DE2318193A1 - Induktions-tiegelofen - Google Patents

Induktions-tiegelofen

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DE2318193A1
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

BROWN, BOVERI & ClE . AKTIENGESELLSCHAFT \ ' 'ϊ \ VV-^ ί
MANNHEIM BROWN BOVERI
Mp.-Nr. 551/73 Mannheim, den 9. April 1973
PAT-Kh/Hz
Induktions - Tiegelofen
Die Erfindung betrifft einen Induktions-Tiegelofen mit einer den Tiegel umschließenden Spule, die durch Ringe, zwischen denen sich parallel zur Spulenachse verlaufende, gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Zuganker befinden, axial verspannt und dabei der obere oder der untere Ring am Ofen-Grundgestell festgelegt ist.
Bei einem solchen Ofen liegt der mit Schmelze gefüllte, keramisch zugestellte Tiegel über eine der Wärmeisolierung dienenden Asbestzwischenlage an der Spule an, die sich radial nach außen am Ofen-Grundgestell abstützt.
Da der Tiegel mit zunehmender Temperatur wächst und wenn diese wieder abnimmt, auf seine ursprünglichen Maße zurückgeht, ist es erforderlich,' um Beschädigungen an der Spule zu vermeiden, diese in ihrer Achsrichtung festzulegen. Diesem Zweck dienen die stirnseitig auf der Spule aufliegenden Ringe, die durch in ihrer Länge eingestellte und in sich elastische Zuganker auf einen festgelegten Abstand gehalten werden.
Bei den bekannten Induktions-Tiegelöfen hat die Spule eine Höhe, die derjenigen des Ofens entspricht. Dabei ist in vielen Fällen; der obere und untere Teil der Spule durch entsprechende Anord- j nung der Stromzuführungen spannungslos. Von dem durch die ganze: Spule hindurch fließenden Kühlwasser werden.im mittleren, ak- i tiven Teil der Spule deren Stromwärmeverluste undin den äußeren! stromlosen Spulenabschnitten die Wärmeverluste des Tiegels auf-j genommen und abgeführt.
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lfachteilig ist bei dieser Ofenausführung-allerdings,daß durch die in der Luft über und unter dem mittleren aktiven Teil der Spule verlaufenden magnetischen Querfelder in den äußeren, nicht vom Strom durchflossenen Spule'nabschnitten und damit unter Umständen auch, abhängig von deren Entfernung in die Metallteile des Ofen-Grundgestells Spannungen induziert werden, J die den Stromverbrauch der Öfen stark erhöhen. Um diese Verluste herabzusetzen, ist bereits vorgesehlagen worden, zwischen j dem aktiven mittleren Teil der Spule und deren endlichen strom- , losen Abschnitten Bündel aus einem lamellierten, ferromagnetischen Werkstoff anzuordnen. Diese Maßnahme ist aber in ihrer Ausführung sehr aufwendig und läßt sich insbesondere bei Öfen, deren Spulen in Achsrichtung verspannt sind, nur sehr schwer durchführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Induktions-Tiegelofen Mittel vorzuschlagen, durch die wirksam verhindert wird, daß stirnseitig über und *unter der Spule in der Luft verlaufende magnetische Querfelder in die Spanneinrichtung der Spule oder die Metallteile des Ofen-Grundgestells eindringen können.
Diese Aufgabe wird e rf indungs gemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen den Ringen und der Spule Abstandselemente befinden, die in ihrem Innen- und Außendurchmesser den Abmessungen der Spule und/oder denjenigen der.Ringe angepaßt sind.
Damit in vorteilhafter Weise die Herstellung und der Einbau der Abstandselemente durchgeführt v/erden kann, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Abstandselemente entweder längs geschlitzte Zylinder sind oder die Form einer mehrwindigen Spirale haben.
Aus dem gleichen Grund können aber auch erfindungsgemäß die Abstandselemente aus mehreren, auf einander'liegenden Ringen oder Ringabschnitten bestehen, wobei die letzteren gleich- \
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mäßig am Spulenumfang verteilt angeordnet sind.
Dabei können, je nachdem wie es für den einzelnen Anwendungsfall am günstigsten erscheint, nach den weiteren Merkmalen der Er- | findung die Abstandselemente aus einem Isolierstoff oder einem i
unmagnetischen, elektrisch leitenden Material bestehen, das ! allseitig isoliert ist, und zur Abführung der Wärme erfindungs- j gemäß die Abstandselemente wassergekühlt sein.
Um in den mehrteiligen Abstandselementen das Fließen von Strömen! zu unterbinden, die durch induzierte Spannungen der von der Spule herrührenden und in der Luft verlaufenden magnetischen Querfeldern entstehen können,-wird zur galvanischen Trennung der einzelnen !Peile der Abstandselemente nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die von aufeinander liegenden Eingen oder Eingabschnitten gebildeten Abstandselemente schichtweise in beliebiger Auswahl aus einem Isolierstoff oder einem unmagnetischen, elektrisch leitenden Material bestehen, wobei letzteres allseitig isoliert und ganz oder teilweise wassergekühlt ist.
Damit die zwischen den Singen und der im niedrigen Frequenzbereich besonders starke Eigenschwingungen erzeugenden Spule angeordneten Abstandselemente sicher gehalten und gegen Exzentrität gesichert sind, wird erfindungs gemäß noch empfohlen, daß die Abstandselemente zu ihrer Führung und Zentrierung gegen-1 über der Spule und/oder den Eingen Bunde oder andere bekannte für diesen Zweck geeignete Mittel aufweisen.
Schließlich können noch zur Erhöhung der Betriebssicherheit des Ofens nach der Erfindung zwischen den Eingen und den Abstandselementen sowie zwischen diesen und der Spule. Isolierungen vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung besprochen,
in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Induktions-Tiegelofen senkrecht geschnitten.
Auf der Standplatte 1 ruht der keramisch zugestellte Tiegel 2, j
in dem sich die Schmelze 3 befindet. j
Der Tiegel 2 stützt sich über eine Asbestzwischenlage 4, radial ] nach außen an der mit Anschlüssen für die Stromversorgung und !
i Wasserkühlung versehenen Spule 5 und an den Abstandselementen ;
6,7 ab.
Die Spule und die Abstandselemente v/erden in Achsrichtung durch
die metallischen, wassergekühlten Hinge 8,9, die über gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Zuganker 10 miteinander
verbunden sind, unter Vorspannung gehalten.
Die Zuganker sind über die Gewindehülsen 11 und Schrauben 12
in ihrer Länge einstellbar und durch die Federpakete 13 in sich j elastisch.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Abstandselemente 6,7 aus aufeinander liegenden Eingen 14,15, die ab- j wechselnd angeordnet sind. Die an ihrer Schnittfläche schraf- ': fierten Ringe 14 sind massiv und bestehen aus einem Isolier- ;
stoff. Die anderen Ringe 15 sind dagegen aus einem unmagneti- |
sehen, elektrisch leitenden Material hergestellt, das allseitig . isoliert ist. Die Ringe 15 haben außerdem Bohrungen zum Hin- j durchführen des Kühlwassers.
Zwischen den Ringen 8 bzw. 9 und den Abstandselementen 6 bzw.
sowie auch zwischen diesen und der Spule 5 sind noch Isolierungen 16 vorgesehen.
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Die Ringe 14»15 und die Isolierungen 16 haben an ihren Mantelflächen randliche Bunde 17 zur Führung und Zentrierung dieser Teile untereinander und gegenüber der Spule 5 bzw. den Ringen 8,9.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Verlustleistungen verkleinert werden und durch j den sich daraus ergebenden geringeren elektrischen Energieverbrauch der Betrieb eines Ofens wirtschaftlicher wird als bisher.
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Claims (10)

551/73 τ 9 Patentansprüche:
1. Induktions-Tiegelofen mit einer den Tiegel umschließenden Spule, die durch Ringe, zwischen denen sich parallel zur · Spulenachse verlaufende, gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Zuganker befinden, axial verspannt und dabei der obere oder der untere Ring am Ofen-Grundgestell festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Ringen (8,9) und -der Spule (5) Abstands elemente (6,7) befinden, die in ihrem Innen- und Außendurch messer den Abmessungen der Spule und/oder denjenigen der Ringe angepaßt sind.
2. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) längs geschlitzte Zylinder sind.
3. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) die Form einer mehrwindigen Spirale haben. ·
4. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) aus mehreren, aufeinander liegenden Ringen (14 bzw. 15) bestehen.
5. Induktions-Tiegelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) aus mehreren aufeinander liegenden, gleichmäßig am Spulenumfang verteilt angeordneten Ringabschnitten bestehen.
6. Induktions-Tiegelofen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) aus einem Isolierstoff hergestellt sind.
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— 7 —
7. Induktions-Tiegelofen nach den Ansprüchen 1 Ms 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) aus einem unmagnetischen, elektrisch leitenden Material bestehen, das allseitig isoliert ist.
8. Induktions-Tiegelofen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) wassergekühlt sind.
9. Induktions-Tiegelofen nach den Ansprüchen 1, 4, 5 und
6 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von aufeinander liegenden Eingen (14,15) oder Eingab schnitten geMldeten Abstandselemente (6,7) schichtweise in beliebiger Auswahl aus einem Isolierstoff oder einem unmagnetischen, elektrisch leitenden Material bestehen, wobei letzteres allseitig isoliert und ganz oder teilweise wassergekühlt ist.
10. Induktions-Tiegelofen nach den Ansprüchen 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (6,7) zu ihrer Führung und Zentrierung gegenüber der Spule (5) und/oder den Eingen (8,9) Bunde (17) oder andere bekannte für diesen Zweck geeignete Mittel aufweisen.
11· Induktions-Tiegelofen nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingen (8,9) und den Abstandselementen (6,7) sowie zwischen diesen und der Spule (5) Isolierungen (16) vorgesehen sind.
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Leerseite
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