CH386586A - Einrichtung zum induktiven Heizen an einem Stahlband, insbesondere für Wehre und Talsperren - Google Patents

Description

  Einrichtung zum induktiven Heizen an einem Stahlband,  insbesondere für Wehre und Talsperren    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrich  tung zum induktiven Heizen an einem Stahlband,  insbesondere an Stahlbändern von Teilen an Wehren  und Talsperren.  



  Die Erwärmung von beweglichen Sperrteilen bei  Wehren und Talsperren erfolgte bisher nach dem  Widerstandsverfahren. Die Erwärmung hat den  Zweck, zu verhindern, dass die beweglichen und fe  sten Teile der Sperrglieder     zusammenfrieren,    so dass  es immer, auch im Winter, möglich ist, mit diesen  Gliedern zu manipulieren.

   Die Widerstandserwär  mung war nach den bisherigen Erfahrungen     herstel-          lungsmässig    teurer, betriebsmässig weitaus empfind  licher und wies eine hohe Störanfälligkeit auf.     Aus-          serdem    entstand die Wärme nicht unmittelbar in  demjenigen Konstruktionsteil, auf welchem es     zu     keiner Eisbildung kommen soll, sondern wurde die  sem Teil aus dem Heizelement über eine elektrische  Isolation zugeführt. Dadurch war natürlich auch der  Wirkungsgrad und die Bereitschaft der Erwärmung  niedriger.

   Alle diese Nachteile beseitigt die     erfin-          dungsgemässe    Einrichtung dadurch, dass längs des  Bandes mindestens ein     elekrischer    Leiter gelagert ist,  welcher an Wechselstrom anzuschliessen ist, wobei  dieser Leiter vom Band und von mindestens einem  Teil aus magnetisch leitendem Material umhüllt ist,  der am Band befestigt ist.  



  In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei  spiele der erfindungsgemässen Einrichtung darge  stellt. Es zeigen       Fig.    1 eine erste Ausführungsvariante im Schnitt,  und       Fig.    2 eine schematische Ansicht dazu ;       Fig.    3 einen Schnitt durch eine zweite Ausfüh  rungsvariante ;         Fig.    4 die zweite Variante in Ansicht;       Fig.    5 ein Schnitt durch eine in einer Talsperre  eingebaute     Heizeinrichtung    ;       Fig.    6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele der  Heizeinrichtung im Schnitt.  



  Ein starkes Stahlband 1, welches in einem Beton  block einer Talsperre (nicht dargestellt) eingebaut ist  und an welches mittels Dichtung der bewegliche  Sperrteil anliegt, besitzt an der dem Betonblock der  Talsperre zugekehrten Seite aus einem starken Eisen  blech hergestellte,     rinnenförmige    Teile 3     (Fig.    1 und  2), welche angeschweisst, gegebenenfalls ange  schraubt sind. Diese Teile sind gemäss     Fig.    2 koaxial  und nebeneinander der Länge nach an das Stahlband  angeschweisst. Zwischen den einzelnen Teilen 3 ist  ein kleiner Abstand.

   Durch den Kanal, welcher am  Band 1 durch das Anschweissen dieser Teile ent  steht, ist ein Kabel aus einem gut leitenden Material  (Kupfer, Aluminium)     hindurchgeführt.    Dieses Kabel  ist an einem Ende abisoliert und mit dem Band lei  tend verbunden. Am anderen Ende wird dem Kabel  und dem Band gemäss     Fig.    2 zwischen den Punkten  A und B eine Wechselspannung zugeführt. Infolge  des durch das Kabel     fliessenden    Stromes, von der  Grössenordnung 500-2000 A, entsteht um das Kabel  2 ein starkes magnetisches Wechselfeld, welches im  Band 1 und in den Teilen 3 Wirbelströme erregt.  Diese Wirbelströme sowie     Hystereseverluste    erwär  men das Band 1 und die Teile 3 stark.

   Ausserdem  wird das Band 1 stärker erwärmt als die Teile 3,  weil durch das Band der Strom     fliesst,    welcher längs  des Kabels vom     entgegengesetzten    Bandende zur  Stromquelle zurückkehrt. Mit Rücksicht darauf, dass  das Band 1 und die Teile 3 aus Eisen bestehen, also  stark magnetisch leitend sind, tritt infolge des     Skin-          effektes    eine starke Verdichtung dieses Rückstromes      in der engsten     Nähe    des Kabels ein, wodurch die  Heizwirkung gerade in jedem Teil wesentlich an  steigt, welcher erwärmt werden soll.

   Der Rückstrom  würde normalerweise auch durch die Teile 3 konzen  triert in engster Nähe des Kabels 2     fliessen        (Fig.    1  bis 4), jedoch mit Rücksicht darauf, dass die Teile 3  durch Fugen voneinander getrennt sind, wird der  Rückstrom grösstenteils bloss durch das Band 1     flies-          sen.    Der Rückstrom wird dem Kabel 1 auch in dem  Fall folgen, wenn er scheinbar einen kürzeren Weg  durch einen anderen Konstruktionsteil des Wehrs  hätte.

   Dies wird dadurch bewirkt, dass es sich um  einen Wechselstrom handelt und dass er ein Material  von grosser magnetischer Leitfähigkeit     durchfliesst.     Die in den Teilen 3 entstehende Wärme wird durch  das gut wärmeleitende Eisenmaterial dem Band zu  geführt, so dass sie nicht verloren ist. Zwecks Ver  minderung der Verluste kann die Aussenseite der  Teile 3 gegen die Wärmeabgabe an die Umgebung  thermisch isoliert werden.  



  In     Fig.    3 und 4 ist ein dreiphasiges Erwärmungs  verfahren dargestellt. Die Anordnung ist analog wie  in     Fig.    1 und 2, bloss in den durch Anschweissen  der Teile 3     (Fig.    3 und 4) entstehenden Kanal wer  den zwei Kabel 2 und 4 eingeschoben. Diesen beiden  einadrigen Kabel sind an den Enden untereinander  und auch mit dem Stahlband 1 kurzgeschlossen. Das  Kabel 2 ist an die Phase X angeschlossen und das  Kabel 4 an die Phase Y. Die Phase Z ist unmittelbar  an den Anfang des Stahlbandes angeschlossen.

   Die  Ströme in den Kabeln 2 und 4 sind zwar zeitlich um  ein Drittel der Schwingungsdauer verschoben, je  doch summieren sie sich     vektoriell.    Es entsteht da  her abermals ein Wechselfeld mit analogen Wirkun  gen wie bei der Anordnung gemäss     Fig.    1 und 2.  Durch die Phase Z, d. i. durch das geheizte Band 1,  kehren diese beiden Ströme in das Netz zurück. Das  Netz ist auf diese Weise beinahe symmetrisch be  lastet. Diese Lösung hat hauptsächlich bei der Ab  nahme grösserer Leistungen Bedeutung, wo es un  vorteilhaft ist, die Leistung bloss einphasig abzu  nehmen.  



  Selbstverständlich wird in beiden Fällen das     In-          duktions-Heizsystem    aus der Stromquelle     (Netz)    über  einen     Isoliertransformator    gespeist,     wecher    die Er  dung eines     Poles    durch die     Talsperrenkonstruktion     ermöglicht.  



  Der Anschaulichkeit halber ist in     Fig.    5 ein  Schnitt durch die beschriebene     Heizung    dargestellt,  und zwar in Anwendung bei einer Talsperre, z. B.  bei der Schwelle eines     Segment-Sperrteiles.    Der  Raum 5 im Sperrkörper muss bei diesem Verfahren  nicht einmal wasserdicht abgeschlossen sein wie bei  der Widerstandsheizung. Es genügt, wenn er an der  niedrigsten Stelle entwässert wird,     damit    das gege  benenfalls eingedrungene Wasser irgendwo abfliessen  kann. Das Kabel l     (Fig.1)    respektive die Kabel 2 und  4     (Fig.    3) erfahren durch Feuchtigkeit keinen Scha  den, weil sie einen     Bleimantel    besitzen.

   Die Kabel    sollen allerdings keinen Stahlpanzer haben, da sich  dieser     erwärmen    würde.  



  Eine     allfällige    Dichtung 6     (Fig.    5) wird vorteil  haft aus einem nichtmagnetischen Material ausge  führt, jedoch ist dies keine Bedingung für die richtige       Heizfunktion.    Damit keine     überhitzung    des Kabels 2       (Fig.    1) z. B. beim Heizungsvorgang ohne Wasser  eintritt, ist es vorteilhaft, die Heizung mit einer     Kon-          trollvorrichtung    der maximalen Temperatur zu ver  sehen. An Stellen, wo eine schwächere Heizung ge  fordert wird (z. B. bei Stellen, welche nicht dauernd  unter Wasser sind), ist es möglich, die schwächere  Heizung durch Verkürzen oder auch durch völliges  Auslassen einiger Teile 3 zu erzielen.

   In letzterem  Falle wäre das Kabel 2 bloss durch schwache Be  festigungsschellen am Band 1 gehalten.  



  Die Heizung des Bandes 1     (Fig.    1) kann in we  niger     vorteilhafter    Weise auch gemäss     Fig.    6 und 7  erfolgen. In     Fig.    6 wird das Band 1 rein induktiv er  wärmt, denn es führt keinen Rückstrom. Dieser  Strom     kehrt    durch das Kabel 7     zurück.    Die Teile 3  müssen nicht der Länge nach unterteilt sein.  



  In     Fig.    7 ist in analoger Weise eine dreiphasige  Heizung des Bandes 1 dargestellt. Der Strom der  Phasen X, Y, Z wird durch die Kabel 2, 7, 8 ge  führt, welche an ihrem Ende zu einem Sternpunkt       vereinigt    sind. Auch diese Anordnung muss keine  längsgeteilte Teile 3 haben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zum induktiven Heizen an einem Stahlband, insbesondere für Wehre und Talsperren, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Bandes (1) mindestens ein elektrischer Leiter (2, 4, 7, 8) gela gert ist, welcher an Wechselstrom anzuschliessen ist, wobei dieser Leiter vom Band und von mindestens einem Teil (3) aus magnetisch leitendem Material umhüllt ist, der am Band (1) befestigt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter (2, 4, 7, 8) an sei nem einen Ende mit dem Band (1) leitend verbunden ist und der Wechselstrom den anderen Enden des Leiters und des Bandes zugeführt wird. 2.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Teile (3) aus magne tisch leitendem Material koaxial und nebeneinander angeordnet sind. 3. Einrichtung gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Leiter (2, 4, 7, 8) an ihren einen Enden leitend miteinander ver bunden sind und der Wechselstrom den entgegen gesetzten Enden dieser Leiter zugeführt wird.