EP0512466B1 - Magnetischer Rückschluss für einen Induktionstiegelofen - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a magnetic yoke for an induction crucible furnace according to the preamble of claim 1.
- Such a magnetic yoke is known from DE-A 24 20 533.
- the tie rods of the magnetic yoke preferred for the known induction furnace are characterized in that they each have a central part made of U-profiles, cover plates being welded to the head ends of the U-profile iron, in the bores of which engage the upper and lower cladding part of the furnace crucible standing screw connections engage, and in the bores of the U-profile iron itself the clamping means for pressing the yoke iron engage against the furnace coil and the tabs of the cover plates for the yoke iron are fastened to the U-profile iron.
- a similar magnetic yoke for an induction crucible furnace is known from ABB publication No. D ME / D 118 289 D.
- the induction crucible furnace is suitable for inductive melting of cast iron, steel, light metal, Heavy metal and alloys, the operation when trained as a medium-frequency induction crucible furnace, for example, at frequencies from 125 to 1000 Hz.
- a converter is used to set an alternating voltage of a predetermined frequency.
- the active part of the induction crucible furnace is the furnace coil, the interior of which is lined with a ceramic crucible.
- the alternating current flowing through the furnace coil generates an alternating magnetic field, which is generated inside the furnace crucible by the metal insert material and outside by the iron sheet packets of the magnetic Conclusions are made.
- the alternating magnetic field induces eddy currents in the metallic feedstock, ie electrical energy that is converted into heat. Due to the transformer principle, the furnace draws power from the feeding network, so that the feed material is melted while continuously supplying energy.
- the electromagnetic forces acting on the melt lead to an intensive bath movement, which ensures rapid heat and material balance.
- the magnetic inferences are arranged on the outside of the coil in the form of individual packets distributed over the circumference of the coil with gaps parallel to the furnace axis.
- the iron sheet packets of the magnetic inferences have the purpose of carrying the alternating magnetic flux, as already mentioned above.
- the magnetic flux is to be offered a path of low magnetic resistance, which at the same time causes only slight eddy current losses.
- the required reactive power is reduced as a result of the reduction in the magnetic resistance in the inference region of the flux.
- the flow is also prevented from entering the mostly ferromagnetic, load-bearing outer components of the furnace (furnace body with cladding), thus preventing their heating up due to eddy currents.
- Another purpose of the magnetic inferences is the radial support of the coil against the electromagnetic and the forces caused by the thermal expansion of the refractory crucible.
- section modulus of the magnetic inferences in the radial direction is essentially given by their radial expansion, which is why the laminated cores often have to be dimensioned larger than would be necessary for the actual purpose, the guidance of the magnetic flux. This is a solution that requires comparatively high costs to achieve the necessary or desirable section modulus.
- the above-mentioned necessary compression of the laminated cores in the direction perpendicular to the individual laminations can be carried out in various ways: It is generally known to use press bolts which are guided through holes in the laminated cores. Sufficiently good pressing is thus possible, in particular if a sufficient number of such pressing points are used or if, in the case of a few individual pressing points, the pressing forces are distributed evenly over the entire surface to be pressed by correspondingly rigid cover sheets on both sides of the sheet stack. This has the advantage that the pressure can be readjusted to the optimum value at any time, but it has the disadvantage that a larger number of holes is additionally required in the metal sheets. This creates additional cut edges, which are not exactly accurate or e.g. can have burr formation when the punching tool is worn, which creates the risk of electrical contact between the iron sheets and an iron fire caused thereby.
- Another pressing method is also generally known, in which the individual sheets are clamped between two cover sheets, which are connected to one another by clamping elements.
- the packages can be welded to the cover plates and tensioning elements under pretension. This has the advantage of very simple sheet metal shapes with only straight cut edges that can be easily executed without burrs.
- subsequent adjustment of the pressing pressure is no longer possible and the specific contact pressure is not uniform.
- the invention has for its object to provide a magnetic yoke for an induction crucible furnace of the type mentioned, which has a high moment of inertia and torsional moment despite overall simple construction.
- the advantages that can be achieved with the invention consist in particular in that, by enclosing the laminated core in a supporting body, high rigidity with regard to bending and torsion of the magnetic yoke with comparatively little material use, high damping on the transmission path from the coil to the furnace housing for radial vibrations and a high level Thermal dissipation is guaranteed for the heat loss generated during operation.
- the support body Due to the great rigidity of the support body, it is possible to limit the support of the magnetic yoke against the furnace body in the radial direction to two locations per magnetic yoke near the ends of the laminated cores. This allows statically determined conditions to be achieved and the desired contact pressure can be easily defined.
- the use of a separate furnace body frame rod for each magnetic yoke is not necessary, so that the furnace body can be constructed more simply and with less material.
- the magnetic inferences are expediently supported against the furnace body via a lower and an upper frame of high rigidity and high natural frequency. Accordingly, only high, harmless resonance frequencies are conducted from the furnace coil to the frame via the magnetic inferences.
- vibration-damping elements can be installed in these supports with minimal effort, which dampen very strongly a transmission of the vibrations emanating from the furnace coil and at least partially transmitted to the furnace body via the magnetic inferences.
- a further damping already during the transmission of vibrations from the furnace coil to the laminated cores can be achieved in that the magnetic inferences or their supporting bodies are coated with vibration-damping elements on their side facing the coil.
- a bundle of measures which can be used individually or in any combination as required, prevents the generation, amplification and propagation of sound waves.
- the transmission of the electromagnetic vibrations of the furnace coil to the furnace body is optimally damped, so that the sound radiation from the induction furnace to the environment is minimized.
- the eddy current heat losses occurring in the laminated cores can be dissipated in a very simple manner by at least partially using the longitudinal channels of the support body to guide the coolant. Depending on the heat transfer area required, one, two, three or more longitudinal channels can be used as coolant channels. In this way it is ensured that the temperature of the laminated cores is kept within permissible limits. As a coolant such. B. serve water. The use of separate cooling devices, which are to be brought into direct thermal contact with the laminated cores, is not necessary.
- an induction crucible furnace is shown in a lateral section.
- the induction crucible furnace 1 consists of a refractory, preferably ceramic, cylindrical crucible 2, closed at the bottom and open at the top, and a cylindrical crucible around the crucible 2 Coil 3 and several magnetic inferences 4, which is designed in the form of individual rods arranged parallel to the furnace axis on the outer surface of the coil.
- the individual rod-shaped magnetic inferences 4 are pressed onto the furnace coil 3 by an upper or a lower frame 6 or 7. These frames 6, 7 are part of a supporting furnace body, not shown.
- FIG. 2 shows a top view of an induction crucible furnace 1 with crucible 2, melt 5, furnace coil 3, the individual rod-shaped magnetic yokes 4 and the upper frame 6.
- the frame 6 is ring-shaped in FIG. 2, but it can also be square, for example. There are gaps between the individual magnetic inferences 4.
- the actual supporting furnace body is not shown for reasons of clarity.
- FIG. 3 shows a first basic configuration of a magnetic yoke in section. It can be seen that the active laminated core 9 is surrounded by a one-piece support body 8 in a C or U shape.
- the support body 8 is expediently designed as an extruded profile, preferably made of an aluminum alloy, which has the advantage of high electrical conductivity.
- the laminated core 9 consists of a large number of individual, electrically insulated individual laminations, as explained above.
- FIG. 4 shows a second basic configuration of a magnetic yoke in section.
- the active laminated core 9 is made of one of three individual profiles existing support body bordered.
- the three individual profiles namely two side walls 10, 11 and a rear wall 12, surround the laminated core in a C or U shape, the rear wall 12 being connected to both side walls 10, 11 in a suitable manner, which will be described below.
- FIG. 5 shows a magnetic yoke with a one-piece extruded profile in section.
- the support body 8 is designed as an aluminum extruded profile with a plurality of individual longitudinal channels 13, so that the extruded profile in cross-section represents a latticework with a large number of longitudinal cavities (a similar latticework is shown in FIG. 8).
- This embodiment - which can also be used for the individual profiles of the three-part variant according to FIG. 4 - has a number of advantages. On the one hand, a high level of rigidity against bending and torsion is ensured with a comparatively low use of material, low material weight and low material costs.
- the longitudinal channels 13 can be used at least partially as internal cooling channels for the circulation of a coolant (preferably water), so that the large heat transfer surface results in a high heat dissipation for the heat loss generated during operation. In this way it is possible to limit the temperature load of the magnetic inferences to prescribed values.
- a coolant preferably water
- a magnetic yoke with three individual profiles is shown in section in FIG. It can be seen that the side walls, which are preferably made of aluminum 10,11 are provided with internal longitudinal channels 14, while the rear wall is designed as a steel profile 15.
- the steel profile 15 can be solid or designed as a hollow square profile or hollow rectangular profile.
- the steel profile 15 can be fastened to the two side walls 10, 11, for example, by means of fastening screws 16 which engage through bores in the side walls 10, 11 and are anchored in threaded bores in the steel profile 15.
- stud bolts can also be welded to the steel profile 15, these threaded stud bolts engaging through bores in the side walls 10, 11 and the side walls being pressed against the rear wall by nuts screwed to the stud bolt.
- FIG. 7 shows a preferred embodiment of the magnetic yoke in section.
- the one-piece support body 8 has several — in the exemplary embodiment five — cooling channels 17, each with a circular cross section. Between the cooling channels there are further longitudinal channels 18 with an irregularly shaped cross section.
- the end face of the active laminated core 9 facing the furnace coil 3 and the two end faces of the side walls of the support body can be provided with a cover 19, for example made of mica.
- the angle alpha with a value of approximately 170 ° indicates that both the end face of the support body facing the furnace coil 3 and the corresponding surface of the laminated core are adapted to the cylindrical shape of the furnace coil.
- two retaining lugs 21 can be formed for locking a steel profile 20 fastened on the rear wall.
- the bending and torsional rigidity of the support body 8 is increased by the steel profile 20.
- the steel profile is expediently fastened by means of adhesive 22.
- the bottom surface of the active laminated core 9 is attached to the inner surface of the rear wall of the support body 8, for example, by an adhesive 23 with high thermal conductivity.
- a thermal paste can be used, with the laminated core being fastened in a different way. In this way, good heat transfer from the bottom surface of the laminated core 9 to the rear wall of the support body 8 is always guaranteed.
- the laminated core is preferably pressed in between the two side walls.
- a magnetic yoke with a vibration-damping component is shown in section in FIG. It can be seen that a vibration-damping component 24 - for example made of ceramic or a Teflon-impregnated ceramic fiber profile - is attached to the end face of the side wall of the support body 8 facing the furnace coil 3. For this purpose, retaining lugs 25 are formed on the end faces of the support body, between which a dovetail-shaped space for introducing the correspondingly shaped component 24 is formed. This vibration-damping component 24 is pressed against the outer jacket of the coil 3 and additionally dampens the vibration transmission from the furnace coil 3 to the frame rings 6, 7.
- FIG. 9 shows a magnetic yoke with a mechanically attached laminated core in section.
- the laminated core 9 is provided in its bottom area facing the rear wall 12 or the steel profile 15 of the supporting body with one, two or more dovetail-shaped grooves perpendicular to the longitudinal axis (perpendicular or tangential to the diameter of the furnace coil).
- these Grooves engage correspondingly shaped fastening wedges 26 which press the laminated core via fastening screws 27 against the inner surface of the rear wall or of the steel profile 15 of the supporting body.
- the fastening screws 27 engage through corresponding bores in the rear wall or the steel profile 15.
- FIG. 6 A support body composed of three individual profiles is shown in FIG. 9, but the above-described fastening methods of the laminated core are also possible with a one-piece support body (see FIG. 3).
- FIG. 10 shows a magnetic yoke with a clamped laminated core.
- pressing bolts 28 which have their abutment 29 in the side walls 10, 11 of the supporting body, press against the laminated core 9.
- the pressing bolts 28 are tightened with a predetermined torque in order to achieve sufficient pressing of the laminated core 9.
- rigid cover sheets 30 can be provided in each case between the laminated core side surface and the inner surface of the side wall 10 or 11. If necessary, the optimum pressure can be adjusted subsequently by tightening the pressure bolts 28 (e.g. in the event of material fatigue or, in principle, after a prescribed operating time).
- a uniform self-hum of the laminated core is suppressed in particular by a uniform, optimal pressing over the entire length of the laminated core.
- FIG. 10 shows a support body composed of three individual profiles 10 to 12, but the above-mentioned clamping of the laminated core can also be used with a one-piece support body (see FIG. 3).
- FIG 11 a magnetic yoke with brackets for fastening the three individual profiles of the support body and the laminated core is shown.
- U- or C-shaped brackets 31 can be seen, which include both rear wall 12 and side walls 10, 11.
- the three individual profiles 10 to 12 of the support body can be fastened without further aids, the sheet-metal package 9 being simultaneously clamped in by the pressure exerted on both side walls 10, 11.
- press bolts 32 which have their abutments in the side cheeks of the clamps 31, it is possible to exert a precisely predetermined compressive force on the side walls 10, 11 and the laminated core 9.
- rigid cover plates 34 can be provided between the side cheeks of the clamps 31 and the outer surfaces of the side walls 10, 11.
- FIG. 12 shows a view of a magnetic yoke with brackets.
- the rod-shaped magnetic yoke 4 with side walls 10, 11 of the supporting body, clamped laminated cores 9 and several clips 31 can be seen.
- the cooling channels or longitudinal channels can be provided at one end with connecting pieces 38, onto which coolant hoses 39 can be plugged.
- the further ends of the cooling channels or longitudinal channels can be connected to one another via U-bends 40.
- Other generally known coolant connections can also be used.
- the concept indicated above is of course not limited to the variant of magnetic inference with brackets, but can generally be used in all types of embodiment.
- FIG. 13 shows the course of the magnetic flux when passing from the magnetic yoke 4 to the melt in the crucible.
- the magnetic flux emerges from the ends of the laminated cores 9 and runs over the crucible 2 to the melt 5 or to the metallic insert material.
- the magnetic flux in the laminated core is numbered 37
- the flux in the edge region of the furnace coil 3 or the crucible is numbered 35
- the flux in the metal insert or in the melt 5 is numbered 36.
- the shielding effect of the support body 8 made of electrically conductive material (preferably an aluminum alloy) prevents the flow in the end region of the magnetic yoke from entering or exiting transversely to the longitudinal axis of the laminated core, so that corresponding additional losses are avoided. Attention is drawn to the above statements in this regard.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Rückschluß für einen Induktionstiegelofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein solcher magnetischer Rückschluß ist aus der DE-A 24 20 533 bekannt. Die für den bekannten Induktionsofen bevorzugten Zuganker des magnetischen Rückschlusses kennzeichnen sich dadurch, daß sie jeweils einen Mittelteil aus U-Profilen besitzen, wobei an den Kopfenden des U-Profileisens Abdeckbleche angeschweißt sind, in deren Bohrungen mit dem oberen und unteren Umkleidungsteil des Ofentiegels in Eingriff stehende Schraubverbindungen eingreifen, und wobei in Bohrungen des U-Profileisens selbst die Spannmittel zum Anpressen des Jocheisens gegen die Ofenpule eingreifen und am U-Profileisen die Laschen der Abdeckbleche für die Jocheisen befestigt sind.
- Ein ähnlicher magnetischer Rückschluß ist aus der US-PS 37 04 336 bekannt.
- Ein ähnlicher magnetischer Rückschluß für einen Induktionstiegelofen ist aus der ABB-Druckschrift Nr. D ME/D 118 289 D bekannt. Der Induktionstiegelofen eignet sich zum induktiven Schmelzen von Gußeisen, Stahl, Leichtmetall, Schwermetall und Legierungen, wobei der Betrieb bei Ausbildung als Mittelfrequenz-Induktionstiegelofen beispielsweise bei Frequenzen von 125 bis 1000 Hz erfolgt. Zur Einstellung einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz wird ein Stromrichter eingesetzt.
- Der aktive Teil des Induktionstiegelofens ist die Ofenspule, deren Innenraum ein keramischer Tiegel auskleidet. Der durch die Ofenspule fließende Wechselstrom erzeugt ein magnetisches Wechselfeld, das innerhalb des Ofentiegels durch das metallene Einsatzmaterial und außerhalb der Spule durch die Eisenblechpakete der magnetischen Rückschlüsse geführt wird. Das magnetische Wechselfeld induziert im metallischen Einsatzmaterial Wirbelströme, d.h. elektrische Energie, die in Wärme umgesetzt wird. Der Ofen nimmt aufgrund des transformatorischen Prinzips aus dem speisenden Netz Leistung auf, so daß unter ständiger Energiezufuhr das Einsatzmaterial zum Schmelzen gebracht wird. Die auf die Schmelze wirkenden elektromagnetischen Kräfte führen zu einer intensiven Badbewegung, die für einen schnellen Wärme- und Stoffausgleich sorgt.
- Die magnetischen Rückschlüsse sind auf der Außenseite der Spule in Form einzelner über den Umfang der Spule mit Zwischenräumen verteilter Einzelpakete parallel zur Ofenachse angeordnet. Die Eisenblechpakete der magnetischen Rückschlüsse haben den Zweck, den magnetischen Wechselfluß zu führen, wie vorstehend bereits erwähnt. Dabei soll dem magnetischen Fluß ein Weg geringen magnetischen Widerstandes geboten werden, der gleichzeitig nur geringe Wirbelstromverluste verursacht. Durch Einsatz der magnetischen Rückschlüsse wird infolge Reduzierung des magnetischen Widerstandes im Rückschlußbereich des Flusses die erforderliche Blindleistung verringert. Zusätzlich wird auch der Fluß vom Eintritt in die meist ferromagnetischen, tragenden äußeren Bauteile des Ofens (Ofenkörper mit Verkleidung) abgehalten und somit deren Erwärmung durch Wirbelströme verhindert.
- Ein weiterer Zweck der magnetischen Rückschlüsse ist die radiale Abstützung der Spule gegen die elektromagnetisch bedingten sowie die durch die thermische Ausdehnung des feuerfesten Tiegels bedingten Kräfte.
- Bei modernen Hochleistungs-Induktionstiegelöfen mit einer Leistung von 1MW/t Inhalt an metallischem Einsatzmaterial ist insbesondere auch die Entstehung, Verstärkung und Ausbreitung von Schallwellen zu vermeiden.
- Um diese Aufgaben erfüllen zu können, müssen die magnetischen Rückschlüsse selbst gewissen Anforderungen genügen:
- Das den Wechselfluß führende Material muß eine hohe Permeabilität und geringe Wirbelstromverluste aufweisen. Üblich ist der Aufbau aus entsprechend dünnen, elektrisch voneinander isolierten Transformatorblechen mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand.
- Die magnetischen Rückschlüsse müssen ein genügend hohes mechanisches Widerstandsmoment in im eingebauten Zustand radialer Richtung haben, um die Übertragung der gesamten Abstützkräfte (bis zu 100 t/m² Spulenoberfläche und mehr) mit möglichst wenig Unterstützungspunkten zu ermöglichen.
- Die magnetischen Rückschlüsse sollen verwindungssteif sein und insbesondere zur Vermeidung von Resonanzen sollen die Trägheitsmomente in Längsrichtung (gegen Biegung) sowie gegen Torsion hoch sein.
- Die Einzelbleche des Blechpaketes des magnetischen Rückschlusses müssen ausreichend stark zusammengepreßt werden, um Vibrationen der Einzelbleche zu vermeiden (sonst tritt Geräuschbildung und unter Umständen auch eine Zerstörung der Isolation der Bleche mit der Gefahr von Eisenbrand auf).
- Das Widerstandsmoment der magnetischen Rückschlüsse in radialer Richtung ist im wesentlichen durch ihre radiale Ausdehnung gegeben, weshalb die Blechpakete oft größer dimensioniert werden müssen, als dies aus Gründen des eigentlichen Zweckes, der Führung des magnetischen Flusses, erforderlich wäre. Dies ist eine Lösung, die vergleichsweise hohe Kosten für die Erzielung des notwendigen oder wünschenswerten Widerstandsmomentes erfordert.
- Die vorstehend erwähnte erforderliche Zusammenpressung der Blechpakete in senkrechter Richtung zu den Einzelblechen kann auf verschiedene Weise erfolgen: Allgemein bekannt ist der Einsatz von Preßbolzen, die durch Löcher in den Blechpaketen geführt werden. Damit ist eine ausreichend gute Pressung möglich, insbesondere, wenn genügend viele derartiger Preßstellen eingesetzt werden oder wenn bei wenigen individuellen Preßstellen die Preßkräfte durch entsprechend steife Deckblätter zu beiden Seiten des Blechpaketes gleichmäßig auf die ganze zu pressende Fläche verteilt werden. Dies hat den Vorteil, daß die Pressung jederzeit wieder auf den optimalen Wert nachjustiert werden kann, es hat jedoch den Nachteil, daß zusätzlich in den Blechen eine größere Zahl von Löchern erforderlich ist. Dadurch entstehen zusätzliche Schnittkanten, die bei nicht ganz exakter Ausführung oder z.B. bei abgenutztem Stanzwerkzeug Gratbildung aufweisen können, wodurch die Gefahr eines elektrischen Kontaktes zwischen den Eisenblechen und ein dadurch verursachter Eisenbrand gegeben ist.
- Allgemein bekannt ist auch eine weitere Preßmethode, bei der die Einzelbleche zwischen zwei Deckblechen eingespannt werden, die durch Spannelemente miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die Pakete mit den Deckblechen und Spannelementen unter Vorspannung verschweißt werden. Dies hat den Vorteil sehr einfacher Blechformen mit ausschließlich geraden Schnittkanten, die sich leicht gratfrei ausführen lassen. Es bestehen jedoch die Nachteile, daß eine nachträgliche Justierung des Preßdruckes nicht mehr möglich und die spezifische Anpressung nicht gleichmäßig ist.
- Es hat sich herausgestellt, daß außer den Wirbelstromverlusten, die durch das vorwiegend parallel zu den Blechen verlaufende magnetische Wechselfeld verursacht werden, an bestimmten Stellen der Blechpakete örtlich begrenzt weitere, zum Teil erhebliche Wirbelstromverluste auftreten. In Zwischenraum zwischen Ofenspule und Schmelze und auch im Bereich der Eindringtiefe des magnetischen Wechselfeldes in die Schmelze ist längs des Spulenumfanges, d.h. in azimutaler Richtung, der magnetische Widerstand konstant, es sind demnach auch die Flußdichten längs des Spulenumfanges konstant und die Feldlinien verlaufen durchgehend parallel zur Ofenachse. In Rückschlußraum des Feldes auf der Außenseite der Ofenspule wechseln dagegen bei der vorstehend beschriebenen Anordnung der magnetischen Rückschlüsse am Spulenumfang Bereiche mit geringem magnetischen Widerstand mit Bereichen großen magnetischen Widerstandes ab (Blechpakete und Zwischenräume). Für den Fluß sind demgemäß Bereiche hohen magnetischen Leitwertes mit solchen sehr niedrigen Leitwertes parallelgeschaltet. Der Fluß nimmt somit im Außenbereich der Spule seinen Weg weitgehend durch die Bereiche hohen Leitwertes, wird also fast ausschließlich in den Blechpaketen geführt. An den Spulen- bzw. Blechpaketenden breitet er sich jedoch in Umfangsrichtung aus, um im Spuleninnern auf in Umfangsrichtung gleichmäßige Flußdichte überzugehen. Dabei tritt ein Teil des Flusses im Endbereich der Blechpakete quer zur Schichtungsebene der Bleche aus den Paketen aus. Hierdurch werden im Endbereich der Blechpakete erhebliche zusätzliche Wirbelstromverluste erzeugt, die zu einer lokalen Überhitzung der Blechpakete und der Deckbleche führen können. Bei entsprechend großen Leistungen sind an diesen Stellen gesonderte aufwendige Zusatzkühlungen erforderlich.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Rückschluß für einen Induktionstiegelofen der eingangs genannten Art anzugeben, der trotz insgesamt einfachen Aufbaus ein hohes Trägheitsmoment und Torsionsmoment aufweist.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Einfassung des Blechpaketes in einem Tragkörper eine hohe Steifigkeit bezüglich Biegung und Torsion des magnetischen Rückschlusses bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz, eine hohe Dämpfung auf dem Übertragungsweg von der Spule zum Ofengehäuse für Radialschwingungen und eine hohe Wärmeableitfähigkeit für die während des Betriebes erzeugte Verlustwärme gewährleistet wird.
- Aufgrund der großen Steifigkeit des Tragkörpers ist es möglich, die Abstützung des magnetischen Rückschlusses gegen den Ofenkörper in radialer Richtung auf zwei Stellen je magnetischem Rückschluß nahe den Enden der Blechpakete zu beschränken. Damit lassen sich statisch bestimmte Verhältnisse erzielen und die gewünschte Anpreßkraft ist leicht definiert einstellbar. Der Einsatz eines eigenen Ofenkörper-Rahmenstabes je magnetischem Rückschluß ist nicht erforderlich, so daß der Ofenkörper einfacher und materialsparender aufgebaut werden kann. Die Abstützung der magnetischen Rückschlüsse gegen den Ofenkörper erfolgt zweckmäßig über einen unteren und einen oberen Rahmen hoher Steifigkeit und hoher Eigenfrequenz. Dementsprechend werden lediglich hohe, unschädliche Resonanzfrequenzen von der Ofenspule über die magnetischen Rückschlüsse zum Rahmen geleitet. Außerdem können in diese Abstützungen mit minimalem Aufwand schwingungsdämpfende Elemente eingebaut werden, die eine Übertragung der von der Ofenspule ausgehenden und zumindest teilweise über die magnetischen Rückschlüsse auf den Ofenkörper fortgeleiteten Schwingungen sehr stark dämpfen.
- Eine weitere Dämpfung bereits bei der Schwingungsübertragung von der Ofenspule auf die Blechpakete kann dadurch erzielt werden, daß die magnetischen Rückschlüsse respektive ihre Tragkörper auf ihrer der Spule zugekehrten Seite mit schwingungsdämpfenden Elementen belegt werden.
- Durch ein Bündel von Maßnahmen, die je nach Erfordernis einzeln oder in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden, wird die Entstehung, Verstärkung und Ausbreitung von Schallwellen vermieden. So wird die Weiterleitung der elektromagnetisch bedingten Schwingungen der Ofenspule auf den Ofenkörper optimal gedämpft, so daß die Schallabstrahlung vom Induktionsofen an die Umgebung minimiert wird.
- Bei Einfassung der Blechpakete durch einen Tragkörper hoher elektrischer Leitfähigkeit auf den drei nicht der Ofenspule zugewandten Seiten wird das Ein- und Austreten von Flußkomponenten quer zur Blechrichtung im Sinne einer Abschirmung verhindert. Damit werden Zusatzverluste und damit zusätzliche Erwärmungen insbesondere in den Endbereichen der Blechpakete vermieden, so daß auf Sondermaßnahmen zu ihrer Abführung verzichtet werden kann.
- Die Abfuhr der in den Blechpaketen entstehenden Wirbelstrom-Wärmeverluste ist in sehr einfacher Weise möglich, in dem die Längskanäle des Tragkörpers zumindest teilweise zur Kühlmittelführung herangezogen werden. Je nach erforderlicher Wärmeübergangsfläche können ein, zwei, drei oder mehr Längskanäle als Kühlmittelkanäle verwendet werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Temperatur der Blechpakete innerhalb zulässiger Grenzen gehalten wird. Als Kühlmittel kann z. B. Wasser dienen. Der Einsatz separater Kühlvorrichtungen, die mit den Blechpaketen in direkten Wärmeleitungskontakt zu bringen sind, ist nicht erforderlich.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
- Es zeigen:
- Figur 1
- einen Induktionstiegelofen im seitlichen Schnitt,
- Figur 2
- eine Aufsicht auf einen Induktionstiegelofen,
- Figur 3
- eine erste prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt,
- Figur 4
- eine zweite prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt,
- Figur 5
- einen magnetischen Rückschluß mit einen einstückigen Strangprofil im Schnitt,
- Figur 6
- einen magnetischen Rückschluß mit drei Einzelprofilen im Schnitt,
- Figur 7
- eine bevorzugte Ausführungsform des magnetischen Rückschlusses im Schnitt,
- Figur 8
- einen magnetischen Rückschluß mit schwingungsdämpfenden Bauelement im Schnitt,
- Figur 9
- einen magnetischen Rückschluß mit mechanisch befestigtem Blechpaket im Schnitt,
- Figur 10
- einen magnetischen Rückschluß mit eingespanntem Blechpaket,
- Figur 11
- einen magnetischen Rückschluß mit Klammern zur Befestigung der drei Einzelprofile des Tragkörpers und des Blechpakets,
- Figur 12
- eine Aufsicht auf einen magnetischen Rückschluß mit Klammern,
- Figur 13
- den Verlauf des magnetischen Flusses bei Übertritt vom magnetischen Rückschluß zur Schmelze im Tiegel.
- In Figur 1 ist ein Induktionstiegelofen im seitlichen Schnitt dargestellt. Der Induktionstiegelofen 1 besteht aus einem feuerfesten, vorzugsweise keramischen, zylinderförmigen, unten geschlossenen und oben offenen Tiegel 2, einer zylinderförmigen, um den Tiegel 2 greifenden Spule 3 und mehreren magnetischen Rückschlüssen 4, die in Form einzelner, parallel zur Ofenachse an der Außenmantelfläche der Spule angeordneter Stäbe ausgebildet ist. Die Schmelze (= geschmolzenes metallisches Einsatzmaterial) im Innenraum des Tiegels 2 ist mit 5 bezeichnet. Die Anpressung der einzelnen stabförmigen magnetischen Rückschlüsse 4 an die Ofenspule 3 erfolgt durch einen oberen bzw. einen unteren Rahmen 6 bzw. 7. Diese Rahmen 6,7 sind Teil eines nicht dargestellten tragenden Ofenkörpers.
- In Figur 2 ist eine Aufsicht auf einen Induktionstiegelofen 1 mit Tiegel 2, Schmelze 5, Ofenspule 3, den einzelnen stabförmigen magnetischen Rückschlüssen 4 und dem oberen Rahmen 6 dargestellt. Der Rahmen 6 ist in Figur 2 ringförmig ausgebildet, er kann jedoch beispielsweise auch quadratisch geformt sein. Zwischen den einzelnen magnetischen Rückschlüssen 4 sind Zwischenräume vorhanden. Der eigentliche tragende Ofenkörper ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
- In Figur 3 ist eine erste prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das aktive Blechpaket 9 von einen einstückigen Tragkörper 8 C- bzw. U-förmig eingefaßt ist. Der Tragkörper 8 ist zweckmäßig als Strangpreßprofil ausgebildet, und zwar vorzugsweise aus einer Aluminium-Legierung, was den Vorteil hoher elektrischer Leitfähigkeit aufweist. Das Blechpaket 9 besteht aus einer Vielzahl einzelner, elektrisch gegeinander isolierter Einzelbleche, wie vorstehend erläutert.
- In Figur 4 ist eine zweite prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt dargestellt. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Figur 3 ist das aktive Blechpaket 9 dabei von einem aus drei Einzelprofilen bestehenden Tragkörper eingefaßt. Die drei Einzelprofile, nämlich zwei Seitenwände 10, 11 und eine Rückwand 12, umgeben das Blechpaket C- bzw. U-förmig, wobei die Rückwand 12 auf geeignete, nachfolgend noch beschriebene Weise mit beiden Seitenwänden 10, 11 verbunden ist.
- In Figur 5 ist ein magnetischer Rückschluß mit einem einstückigen Strangpreßprofil im Schnitt dargestellt. Der Tragkörper 8 ist dabei als Aluminium-Strangpreßprofil mit einer Vielzahl von einzelnen Längskanälen 13 ausgebildet, so daß das Strangpreßprofil im Querschnitt ein Gitterwerk mit einer großen Zahl von Längshohlräumen darstellt (ein ähnliches Gitterwerk ist in Figur 8 gezeigt). Diese Ausführungsart - die auch für die Einzelprofile der dreiteiligen Variante gemäß Figur 4 anwendbar ist - hat eine Reihe von Vorteilen. Zum einen ist eine hohe Steifigkeit gegen Biegung und Torsion bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz, niedrigem Materialgewicht und geringen Materialkosten gewährleistet. Zum anderen ergibt sich eine hohe Dämpfung der Radialschwingungen, die von der Ofenspule 3 über die magnetischen Rückschlüsse 4 und die Rahmenringe 6, 7 zum Ofenkörper übertragen werden. Die Längskanäle 13 können zumindest teilweise als interne Kühlkanäle zur Zirkulation eines Kühlmittels (vorzugsweise Wasser) herangezogen werden, so daß sich infolge der großen Wärmeübergangsfläche eine hohe Wärmeableitfähigkeit für die während des Betriebes entstehende Verlustwärme ergibt. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperaturbelastung der magnetischen Rückschlüsse auf vorgeschriebene Werte zu begrenzen.
- In Figur 6 ist ein magnetischer Rückschluß mit drei Einzelprofilen im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Seitenwände 10,11 mit internen Längskanälen 14 versehen sind, während die Rückwand als Stahlprofil 15 ausgebildet ist. Dabei kann das Stahlprofil 15 massiv oder als hohles Vierkantprofil oder hohles Rechteckprofil ausgebildet sein. Eine Befestigung des Stahlprofiles 15 mit den beiden Seitenwänden 10, 11 kann beispielsweise über Befestigungsschrauben 16 erfolgen, die durch Bohrungen in den Seitenwänden 10, 11 greifen und in Gewindebohrungen im Stahlprofil 15 verankert sind. Alternativ können auch Stehbolzen mit dem Stahlprofil 15 verschweißt sein, wobei diese mit einem Gewinde versehenen Stehbolzen durch Bohrungen in den Seitenwänden 10, 11 greifen und eine Anpressung der Seitenwände gegen die Rückwand über mit dem Stehbolzen verschraubte Muttern erfolgt.
- In Figur 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform des magnetischen Rückschlusses im Schnitt dargestellt. Der einstückige Tragkörper 8 weist mehrere - im Ausführungsbeispiel fünf - Kühlkanäle 17 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt auf. Jeweils zwischen den Kühlkanälen befinden sich weitere Längskanäle 18 mit unregelmäßig geformtem Querschnitt. Die der Ofenspule 3 zugewandte Stirnfläche des aktiven Blechpakets 9 und die beiden Stirnflächen der Seitenwände des Tragkörpers können mit einer Abdeckung 19 - beispielweise aus Glimmer - versehen sein. Durch den Winkel Alpha mit einem Wert von ungefähr 170° ist angedeutet, daß sowohl die der Ofenspule 3 zugewandte Stirnfläche des Tragkörpers als auch die entsprechende Fläche des Blechpakets an die Zylinderform der Ofenspule angepaßt sind. An der Außenfläche der Rückwand des Tragkörpers 8 können zwei Haltenasen 21 zur Arretierung eines auf der Rückwand befestigten Stahlprofils 20 angeformt sein. Durch das Stahlprofil 20 wird die Biege- und Torsionssteifigkeit des Tragkörpers 8 erhöht. Die Befestigung des Stahlprofiles erfolgt zweckmäßig mittels Klebstoff 22.
- Die Befestigung der Bodenfläche des aktiven Blechpakets 9 an der Innenfläche der Rückwand des Tragkörpers 8 erfolgt beispielsweise durch einen Klebstoff 23 mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Alternativ hierzu kann eine Wärmeleitpaste eingesetzt werden, wobei das Blechpaket auf andere Weise zu befestigen ist. Auf diese Weise ist stets ein guter Wärmeübergang von der Bodenfläche des Blechpakets 9 zur Rückwand des Tragkörpers 8 gewährleistet. Um einen guten Wärmeübergang zwischen den Seitenflächen des Blechpakets 9 und den Seitenwänden des Tragkörpers 8 sicherzustellen und um störende Geräuschbildung zu unterbinden, wird das Blechpaket vorzugsweise zwischen beiden Seitenwänden eingepreßt.
- In Figur 8 ist ein magnetischer Rückschluß mit schwingungsdämpfendem Bauelement im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß ein schwingungsdämpfendes Bauelement 24 - beispielsweise aus Keramik oder einem teflongetränkten Keramikfaserprofil - an der Stirnfläche der zur Ofenspule 3 zugewandten Seitenwand des Tragkörpers 8 befestigt ist. Hierzu sind Haltenasen 25 an der Stirnflächen des Tragkörpers angeformt, zwischen denen ein schwalbenschwanzförmiger Zwischenraum zur Einführung des entsprechend geformten Bauelements 24 gebildet wird. Dieses schwingungsdämpfende Bauelement 24 wird gegen den Außenmantel der Spule 3 gepreßt und dämpft zusätzlich die Schwingungsübertragung von der Ofenspule 3 zu den Rahmenringen 6, 7.
- In Figur 9 ist ein magnetischer Rückschluß mit mechanisch befestigtem Blechpaket im Schnitt dargestellt. Dabei ist das Blechpaket 9 in seinem der Rückwand 12 bzw. dem Stahlprofil 15 des Tragkörpers zugewandten Bodenbereich mit einer, zwei oder mehr schwalbenschwanzförmigen Nuten senkrecht zur Längsachse (senkrecht bzw. tangential zum Durchmesser der Ofenspule) versehen. In diese Nuten greifen entsprechend geformte Befestigungskeile 26 ein, die das Blechpaket über Befestigungsschrauben 27 an die Innenfläche der Rückwand bzw. des Stahlprofils 15 des Tragkörpers pressen. Die Befestigungsschrauben 27 greifen hierzu durch entsprechende Bohrungen der Rückwand bzw. des Stahlprofils 15. Die Ausbildung der Seitenwände 10, 11 des Tragkörpers mit Längskanälen 14 sowie die Befestigung der Seitenwände am Stahlprofil 15 mittels Befestigungsschrauben 16 ist wie vorstehend unter Figur 6 erläutert. In Figur 9 ist ein aus drei Einzelprofilen zusammengesetzter Tragkörper gezeigt, die vorstehend erläuterten Befestigungsweisen des Blechpakets sind jedoch auch bei einstückigem Tragkörper (siehe Figur 3) möglich.
- In Figur 10 ist ein magnetischer Rückschluß mit eingespanntem Blechpaket dargestellt. Bei dieser Variante drücken Preßbolzen 28, die ihr Widerlager 29 in den Seitenwänden 10, 11 des Tragkörpers haben, gegen das Blechpaket 9. Die Preßbolzen 28 werden mit vorgegebenem Drehmoment angezogen, um eine ausreichende Pressung des Blechpakets 9 zu erzielen. Um die punktförmigen Druckkräfte gegen die Seiten des Blechpakets gleichmäßig zu verteilen, können steife Deckblätter 30 jeweils zwischen Blechpaket-Seitenfläche und Innenfläche der Seitenwand 10 bzw. 11 vorgesehen sein. Bei Bedarf ist ein nachträgliches Justieren des optimalen Preßdruckes durch Nachziehen der Preßbolzen 28 möglich (z.B. bei Materialermüdung oder prinzipiell nach einer vorgeschriebenen Betriebszeit). Durch eine gleichmäßige optimale Pressung über die ganze Länge des Blechpaketes wird insbesondere ein "Eigenbrummen" des Blechpaketes unterdrückt.
- In Figur 10 ist ein aus drei Einzelprofilen 10 bis 12 zusammengesetzter Tragkörper gezeigt, die vorstehend erläuterte Einspannung des Blechpakets ist jedoch auch bei einstückigem Tragkörper (siehe Figur 3) einsetzbar.
- In Figur 11 ist ein magnetischer Rückschluß mit Klammern zur Befestigung der drei Einzelprofile des Tragkörpers und des Blechpakets dargestellt. Es sind U- bzw. C-förmige Klammern 31 zu erkennen, die sowohl Rückwand 12 als auch Seitenwände 10, 11 umfassen. Bei entsprechender Vorspannung der Klammern 31 ist eine Befestigung der drei Einzelprofile 10 bis 12 des Tragkörpers ohne weitere Hilfsmittel möglich, wobei gleichzeitig eine Einspannung des Blechpakets 9 durch den auf beide Seitenwände 10, 11 ausgeübten Druck erfolgt. Alternativ ist es durch Einsatz von Preßbolzen 32, die ihre Widerlager in den Seitenwangen der Klammern 31 haben, möglich, eine präzise vorgegebene Druckkraft auf die Seitenwände 10, 11 und das Blechpaket 9 auszuüben. Zur zusätzlichen Verteilung der über die Preßbolzen 32 punktförmig aufgebrachten Druckkraft können steife Deckplatten 34 zwischen Seitenwangen der Klammern 31 und Außenflächen der Seitenwände 10, 11 vorgesehen sein.
- In Figur 12 ist eine Ansicht auf einen magnetischen Rückschluß mit Klammern dargestellt. Es ist der stabförmige magnetische Rückschluß 4 mit Seitenwänden 10, 11 des Tragkörpers, eingespannten Blechpaketen 9 und mehreren Klammern 31 zu erkennen. Desweiteren ist in Figur 12 beispielhaft angedeutet, wie eine Kühlmittelzufuhr und ein Kühlmittelrücklauf zu einem externen Rückkühler erfolgen kann. Hierzu können die Kühlkanäle bzw. Längskanäle an ihrem einen Ende mit Stutzen 38 versehen sein, auf die Kühlmittelschläuche 39 aufsteckbar sind. Die weiteren Enden der Kühlkanäle bzw. Längskanäle können über U-Bögen 40 miteinander verbunden sein. Es sind auch andere allgemein bekannte Kühlmittelverbindungen einsetzbar. Das vorstehend angedeutete Konzept ist selbstverständlich nicht auf die Variante des magnetischen Rückschlusses mit Klammern beschränkt, sondern allgemein bei allen Ausführungsarten einsetzbar.
- In Figur 13 ist der Verlauf des magnetischen Flusses bei Übertritt vom magnetischen Rückschluß 4 zur Schmelze im Tiegel dargestellt. Der magnetische Fluß tritt aus den Enden der Blechpakete 9 aus und verläuft über den Tiegel 2 zur Schmelze 5 respektive zum metallischen Einsatzmaterial. Der magnetische Fluß im Blechpaket ist mit Ziffer 37, der Fluß im Randbereich der Ofenspule 3 bzw. des Tiegels ist mit Ziffer 35 und der Fluß im metallischen Einsatzmaterial respektive in der Schmelze 5 ist mit Ziffer 36 bezeichnet. Durch die Abschirmwirkung des aus elektrisch leitfähigem Material (vorzugsweise einer Aluminiumlegierung) bestehenden Tragkörpers 8 wird verhindert, daß der Fluß im Endbereich des magnetischen Rückschlusses quer zur Längsachse des Blechpakets ein- oder austritt, so daß entsprechende Zusatzverluste vermieden werden. Es wird auf die diesbezüglichen vorstehenden Ausführungen hingewiesen.
Claims (24)
- Magnetischer Rückschluß für einen Induktionstiegelofen, mit einem zur Führung des von der Ofenspule (3) des Induktionstiegelofens (1) erzeugten magnetischen Flusses geeigneten stabförmigen Blechpaket (9), wobei das Blechpaket (9) auf seinen drei nicht der Ofenspule (3) zugewandten Hauptoberflächen von einem im Querschnitt C- oder U-förmigen biege- und verwindungssteifen Tragkörper (8, 10 bis 12) eingefaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) vom Tragkörper (8, 10 bis 12) vollständig abgedeckt ist und daß der Tragkörper aus einem elektrisch gut leitenden Material besteht, so daß das Ein- und Austreten von Flußkomponenten quer zur Blechrichtung verhindert wird.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) mindestens einen Längskanal (13,14,17,18) aufweist.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Längskanal (13,14,17,18) zur Führung eines Kühlmittels geeignet ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8) einstückig ausgebildet ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper aus drei Stücken - zwei Seitenwänden (10,11) und einer Rückwand (12) - ausgebildet ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) aus mindestens einem Strangpreßprofil besteht.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen Rückwand (12) und Seitenwänden (10,11) über Befestigungsschrauben (16) erfolgen.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 6 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen Rückwand (12) und Seitenwänden (10,11) über Klammern (31) erfolgen.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) im Tragkörper (8, 10 bis 12) eingeklebt ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) im Tragkörper (8, 10 bis 12) eingepreßt ist.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressung über Preßbolzen (28) erfolgt, die ihre Widerlager (29) in den Seitenwänden (10,11) des Tragkörpers haben.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein steifes Deckblatt (30) zwischen Blechpaket (9) und Seitenwänden (10,11) des Tragkörpers angeordnet ist.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressung über die zur Verbindung der Rückwand (12) mit den Seitenwänden (10,11) eingesetzten Klammern (31) erfolgt.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pressung über Preßbolzen (32) erfolgt, die ihre Widerlager (33) in den Seitenwangen der Klammern (31) haben.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine steife Deckblatte (34) zwischen einer Seitenwange der Klammer (31) und einer Seitenwand (10,11) des Tragkörpers angeordnet ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) über Befestigungskeile (26) im Tragkörper (8, 10 bis 12) fixiert ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeleitpaste zwischen Blechpaket (9) und Tragkörper (8, 10 bis 12) eingebracht ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß schwingungsdämpfende Bauelemente (24) an den der Ofenspule zugewandten Stirnflächen des Tragkörpers (8, 10 bis 12) angeordnet sind.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fixierung der schwingungsdämpfenden Bauelemente (24) mittels am Tragkörper (8, 10 bis 12) angeformter Haltenasen (25) erfolgt.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand (12) des Tragkörpers als Stahlprofil (15) ausgebildet ist.
- Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlprofil (20) auf mindestens einer Hauptoberfläche des Tragkörpers (8, 10 bis 12) befestigt ist.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlprofil (20) auf dem Tragkörper (8, 10 bis 12) aufgeklebt ist.
- Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 22 und/oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) mit Haltenasen (21) zur Arretierung des Stahlprofils (20) versehen ist.
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5247539A (de) |
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| JP (1) | JPH05203373A (de) |
| DE (2) | DE4115278A1 (de) |
| ES (1) | ES2068633T3 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015015337A1 (de) | 2015-09-01 | 2017-03-02 | Abp Induction Systems Gmbh | Induktionstiegelofen und magnetischer Rückschluss hierfür |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4210374A1 (de) * | 1992-03-30 | 1993-10-07 | Abb Patent Gmbh | Magnetischer Rückschluß für einen Induktionstiegelofen |
| DE9409470U1 (de) | 1994-06-14 | 1994-08-11 | Abb Patent Gmbh, 68309 Mannheim | Magnetischer Rückschluß mit Tragkörper und Isolierkörper |
| US5987054A (en) * | 1997-02-10 | 1999-11-16 | Inductotherm Corp. | Induction coil and coreless induction furnace employing same |
| US6434182B1 (en) | 2001-05-23 | 2002-08-13 | Lecrotherm, Inc. | Composite insulating clamp assembly for induction furnace |
| CN106556248A (zh) * | 2015-09-25 | 2017-04-05 | 周晓航 | 一种矿物焙烧处理的方法及其电磁感应焙烧装置 |
| CN115478318B (zh) * | 2022-08-22 | 2026-01-30 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种磁控拉晶装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1827274A (en) * | 1927-09-08 | 1931-10-13 | Ajax Electrothermic Corp | Electric induction furnace |
| US1834445A (en) * | 1929-04-20 | 1931-12-01 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Inductor coil |
| US1830481A (en) * | 1929-07-16 | 1931-11-03 | Ajax Electrothermic Corp | Induction electric furnace |
| DE968717C (de) * | 1941-10-08 | 1958-03-20 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Vorrichtung zum induktiven Erhitzen von Werkstuecken |
| US2852587A (en) * | 1955-11-07 | 1958-09-16 | Ajax Engineering Corp | Induction furnace |
| US3004091A (en) * | 1958-09-15 | 1961-10-10 | Ajax Magnethermic Corp | Coreless induction furnace melting of metals |
| US2997512A (en) * | 1958-11-03 | 1961-08-22 | Ajax Magnethermic Corp | Coreless electric induction furnace |
| FR1220513A (fr) * | 1963-06-20 | 1960-05-25 | Junker Otto | Four d'induction sans noyau |
| US3602625A (en) * | 1970-04-06 | 1971-08-31 | Ajax Magnethermic Corp | Horizontal coreless induction furnace |
| US3704336A (en) * | 1971-04-01 | 1972-11-28 | Ajax Magnethermic Corp | Support means for induction coil |
| GB1463071A (en) * | 1973-03-09 | 1977-02-02 | Cheltenham Induction Heating L | Inductuion heating coils assemblies |
| DD102802A1 (de) * | 1973-04-19 | 1973-12-20 | ||
| DE2420533C2 (de) * | 1974-04-27 | 1982-11-18 | Otto Junker Gmbh, 5107 Simmerath | Kernloser Netzfrequenz-Induktionsofen zum Warmhalten, Überhitzen und/oder zum Behandeln und Vergießen von Metallen |
| US4198614A (en) * | 1978-11-06 | 1980-04-15 | Rca Corporation | Deflection yoke assembly including a beam positioning magnet arrangement |
| DE3405120C2 (de) * | 1984-02-14 | 1986-11-13 | Otto Junker Gmbh, 5107 Simmerath | Kernloser Induktionsofen mit Distanzmitteln zwischen den Induktionsspulen-Windungen |
| SE8600616L (sv) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Asea Ab | Induktionsugn |
| FR2621387B1 (fr) * | 1987-10-06 | 1990-01-05 | Commissariat Energie Atomique | Creuset de four a induction |
-
1991
- 1991-05-10 DE DE4115278A patent/DE4115278A1/de not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-05-04 DE DE59201056T patent/DE59201056D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-04 ES ES92107523T patent/ES2068633T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-04 EP EP92107523A patent/EP0512466B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-11 US US07/881,474 patent/US5247539A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-11 JP JP4117747A patent/JPH05203373A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015015337A1 (de) | 2015-09-01 | 2017-03-02 | Abp Induction Systems Gmbh | Induktionstiegelofen und magnetischer Rückschluss hierfür |
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