DE7606071U1

DE7606071U1 - Kanalschmelzofen fuer metalle und legierungen

Info

Publication number: DE7606071U1
Application number: DE7606071U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1977-05-18
Also published as: JPS51113230A; ATA164176A; SE413575B; CH604460A5; SE7602688L; BE839232A; FR2303439B1; FR2303439A1; GB1539763A; AT350801B; DE2608310A1; DE2608310C2; JPS5840839B2; US4021602A; IT1056870B

Description

β β Λ β ί
■ 9·* C · ·4

· H β Ο

PL

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Kanalschmelzofen für Metalle und Legierungen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kanalschmelzofen für Metalle und Legierungen, der einen Schmelzbehälter, mindestens eine thermisch isolierte Führung, die unter dem Schmelzbehälter eine in der vertikalen Ebene oder schräg angeordnete Schlinge bildet und deren innerer Kanal mindestens zwei verschiedene Bereiche des Bodens des Schmelzbehälters verbindet, eine Induktionsvorrichtung zur Heizung und zum Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Kanal in einer Richtung, wobei die Induktionsvorrichtung durch einen Transformator mit einem quer durch die Kanalschlinge durchgehenden Eisenkern gebildet ist, und zwei Wechiselstromquellen enthält, von denen eine Quelle eine Mehrphasenquelle ist, und die zur Speisung der Induktions-

7,606071 18.05.77

vorrichtung dienen.

Kanalschmelzöfen der anfangs genannten Ar-t sind bereits "bekannt. Um den Eisenkern des Transformators ist eine Erregungsspule angeordnet, die die Primärseite des Transformators bildet. Die mit nur einer Windung versehene Sekundärseite ist durch eine Schlinge des geschmolzenen Metalls gebildet, das im Kanal enthalten ist, und schlifsst sich im oberhalb des Kanals angeordneten Behälter.

Der Wechselstrom in der Primärwicklung erzeugt infolge der Induktion in der Schlinge des Kanals einen Sekundärwechselstrom, der infolge des Joule-Effektes die Wärmeentwicklung verursacht»

Diese bekannte Anordnung des Kanalofens weist zwei folgende Nachteile auf. Der elektrische Widerstand dec Sekundärstromes ist hauptsächlich im langen und schmalen Kanal konzentriert, während das geschmolzene Metall im Behälter einen sehr breiten Weg dem Stromdurchgang bietet. Die elektrische Heizleistung wird demgemäss hauptsächlich im Kanal und nicht im Behälter abgegeben, was eine Ueberhitzung des im Kanal enthaltenen Metalls verursacht. Der weitere Nachteil liegt darin, dass die elektrodynamischen Beanspruchungen während des Durchganges des Heizstromes senkrecht zur Richtung des

zur^

Heizstromes und quer /Längsrichtung des Kanals entstehen, wobei die Beanspruchungen Wirbelbewegungen erzeugen, die unerwünscht sind, weil sie einen Verschleiss der feuerfesten

7606071 18.05.77

• t « · r »

Wandungen des Kanals verursachen.

Um diese Nachteile wenigstens scheinbar zu beseitigen, wurde es "bereits vorgeschlagen, im äusseren oder inneren Teil der Schlinge des Kanals zusätzlich .einen Induktor anzuord-

ist

nen, der durch eine Mehrphasenspule gebildet^f^die ein eigenes Drehfeld zum Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals erzeugt. Schon mit einer Induktionsheizspule wurde ein "bestimmter Umlauf des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals beobachtet, der Grund dieses allgemein sehr langsamen Umlaufs wurde jedoch schlecht erkannt. Es wurde allgemein angenommen, dass diese sehr langsame Zirkulation durch die unvermeindliche Assymetrie der Kanalkonstruktion und durch sekundäre Wirkungen der elektrodynamischen Beanspruchungen während des Durchganges des Heizstromes verursacht ist. Diese sehr langsame Zirkulation reichte allerdings nicht zur Beseitigung der zwei obengenannten Nachteile und es wurde darum für nötig gehalten, einen zusätzlichen mehrphasigen Induktor zur Erzeugung eines relativ schnellen Zwangsumlaufes des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals einzuordnen.

Wenn der zusätzliche mehrphasige Induktor mit dem Heizinduktor zwischen dem Kern des Transformators und der Schlinge des Kanals, wie das allgemein üblich ist, zeigt sich der Nachteil, dass, der zwischen dem anderen Induktor"und dem Kanal angeordnete weitere Induktor eine elektromagnetische Abschirmung bildet, die die magnetische Kupplung

7606071 18.05.77

Vt 1, I I t

> > » I t 1 ♦ 1 I

viii« «

j I I < *

" ... ι. ti Hit I

des zweiten Induktors mit dem Kanal vermindert. Das vermehrt elektrische Verluste und vermindert den Wirkungsgrad des Ofens. Unter der Voraussetzung, dass der Platz zur Unterbringung eines oder beider Induktoren im Inneren der Schlinge §

1 des Kanals relativ klein ist, bedeutet die Anornung eines zusätzlichen Induktors eine Verminderung der zur Heizung

verfügbaren Leistung und damit auch eine Verminderung der Leistung des Ofens oder wenigstens eine Vergrösserung der Gasamtabmessungen des Ofens.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere darin, die beschriebenen Nachteile bei einem Ofen der eingangs genannten Art zu beseitigen und einen Kanalschmelzofen zu schaffen, bei dem die Induktionsvorrichtung eine Spule enthält, die gleichzeitig die Heizung und den Zwangs- '* umlauf des geschmolzenen Metalls in einer Richtung im Kanal sichert. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Induktionsvorrichtung zu schaffen, die zur Heizung und zum Zwangsumlauf dient und eine einzige Spule mit kleinem Rauminhalt enthält, deren Leiter leicht kühlbar sind, um einen Ofen mit einer grossen Leistung und relativ kleinen Abmessungen realisieren zu körinen.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Induktionsvorrichtung für eine schlingenförmige Führung nur eine einzige Spule enthält, die durch zwei Schichten von Leitern gebildet ist, die gemäss Schraubenlinien gewickelt sind, deren Axialschritt der axialen Länge

7606071 18.05.77

R Μ· »til ( I I 1 M "Γ

I III • III

t III

-.11 I I |'

der Spule in bezug auf einen halben Umlauf der Bewicklung gleicht, wobei die schraubenlinienförmigen Leiter, die in zwei Schichten angeordnet sind, zwei ttberkreuzte Gruppen von Leitern bilden und miteinander so verbunden sind, dass sie eine Serienwellenwicklung bilden, die Spule in η Paare (n£3) von Stromkreisen geteilt ist, von denen jeder m Windungen enthält, die regelmässig um den Umfang der Spule verteilt sind, die beiden Stromkreise von jedem Paar einer von dem anderen durch Rotation um 180° um die Achse der Spule hergeleitet und miteinander in Serie additiv vom Gesichtspunkt der axialen Komponente des entstehenden magnetischen Flusses verbunden sind, wobei die obengenannten Paare im Kreis um 2tr/n um die Achse der Spule so versetzt sind, dass sie η Phasen bilden, die um 2it/n versetzt sind und jede von ihnen einen Eintritt, einen Austritt und einen Mittelpunkt aufweist, die η Eintritte gemeinsam mit einer ersten Klemme und die η Austritte gemeinsam mit einer zweiten Klemme verbunden sind, und dass die zwei Stromquellen eine Quelle eines einphasigen Heizstromes, die mit obengenannten zwei Klemmen verbunden ist, und eine Quelle eines n-phasigen Stromes zur Zirkulation umfassen, dessen η Phasen bzw. mit η Mittelpunkten der η Phasen der Spule verbunden sind.

Dank dieser Anordnung erzeugt die einzige Spule gleichzeitig einphasige Drehströme zur Heizung und mehrphasige Ströme, die den Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Kanal sichern.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungs-

7606071 18.05.77

m, () m ■> >ι (lit Ii

^W III Il

• I I III

• I III

t ι ι tt r it

gegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt

Pig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform der Erfin-

dung, teilweise im vertikalen Schnitt, Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den inneren Teil des

Kanalofens gemäss Pig. 1, rait dem schlingenförmigen

Kanal und mit der eine einzige Spule enthaltenden

Induktionsvorrichtung,
Mg. 3 den Schnitt III-III aus Pig. 2,
Fig. 4 eine Induktionsspule gemäss der Erfindung in perspek-

tiver Ansicht,
Fig. 5 die Induktionsspule gemäss Fig 4 in einer ebenen Ab-

wicftung,
Fig. 6 eine schematische, Perspektive Ansicht, mit einer

Darstellung der Verbindungen der Stromkreise gemäss

Fig. 4 und 5,
Fig. 7 ein elektrisches Schema, das die Schaltanordnung

der Spule gemäss Fig. 4 und 5 an eine einphasige

Stromquelle und an eine mehrphasige Stromquelle zeigt,

wobei die einphasige Stromquelle der Heizung und die

dreiphasige dem Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls . · dienen,

Fig. 8 eine Konfiguration der dreiphasigen Ströme am Umfang

der Induktionsspule gemäss Erfindung, Fig. 9 eine schematische Teilansicht auf den inneren '..'eil

des Kanalofens mit einer Darstellung des magnetischen

Drehfeldes, das den Zwangsumlauf des geschmolzenen

Metalls im Kanal verursacht,

7606071 18.05.77

III» Il

' ' I Ί I II·! • · · II» III II« Il I I I I I ·|

⁰I 4%

Pig. 10 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei jedoch dieses Beispiel zwei schlingenftfrmige Kanäle und für jeden Kanal eine Induktionsvorrichtung zeigt und

Fig. 11 zeigt eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung des magnetischen Drehfeldes, das von den zwei in Fig. 10 dargestellten Induktionsvorrichtungen erzeugt wird.

Der Kanalofen gemäss Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Er enthält in an sich bekannter Weise einen Schmelzbehälter 1, dessen sehr dicke Wandungen aus einem feuerfesten Material bestehen, und der einen ebenen, horizontal angeordneten Boden la enthält. Unter dem Schmelzbehälter 1 ist eine aus feuerfesten Wandungen bestehende Führung 2 angeordnet, die eine Schlinge in der vertikalen Ebene bildet. Die Enden des inneren, durch die Führung 2 gebildeten Kanals 2a münden in zwei verschiedenen Bereichen des Bodens la des Schmelzbehälters 1, insbesondere in diametral entgegengesetzten Bereichen des Bodens la, falls der Schmelzbehälter 1 zylindrisch ausgebildet ist. Die feuerfesten Wandungen der Führung 2 sind z.B. in einer an sich bekannten Weise so ausgebildet, dass sie aus einem Komplex 3 von Betonringen bestehen, wobei die Steifheit des Komplexes 3 durch ein aussen metallisches und innen mit Ofensteinen bedecktes Gehäuse 4 gesichert J.st. Ein magnetischer Kern 6 tritt quer durch die Mittelöffnung der durch die Führung 2 gebildeten Schlinge durch. Wie in Fig« 2 und 3 dargestellt, ist in dieser beispielsweisen Ausführungsform der magnetische

7606071 18.05,77

it <c it <*«« m «*

Kern 6 durch radiale Bleche 6a_p vorzugsweise durch in Form einer Evolvente ausgebildete Bleche gebildet, die auf dem Mittelkern 7 angeordnet sind, In Fig. 2 ist nur eine kleine Anzahl von Blechen 6a gezeigt, damit die Zeichnung nicht überfüllt wird, es ist jedoch selbstverständlich, dass die Anzahl der Bleche sehr wichtig ist und dass jedes Blech mit seinen beiden .achen die anliegenden Bleche berührt.

Der magnetische Kern 6 ist mit zwei Jochen 8 ergänzt, die aus einem plattenförmigen magnetischen Material bestehen und senkrecht zum Kern 6 angeordnet sind, und ist weiter mit zwei Balken 9 versehen, die ebenfalls aus einem plattenförmigen magnetischen Material hergestellt sind. Um den magnetischen Kern 6 ist eine Induktionswicklung 10 gewickelt. Im dargestellten Beispiel besteht die Induktionswicklung 10 aus zwei Mänteln oder Schichten, die durch sich überdeckende leiter 10a und 10b gebildet und mit isolierenden Schutzmänteln 17a und 17b geschützt sind, wobei die Schutzmantel bzw. als ein innerer und ein ausserer ausgebildet sind, die konzentrisch auf den zwei sich überdeckenden Schichten 10a und 10b angeordnet sind. Zwischen dem aus Betonringen bestehenden Komplex 3 und der Indulctionswicklung 10 ist ein unmagnetischer Metallkranz 15 eingelegt, der durch umlaufendes Wasser gekühlt wird. Im dargestellten Beispiel sind die die Induktionswicklung 10 bildenden Leiter durch hohle Leiter gebildet, die untereinander auf zwei Enden der Wicklung mittels ebenfalls hohler Anschlüsse verbunden sind. Das Schema der Spule wird später beschrieben. Die durch die hohlen Leiter gebil-

7606071 18.05.77

I f I fl · *

dete Wicklung 10 ist mit ei ner Flüssigkeit gekühlt. Zu diesem Zweck sind wenigstens bestimmte hohle Anschlüsse 14 mit Verbindungsstutzen versehen, die das Verbinden der hohlen Leiter der Wicklung 10 mittels Isolationsrohre 18 mit zwei Kollektoren 15a und 15b erlauben, wobei die Kollektoren z.B. an Rändern des Metallkranzes 15 befestigt sind. Der Kollektor 15a ist z.B. als ein Verteiler ausgebildet, der die Speisung der Leiter der Spule mit einer Kühlflüssigkeit erlaubt, die aus einer nicht dargestellten Quelle stammt, z.B. aus einer Quelle des Kaltwassers, wobei der Kollektor 15b z.B. einen Austritt der Kühlflüssigkeit bilden kann. Der unmagnetische Metallkranz 15 wird durch Wasserrohre 16 gekühlt, die an der inneren Seite des Metallkranzes 15 angeordnet und mit Kühlwasser z.B. mittels des Kolellektors 15a gespeist werden.

Gemäss der vorliegenden Erfindung erlaubt eine einzige Induktionsspule 10 gleichzeitig eine Versorgung der Heizung und des Zwangsumlaufes des geschmolzenen Metalls im Inneren des Kanals 2a, was mit der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Schaltanordnung ermöglicht ist. In Fig.4 ist die Induktionsspule in perspektiver Ansicht gezeigt, wobei Fig. 5 eine ebene Abwicklung gemäss der Linie A-A¹ aus Fig. 4 veranschaulicht. In Fig. 5 sind die Leiter, die die äussere Schicht 10a (s. Fig. 2 und 3) bilden, mit vollen Linien gezeichnet und die die innere Schicht IQb bildenden Leiter mit unterbrochen Linien.

Fig. 4 und 5 zeigen, dass die in beiden Schichten angeord-

7606071 18.05.77

¹I** Il >· «ikft * ι <

neten Leiter gemäss Schraubenlinien gewickelt sind, deren Axialschritt der ganzen Länge der Spule in bezug auf einen halben Umlauf der Bewicklung gleicht, wobei die schraubenlinienförmigen Leiter, die in zwei Schichten angeordnet sind, zwei überkreuzte Gruppen von Leitern bilden und so miteinander verbunden sind, dass sie eine Serienwellenwicklung bilden. In dem betrachteten Beispiel (s. insbesondere Fig.

5 und 7) ist die Spule 10 in drei Paare von Stromkreisen mit je vier Windungen geteilt. Jeder Stromkreis enthält einen Eintritt und einen Austritt. Der erste Stromkreis

» des ersten Paares hat einen Eintritt E-, _o und einen Austritt

-

S, und der zweite Stromkreis des ersten Paares einen Ein-Ia

tritt E-,-. und einen Austritt S-,-. . Sinngemäss sind die Eintritte des ersten und zweiten Stromkreises des zweiten Paares mit E₀. und E₀-. benannt und die Austritte derselben Stromkreise mit Sp und Sp-, . Die Eintritte des ersten und des zweiten Stromkreises des dritten Paares sind durch E, und E^-, gekennzeichnet und die Austritte derselben Stromkreise durch S, und S,^. Fig. 4, 5 und 6 zeigen die verschiedenen obengannten Stromkreise, die regelmässig um den Umfang der Spule verteilt sind.Die beiden Stromkreise von jedem Paar sind einer von dem anderen durch Rotation um 180 um die Achse der Spule hergeleitet. Sie sind miteinander in Serie additiv vom Gesichtspunkt der axialen Komponente des entstehenden magnetischen Flusses verbunden. Das ist klar in Fig.

6 sichtbar, in der nur der erste un der zweite Stromkreis des ersten Paares veranschaulicht sind, wobei jeder dieser zwei Stromkreise wegen der Vereinfachung nur eine Windung

7606071 18.05.77

— »11 ·τ ι·,.» €«*«♦· * I "O

enthält. Pig. 6 zeigt weiter, dass in einem gegebenen Augenblick der Strom in den zwei Stromkreisen in der mit den Pfeilen dargestellten Richtung strömt. Die Flüsse <5_la und ^₁, , die von den zwei Stromkreisen erzeugt werden, zählen sich so zusammen, dass die Resultante $„ dieser zwei Flüsse in der Richtung der Spulenachse gerichtet ist.

Zurückkommend auf Fig. 4 und 5, sieht man, dass die Paare der Stromkreise im Kreis um 2ΠΓ/3 um die Achse der Spule so versetzt sind, dass sie drei Phasen bilden, die um 2fr/3 versetzt sind, wobei jede Phase einen Eintritt, z.B. E-, , E„ oder E, , einen Austritt, z.B. S-,, , Sp, oder S^,, und einen Mittelpunkt, z.B. PM₁, PMp oder PM, aufweist. Die Eintritte E-, , Ep und E, der drei Phasen sind gemeinsam mit einer gemeinsamen Klemme B-, und die Austritte S-,, , Sp, und S,-. mit einer anderen Klemme B_? verbunden. Bei der Verbindung der obengenannten Eintritte oder Austritte muss man darauf achten, dass der zu diesem Zweck verwendete Verbindungsleiter keine ganze Umdrehung macht, um keine Kurzschlusswindung zu schaffen.

Gemäss Fig. 7 ist eine Quelle 21 des einphasigen Wechselstromes mit den Klemmen B₁ und Bp verbunden. Diese Quelle 21 kann z.B durch eine Phase des Versorgungsnetzes gebildet sein. Wie später beschrieben wird, zirkuliert der Strom auü dieser Quelle durch verschiede, Stromkreise der Spule 10 und sichert die Heizung des geschmolzenen Metalls im Karial mittels der Induktion des einphasigen Heizstromes in der metallischen Schlinge, die durch das geschmolzene, im Kanal 2a

** XC ν

(I '■ IU ft I

■ ν

"befindende Metall gebildet ist.Eine weitere Quelle ist die Quelle 22 des dreiphasigen Wechselstromes, deren drei Phasen bzw. mit den Mittelpunkten PM,, PM„ und PM, der drei Phasen der Spule 10 verbunden sind. Die dreiphasige Quelle 22 kann z.B. durch einen dreiphasigen Wechselstromgenerator gebildet sein, der mit einem Motor angetrieben wird, dessen Umdrehungszahl steuerbar ist.Auf diese Weise kann man die

Frequenz des durch den Wechselstromgenerator erzeugten dreiphasigen Wechselstromes ändern. Dieser dreiphasige Strom ist zur Erzuegung eines eigenen Drehfeldes bestimmt, das den Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Kanal 2a des Ofens verursacht. Die beiden Quellen 21 und 22 liefern gegenseitig keinen Strom. Unter der Vorausetzung, dass die sechs Stromkreise identisch sind, bilden diese eine aus- t., geglichene Brücke mit sechs Zweigen. Die Punkte B₁ und B₀ y

bilden Nullpunkte, in denen sich die Ströme, die von der ψ Quelle 22 in die drei Phasen geliefert werden, in jedem ^ Augenblick annullieren, so dass kein Strom aus der Quelle jf 22 die Quelle 21 durchströmt. Die Mittelpunkte PM₁, PM₂ und PM, sind gegenüber dem aus der Quelle 21 stammenden Strom äquipotentiel. Infolgedessen strömt kein aus der Quelle 21 stammender Strom durch die Quelle 22. Die zwei Quellen 21 und 22 sind also ganz unabhängig.

Die Haupteigenschaft der Induktionsspule 10 gemäss der Erfindung (s. Fig. 4 bis 7) liegt darin, dass der alle Leiter durchgehende Strom gleichzeitig eine kreisförmige und eine axiale Komponente aufweist, die z.B. Projektionen der Vekto-

7606071 18.0Ü77

4 1 ι ν * >.

ren in die berücksichtigten Richtungen sind. Der resultierende Strom, der durch die Tätigkeit der zwei Ubereinander-

entsteht

liegenden Schichten, wird als eine Vektorsumme der Stromkomponenten erhalten. Wenn die sich summierenden Ströme in denselben Stromkreis gehören, erhält man den Absolutwert? ein Umlauf in Richtung der SahPaubenlinie ist jedoch aufsteigend (s. Pig. 6) und der andere wieder gemäss der Schraubenlinie absteigend, so dass sich die kreisförmigen Komponenten zusammenzählen und die axialen annulieren. Wenn die Ströme in t den sechs Stromkreisen gleich sind, wirken im ganzen nur die kreisförmigen Ströme, deren Anzahl der Anzahl der Windungen der Spule entspricht, und es entstehen keine Schwingungen der Spule. Die gesamte Summe der axialen Komponenten des magnetischen Flusses, die durch die Windungen des kreisförmigen Stromes erzeugt werden, induziert in der aus dem geschmolzenen, sich im Kanal 2a des Ofens befindenden Metall bestehenden Schlinge den einphasigen Heizwechselstrom. Die Anzahl der Leiter der Spule ist so gewählt, dass der induzierte Heizstrom· das geschmolzene Metall an einer Temperatur hält, die wenigstens der Schmelztemperatur des genannten Metalls oder der metallischen Legierungen entspricht, die im Schmelzbehälter enthalten sind.

Wenn jedoch in einem Punkt des äusseren Umfangs der Spule die sich zusammensetzende Ströme verschieden sind, weil die sich kreuzenden Leiter in zwei verschiedene Phasen der Spule gehören, ändert sich die Richtung und die Amplitude oder die Intensität des resultierenden Vektors in jedem Augenblick

7606071 18.05.77

Ii ι ι ι ι ι >

Il Il

■ I I III

• III

I III

III · Il

als eine Funktion der Schwankungen der sich zusammensetzenden Ströme, und dieser Vektor bildet einen Drehvektor, der die Frequenz des zirkulierenden Stromes quer durch die Spule aufweist.

Man kann die einzelnen lokalen Vektoren verbinden und somit die gesamte Gestaltung der resultierenden Ströme der Spule erreichen. Man erhält einen Komplex von geschlossenen Linien, die diametral um zwei Punkte angeordnet sind, wobei die Punkte zwei Pole (Nord und Süd) auf der Oberfläche der Spule darstellen. Auf diese Weise entsteht ein Fluss des zweipoligen seitlichen Feldes, also radial orientiert, der senkrecht zum axialen Fluss steht und dessen Aenderungen den Heizstrom induzieren. Die Kraftlinien des zweipoligen seitlichen Feldes sind in Fig. 9 veranschaulicht. Da sich der Fluss z.B. in Richtung des Pfeiles F in bezug auf den Kern 6 dreht (Fig. 9), soll man diesen Kern, wie oben beschrieben, aus magnetischen radialen Blechen, z.B. aus Blechen in Form einer Evolvente herstellen,

Fig. 10 zeigt eine weitere Variante des Schmelzofens, die an sich bekannt is^und bei der die vorliegende Erfindung ebenfalls Verwendung finden kann. Diese Ausführungsform enthält dieselben Bestandteile mit derselben Funktion, wie die schon beschriebene erste Ausführungsform. Die oben beschriebenen Bezugszahlen gelten für gleiche Teile auch in Fig. 10. Unter dem Schmelzbehälter 1 sind zwei schlingenförmige Führungen angeordnet· Innere Kanäle 2a und 2b

7606071 18.05.77

' i ι *

Bind in einer vertikalen Ebene situiert und weisen einen geraeinsamen Teil So auf. Dies«? Ausführungsvariante enthält zwei magnetische Kerne 6, die aus radialen oder in Form einer Evolvente ausgeführten Blechen bestehen. Jeder Kern 6 tritt ■ quer durch eine Fanalschlinge 2a oder 2b und beide Kerne 6

; sind mittels der Joche 8 so verbunden, dass diese den magnetischen Kreis schliessen. Jeder Kern 6 ist mit einer Induktionswicklung 10 versehen, deren Spule eine Struktur aufweist, wie es in Fig. 2 bis 7 gezeigt ist. Beide Spulen sind

:' gegenüber sich so angeordnet, dass die Zwangsumläufe des

geschmolzenen Metalls in den Kanälen 2a und 2b in dem ge-

% meinsamen Teil 2c dieselbe Richtung aufweisen. Das in Fig.

11 gezeigte Drehfeld, das von der zum Kanal 2a zugeteilten

If Spule 10 erzeugt ist, dreht sich in der der Uhrzeigerrichtung

entgegengeststen Richtung und das Drehfeld im zweiten Teil in der Uhrzeigerrichtung. Unter diesen Bedingungen wird das geschnolzene Metall in· den Kanälen 2a und 2b in der durch die Pfeile gezeigten Richtung und in dem gemeinsamen Teil 2c des Kanals in Richtung nach oben zirkulieren. Es ist ebenfalls möglich die Anordnung der zwei Spulen Io so zu ändern, dass das geschmolzene Metall im gemeinsamen Teil 2c des Kanal von oben nach unten fliesst.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte jede Spule 10 in mehr als drei Paare der Stromkreise geteilt sein und jeder Stromkreis kann mehr oder weniger als vier Windungen enthalten. Nach der allgemeinen Formulierung kann die Spule 10 in η Paare (n*£ 3) von Stromkreisen geteilt sein, von denen jeder m Windungen (m^l) enthält. Man kann

7606071 18.05.77

I 1 II

I Cite

<<< ■ ι ι ·

• ti» ti ft IUI

z.B. η = 6 wählen; in diesem Fall trägt die Spule 10 sechs Phasen und die Quelle 22 wird als eine sechsphasige Wechselstromquelle ausgeführt.

Bezeichnungsliste

1 β Schmelzbehälter

la = Boden des Schmelzbehälters

2 = Führung

2 a = Kanal 2b = Kanal

3 = Komplex der Betonringe

4 = Gehäuse

5 = Ofensteine

6 = magnetischer Kern

7 = Mittelkern

8 = Joch

9 = Balken

- Induktionswicklung

= Anschluss

= Metallkranz 15a β Kollektor 15b » Kollektor 17a = Schutzmantel 17b s= Schutzmantel

« Wasserrohr

= Isolationsrohr

= einphasige Wech3elstromquelle

s= dreiphasige Wechselstromquelle

7606071 iifco&77 J

■·■■ " — " ■ ■ ■■ "■ " ti

Claims

I I fl · * Yl • I I I I I U I II. U - 17 - Sohutzansprüohe

1. Kanalschmelzofen für Metalle und Legierungen, der einen Schmelzbehälter, mindestens eine thermisch isolierte Führung, die unter dem Schmelzbehälter eine in der vertikalen Ebene oder schräg angeordnete Schlinge bildet und deren innerer Kanal mindestens zwei verschiedene Bereiche des Bodens des Schmelzbehälters verbindet, eine Induktionsvorrichtung zur Heizung und zum Zwangsumlauf des geschmolzenen Metalls im Kanal in einer Richtung, wobei die Induktionsvorrichtung durch einen Transformator mit einem quer durch die Kanalschlinge durchgehenden Eisenkern gebildet ist, und zwei Wechselstromquellen enthält, von denen eine Quelle eine Mehrphasenquelle ist und die zur Speisung der Induktionsvorrichtung dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsvorrichtung für eine oder je eine schlingenförmige Führung nur eine einzige Spule enthält, die durch zwei Schichten von Leitern gebildet ist, die gemäss Schraubenlinien gewickelt sind, deren Axialschritt der axialen Länge der Spule in bezug auf einen halben Umlauf der Bewicklung gleicht, wobei die schraubenlinienförmigen Leiter, die in zwei Schichten angeordnet sind, zwei überkreuzte Gruppen von Leitern bilden und miteinander so verbunden sind, dass sie eine Serienwellenwicklung bilden, die Spule in η Paare (n ^- 3) von Stromkreisen geteilt ist, von denen

7606071 18.05.77

α 76 Οβ 071.¹I ' ! S. /I". CEM 1*139 D GfM

Ii I » ) M

11 > < >

jeder m Windungen enthält, die regelmässig um den Umfang der Spule verteilt sind, die beiden Stromkreise von jedem Paar einer von dem anderen durch Rotation um l8O um die Achse der Spule hergeleitet und miteinander in Serie additiv vom Gesichtspunkt 4er axialen Komponente des entstehenden magnetischen Flusses verbunden sind, wobei die obengenannten Paare im Kreis um 2 f/n um die Achse der Spule so versetzt sind, dass sie η Phasen bilden, die um 2 t'/n versetzt sind und jede von ihnen einen Eintritt, einen Austritt und einen Mittelpunkt aufweist, die η Eintritte gemeinsam mit einer ersten Klemme und die η Austritte gemeinsam mit einer zweiten Klemme verbunden sind, und dass die zwei Stromquellen eine Quelle eines einphasigen Heizstromes, die mit obengenannten zwei Klemmen verbunden ist, und eine Quelle eines n-phasigen Stromes zur Zirkulation umfassen, dessen η Phasen bzw. mit η Mittelpunkten der η Phasen der Spule.

2. Kanalschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsvorrichtung einen an sich bekannte^ aus radial oder in Evolventenform angeordneten Blechen bestehenden magnetischen Kern enthält.

3. Kanalschmelzofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule der Induktionsvorrichtung drei

G 76 06 071. 4 il « « I « ·ΙΙ
^ » * t f « · I. · t
• * » ICI »ft CEM 1439 D Hb GM r β - 19 -

Paare der Stromkreise enthält und dass die Quelle des mehrphasigen Stromes eine Quelle des dreiphasigen Stromes ist.

4. Kanalsc¹ lelzofen nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle des dreiphasigen Stromes ein dreiphasiger

Wechselstromgenerator mit steuerbarer Umdrehungszahl ist.

5. Kanalschmelzofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter der Spule in an sich bekannter Weise hohl und mit einer Kühlungsflüssigkeit durchflossen sind.

6. Kanalschmelzofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei schlingenförmige Führungen enthält, die in einer Ebene angeordnet sind und deren Kanäle einen gemeinsamen Teil bilden, und dass je eine Spule

!5 in einer Schlinge der gemeinsamen Führung angeordnet ist, wobei die zwei Spulen so angeordnet sind, dass die entstehenden Zwangsumläufe in dem gemeinsamen Teil der zwei Kanäle in gleicher Richtung verlaufen.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.