EP0038577A1 - Cooling arrangement for electric furnaces - Google Patents

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Publication number
EP0038577A1
EP0038577A1 EP81200112A EP81200112A EP0038577A1 EP 0038577 A1 EP0038577 A1 EP 0038577A1 EP 81200112 A EP81200112 A EP 81200112A EP 81200112 A EP81200112 A EP 81200112A EP 0038577 A1 EP0038577 A1 EP 0038577A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
emergency
coolant
heat exchanger
pump
primary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP81200112A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Otto Hochstrasser
William S. Ruby
Frank V. Madaffore
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Switzerland filed Critical BBC Brown Boveri AG Switzerland
Publication of EP0038577A1 publication Critical patent/EP0038577A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/24—Cooling arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein

Definitions

  • the present invention relates to the cooling of electric induction furnaces and relates in particular to new methods and devices for emergency cooling of such furnaces.
  • the primary cooling liquid is specially pretreated, for example demineralized, in order to prevent corrosion and deposits in the various coils and passages through which flow passes.
  • an additive such as glycol is added to prevent freezing when the stove is shut down in cold weather.
  • These pretreatments are quite expensive.
  • the flow path of the primary cooling liquid is arranged as a closed circuit, and the external primary heat exchanger works with indirect heat exchange, i.e. the heat from the cooling liquid is transferred through pipe walls to another liquid that does not come into direct contact with the cooling liquid.
  • a circulation pump is arranged in the closed circuit and pumps the primary cooling liquid so that the same liquid circulates through the furnace, through the indirect primary heat exchanger and back again through the furnace.
  • the emergency cooling arrangement consisted of devices for supplying an emergency cooling liquid into the system.
  • An emergency coolant line is usually provided, which is connected to an urban water supply serving as a source of emergency coolant.
  • a valve in the emergency coolant line opened and city water was forced into and through the stovepipes under its own pressure; the emergency coolant, i.e. the city water, the primary coolant in front of it and expelling it through a drain.
  • the prior art emergency cooling system was simple and easy to use, but had two disadvantages. First, it caused a loss of the expensive primary coolant. Secondly, it also caused the furnace cooling system to be charged with untreated water, which increased the potential risks of corrosion and build-up.
  • the present invention solves these problems of the prior art and creates new and effective arrangements for cooling an electric furnace in the event of a malfunction in the primary coolant pump system or in the primary heat exchanger.
  • these new leaders regulations for the loss of the processed primary coolant, and the primary cooling system is exposed to corrosive and batch-promoting effects of the emergency coolant.
  • the subject of the present invention is first of all the new arrangements for emergency cooling, which are made in such a way that at least a part of the primary cooling liquid is allowed to flow through a bypass line in order to bypass the separate heat exchanger and through a second heat exchanger in the bypass line.
  • a pressurized emergency coolant such as water from the city supply, is passed through the second heat exchanger and the flow energy of the emergency coolant is used to convey the primary coolant through the bypass line and through the second heat exchanger.
  • the invention further relates to a bypass line in an electric furnace cooling system in order to let at least a part of the primary cooling liquid bypass its primary heat exchanger.
  • a second heat exchanger is connected to this bypass line.
  • An emergency coolant line is also provided to supply a flow of emergency coolant, e.g. Water from an urban supply to pass through the second heat exchanger;
  • devices are also provided in order to use the flow energy of the emergency cooling liquid to convey the primary coolant through the bypass line and through the second heat exchanger.
  • the present invention uses a hydraulic motor which is arranged in the emergency coolant line and a pump in the bypass line.
  • a device such as a common shaft is provided between the rotors of the motor and the pump.
  • the flow of the emergency coolant through the emergency line rotates the rotor of the motor and this in turn drives the pump rotor.
  • the flow energy of the cooling liquid in the emergency coolant line is thus used to convey the primary coolant through the bypass line and through the second heat exchanger.
  • Fig. 1 produces one Conventional induction furnace 10, which is provided with a closed circulation cooling system including a primary heat exchanger L2, a coolant outflow line 14 running from the furnace to the heat exchanger 12 and a coolant return line 16 running from the heat exchanger to the furnace.
  • a circulation pump 18 is arranged in the outflow line 14.
  • the system is filled with a primary cooling liquid, such as treated water, which is circulated by means of the pump 18 through cooling coils in the furnace 10 (not shown) and through a coil arrangement 20 in the primary heat exchanger 12.
  • the primary coolant absorbs heat in the furnace coils and transfers this heat to the primary heat exchanger 12.
  • a fan 22 is provided which presses air over the coil arrangement 20 in order to cool the primary cooling liquid before it is returned to the furnace.
  • the cooling system according to FIG. 1 further comprises an air / water separator 24 which is connected upstream of the pump 18 in the outflow line 14.
  • the air / water separator also has a riser 26 which leads to an expansion vessel 28 arranged a few meters above the separator 24. This is provided on the inside with a spray head 30 which receives fresh water from an external source (not shown) via a supply line 32.
  • an outflow is provided in the expansion vessel 28, which comprises a gas outlet 34 and a drain 36.
  • a bypass line 38 around the primary heat exchanger 12 is provided, which runs in the vicinity thereof between the outflow or return lines 14 and 16 and is connected to these; a bypass valve 40 is also arranged in the bypass line. Furthermore, bypass control valves 42, 44, 46 and 48 are located in the outflow or return lines 14 and 16 on both sides of the bypass line 38. By regulating the open position of the valves 40, 42, 44, 46 and 48, the primary coolant can be the primary heat exchanger 12 partially or completely bypassed.
  • the furnace 10 has associated electrical power supply devices 50 that operate in a known manner to supply the furnace with the appropriate electrical energy. These electrical devices are also cooled by the primary liquid, and branch outlet or return lines 14a and 16a are provided for this purpose, which run from the cooling coils (not shown) next to the electrical mains connection devices 50 to the main outlet and return lines 14 and 16, respectively to run.
  • An emergency cooling arrangement is also provided in the cooling system of the prior art according to FIG. 1.
  • This emergency cooling arrangement comprises an emergency coolant supply line 52 which is connected to a source of emergency coolant (not shown), e.g. an urban water supply is connected.
  • An emergency cooling control valve 54 and a check valve 56 are arranged in the emergency coolant supply line 52, which is connected to the return line 16.
  • the emergency cooling control valve opens and the emergency cooling liquid enters the cooling system and runs through the coils of the furnace 10 and out through the outlet line 16 to the air / water separator 24.
  • This emergency cooling liquid displaces the primary cooling liquid and presses it out of the line 16 upwards through the air / water separator 24 and the riser 26 into the expansion vessel 28, from where it is discharged via the outlet 36.
  • a one-way check valve 58 is arranged in the return line 16 upstream of the emergency coolant supply line 52, and a further check valve 60 is arranged in the outflow branch line 14a.
  • the cooling system according to the invention shown in FIG. 2 uses an emergency cooling arrangement which differs from that described in connection with FIG. 1.
  • an emergency bypass line 70 is provided which runs between the furnace coolant outflow line 14 and the return line 16 and connects them to one another.
  • An indirect water / water heat exchanger 72, an emergency coolant pump 74 and a check valve: 76 are connected to the emergency bypass line 70.
  • An emergency coolant line 78 is also provided. At one end, conduit 78 is connected to a source of pressurized emergency cooling water, such as a continuous water supply (not shown).
  • An emergency water valve 80 is arranged in line 78.
  • the emergency coolant line 78 runs from the valve 80 through the water / water heat exchanger 72 and through a hydraulic motor 82 to the duct.
  • the water / water heat exchanger 72 can be formed in any well known manner, preferably as a conventional tube construction, and arranged so that the emergency cooling water flows through the jacket as the primary coolant in the bypass line 70 flows through the tube.
  • the hydraulic motor 82 can be a reversely connected centrifugal pump in such an arrangement that the emergency cooling liquid, ie the pressurized water from the urban water supply, flows in through its outlet and flows out of its inlet. This reverse flow of water through the pump causes it to be driven like a turbine.
  • the hydraulic motor 82 and the emergency pump 74 have a common rotor shaft 84. The flow of city water through the turbine motor 82 causes the latter to rotate the shaft 84, which in turn drives the pump 74.
  • pump 74 circulates the primary coolant in the system through furnace 10 and through water / water heat exchanger 72.
  • the primary cooling liquid is cooled again and circulates back through the furnace.
  • the primary coolant remains in the system even in an emergency situation and is not exposed to the city water.
  • the emergency coolant from the urban water supply simultaneously provides cooling via the water / water heat exchanger 72.
  • the flow energy of the emergency coolant is used to drive the turbine motor 82, which in turn drives the pump 74, to maintain the primary coolant circuit between the furnace and the heat exchanger .
  • both the pump 74 and the check valve 76 are arranged such that the primary cooling liquid is conveyed through the furnace 10 in the same direction as in normal operation. Accordingly, similar cooling conditions are maintained during emergency cooling as in normal operation. It should also be noted that both the pump 74 and the motor 82 are arranged downstream of the heat exchanger 72 in terms of their flows. This serves to moderate the temperature of the fluids running through the motor and pumps.
  • the furnace 10 contains a ceramic crucible 86 mounted on a base plate 88 within a frame 90. At the upper end the crucible 86 is hinged Cover 92 provided.
  • An induction coil 94 made of commercially available, hollow copper rods surrounds the crucible 86, and the ends of this coil are connected to terminals 98 via power cables 96.
  • AC power from an external source (not shown) is applied to terminals 98 and through cables 96 to coil 94.
  • the resulting current flow through the coil causes heating inside the crucible 86, the is sufficient to melt a metal batch 100 contained therein or to keep it in the molten state.
  • the alternating current in the coil 94 also leads to the build-up of magnetic fields, which generate flows of the molten metal within the crucible, so that an automatic stirring action occurs, as shown by the curved arrows in FIG. 3.
  • the cables 96 are also hollow and, in addition to electric current, convey the cooling liquid to the coil 94.
  • the cables 96 are connected to the furnace coolant outflow or return lines 14 and 16, respectively.
  • FIGS. 4 and 6 show the construction of the pump 74 and motor turbine 82 used in the system according to FIG. 2.
  • the coolant pump 74 and the turbine motor 82 each consist of a centrifugal pump and are one at the opposite ends common base plate 106 mounted.
  • These pumps are well known per se and can be constructed in the same way, although in the case of the pump serving as the motor turbine 82 there is a connection 108, where the pump outlet would otherwise be located, the connection 108 forming the inlet for the drive fluid.
  • both the pump 74 and the motor turbine 82 are each equipped with a vane rotor 110. These rotors are connected to opposite ends of the common rotor shaft 84.
  • the shaft 84 rotates the rotor 110 of the pump 74, which in turn draws water from the circuit line 70 into its inlet 114 and urges the water out through its outlet and through the furnace 10.
  • Previously known emergency cooling systems required an emergency water flow rate of 38 liters per minute at a pressure of approximately 1.4 kg / cm 2 for a three and a half ton induction furnace. The greater part of this pressure drop was used to lift the water coming out of the furnace to the level of the expansion vessel 24, from where it could flow out via the drain 30.
  • the circulating water need not be pumped to this level, and a flow rate of 38 liters per minute can be achieved with a pump pressure of 0.7 kg / cm 2 .
  • a motor turbine as described here with 114 liters per minute at 3.2 kg / cm 2 of water flowing from the urban supply can drive a centrifugal pump with the required output for delivery.
  • the invention can be applied to any electric heating furnace requiring emergency cooling, whether the furnace contains a molten charge or not.

Abstract

Notkühlung für einen elektrischen Ofen (10) erfolgt dadurch, dass man Stadtwasser (78) durch eine Seite eines Wärmeaustauchers (72) und durch einen hydraulischen Motor (82) leitet und die Motorleistung zum Antrieb einer Pumpe (74) benutzt, welche die Kühlflüssigkeit im not Kreislauf durch den Ofen (10) und durch die andere Seite des Wärmeaustauschers (72) fördert.Emergency cooling for an electric furnace (10) takes place by passing city water (78) through one side of a heat exchanger (72) and through a hydraulic motor (82) and using the motor power to drive a pump (74), which coolant in the promotes circulation through the furnace (10) and through the other side of the heat exchanger (72).

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNGPRINCIPLES OF THE INVENTION Gebiet der ErfindungField of the Invention

Vorliegende Erfindung betrifft die Kühlung von elektrischen Induktionsöfen und bezieht sich insbesondere auf neue Verfahren und Vorrichtungen zur Notkühlung solcher Oefen.The present invention relates to the cooling of electric induction furnaces and relates in particular to new methods and devices for emergency cooling of such furnaces.

Darlegung des Standes der TechnikState of the art

Es ist bekannt, elektrische Induktionsöfen dadurch zu kühlen, dass man eine Primärkühlflüssigkeit wie Wasser durch Rohrschlangen in und um den Ofen strömen lässt und die Kühlflüssigkeit dann durch einen Primärwärmeaustauscher, z.B. einen Verdampfungskühlturm, führt. Derartige Kühlsyssteme sind in einer Veröffentlichung mit dem Titel Water Systems and Water Treatment for Coreless Induction Furnaces [Wassersysteme und Wasseraufbereitung für kernlose Induktionsöfen], 1977 als Bericht des Komitees 8C der American Foundrymen's Society, Incorporated, Des Plaines, Illinois, herausgegeben, dargestellt und be-. schrieben.It is known to cool electric induction furnaces by flowing a primary cooling liquid such as water through coils in and around the furnace and then cooling the liquid through a primary heat exchanger, e.g. an evaporative cooling tower. Such cooling systems are published, presented and illustrated in a publication entitled Water Systems and Water Treatment for Coreless Induction Furnaces, 1977, as a report by Committee 8C of the American Foundrymen's Society, Incorporated, Des Plaines, Illinois -. wrote.

Wie ebenfalls in der oben erwähnten Veröffentlichung angegeben wird die Primärkühlflüssigkeit besonders vorbehandelt, zum Beispiel entmineralisiert, um Korrosion und Ansätze in den verschiedenen durchströmten Rohrschlangen und Durchlaufstellen hintanzuhalten. Manchmal wird ein Zusatzstoff wie Glykol dazugegeben, um ein Einfrieren zu verhindern, wenn der Ofen bei kalter Witterung stillgesetzt wird. Diese Vorbehandlungen sind ziemlich kostspielig. Um den aufbereiteten Zustand dieser Kühlflüssigkeit aufrechtzuerhalten und die Notwendigkeit des Zusatzes wesentlicher Mengen weiterer Flüssigkeit zu ver-, meiden, wird deshalb der Strömungsweg der Primärkühlflüssigkeit als geschlossener Kreislauf angeordnet, und der aussen liegende Primärwärmeaustauscher arbeitet mit indirektem Wärmeaustausch, das heisst die Warme aus der Kühlflüssigkeit wird durch Rohrwandungen hindurch an eine andere Flüssigkeit übertragen, die nicht direkt mit der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt. Eine Umwälzpumpe wird in dem geschlossenen Kreislauf angeordnet und pumpt die Primärkühlflüssigkeit, so dass dieselbe Flüssigkeit durch den Ofen, durch den indirekten Primärwärmeaustauscher und wieder zurück nochmals durch den Ofen umläuft.As also indicated in the above-mentioned publication, the primary cooling liquid is specially pretreated, for example demineralized, in order to prevent corrosion and deposits in the various coils and passages through which flow passes. Sometimes an additive such as glycol is added to prevent freezing when the stove is shut down in cold weather. These pretreatments are quite expensive. In order to maintain the conditioned state of this cooling liquid and to avoid the need to add substantial amounts of further liquid, avoid, the flow path of the primary cooling liquid is arranged as a closed circuit, and the external primary heat exchanger works with indirect heat exchange, i.e. the heat from the cooling liquid is transferred through pipe walls to another liquid that does not come into direct contact with the cooling liquid. A circulation pump is arranged in the closed circuit and pumps the primary cooling liquid so that the same liquid circulates through the furnace, through the indirect primary heat exchanger and back again through the furnace.

Es ist erforderlich, eine Notkühlanordnung vorzusehen, um Ueberhitzung des Ofens im Fall von Störungen in der Umwälzpumpe oder im Wärmeaustauscher zu verhindern. Bisher bestand die Notkühlanordnung aus Vorrichtungen zur Zufuhr einer Notkühlflüssigkeit in das System. Ueblicherweise wird dabei eine Notkühlmittelleitung vorgesehen, die an eine als Quelle für Notkühlflüssigkeit dienende, städtische Wasserversorgung angeschlossen ist. Bei Eintreten einer Störung öffnete sich ein Ventil in der Notkühlmittelleitung, und Stadtwasser wurde unter seinem Eigendruck in und durch die Ofenrohrschlangen gedrückt; dabei würde die Notkühlflüssigkeit, d.h. das Stadtwasser, das Primärkühlmittel vor sich her und durch einen Abfluss heraustreiben.It is necessary to provide an emergency cooling arrangement to prevent the furnace from overheating in the event of malfunctions in the circulation pump or in the heat exchanger. Until now, the emergency cooling arrangement consisted of devices for supplying an emergency cooling liquid into the system. An emergency coolant line is usually provided, which is connected to an urban water supply serving as a source of emergency coolant. When a fault occurred, a valve in the emergency coolant line opened and city water was forced into and through the stovepipes under its own pressure; the emergency coolant, i.e. the city water, the primary coolant in front of it and expelling it through a drain.

Das Notkühlsystem des Standes der Technik war einfach und leicht zu handhaben, jedoch besass es zwei Nachteile. Erstens verursachte es einen Verlust der teuren Primärkühlflüssigkeit. Zweitens führte es auch dazu, dass das Ofenkühlsystem mit nicht aufbereitetem Wasser beschickt wurde, was die möglichen Gefahren von Korrosion und Ansätzen vergrösserte.The prior art emergency cooling system was simple and easy to use, but had two disadvantages. First, it caused a loss of the expensive primary coolant. Secondly, it also caused the furnace cooling system to be charged with untreated water, which increased the potential risks of corrosion and build-up.

ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGGENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION

Vorliegende Erfindung löst diese Probleme des Standes der Technik und schafft neue und wirksame Anordnungen zur Kühlung eines elektrischen Ofens im Fall einer Störung im Primärkühlmittelpumpsystem bzw. im Primärwärmeaustauscher. Ausserdem führen diese neuen Anordnungen nicht zum Verlust der.aufbereiteten Primärkühlflüssigkeit, und das Primärkühlsystem wird korrodierenden und ansatzfördernden Wirkungen des Notkühlmittels ausgesetzt.The present invention solves these problems of the prior art and creates new and effective arrangements for cooling an electric furnace in the event of a malfunction in the primary coolant pump system or in the primary heat exchanger. In addition, these new leaders regulations for the loss of the processed primary coolant, and the primary cooling system is exposed to corrosive and batch-promoting effects of the emergency coolant.

Gegenstand vorliegender Erfindung sind zunächst die neuen Anordnungen zur Notkühlung, welche so getroffen werden, dass man mindestens einen Teil der Primärkühlflüssigkeit durch eine Umgehungsleitung strömen lässt, um den getrennten Wärmeaustauscher zu umgehen, und durch einen zweiten Wärmeaustauscher in der Umgehungsleitung leitet. Eine unter Druck stehende Notkühlflüssigkeit, wie Wasser von der städtischen Versorgung, wird durch den zweiten Wärmeaustauscher geführt, und die Strömungsenergie der Notkühlflüssigkeit wird dazu ausgenutzt, die Primärkühlflüssigkeit durch die Umgehungsleitung und durch den zweiten Wärmeaustauscher zu fördern.The subject of the present invention is first of all the new arrangements for emergency cooling, which are made in such a way that at least a part of the primary cooling liquid is allowed to flow through a bypass line in order to bypass the separate heat exchanger and through a second heat exchanger in the bypass line. A pressurized emergency coolant, such as water from the city supply, is passed through the second heat exchanger and the flow energy of the emergency coolant is used to convey the primary coolant through the bypass line and through the second heat exchanger.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Umgehungsleitung in einem elektrischen Ofenkühlsystem, um mindestens einen Teil der Primärkühlflüssigkeit ihren Primärwärmeaustauscher umgehen zu lassen. Ein zweiter Wärmeaustauscher ist in diese Umgehungsleitung eingeschaltet. Ferner ist eine Notkühlmittelleitung vorgesehen, um einen Strom Notkühlflüssigkeit, z.B. Wasser von einer städtischen Versorgung, durch den zweiten Wärmeaustauscher zu leiten; ausserdem sind noch Vorrichtungen vorgesehen, um die Strömungsenergie der Notkühlflüssigkeit dazu auszunutzen, das Primärkühlmittel durch die Umgehungsleitung und durch den zweiten Wärmeaustauscher zu fördern.The invention further relates to a bypass line in an electric furnace cooling system in order to let at least a part of the primary cooling liquid bypass its primary heat exchanger. A second heat exchanger is connected to this bypass line. An emergency coolant line is also provided to supply a flow of emergency coolant, e.g. Water from an urban supply to pass through the second heat exchanger; In addition, devices are also provided in order to use the flow energy of the emergency cooling liquid to convey the primary coolant through the bypass line and through the second heat exchanger.

In einer speziellen Ausführungsform bedient sich vorliegende Erfindung eines hydraulischen Motors der in der Notkühlmittelleitung angeordnet ist, und einer Pumpe in der Umgehungsleitung. Zwischen den Rotoren des Motors und der Pumpe ist eine Vorrichtung wie eine gemeinsame Welle vorgesehen. Die Strömung der Notkühlflüssigkeit durch die Notleitung dreht den Rotor des Motors und dieser wiederum treibt den Pumpenrotor an. Die Strömungsenergie der Kühlflüssigkeit in der Notkühlmittelleitung wird somit dazu ausgenutzt, das Primärkuhlmittel durch die Umgehungsleitung und durch den zweiten Wärmeaustauscher zu fördern.In a special embodiment, the present invention uses a hydraulic motor which is arranged in the emergency coolant line and a pump in the bypass line. A device such as a common shaft is provided between the rotors of the motor and the pump. The flow of the emergency coolant through the emergency line rotates the rotor of the motor and this in turn drives the pump rotor. The flow energy of the cooling liquid in the emergency coolant line is thus used to convey the primary coolant through the bypass line and through the second heat exchanger.

Hiermit sind die wichtigeren Merkmale der Erfindung nun ziemlich allgemein umrissen, um das Verständnis der nachfolgenden, näheren Beschreibung davon zu erleichtern und um den vorliegenden Beitrag zum Stand der Technik besser zu würdigen. Natürlich besitzt die Erfindung noch weitere Merkmale, die unten mehr im einzelnen beschrieben werden. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass die dieser.Offenbarung zugrunde liegende Idee ohne weiteres als Basis für die Ausbildung weiterer Anordnungen zur Durchführung der verschiedenen Ziele der Erfindung in Betracht kommt. Es ist darum wichtig, sich zu vergegenwärtigen, dass diese Offenbarung auch solche gleichwertigen Anordnungen umfasst, die nicht ausserhalb der Wesensart und des Umfangs der Erfindung fallen.The more important features of the invention are now outlined rather broadly to facilitate understanding of the following detailed description thereof and to better appreciate the present contribution to the prior art. Of course, the invention has other features that are described in more detail below. It is obvious to a person skilled in the art that the idea on which this disclosure is based can readily be considered as the basis for the formation of further arrangements for carrying out the various objects of the invention. It is important, therefore, to be aware that this disclosure also includes equivalent arrangements that are not outside the spirit and scope of the invention.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Zur Erläuterung und Beschreibung wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ausgewählt, und diese ist in den beigefügten Zeichnungen, welche einen Teil der Patentschrift bilden, dargestellt. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Ofenkühlsystems nach dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 eine ähnliche Skizze wie in Fig. 1, die jedoch ein Ofenkühlsystem gemäss vorliegender Erfindung zeigt;
  • Fig. 3 eine perspektivische Schnittansicht eines Induktionsofens, in dem das Kühlsystem nach Fig. 2.angewandt wird;
  • Fig. 4 eine Stirnansicht eines neuartigen, im Ofenkühlsystem gemäss Fig. 2 angewandten Turbinen/Pumpenaufbaus;
  • Fig. 5 eine Seitenansicht des Turbinen/Pumpenaufbaus gemäss Fig. 4; und
  • Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Rotorverbindung für den Turbinen/Pumpenaufbau gemäss Fig. 4.
A preferred embodiment of the invention has been selected for purposes of illustration and description and is illustrated in the accompanying drawings which form a part of the specification. Show it:
  • Figure 1 is a schematic diagram of an oven cooling system according to the prior art.
  • Fig. 2 is a similar sketch as in Fig. 1, but showing an oven cooling system according to the present invention;
  • 3 is a perspective sectional view of an induction furnace in which the cooling system according to FIG. 2 is used;
  • FIG. 4 shows an end view of a novel turbine / pump structure used in the furnace cooling system according to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a side view of the turbine / pump structure according to FIG. 4; and
  • 6 is a perspective view of the rotor connection for the turbine / pump structure according to FIG. 4.

NAEHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUEHRUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lässt sich am besten durch vorherigen Hinweis auf Ofenkühlsysteme des Standes der Technik, wie in Fig. 1 gezeigt, erklären. Fig. 1 stellt einen herkömmlichen Induktionsofen 10 dar, der mit einem geschlossenen Umwälzkreislaufkühlsystem einschliesslich eines Primärwärmeaustauschersl2, einer vom Ofen zum Wärmeaustauscher l2 laufenden Kühlmittelausflussleitung 14 und einer vom Wärmeaustauscher zum Ofen laufenden Kühlmittelrückleitung 16 versehen ist. Eine Umwälzpumpe 18 ist in der Ausflussleitung 14 angeordnet. Das System ist mit einer Primärkühlflüssigkeit wie aufbereitetem Wasser gefüllt, welche mittels der Pumpe 18 durch (nicht gezeigte) Kühlschlangen im Ofen 10 und durch eine Rohrschlangenanordnung 20 im Primärwärmeaustauscher 12 umgewälzt wird. Das Primärkühlmittel nimmt in den Ofenschlangen Wärme auf und überträgt diese Wärme an den Primärwärmeaustauscher 12. Im Primärwärmeaustauscher 12 ist ein Gebläse 22 vorgesehen, welches Luft über die Rohrschlangenanordnung 20 drückt, um die Primärkühlflüssigkeit vor der Rückführung zum Ofen zu kühlen.The preferred embodiment of the present invention can best be explained by previously referring to prior art furnace cooling systems as shown in FIG. 1. Fig. 1 produces one Conventional induction furnace 10, which is provided with a closed circulation cooling system including a primary heat exchanger L2, a coolant outflow line 14 running from the furnace to the heat exchanger 12 and a coolant return line 16 running from the heat exchanger to the furnace. A circulation pump 18 is arranged in the outflow line 14. The system is filled with a primary cooling liquid, such as treated water, which is circulated by means of the pump 18 through cooling coils in the furnace 10 (not shown) and through a coil arrangement 20 in the primary heat exchanger 12. The primary coolant absorbs heat in the furnace coils and transfers this heat to the primary heat exchanger 12. In the primary heat exchanger 12, a fan 22 is provided which presses air over the coil arrangement 20 in order to cool the primary cooling liquid before it is returned to the furnace.

Das Kühlsystem gemäss Fig. 1 umfasst ferner einen Luft/Wasserabscheider 24, der in der Ausflussleitung 14 der Pumpe 18 vorgeschaltet ist. Der Luft/Wasserabscheider weist ferner eine Steigleitung 26 auf, die zu einem einige Meter über dem Abscheider 24 angeordneten Expansionsgefäss 28 führt. Dieses ist innen mit einem Spritzkopf 30 versehen, der über eine Versorgungsleitung 32 Frischwasser von einer (nicht gezeigten) Aussenquelle erhält. Ferner ist im Expansionsgefäss 28 ein Ausfluss vorgesehen, der einen Gasablass 34 und eine Ableitung 36 umfasst.The cooling system according to FIG. 1 further comprises an air / water separator 24 which is connected upstream of the pump 18 in the outflow line 14. The air / water separator also has a riser 26 which leads to an expansion vessel 28 arranged a few meters above the separator 24. This is provided on the inside with a spray head 30 which receives fresh water from an external source (not shown) via a supply line 32. Furthermore, an outflow is provided in the expansion vessel 28, which comprises a gas outlet 34 and a drain 36.

Eine Umgehungsleitung 38 um den Primärwärmeaustauscher 12 ist vorgesehen, die in dessen Nähe zwischen den Ausfluss- bzw. Rückführungsleitungen 14 bzw. 16 läuft und an diese angeschlossen ist; ferner ist ein Umleitungsventil 40 in der Umgehungsleitung angeordnet. Ferner befinden sich Umleitungsregelventile 42, 44, 46 und 48 in den Ausfluss- bzw. Rückführungsleitungen 14 bzw. 16 zu beiden Seiten der Umgehungsleitung 38. Durch Regulierung der Offenstellung der Ventile 40, 42, 44, 46 und 48 kann man das Primärkühlmittel den Primärwärmeaustauscher 12 teilweise oder ganz umgehen lassen.A bypass line 38 around the primary heat exchanger 12 is provided, which runs in the vicinity thereof between the outflow or return lines 14 and 16 and is connected to these; a bypass valve 40 is also arranged in the bypass line. Furthermore, bypass control valves 42, 44, 46 and 48 are located in the outflow or return lines 14 and 16 on both sides of the bypass line 38. By regulating the open position of the valves 40, 42, 44, 46 and 48, the primary coolant can be the primary heat exchanger 12 partially or completely bypassed.

Der Ofen 10 besitzt zugehörige elektrische Netzanschlussgeräte 50, die auf bekannte Weise arbeiten, um dem Ofen die entsprechende elektrische Energie zu liefern. Diese elektrischen Geräte werden ebenfalls durch die Primärflüssigkeit gekühlt, und dafür sind Zweigausfluss- bzw. -rückführleitungen 14a bzw. 16a vorgesehen, die von den (nicht gezeigten) Kühlschlangen neben den elektrischen Netzanschlussgeräten 50 zu den Hauptausfluss- bzw. -rückführleitungen 14 bzw. 16 laufen.The furnace 10 has associated electrical power supply devices 50 that operate in a known manner to supply the furnace with the appropriate electrical energy. These electrical devices are also cooled by the primary liquid, and branch outlet or return lines 14a and 16a are provided for this purpose, which run from the cooling coils (not shown) next to the electrical mains connection devices 50 to the main outlet and return lines 14 and 16, respectively to run.

Eine Notkühlanordnung ist ebenfalls im Kühlsystem des Standes der Technik gemäss Fig. 1 vorgesehen. Diese Notkühlanordnung umfasst eine Notkühlflüssigkeitversorgungsleitung 52, die an eine (nicht gezeigte) Quelle für Notkühlflüssigkeit, z.B. eine städtische Wasserversorgung, angeschlossen ist. Ein Notkühlungsregelventil 54 und ein Rückschlagventil 56 sind in der Notkühlflüssigkeitversorgungsleitung 52 angeordnet, die an die Rückführleitung 16 angeschlossen ist. Im Notfall, z.B. bei Versagen der Pumpe 18 oder des Primärwärmeaustauschers 12, öffnet sich das Notkühlungsregelventil, und die Notkühlflüssigkeit tritt in das Kühlsystem ein und läuft durch die Rohrschlangen des Ofens 10 und heraus durch die Ausflussleitung 16 zum Luft/Wasserabscheider 24. Diese Notkühlflüssigkeit verdrängt die Primärkühlflüssigkeit und drückt sie aus der Leitung 16 heraus nach oben durch den Luft/Wasserabscheider 24 und die Steigleitung 26 in das Expansionsgefäss 28, von wo sie über die Ableitung 36 abgeführt wird.An emergency cooling arrangement is also provided in the cooling system of the prior art according to FIG. 1. This emergency cooling arrangement comprises an emergency coolant supply line 52 which is connected to a source of emergency coolant (not shown), e.g. an urban water supply is connected. An emergency cooling control valve 54 and a check valve 56 are arranged in the emergency coolant supply line 52, which is connected to the return line 16. In an emergency, e.g. if the pump 18 or the primary heat exchanger 12 fails, the emergency cooling control valve opens and the emergency cooling liquid enters the cooling system and runs through the coils of the furnace 10 and out through the outlet line 16 to the air / water separator 24. This emergency cooling liquid displaces the primary cooling liquid and presses it out of the line 16 upwards through the air / water separator 24 and the riser 26 into the expansion vessel 28, from where it is discharged via the outlet 36.

Damit die Notkühlflüssigkeit nicht in die falsche Richtung fliessen kann, sind in der Rückführleitung 16 vor der Notkühlflüssigkeitsversorgungsleitung 52 ein Einwegrückschlagventil 58 sowie in der Ausflusszweigleitung 14a ein weiteres Rückschlagventil 60 angeordnet.So that the emergency coolant cannot flow in the wrong direction, a one-way check valve 58 is arranged in the return line 16 upstream of the emergency coolant supply line 52, and a further check valve 60 is arranged in the outflow branch line 14a.

Es ist aus dem Obigen ersichtlich, dass im Normalbetrieb die Primärkühlflüssigkeit innerhalb des Kühlsystems umläuft und dabei Warme aus dem Ofen 10 zum Primärwärmeaustauscher 12 überführt und für weitere Kühlung zum Ofen zurückkehrt. Ebenfalls kommt diese Kühlflüssigkeit beim Normalbetrieb nicht mit anderen Flüssigkeiten in Berührung.It can be seen from the above that in normal operation the primary coolant circulates within the cooling system and thereby transfers heat from the furnace 10 to the primary heat exchanger 12 and returns to the furnace for further cooling. This coolant also does not come into contact with other liquids during normal operation.

Tritt jedoch ein Notfall ein und öffnet sich das Notkthlungsregelventil 54, so geht das Primärktlhlmittel verloren, da es durch den Abfluss 36 herausgedrängt wird, und das Innere des Kühlsystems wird den korrodierenden und ansatzfördernden Wirkungen der nicht aufbereiteten Notkühlflüssigkeit ausgesetzt.However, if an emergency occurs and the emergency control valve 54 opens, the primary coolant is lost as it is forced out through the drain 36 and the interior of the cooling system is exposed to the corrosive and startling effects of the unprepared emergency coolant.

Das in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemässe Kühlsystem verwendet eine Notkühlanordnung, die sich von der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen unterscheidet. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Notumgehungsleitung 70 vorgesehen, die zwischen der Ofenktlhlmittelausflussleitung 14 und der Rückleitung 16 läuft und diese miteinander verbindet. Ein indirekter Wasser-/Wasserwärmeaustauscher 72, eine Notkühlmittelpumpe 74 und ein Rückschlagventil: 76 sind in die Notumgehungsleitung 70 eingeschaltet. Ferner ist eine Notkühlmittelleitung 78 vorgesehen. An einem Ende ist die Leitung 78 an eine Quelle unter Druck stehenden Notkühlwassers, wie an eine (nicht gezeigte) stäcftiscne Wasserversorgung, angescHlössen. Ein Notwasserventil 80 ist in der Leitung 78 angeordnet. Vom Ventil 80 läuft die Notkühlmittelleitung 78 durch den Wasser-/Wasserwärmeaustauscher 72 und durch einen hydraulischen Motor 82 zum Kanal. Der Wasser-/Wasserwärmeaustauscher 72 kann in irgendeiner wohlbekannten Weise, bevorzugt als herkömmliche Röhrenkonstruktion, ausgebildet und so angeordnet sein, dass das Notkühlwasser durch den Mantel strömt, während das Primärkühlmittel in der Umgehungsleitung 70 durch das Rohr fliesst. Der hydraulische Motor 82 kann eine umgekehrt angeschlossene Kreiselpumpe in einer solchen Anordnung sein, dass die Notkühlflussigkeit, d.h. das unter Druck stehende Wasser aus der städtischen Wasserversorgung, durch deren Auslass ein- und aus deren Einlass ausfliesst. Diese umgekehrte Wasserströmung durch die Pumpe hat zur Folge, dass diese wie eine Turbine angetrieben wird. Der hydraulische Motor 82 und die Notpumpe 74 besitzen eine gemeinsame Rotorwelle 84. Die Stadtwasserströmung durch den Turbinenmotor 82 veranlasst diesen, die Welle 84 zu drehen, welche ihrerseits die Pumpe 74 antreibt.The cooling system according to the invention shown in FIG. 2 uses an emergency cooling arrangement which differs from that described in connection with FIG. 1. As shown in FIG. 2, an emergency bypass line 70 is provided which runs between the furnace coolant outflow line 14 and the return line 16 and connects them to one another. An indirect water / water heat exchanger 72, an emergency coolant pump 74 and a check valve: 76 are connected to the emergency bypass line 70. An emergency coolant line 78 is also provided. At one end, conduit 78 is connected to a source of pressurized emergency cooling water, such as a continuous water supply (not shown). An emergency water valve 80 is arranged in line 78. The emergency coolant line 78 runs from the valve 80 through the water / water heat exchanger 72 and through a hydraulic motor 82 to the duct. The water / water heat exchanger 72 can be formed in any well known manner, preferably as a conventional tube construction, and arranged so that the emergency cooling water flows through the jacket as the primary coolant in the bypass line 70 flows through the tube. The hydraulic motor 82 can be a reversely connected centrifugal pump in such an arrangement that the emergency cooling liquid, ie the pressurized water from the urban water supply, flows in through its outlet and flows out of its inlet. This reverse flow of water through the pump causes it to be driven like a turbine. The hydraulic motor 82 and the emergency pump 74 have a common rotor shaft 84. The flow of city water through the turbine motor 82 causes the latter to rotate the shaft 84, which in turn drives the pump 74.

Somit wälzt die Pumpe 74 die Primärkühlflüssigkeit im System durch den Ofen 10 und durch den Wasser-/Wasserwärmeaustauscher 72 um. Dabei wird die Primarkühlflüssigkeit wieder gekühlt und läuft im Kreislauf durch den Ofen zurück.Thus, pump 74 circulates the primary coolant in the system through furnace 10 and through water / water heat exchanger 72. The primary cooling liquid is cooled again and circulates back through the furnace.

Es ist ersichtlich, dass die Primärkühlflüssigkeit auch in einer Notfallslage im System verbleibt und nicht dem Stadtwasser ausgesetzt wird. Die Notkühlflüssigkeit aus der städtischen Wasserversorgung liefert gleichzeitig Kühlung über den Wasser-/Wasserwarmeaustauscher 72. Zusätzlich wird die Strömungsenergie der Notkühlflüssigkeit dazu ausgenutzt, den Turbinenmotor 82 anzutreiben, der seinerseits die Pumpe 74 antreibt, um den Kreislauf der Primärkühlflüssigkeit zwischen dem Ofen und dem Wärmeaustauscher aufrechtzuerhalten.It can be seen that the primary coolant remains in the system even in an emergency situation and is not exposed to the city water. The emergency coolant from the urban water supply simultaneously provides cooling via the water / water heat exchanger 72. In addition, the flow energy of the emergency coolant is used to drive the turbine motor 82, which in turn drives the pump 74, to maintain the primary coolant circuit between the furnace and the heat exchanger .

Wie aus Fig. 2 ersichtlich sind sowohl die Pumpe 74 als auch das Rückschlagventil 76 so angeordnet, dass die Primärkühlflüssigkeit in der gleichen Richtung wie im Normalbetrieb durch den Ofen 10 gefördert wird. Dementsprechend werden während der Notkühlung ähnliche Kühlbedingungen wie im Normalbetrieb aufrechterhalten. Es sei noch bemerkt, dass sowohl die Pumpe 74 als auch der Motor 82 bezüglich ihrer Strömungen nach dem Wärmeaustauscher 72 angeordnet sind. Dies dient dazu, die Temperatur der durch den Motor und die Pumpen laufenden Flüssigkeiten zu mässigen.As can be seen from FIG. 2, both the pump 74 and the check valve 76 are arranged such that the primary cooling liquid is conveyed through the furnace 10 in the same direction as in normal operation. Accordingly, similar cooling conditions are maintained during emergency cooling as in normal operation. It should also be noted that both the pump 74 and the motor 82 are arranged downstream of the heat exchanger 72 in terms of their flows. This serves to moderate the temperature of the fluids running through the motor and pumps.

Fig. 3 zeigt nähere Einzelheiten des Induktionsofens 10 gemäss Fig. 1 und 2. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, enthält der Ofen 10 einen auf einer Grundplatte 88 innerhalb eines Rahmengestells 90 gelagerten Keramiktiegel 86. Am oberen Ende ist der Tiegel 86 mit einem angelenkten Deckel 92 versehen. Eine Induktionsspule 94 aus handelsüblichen, hohlen Kupferstangen umgibt den Tiegel 86, und die Enden dieser Spule sind über Stromkabel 96 an Klemmen 98 angeschlossen. Wechselstrom von einer äusseren (nicht gezeigten) Quelle wird an die Klemmen 98 und durch die Kabel 96 an die Spule 94 angelegt. Der sich so ergebende Stromfluss durch die Spule verursacht Erhitzung im Innern des Tiegels 86, die ausreicht, eine darin enthaltene Metallcharge 100 zu schmelzen oder im geschmolzenen Zustand zu halten. Der Wechselstrom in der Spule 94 führt ferner zum Aufbau von Magnetfeldern, die Strömungen des geschmolzenen Metalls innerhalb des Tiegels erzeugen, so dass eine selbsttätige Rührwirkung entsteht, wie durch die gekrümmten Pfeile in Fig. 3 gezeigt.3 shows further details of the induction furnace 10 according to FIGS. 1 and 2. As can be seen from FIG. 3, the furnace 10 contains a ceramic crucible 86 mounted on a base plate 88 within a frame 90. At the upper end the crucible 86 is hinged Cover 92 provided. An induction coil 94 made of commercially available, hollow copper rods surrounds the crucible 86, and the ends of this coil are connected to terminals 98 via power cables 96. AC power from an external source (not shown) is applied to terminals 98 and through cables 96 to coil 94. The resulting current flow through the coil causes heating inside the crucible 86, the is sufficient to melt a metal batch 100 contained therein or to keep it in the molten state. The alternating current in the coil 94 also leads to the build-up of magnetic fields, which generate flows of the molten metal within the crucible, so that an automatic stirring action occurs, as shown by the curved arrows in FIG. 3.

Sowohl durch Wärmeleitung durch den Keramiktiegel 86 hindurch als auch durch den Stromfluss in der Spule wird in der Nähe der Spule 94 eine erhebliche Wärmemenge erzeugt. Um ein Ueberhitzen der Spule zu verhindern, wird diese aus handelsüblichen hohlen Schlangen gebildet, und die Primärflüssigkeit strömt kontinuierlich durch diese Spule hindurch. Die Kabel 96 sind ebenfalls hohl und fördern, neben elektrischem Strom, die Kühlflüssigkeit zur Spule 94. Die Kabel 96 sind mit den Ofenkühlmittelausfluss- bzw. Rückleitungen 14 bzw. 16 verbunden.A considerable amount of heat is generated in the vicinity of the coil 94 both by heat conduction through the ceramic crucible 86 and by the current flow in the coil. In order to prevent the coil from overheating, it is formed from commercially available hollow snakes, and the primary liquid flows continuously through this coil. The cables 96 are also hollow and, in addition to electric current, convey the cooling liquid to the coil 94. The cables 96 are connected to the furnace coolant outflow or return lines 14 and 16, respectively.

Fig. 4-6 zeigen die Konstruktion der im System gemäss Fig. 2 verwendeten Pumpe 74 und Motorturbine 82. Wie aus Fig. 4 und 6 ersichtlich, bestehen die Kühlmittelpumpe 74 und der Turbinenmotor 82 jeweils aus einer Kreiselpumpe und sind an den entgegengesetzten Enden einer gemeinsamen Grundplatte 106 montiert. Diese Pumpen sind an sich wohlbekannt und können gleich aufgebaut sein, obwohl im Fall der als Motorturbine 82 dienenden Pumpe ein Stutzen 108 angebracht ist, wo sich sonst der Pumpenauslass befinden würde, wobei der Stutzen 108 den Einlass für die Antriebsflüssigkeit bildet. Wie in Fig. 6 gezeigt sind sowohl die Pumpe 74 als auch die Motorturbine 82 jeweils mit einem Flügelrotor 110 ausgestattet. Diese Rotoren sind mit entgegengesetzten Enden der gemeinsamen Rotorwelle 84 verbunden. Unter Druck stehende Flüssigkeit aus der Notwasserversorgungsleitung 78 tritt über den Stutzen 108 in die Turbine 82 ein und dreht deren Rotor 110, bevor sie die Turbine durch eine Auslassöffnung 112 verlässt. Dadurch dreht die Welle 84 den Rotor 110 der Pumpe 74, welche ihrerseits Wasser aus der Kreislaufleitung 70 in ihren Einlass 114 einzieht und das Wasser durch ihren Auslass heraus und durch den Ofen 10 herumfordert.4-6 show the construction of the pump 74 and motor turbine 82 used in the system according to FIG. 2. As can be seen from FIGS. 4 and 6, the coolant pump 74 and the turbine motor 82 each consist of a centrifugal pump and are one at the opposite ends common base plate 106 mounted. These pumps are well known per se and can be constructed in the same way, although in the case of the pump serving as the motor turbine 82 there is a connection 108, where the pump outlet would otherwise be located, the connection 108 forming the inlet for the drive fluid. As shown in FIG. 6, both the pump 74 and the motor turbine 82 are each equipped with a vane rotor 110. These rotors are connected to opposite ends of the common rotor shaft 84. Pressurized liquid from the emergency water supply line 78 enters the turbine 82 via the nozzle 108 and rotates its rotor 110 before it leaves the turbine through an outlet opening 112. As a result, the shaft 84 rotates the rotor 110 of the pump 74, which in turn draws water from the circuit line 70 into its inlet 114 and urges the water out through its outlet and through the furnace 10.

Es versteht sich, dass jede(r) hydraulische Motor bzw. Turbine anstelle der als Motorturbine 84 dienenden, umgedrehten Pumpe verwendbar ist. Es hat sich jedoch als am wirtschaftlichsten erwiesen, einfach eine herkömmliche, für umgekehrte Strömung angeschlossene Kreiselpumpe für die erwünschte Motorfunktion zu verwenden.It goes without saying that any hydraulic motor or turbine can be used instead of the inverted pump serving as motor turbine 84. However, it has proven most economical to simply use a conventional reverse flow centrifugal pump for the desired engine function.

Vorbekannte Notkühlsysteme erforderten für einen Dreieinhalbtonnen-Induktionsofen eine Notwasserdurchflussmenge von 38 Litern pro Minute bei ungefähr 1,4 kg/cm2 Druck. Der grössere Teil dieses Druckgefälles wurde dazu verbraucht, das aus dem Ofen kommende Wasser auf die Höhe des Expansionsgefässes 24 zu heben, von wo es über den Abfluss 30 ausfliessen konnte. Bei der vorliegenden Erfindung braucht das Kreislaufwasser jsdoch nicht auf diese Höhe gepumpt zu werden, und eine Durchflussmenge von 38 Litern pro Minute lässt sich mit einem Pumpendruck von 0,7 kg/cm2 erreichen. Beispielsweise wurde gefunden, dass eine wie hier beschriebene Motorturbine mit 114 Litern pro Minute bei 3,2 kg/cm2 aus der städtischen Versorgung strömendem Wasser eine Kreiselpumpe zur Förderung mit der erforderlichen Leistung antreiben kann.Previously known emergency cooling systems required an emergency water flow rate of 38 liters per minute at a pressure of approximately 1.4 kg / cm 2 for a three and a half ton induction furnace. The greater part of this pressure drop was used to lift the water coming out of the furnace to the level of the expansion vessel 24, from where it could flow out via the drain 30. However, in the present invention, the circulating water need not be pumped to this level, and a flow rate of 38 liters per minute can be achieved with a pump pressure of 0.7 kg / cm 2 . For example, it was found that a motor turbine as described here with 114 liters per minute at 3.2 kg / cm 2 of water flowing from the urban supply can drive a centrifugal pump with the required output for delivery.

Nach dieser Beschreibung der Erfindung mit besonderer Bezugnahme auf deren bevorzugte Ausbildungsformen wird es dem Fachmann in der von der Erfindung betroffenen Technik nach dem Verständnis der Erfindung ohne weiteres klar sein, dass verschiedene Abänderungen und Modifikationen daran möglich sind, ohne die Wesensart und den Umfang der durch die hier beigefügten Ansprüche definierten Erfindung zu verlassen.Having described the invention with particular reference to the preferred forms thereof, it will be readily apparent to those skilled in the art pertaining to the invention, after understanding the invention, that various changes and modifications may be made therein without the nature and scope of the to depart from the invention defined herein.

Beispielsweise lässt sich die Erfindung auf jeden, Notkühlung erfordernden elektrischen Heizofen anwenden, gleich ob der Ofen eine schmelzflüssige Charge enthält oder nicht.For example, the invention can be applied to any electric heating furnace requiring emergency cooling, whether the furnace contains a molten charge or not.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Notkühlung von elektrischen Oefen, bei denen eine Primärkühlflüssigkeit in geschlossenem Kreislauf durch Rohrschlangen im Ofen und durch einen getrennten Wärmeaustauscher fliesst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umgehungsleitung an diesen geschlossenen Kreislauf angeschlossen ist, um mindestens einen Teil der in diesem Kreislauf strömenden Primärkühlflüssigkeit diesen getrennten Wärmeaustauscher umgehen zu lassen, dass ein zweiter Wärmeaustauscher in diesen Umgehungskreislauf eingeschaltet ist, dass eine Notkühlmittelleitung so angeordnet ist, dass sie einen Strom Notkühlflüssigkeit durch diesen zweiten Wärmeaustauscher leitet, und dass Mittel vorgesehen sind, um die Strömungsenergie dieser Notkühlflüssigkeit in der Notkühlmittelleitung dazu auszunutzen, die Primärkühlflüssigkeit durch die Umgehungsleitung zu fördern.1. Device for emergency cooling of electric ovens, in which a primary cooling liquid flows in a closed circuit through coils in the furnace and through a separate heat exchanger, characterized in that a bypass line is connected to this closed circuit to at least a part of the primary cooling liquid flowing in this circuit to bypass this separate heat exchanger, that a second heat exchanger is switched on in this bypass circuit, that an emergency coolant line is arranged such that it directs a flow of emergency coolant liquid through this second heat exchanger, and that means are provided for the flow energy of this emergency coolant in the emergency coolant line exploit to promote the primary coolant through the bypass line. 2. -Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ausnutzung der Strömungsenergie der Notkühlflüssigkeit vorgesehenen Mittel aus einem in diesen Notkühlmittelkreislauf eingeschalteten hydraulischen Motor, einer in diese Umgehungsleitung eingeschalteten Pumpe und Mitteln zum Anschluss der Motorleistung an den Pumpenantrieb bestehen.2. Device according to claim 1, characterized in that the means provided for utilizing the flow energy of the emergency cooling liquid consist of a hydraulic motor switched on in this emergency coolant circuit, a pump switched on in this bypass line and means for connecting the motor power to the pump drive. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anschluss der Motorleistung an den Pumpenantrieb eine gemeinsame Welle darstellen, welche die Rotoren des Motors und der Pumpe miteinander verbinden.3. Device according to claim 2, characterized in that the means for connecting the motor power to the pump drive represent a common shaft, which connect the rotors of the motor and the pump with each other. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor eine hydraulische Kreiselpumpe ist, die so angeschlossen ist, dass sie an ihrem Ausflussende Notkühlflüssigkeit einzieht.4. The device according to claim 2, characterized in that the motor is a hydraulic centrifugal pump which is connected so that it draws in emergency coolant at its outflow. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeaustauscher mit indirekter Wärmeübertragung arbeitet.5. The device according to claim 1, characterized in that the second heat exchanger works with indirect heat transfer. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeaustauscher in der Notkühlmittelleitung diesem Motor vorgeschaltet ist.6. The device according to claim 2, characterized in that the second heat exchanger is connected upstream of this engine in the emergency coolant line. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeaustauscher in der Umgehungsleitung jener Pumpe vorgeschaltet ist.7. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the second heat exchanger is connected upstream of that pump in the bypass line. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jene Pumpe in der Notleitung so angeordnet ist, dass sie den Flüssigkeitsstrom in einer solchen Richtung fördert, dass die Primärkühlflüssigkeit in der gleichen Richtung wie im Normalbetrieb durch den Ofen fliesst.8. The device according to claim 1, characterized in that that pump is arranged in the emergency line so that it promotes the liquid flow in such a direction that the primary cooling liquid flows through the furnace in the same direction as in normal operation. 9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Motor als auch die Pumpe auf einem gemeinsamen Träger angeordnete Kreiselpumpen sind, wobei deren Rotoren durch eine gemeinsame Rotorwelle miteinander verbunden sind.9. The device according to claim 3, characterized in that both the motor and the pump are arranged on a common carrier centrifugal pumps, the rotors of which are connected to one another by a common rotor shaft. 10. Verfahren zur Notkühlung von elektrischen Oefen, bei denen eine Primärkühlflüssigkeit in geschlossenem Kreislauf durch Rohrschlangen im Ofen und durch einen getrennten Wärmeaustauscher fliesst, gekennzeichnet durch die Massnahmen, dass man mindestens einen Teil der Primärkühlflüssigkeit durch eine Umgehungsleitung strömen lässt, um den getrennten Wärmeaustauscher zu umgehen und durch einen zweiten Wärmeaustauscher in dieser Umgehungsleitung führt, eine unter Druck stehende Notkühlflüssigkeit durch diesen zweiten Wärmeaustauscher leitet und die Strömungsenergie dieser Notkühlflüssigkeit dazu ausnutzt, die Primärkühlflussigkeit durch die Umgehungsleitung zu fördern.10. A method for emergency cooling of electric ovens, in which a primary coolant flows in a closed circuit through coils in the furnace and through a separate heat exchanger, characterized by the measures that at least a part of the primary coolant flows through a bypass line in order to separate the heat exchanger bypass and through a second heat exchanger in this bypass line, a pressurized emergency coolant through this second heat exchanger and uses the flow energy of this emergency coolant to promote the primary cooling fluid through the bypass line. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man zwecks Ausnutzung der Strömungsenergie der Notkühlflüssigkeit zur Förderung der Primärkühlflüssigkeit durch die Umgehungsleitung diese Notkühlflüssigkeit durch einen hydraulischen Motor führt, um eine Welle in Drehung zu versetzen, und die Drehung der Welle zum Antrieb einer im Primärkühlmittel liegenden Pumpe benutzt.11. The method according to claim 10, characterized in that in order to utilize the flow energy of the emergency coolant to promote the primary coolant through the bypass line this emergency coolant by a hydraulic motor to set a shaft in rotation, and the rotation of the shaft to drive a Primary coolant pump used. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnutzung der Strömungsenergie der Notkühlflitssigkeit zur Förderung der Primärkühlflüssigkeit nach dem Durchfluss dieser Flüssigkeiten durch den zweiten Wärmeaustauscher erfolgt.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the utilization of the flow energy of the emergency cooling liquid to promote the primary cooling liquid takes place after the flow of these liquids through the second heat exchanger. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Primärkühlflüssigkeit in einer solchen Richtung durch die Umgehungsleitung fördert, dass sie in der gleichen Richtung wie im Normalbetrieb durch den Ofen fliesst.13. The method according to claim 12, characterized in that the primary cooling liquid is conveyed through the bypass line in such a direction that it flows through the furnace in the same direction as in normal operation. 14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass.man die Notkühlflüssigkeit in umgekehrter Richtung durch eine Kreiselpumpe führt und die sich ergebende Umdrehung des Rotors der Kreiselpumpe dazu ausnutzt, eine weitere, in der Umgehungsleitung angeordnete Pumpe anzutreiben.14. The method according to claim 10, characterized in that one leads the emergency coolant in the opposite direction through a centrifugal pump and uses the resulting rotation of the rotor of the centrifugal pump to drive a further pump arranged in the bypass line.
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