Eisenloser Induktionsofen. Es hat sich gezeigt, dass es bei Induk tionsöfen gemäss dem Patentanspruch des 13auptpatentes äusserst wichtig ist, wie der Abschirmmantel in bezug auf die Spule an gebracht ist. Lediglich mit Rücksicht auf die Abschirmwirkung wäre es am günstig sten, den Abschirmmantel möglichst eng um die Spule herumzulegen.
Dabei wachsen aber die Verluste des Ofens durch die Abschir mung, insbesondere von einem bestimmten Durchmesserverhältnis von Abschirmmantel und Spule an sehr stark, so dass man einen gewissen Abstand zwischen Spule und Ab schirmmantel mit Rücksicht auf die Wirt schaftlichkeit des Ofenbetriebes nicht unter schreiten darf. Anderseits kann man den Ab schirmmantel nicht beliebig weit von der Spule abrücken, weil dadurch die Abmes sungen des Ofens wachsen, so dass die ganze Anlage unrentabel werden kann. Abgesehen von der Verteuerung des Ofens vergrössern sich dabei die Wärmeverluste infolge stärke rer Wärmeabstrahlung.
Die Erfindung be- zweckt nun, das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Abschirmmantels und dem Durchmesser der Spule, so zu wählen, dass bei noch günstigen Ofenabmessungen erträg liche Abschirmverluste erzielt werden. Als Durchmesser des Abschirmmantels und Durchmesser der Spule seien die bis Mitte Mantelwandung und die bis Mitte Spulen querschnitt gehenden Durchmesser verstan den. Nach der Erfindung beträgt das gün stigste Verhältnis des Durchmessers des Ab schirmmantels zum Durchmesser der Spule 1,3 bis 2,2.
Bei Verwendung eines Abschirm- mantels aus Kupfer wählt man dieses Ver hältnis vorteilhaft zwischen 1,5 und 1,8.
Die Erfindung wird anhand der Zeich nung beispielsweise näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen eisenlosen Induktionsofen, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des selben, Fig. 3 eine Kurve, welche die Energie- verluste im Abschirmmantel in Abhängigkeit von dem genannten Verhältnis darstellt.
Nach Fig. 1 ist der das zu schmelzende Metall 14 aufnehmende Tiegel 10 aus hitze beständigem Baustoff von einer den Schmelz tiegel konzentrisch umschliessenden Primär spule 11 umgeben. Wenn die Primärspule über die Anschlüsse 12 und 13 an eine Wechselspannung gelegt wird, .so werden in folge des dadurch gebildeten magnetischen Wechselfeldes in dem Schmelzgut Wirbel ströme erzeugt, die die Erwärmung der Charge bewirken.
Der Topf 15 aus Eisen oder Stähl, wel cher zur Erhöhung der Betriebssicherheit des Ofens dient und beim Bruch des Tiegels das flüssige Schmelzmetall aufzunehmen hat so wie die übrigen Konstruktionsteile des Ofens, welche aus magnetischem Baustoff bestehen, werden vor einer Erwärmung durch Wirbel ströme dadurch den zylindrischen Abschirm- mantel 16 geschützt, welcher aus unmagne- tischem, elektrisch gut leitendem Baustoff, wie Kupfer oder Aluminium, hergestellt ist. Im vorliegenden Beispiel befindet sich auch über dem Boden des Topfes 15 eine abschir mende Schicht.
Die W andungsstärke des Ab schirmmantels wird zweckmässig umgekehrt proportional der Quadratwurzel aus der Frequenz, der Permeabilität und der Leit fähigkeit des Abschirmmaterials ausgeführt. Anderseits muss die Abschirmwandung -so stark sein, dass eine unzulässig hohe Tempe ratursteigerung des Abschirmmaterials in folge der Energieaufnahme vermieden wird.
Im übrigen bedeuten 17 ein wärmeisolie rendes Mauerwerk, 18 eine Zwischenschicht aus Zement. Der Schmelztiegel ist in einer Schicht 19 aus hitzebeständigem Kitt ge lagert, welche sich auch zwischen dem Schmelztiegel und den Windungen der Pri märspule erstreckt. Der obere Teil des Ge häuses ist durch kreisringförmige Deckel 20 und 21 abgeschlossen, die aus hitzebestän digem Baustoff, zum Beispiel Asbest, be stehen. Die Ringe 20 und 21 sind bei 22 ver schraubt und in gewissen Abständen vonein ander durch Winkeleisen 23 relativ zum Ge- häuse festgelegt.
Ein Überbau 2'4 aus hitze beständigem Werkstoff ist auf der einen Seite mit einer Offnung 25 versehen, durch welche die Metallschmelze durch Neigen des Tiegels 10 herausgelassen werden kann. Die Kühl- mittelanschlüsse 2'6 und 27 sind bei 2$ durch die Seitenwandung des Ofengehäuses hin durchgeführt. Der elektrische Anschluss an die Enden 12 und 13 der Primärwicklung er folgt mittelst Klemmen 30, die elektrisch iso liert gegeneinander sowie gegen die untere Wandung des Gehäuses sind.
In Fig. 3 sind das Verhältnis des Durch messers des Abschirmmantels zum Durch messer der Spule als Abszisse und der Energieverlust im Abschirmmantel als Ordi nate aufgetragen. Aus der Kurve geht her vor, dass für den Fall, dass bei gegebenem Durchmesser der Primärspule der Durch messer des Abschirmmantels kleiner wird, der Energieverlust im Abschirmmantel wächst. Von einem kritischen Wert ab neh men diese Verluste sehr stark zu, so dass die Kurve von dieser Stelle - Punkt A in Fig. 3 - ab, scharf nach oben abgebogen ist und sich eine Art Knie an der kritischen Stelle A bildet.
Zweckmässig gibt man dem Durchmesser des Abschirmmantels einen um wenig grösse ren Wert als den durch den kritischen Punkt A bedingten, so dass man sich also auf der Kurve etwas unterhalb des Knies befindet. Am günstigsten für das genannte Verhältnis hat sich ein Wert erwiesen, der innerhalb der Grenzen von 1,3 bis 2,2 liegt. Dabei beläuft sich der Energieverlust im Abschirmmantel auf etwa 3 bis 10% der gesamten Energiezu fuhr zum Ofen.
Bei einem kleineren eisenlosen Induktions- erwKrmungsofen, der mit einer Frequenz von 960 Perioden arbeitet und eine Wandstärke hat, die etwas grösser als die lediglich mit Rücksicht auf eine zuverlässige Absehirm- wirkung bedingte ist und ein Verhältnis der Durchmesser von 1;5 besitzt, beträgt der Energieverlust im Abschirmmantel ange nähert 6 %. Wenn die Eisen- bezw. Stahlbau teile des Ofens ungeschützt blieben, dann würde der prozentuale Energieverlust in die sen Teilen um ein Vielfaches grösser sein.
Anderseits ergeben sich mit einem derart dimensionierten Abschirmmantel durchaus .zweckmässige Ofenabmessungen. Der Ofen kann also auf diese Weise gleichzeitig mit gutem elektrischen Wirkungsgrad und mit praktisch zweckmässigen Abmessungen aus gerüstet werden. Der Ofen ist nach Fig. 2 auf einem Rahmenwerk gelagert, um das Kippen und Ausgiessen zu erleichtern. An zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses sind Stabeisen 35 und 36 beispielsweise durch Schweissen mit diesem verbunden, welche etwa in der Mitte des Ofens mittelst Zapfen 37 in Lagern 38 sich frei drehen können, welche von dem Rahmenwerk 39 getragen werden.
Der Ofen kann beim Ausgiessen der Charge mittelst eines Hakens 41 und der Zugstangen 42 an den Stabeisen 35 und 36 angehoben und gekippt werden. Um das Aus giessen der Schmelze weiter zu erleichtern, sind die obern Enden der Stabeisen 35 und 36 mit Zapfen 43 versehen, welche sich in Lagerstellen 44 des Rahmenwerkes 39 ein- legen und ein weiteres Kippen des Ofens um diese Zapfen ermöglichen. Der Ofen ist mit einer Wechselstromquelle durch Leitungen 45 und 4:6 verbunden, die mit den Anschluss klemmen 30 gemäss Fig. 1 in Verbindung stehen, wenn sich der Ofen in seiner verti kalen Stellung befindet.