1.64 © Bundesdruckerei Berlin309 780/184 1.64 © Bundesdruckerei Berlin