DE1025541B - Ruehrwicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine induktive^ Rühreinrichtung 'für Schmelzöfen, die einen grob lamelHerten Eisenkern und eine mit symmetrischem Zweiphasenstrom gespeiste Rührwicklung aufweist. Derartige Rühreinrichtungen werden für Schmelzöfen, insbesondere für Lichtbogenöfen zum Umwälzen der Schmelze verwendet. Zur Speisung derartiger Rühi wicklungen werden üblicherweise Wechselströme sehr niedriger Frequenz oder Gleichströme bzw. langsam geschaltete Gleichstromimpulse verwendet.

Bei Speisung der bekannten stationären Rührwicklungen mit symmetrischem Zweiphasenstrom ändert sich die Phasenlage der Wechselströme von einer Stromzone zur folgenden um annähernd 90°. Bei fünf Stromzonen 1 bis 5 mit n_v n₂, n₃, % und n₅ Leitern ist die Phasenlage der beiden äußersten Zonen 1 und 5 dieselbe. Da die Wicklung außerdem symmetrisch zur Mitte mit der Leiterzahl Rührwicklung

— -y- = n_s und n₂

verlegt ist, wird erreicht, daß

die beiden Phasen mit den Zonen 1, 3, 5 bzw. 2, 4 sich gegenseitig nicht induzieren. Diese bekannten Rührwicklungen werden als gewöhnliche Spulenwicklungen ausgeführt, d. h. wie die Ständerwicklungen von Mehrphasen-Synchrongeneratoren oder Asynchronmotoren. Die Wicklung ist also in einem grob lamelHerten, genuteten Eisenkern eingebettet und darin befestigt, wobei die Leiter in den Nuten liegen und die langen doppelt gekrümmten Spulenköpfe mittels kräftiger Schraubenverbindungen abgestützt sind.

Die beschriebenen Rührwicklungen haben die Nachteile, daß ihre Herstellung teurer ist, daß eine große Anzahl von Ersatzteilen auf Lager gehalten werden muß, da die Wicklungsspulen ungleiche Abmessungen haben, und daß die Wicklung ziemlich viel Platz beansprucht.

Die Erfindung bezweckt die Ausbildung einer Rühreinrichtung, deren Rührwicklung ebenfalls mit symmetrischem Zweiphasenstrom gespeist wird, die aber die Nachteile der beschriebenen Rühreinrichtung nicht aufweist. Die Rühreinrichtung nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß die einzelnen Spulen der Rührwicklung zylinderförmig hintereinander auf den im wesentlichen stabförmigen Eisenkern aufgeschoben und als in wechselnder Phasenfolge angeordnete Spulensätze in Reihe geschaltet sind und der Eisenkern eine solche Lage zum Ofenboden hat, daß die Wicklungsachsen der Spulen sich dem Umriß des Ofenbodens im wesentlichen anpassen. Die Spulen sind also zu je einem Spulensatz für eine Phase des Zweiphasenstromes zusammengeschaltet. Es werden vorzugsweise acht einzelne Spulen verwendet, die zu vier Gruppen zusammengeschaltet sind. Je zwei Spulengruppen bilden einen Spulensatz. Die Spulen einer Spulengruppe des einen Spulensatzes liegen an den Enden des Eisenkernes. Die Spulengruppen haben bei symmetrischer Anordnung gleiche Windungszahlen, doch kann Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska
Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. August 1953

Dr.-Ing. Ludwig Dreyfus, Västeräs (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

die Windungszahl der in der Mitte liegenden Spulengruppe des einen Spulensatzes eine etwas kleinere oder größere Windungszahl aufweisen.

Die wesentlichen Vorteile der Rühreinrichtung nach der Erfindung sind einmal die Einfachheit des Eisenkernes, der nicht genutet zu werden braucht, die Möglichkeit, einfache, zylinderartige Spulen verwenden zu können, die leicht herstellbar sind und in einfacher Weise auf dem Eisenkern befestigt und isoliert werden können, und schließlich der Vorteil, daß alle Spulen mit gleichen Abmessungen und gleicher Windungszahl ausgeführt werden können und so der Aufwand für die Lagerhaltung gering wird. Diese Vorteile wiegen den Nachteil auf, daß bei einer Rühreinrichtung nach der Erfindung nur ein Teil des magnetischen Flusses ausgenutzt wird. Diesem Nachteil kann im übrigen durch Anbringung von Teilen aus Metall geringen ohmschen Widerstandes, z. B. in Form von Abschirmblechen, begegnet werden.

Es sind weiter mit Gleichstrom betriebene Rühreinrichtungen bekannt, die aus einem Magnetgestell mit einer größeren Anzahl von Magnetpolen bestehen. Jeder Pol besitzt eine zylinderartige Wicklung, die für alle Pole gleich ist. Derartige Rühreinrichtungen haben aber den Nachteil, daß sie mit Gleichstrom betrieben werden müssen, also z. B. einen rotierenden Umschalter mit Bürsten, der dem Verschleiß unterliegt, oder Gleichrichter erfordern. Ferner benötigen derartige Rührwicklungen einen komplizierten Eisenkern, der nicht mit dem einfachen, stabförmigen Eisenkern der Rühreinrichtung nach der Erfindung vergleichbar ist.

Es ist weiter bekannt, bei Hochfrequenzöfen die zylinderförmige, den Tiegel umgebende Hochfrequenz-

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spule über den Boden des Tiegels hinaus nach unten zu verlängern und hierin einen stabförmigen Eisenkern einzuführen. Man erreicht durch den Kern eine Verstärkung des Hochfrequenzfeldes, das die Erhitzung der Schmelze bewirkt. Es ist auch bekannt, dem stabförmigen Kern von der Mitte des Bodens einen größeren Abstand zu geben als von den Rändern, um die Bewegung des Schmelzbades zu beeinflussen. Bei dieser bekannten Ausführung handelt es sich nicht um eine mit niedrigdas Gehäuse 50, durch das die Wicklung geschützt wird, aus einem Metall von niedrigem ohmschem Widerstand zu fertigen. In diesem Fall werden im Gehäuse Streuströme erzeugt, die den unwirksamen Teil des magnetischen Flusses vermindern mit der Folge, daß die Blindleistung verringert wird. Wenn die Gehäuse in eine Mehrzahl von Platten unterteilt sind, bringt man diese Platten zweckmäßigerweise in leitenden Kontakt miteinander.

Falls der Ofen einen ebenen Boden hat, kann das Joch

frequentem Zweiphasenstrom betriebene Rührwicklung, io aus zwei geraden Schenkeln bestehen, wie die Schenkel 30 sondern um eine mit Hochfrequenz betriebene Schmelz- in Fig. 1, die in Linie angeordnet miteinander verbunden wicklung; weiter fällt die Achse der zylindrischen Hoch- und in geeigneter Weise verstärkt sind. Die mittlere frequenzwicklung mit der Achse des Tiegels zusammen, Stromzone ist in zwei gleiche Hälften geteilt,
während die Achsen der Spulen der Rührwicklung nach Schließlich kann im Rahmen der Erfindung die Auf-

der Erfindung etwa senkrecht zur Achse des Schmelz- 15 teilung der Rühranordnung der Breite nach in zwei oder tiegels liegen und sich dem Umriß des Tiegelbodens an- mehrere schmalere Rühranordnungen von gleicher Länge

und gleicher Zonen verteilung vorgenommen werden, was

passen. Die bekannte Einrichtung gibt also kein Vorbild für die Gestaltung einer mit Zweiphasenwechselstrom niedriger Frequenz gespeisten Rührwicklung nach der Erfindung.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt

Fig. 1 eine unter dem Ofenboden angeordnete Rührwicklung,

Fig. 2 einen Teil der Wicklung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Fig. 2 und Fig. 4 eine abgeänderte Wicklung nach der Erfindung.

In Fig. 1 bis 3 ist der Ofenboden mit 10 bezeichnet. Die als Ganzes mit 20 bezeichnete Rührwicklung ist eine Zweiphasenwicklung für einen Ofen mit gewölbtem Boden. Das grob lamellierte Eisenjoch besteht aus zwei geraden Schenkeln 30, die miteinander unter einem Winkel von 180° -a verbunden sind, wobei 2cc dem Zentriwinkel des Ofenbodens entspricht. Die Schenkel können, wenn gewünscht, auch gebogen sein. Jeder Schenkel trägt vier gleiche zylinderartige Spulen, die drei Stromzonen 1, 2, 3' bzw. 3", 4, 5 bilden, wobei die Zonen 3' und 3" zusammengehören. Die Symmetriebedingung ist, daß die Windungszahlen der Stromzonen ^₁ = n₅, K₂ = TIi₁ = % sind, doch kann die Gesamtwindungszahl der Mittelzone n_s von dieser Bedingung abweichen. Das Joch wird etwas leichter, wenn n₃ etwas kleiner als % + M₅ ist.

Die Spulen des Ausführungsbeispiels haben alle gleiche Abmessungen, so daß die Lagerhaltung von Reserveteilen vereinfacht ist. Die Spulen sind voneinander durch Zwischenstücke 80 isoliert. Die Rührwicklungen können durch Teile 70 aus feuerfestem Material geschützt sein, das zwischen der Wicklung und dem Ofenboden angebracht ist. Lüftungs- und Kühlkanäle 40 sind zwischen dem Joch 30 und den Spulen 20 vorgesehen. Die Wicklung kann selbstkühlend sein oder ein Wasser- oder Luftkühlsystem haben. In diesem Fall sind Abstandshalter zwischen den Spulen und den Jochen eingesetzt. Das Kühlsystem kann für Umlauf eingerichtet sein.

Maßnahmen können getroffen werden, um die Blindleistung der Wicklung zu verringern. Im Gegensatz zu Spulen der bekannten Wicklung geht von der Unterseite und den kurzen Seiten der neuen Wicklung ungefähr derselbe Fluß je Zentimeter Leiterlänge aus. Dieser Fluß trägt nicht zu der Bildung von Rührkräften bei, vergrößert aber die Blindleistung auf denselben Betrag die Lagerhaltung von Reserveteilen noch weiter vereinfacht. Diese Konstruktion ermöglicht auch die Verwendung von einem oder mehreren Trägern (vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material), die als Stützteile zum Tragen des Ofenbodens dienen. Diese Ausführung ist in Fig. 4 gezeigt. Die Stützteile sind mit 60 bezeichnet. Die neue Wicklung ist in ihrer Anwendung bei Schmelzöfen beschrieben, es liegt aber natürlich im Rahmen der Erfindung, sie bei Mischern für heiße Metalle zu verwenden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Induktive Rühreinrichtung für Schmelzofen mit Eisenkern aus grob lameliiertem Blech und aus einzelnen Spulen bestehender, von symmetrischem Zweiphasenstrom gespeister Rührwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spulen der Rührwicklung zylinderförmig hintereinander auf den im wesentlichen stabförmigen Eisenkern aufgeschoben und als in wechselnder Phasenfolge angeordnete Spulensätze in Reihe geschaltet sind und der Eisenkern eine solche Lage zum Ofenboden hat, daß die Wicklungsachsen der Spulen sich dem Umriß des Ofenbodens im wesentlichen anpassen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen gleiche Abmessungen und gleiche Windungszahlen aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofenboden nicht benachbarten Seiten der Spulen oder einige hiervon mit Teilen aus Metall geringen ohmschen Widerstandes abgeschirmt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spulen bzw. die von diesen gebildeten Spulengruppen durch ringförmige Scheiben aus Isoliermaterial voneinander getrennt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket aus zwei stabförmigen Teilen besteht, die der Länge nach stumpfwinklig zusammengesetzt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Eisenkerne mit Wicklungen nebeneinanderliegend unter dem Ofenboden angeordnet und zwischen den Kernen mit Wicklungen Tragteile zum Abstützen des Ofenbodens angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldungen D 9817 VIIId/21h,

oder etwas über den Betrag, der bei Spulenwicklungen 65 St 362 VIIId/21h;
der bekannten Art auftritt. Es ist daher zweckmäßig, deutsche Patentschrift Nr. 610 530.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 908/362 2.58