DE19843087A1

DE19843087A1 - Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes

Info

Publication number: DE19843087A1
Application number: DE1998143087
Authority: DE
Inventors: Jivan Kapoor; Daniel Grimm
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-03-23
Also published as: WO2000018190A3; WO2000018190A2; AU6083499A

Abstract

Ein Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, insbesondere für die Beheizung eines feuerfesten keramischen Formteils, weist Windungen 5 und einen im Wechselfeld der Windungen 5 verlaufenden stromführenden Anschlußleiter 10 auf. Die Windungen 5 und der Anschlußleiter 10 sind gekühlt. Um den Wirkungsgrad des Induktors 1 zu verbessern, weist der Anschlußleiter 10 mindestens einen Längsschlitz 13 auf oder ist aus mindestens einem Einzelleiter 21 aufgebaut, dessen Außendurchmesser d kleiner oder vergleichbar der Eindringtiefe des elektromagnetischen Wechselfeldes ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, insbesondere für die Beheizung eines feuerfesten keramischen Formteils, wobei der Induktor Windungen und einen im Wechselfeld der Windungen verlaufenden stromführenden Anschlußleiter aufweist, und die Windungen und der Anschlußleiter gekühlt sind.

Ein derartiger Induktor ist in der EP 0 755 741 A1 beschrieben. Ein solcher Induktor dient dem Aufheizen eines feuerfesten Formteils, insbesondere Formteils der Metallurgie. Der Induktor ist in einen Innenraum des Formteils einbringbar und nach dem Aufheizen des Formteils aus dem Innenraum herausnehmbar. Der Induktor wird zu seinem Schutz mittels eines Kühlfluids gekühlt. Hierfür ist er in der Praxis hohl, wobei das Kühlfluid durch den Hohlraum strömt.

Ein weiterer solcher Inneninduktor ist in der EP 0 755 740 A1 beschrieben. Der Induktor ist an seiner einen Seite am Anfang seiner Windungen und an seiner anderen Seite mittels des innerhalb der Windungen zurücklaufenden Anschlußleiter an einen elektrischen Generator und eine Kühlfluidquelle angeschlossen. Da der Anschlußleiter innerhalb der Windungen verläuft, liegt er zwangsläufig im elektromagnetischen Feld des Induktors. Dies hat zur Folge, daß in den Anschlußleiter Wirbelströme induziert werden, was den Wirkungsgrad des Induktors vermindert, weil der Leistungsanteil der Wirbelströme nicht für die Beheizung des Formteils zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad des Induktors zu erhöhen.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Induktor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Anschlußleiter mindestens einen Längsschlitz aufweist oder aus mindestens einem Einzelleiter (21) aufgebaut ist, dessen Außendurchmesser (d) kleiner oder vergleichbar der Eindringtiefe des elektromagnetischen Wechselfeldes ist.

Dadurch ist die Ausbildung von Wirbelströmen in dem Anschlußleiter zumindest vermindert, wenn nicht unterbunden. Dies hat den Vorteil, daß der auf das induktive Aufheizen eines Formteils bezogene Wirkungsgrad vergrößert ist. Damit verbunden ist auch eine Verringerung des Stromverbrauchs beim induktiven Aufheizen eines Formteils mit einem solchen Induktor. Da der Anschlußleiter selbst wegen der Verminderung der Wirbelströme weniger aufgeheizt wird, beansprucht er auch weniger Kühlleistung aus dem Kühlfluid.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Induktors,

Fig. 2 einen Querschnitt des Anschlußleiters des Induktors längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Alternative zu Fig. 2,

Fig. 4 eine Fig. 2 bzw. Fig. 3 entsprechende Ansicht, wobei der Anschlußleiter aus mehreren Einzelleitern aufgebaut ist,

Fig. 5 eine Fig. 2 bzw. Fig. 3 entsprechende Ansicht, wobei der Anschlußleiter aus einem Einzelleiter aufgebaut ist.

Beim elektrischen Induktor 1 sind an einer Halteplatte 2 zwei Anschlußenden 3, 4 angeordnet. Die beiden Anschlußenden 3, 4 sind beispielsweise Schraubanschlüsse. Sie dienen dem Anschließen des Induktors an einen elektrischen Generator bzw. Frequenzumrichter und an eine Kühlfluidquelle. Das Kühlfluid kann beispielsweise Wasser oder Druckluft sein. Am Anschlußende 3 wird das Kühlfluid in Richtung des Pfeiles z zugeleitet. Am Anschlußende 4 wird das Kühlfluid in Richtung des Pfeiles a abgeleitet. Auch das Umgekehrte wäre möglich.

An das Anschlußende 3 schließen sich eine Spule bildende Windungen 5 des Induktors 1 an. Diese bilden einen Hohlraum 6 zur Führung des Kühlfluids. Ihre Wandung 7 ist metallisch.

Die in Fig. 1 unterste, von der Halteplatte 2 entfernteste Windung 5 geht in einer Umlenkung 8 in die Mittelachse A der Windungen über. Die Umlenkung 8 weist in der Mittelachse A ein Außengewinde 9 auf. Von der Umlenkung 8 erstreckt sich in der Mittelachse A, also innerhalb der Windungen, ein Anschlußleiter 10 zum Anschlußende 4, das unter der Halteplatte 2 ebenfalls ein Außengewinde 11 aufweist. Bei einer anderen Form des Induktors kann der Anschlußleiter außerhalb der Windungen verlaufen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der Anschlußleiter 10 von einer elektrisch gut leitenden metallischen Hülse 12 gebildet, die einen Längsschlitz 13 aufweist. An dem Anschlußleiter 10 bzw. der metallischen Hülse 12 sind unten und oben Bunde 14, 15 ausgebildet, bei denen jeweils eine Überwurfmutter 16, 17 als Kupplungsteil angeordnet ist, welche ein dem Außengewinde 9 bzw. dem Außengewinde 11 passendes Innengewinde hat.

Der Anschlußleiter 10 ist von einer eine Kühlleitung bildenden Umhüllung 18 umschlossen, die verhindert, daß Kühlfluid durch den Längsschlitz 13 nach außen austreten kann. Die Umhüllung 18 ist beispielsweise von einem hitzebeständigen Schlauch gebildet, der mittels Spannelementen 19, beispielsweise Spannschnüren, im Bereich der Enden des Längsschlitzes 13 an den Anschlußleiter 10 bzw. die metallische Hülse 12 fluiddicht angedrückt ist. Beispielsweise kann die Umhüllung 18 auch auf die Hülse 12 aufgeschrumpft werden. Die Umhüllung 18 ist elektrisch nichtleitend. Die stromführende, geschlitzte metallische Hülse 12 kann auch ein beispielsweise keramisches Rohr fluiddicht umschließen oder von einem solchen umschlossen werden. Die stromführende, geschlitzte metallische Hülse 12 kann auch in eine weitestgehend fluiddichte Masse eingegossen werden. Innerhalb der Überwurfmuttern 16, 17 sind Dichtringe 20 angeordnet, die ein Austreten des Kühlfluids im Gewindebereich verhindern sollen.

Der Induktor 1 ist in einen Innenraum 1 eines feuerfesten keramischen Formteils F einschiebbar, das an das vom Induktor 1 erzeugte elektromagnetische Wechselfeld ankoppelbar und dadurch aufheizbar ist. Im Betrieb werden in den Anschlußleiter 10 kaum Wirbelströme induziert, weil er den die Wirbelstrombildung unterdrückenden Längsschlitz 13 aufweist. Im Betrieb besteht die elektrische Verbindung zwischen der Umlenkung 8 der untersten der Windungen 5 und dem Anschlußende 4 über die Überwurfmutter 16, den Anschlußleiter 10, 12 und die Überwurfmutter 17. Es wäre jedoch auch möglich, die Dichtringe 20 elektrisch leitend und die Überwurfmuttern 16, 17 elektrisch nichtleitend auszulegen. Dann besteht die elektrische Verbindung zwischen der Umlenkung 8 und dem Anschlußende 4 über den unteren Dichtring 20, den Anschlußleitern 10, 12 und dem oberen Dichtring 20. Da in diesem Fall die Überwurfmuttern 16, 17 nicht metallisch sind, werden in sie auch keine Wirbelströme induziert. Jedoch auch im anderen Fall - wenn die Überwurfmuttern 16, 17 metallisch sind - werden in sie Wirbelströme höchstens geringfügig induziert, weil sie weitgehend außerhalb der Windungen 5 liegen.

Das Kühlfluid durchströmt im Betrieb die Windungen 5 sowie den Anschlußleiter 10 innenseitig, wobei die Umhüllung 18 einen wesentlichen Austritt des Kühlfluids durch den Längsschlitz 13 verhindert.

Der Anschlußleiter 10 ist am Induktor 1 leicht montierbar und leicht auswechselbar, indem die Überwurfmuttern 16, 17 montiert oder demontiert werden. Anstelle der beschriebenen Schraubkupplung (Überwurfmuttern 16, 17) kann auch eine andere Kupplung, beispielsweise eine bajonettartige Kupplung, vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist dargestellt, daß der Anschlußleiter 10, 12 auch mehr als einen Längsschlitz 13 aufweisen kann. Durch das Vorsehen mehrerer Längsschlitze 13 wird die Wirbelstrombildung im Anschlußleiter 10 weiter unterdrückt.

In Fig. 4 ist ein Anschlußleiter 10 gezeigt, der aus einer Mehrzahl von Einzelleitern 21 besteht. Diese sind dabei gegeneinander elektrisch isoliert und werden vom Kühlfluid gekühlt. Sie können auch miteinander verdrillt oder gebündelt sein. Dabei sind sie an ihren Enden an dem Leiter 12 befestigt.

In Fig. 5 ist ein Anschlußleiter 10 gezeigt der nur aus einem einzigen mittig liegenden Einzelleiter 21 besteht. Dieser hat einen Außendurchmesser d von etwa 3 mm und wird vom Kühlfluid umströmt. Hierfür ist eine Kühlleitung an dem Anschlußleiter 10, 12 fluiddicht angebracht. Auch in diesem Fall ist im Anschlußleiter 10 die Wirbelstrombildung im elektromagnetischen Wechselfeld durch den geringen Außendurchmesser d ≦ der Eindringtiefe wesentlich unterdrückt.

Der beschriebene Induktor kann zum induktiven Aufheizen eines Formteils auch verwendet werden, wenn der Innenraum des Formteils schalen- oder kanalförmig ist.

Claims

1. Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes, insbesondere für die Beheizung eines feuerfesten keramischen Formteils, wobei der Induktor Windungen und einen im Wechselfeld der Windungen verlaufenden stromführenden Anschlußleiter aufweist, und die Windungen und der Anschlußleiter gekühlt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußleiter (10) mindestens einen Längsschlitz (13) aufweist, oder aus mindestens einem Einzelleiter (21) aufgebaut ist, dessen Außendurchmesser (d) kleiner oder vergleichbar der Eindringtiefe des elektromagnetischen Wechselfeldes ist.

2. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußleiter (10) aus gegeneinander elektrisch isolierten Einzeleitern (21) aufgebaut ist.

3. Induktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelleiter (21) einen Außendurchmesser (d) von max. 5 mm aufweisen.

4. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußleiter (10) zumindest in einem Teilbereich von einer für das Kühlfluid dichten Kühlleitung (18) umschlossen ist, die vom Kühlfluid durchströmbar ist.

5. Induktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die durch die Kühlleitung (18) führenden Einzelleiter (21) direkt vom Kühlfluid umströmt und gekühlt werden.

6. Induktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitung (18) von einem elektrisch isolierenden Schlauch oder Rohr gebildet ist, der/das das Kühlfluid führt.

7. Induktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußleiter (10) mittels einer lösbaren Kupplung (16) mit den Windungen (5) verbunden ist.

8. Induktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußleiter (10) mit einer lösbaren Kupplung (17) mit einem Anschlußende (4) des Induktors (1) verbunden ist.

9. Induktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleitung (18) mittels Spannelementen (19) an dem Anschlußleiter (10) fluiddicht festgelegt ist.

10. Induktor nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest teilweise in eine weitgehend fluiddichte Masse eingegossen ist.