DE659590C

DE659590C - Kernloser Induktionsofen mit zylinderfoermiger oder konischer Induktionsspule

Info

Publication number: DE659590C
Application number: DEH146271D
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1936-01-21
Filing date: 1936-01-21
Publication date: 1938-05-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf kernlose Induktionsöfen mit zylinderförmigen oder konischen Induktionsspulen. Ursprünglich hat man Hochfrequenzöfen mit zylindrischen Primärspulen versehen, die oberhalb des Spiegels des Schmelzbades und unterhalb der Sohle des Schmelzbades je um eine Länge herausragten, die etwa ¹Z₃ bis ¹Z₆ des lichten Durchmessers der Primärspule beträgt. Man hat dann jedoch gefunden, daß man günstiger arbeitet, wenn man die stromdurchflossene Spulenlänge nur etwa gleich der Badhöhe macht, und hat deshalb den Strom nur dem mittleren Teil der Zylinder spule zugeführt und die obersten und untersten Windungen stromlos gelassen, so daß diese lediglich aus wassergekühlten Kupferrohren bestanden. ' In diesen überstehenden nichtstromdurchflossenen Spulenteilen werden jedoch durch das magnetische Streufeld des stromdurchflossenen Teiles der Spule beträchtliche Verlust-Ströme induziert, die den Stromverbrauch pro Tonne eingeschmolzenes Schmelzgut nicht unbeträchtlich erhöhen. Heute wird deshalb in der Regel bei derartigen Öfen der Strom an der obersten Spulenwindung zugeführt und an der untersten Spulenwindung abgeführt. Dabei liegt die oberste Windung der Spule bei metallurgischen Schmelzöfen etwa in der Nähe der Badoberfläche und die unterste Windung etwa in der gleichen Horizontalebene wie der Boden des Schmelzraumes.

Es sind weiterhin kernlose Induktionsöfen bekannt, bei denen zwischen die stromdurchflossenen Spulenwindungen Bleche aus magnetischen Werkstoffen gelegt sind, die den magnetischen Kraftfluß beeinflussen sollen. Eine abschirmende Wirkung solcher Blechbündel in dem weiter unten auseinanderzusetzenden Sinne kann bei dem üblichen Betrieb mit einphasigem Wechselstrom praktisch nicht eintreten, weil diese Bleche dann unter der gleichzeitigen Einwirkung der darüberliegenden, von Strom durchflossenen und der darunterliegenden, ebenfalls von Strom durchflossenen Spulenwindungen stehen. Die Induktionswirkungen, die von diesen beiden Windungen ausgehen auf das Blech aus magnetischem Werkstoff, heben sich dann aber gegenseitig ganz oder weitgehend auf, so daß durch das Blechbündel der Weg der magnetischen Kraftlinien nicht beeinflußt werden kann.

■ Es ist ferner bekannt, bei kernlosen Induk tionsöfen Joche vorzusehen, die ||e gesamte Spule von außen umschließen.

Es ist häufig erwünscht, die Spulen von Induktionsöfen nach oben und unten zu verlängern, teils um sie gleichzeitig als korbartige Abstützung für den Ofenherd verwenden zu können, teils um eine Anzahl von Windungen oben und unten als Kühlung und zum Schutz gegen etwaige Metalldurchbrüche zu verwenden. Wenn man in einem solchen

Falle die Spannung dann nur dem mittleren Teil der Spule zuführt und die obersten und untersten Spulenwindungen nicht mit an Spannung legt, dann tritt eine unerwünschte. Erwärmung der nichtstromdürehflossönen Windungen unter der Einwirkung des magne-.' tischen Streufeldes ein.

In Abb. ι der Zeichnung sind U₁ und a₂ diejenigen Windungen der Spule, an die die ίο Spannung gelegt wird, so daß die zwischen Ci₁ und a₂ liegenden Windungen von Strom durchflossen werden. Die Windungen oberhalb der Spulenwindung O₁ und unterhalb der Spulenwindung ß, sind dagegen stromlos; b bezeichnet die magnetischen Kraftlinien, unter deren Einfluß sich die außerhalb der Windungen a_L bis a₂ liegenden, nichtstromdurchflossenen Windungen c erhitzen müssen. Erfindungsgemäß vermeidet man nun diesen Nachteil, indem man gemäß Abb. 2 zwischen die äußersten stromdurchflossenen und die benachbarten nichtstromdurchflossenen Windungen der Spule Bündel aus lamelliertem ferromagnetischem Werkstoff einlegt, die die Kraftlinien^ sammeln und deren Streuung von den nichtstromdurchflossenen Windungen abschirmen. Dabei genügt es, über den Umfang des Ofens in gewissen Abständen einzelne Bündel einzuschieben. Sie können entweder flach oder hochkant eingelegt werden. Außerhalb des Ofens werden die einzelnen Blechbündel zweckmäßig etwas auseinandergezogen und nach der Seite der stromdurchflossenen Windungen abgebogen, um einerseits eine Kühlwirkung auszuüben und andererseits den Kraftfluß besonders gut zu sammeln. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung von Blechbündeln zwischen zwei stromdurchflossenen Windungen ist im vorliegenden Fall die wirksame Abschirmung" möglich, weil die Blechbündel nur von einer Seite her induziert werden.

Abb. 2 gibt eine Anzahl der Spulenwindungen der Abb. 1 in vergrößertem Maßstab wieder. Die Windungen α und M₁ sind von Strom durchflossen, die Windungen c sind ■■·· stromlos. Zwischen der WindungO₁ und der benachbarten Windung c ist das Blechpaket d eingelegt. In der gleichen Weise werden. Blechpakete auch zwischen die Windung a₂ der Abb. 1 und der benachbarten nichtstromdurchfjossg§ien Windung geschoben.

Im übrigen bedeuten in den Abb. 1 und 2 / den zu erhitzenden Ofeninhalt, z.B. ein Metallbad, und g die zwischen dem Bad und der Spule vorhandene Zustellung.

Die Induktionsspule, kann in bekannter Weise aus wasserdurchströmten KupfeiTÖhren aufgebaut sein.

Es ist ebenso mit Vorteil möglich, die oberhalb der Windung U₁ und unterhalb der Windung«, (Abb. 1) eingelegten Bündel aus ferromagnetische!!! Werkstoff miteinander zu

.verbinden bzw. aus einem Stück zu machen, 'so daß ein Bündel entsteht, das die ganzen stromdurchflossenen Spulenwindungen von

.loben bis unten umschließt. Diese Anordnung ist von der obenerwähnten bekannten Anordnung, bei der alle Windungen von einem Joch umfaßt werden, verschieden. Wenn man bei der bekannten Anordnung nur einen Teil der Windungen vom Primärstrom durchfließen lassen würde, dann würde das Joch die magnetischen Kraftlinien nicht 'von den übrigen stromlosen Windungen abschirmen können, wie dies bei der Anbringung eines ]oches gemäß der Erfindung der Fall ist.

Da es sich um Öfen handelt, die mit höheren Frequenzen betrieben sind, muß natürlich entsprechend den bekannten Regeln der Elektrotechnik die Blechstärke dieser magnetischen Bügel kleiner gewählt werden (für Frequenzen von 1500 bis 10 000 beispielsweise bis zu 0,05 bzw. 0,03 mm Blechstarke).

Da die Bündel eine möglichst kleine Hysterese haben müssen, empfiehlt es sich, für die Bündel nicht Siliciumeisen, sondern Nickeleisenlegierung zu verwenden, deren Wattverluste nur V₃ bis Vi des Siliciumeisens betragen.

Claims

Patentansprüche:

1. Kernloser Induktionsofen mit zylinderförmiger oder konischer Induktionsspule, bei der nur die mittleren Spulenwindungen von Strom durchflossen werden, während die oberen und unteren Windungen nicht von Strom durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die äußersten (obersten bzw. untersten) stromdurchflossenen und die benachbarten nichtstromdurchflossenen Windungen der Spule Bündel aus lameliiertem ferromagnetischem Werkstoff eingelegt sind.

2. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechbündel zwischen den Spulenwindungen mit ihren up größten Flächen in Ebenen parallel zur Windungsebene liegen.

3. Induktionsofen nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechbündel zwischen den Spulenwindungen hochkant angeordnet sind.

4. Induktionsofen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bleche der Bündel an der Außenseite der Spule fächerförmig auseinandergezogen sind. .

5. Induktionsofen nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die am oberen und unteren Ende des stromdurchflossenen Teiles der Spule eingesetzten Bündel aus ferromagnetischem Werkstoff bügelförmig miteinander verbunden sind.

6. Induktionsofen nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündel aus Nickeleisenlegierungen, vorzugsweise solchen mit 40 bis 5ο 0/0 Nickel, bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen