DE4115278A1 - Magnetischer rueckschluss fuer einen induktionstiegelofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Rück­ schluß für einen Induktionstiegelofen gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Ein solcher magnetischer Rückschluß für einen Indukti­ onstiegelofen ist aus der ABB-Druckschrift Nr. D ME/D 1 18 289 D bekannt. Der Induktionstiegelofen eignet sich zum induktiven Schmelzen von Gußeisen, Stahl, Leichtme­ tall, Schwermetall und Legierungen, wobei der Betrieb bei Ausbildung als Mittelfrequenz-Induktionstiegelofen beispielsweise bei Frequenzen von 125 bis 1000 Hz er­ folgt. Zur Einstellung einer Wechselspannung vorgegebe­ ner Frequenz wird ein Stromrichter eingesetzt.

Der aktive Teil des Induktionstiegelofens ist die Ofen­ spule, deren Innenraum ein keramischer Tiegel ausklei­ det. Der durch die Ofenspule fließende Wechselstrom er­ zeugt ein magnetisches Wechselfeld, das innerhalb des Ofentiegels durch das metallene Einsatzmaterial und aus­ serhalb der Spule durch die Eisenblechpakete der magne­ tischen Rückschlüsse geführt wird. Das magnetische Wech­ selfeld induziert im metallischen Einsatzmaterial Wir­ belströme, d. h. elektrische Energie, die in Wärme umge­ setzt wird. Der Ofen nimmt aufgrund des transformatori­ schen Prinzips aus dem speisenden Netz Leistung auf, so daß unter ständiger Energiezufuhr das Einsatzmaterial zum Schmelzen gebracht wird. Die auf die Schmelze wir­ kenden elektromagnetischen Kräfte führen zu einer inten­ siven Badbewegung, die für einen schnellen Wärme- und Stoffausgleich sorgt.

Die magnetischen Rückschlüsse sind auf der Außenseite der Spule in Forn einzelner über den Umfang der Spule mit Zwischenräumen verteilter Einzelpakete parallel zur Ofenachse angeordnet. Die Eisenblechpakete der magneti­ schen Rückschlüsse haben den Zweck, den magnetischen Wechselfluß zu führen, wie vorstehend bereits erwähnt. Dabei soll dem magnetischen Fluß ein Weg geringen magne­ tischen Widerstandes geboten werden, der gleichzeitig nur geringe Wirbelstromverluste verursacht. Durch Ein­ satz der magnetischen Rückschlüsse wird infolge Reduzie­ rung 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 ei­ ner Leistung von 1 MW/t Inhalt an metallischem Einsatzma­ terial ist insbesondere auch die Entstehung, Verstärkung und Ausbreitung von Schallwellen zu vermeiden.

Um diese Aufgaben erfüllen zu können, müssen die magneti­ schen Rückschlüsse selbst gewissen Anforderungen genü­ gen:

• - Das den Wechselfluß führende Material muß eine hohe Permeabilität und geringe Wirbelstromverluste auf­ weisen. Üblich ist der Aufbau aus entsprechend dün­ nen, elektrisch voneinander isolierten Transforma­ torblechen mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand.
• - Die magnetischen Rückschlüsse müssen ein genügend hohes mechanisches Widerstandsmoment in im einge­ bauten Zustand radialer Richtung haben, un die Übertragung der gesamten Abstützkräfte (bis zu 100 t/m² Spulenoberfläche und mehr) mit möglichst wenig Unterstützungspunkten zu ermöglichen.
• - Die magnetischen Rückschlüsse sollen verwindungs­ steif sein und insbesondere zur Vermeidung von Re­ sonanzen sollen die Trägheitsmomente in Längsrich­ tung (gegen Biegung) sowie gegen Torsion hoch sein.
• - Die Einzelbleche des Blechpaketes des magnetischen Rückschlusses müssen ausreichend stark zusammenge­ preßt 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 Flus­ ses, erforderlich wäre. Dies ist eine Lösung, die ver­ gleichsweise hohe Kosten für die Erzielung des notwendi­ gen oder wünschenswerten Widerstandsmomentes erfordert.

Die vorstehend erwähnte erforderliche Zusammenpressung der Blechpakete in senkrechter Richtung zu den Einzel­ blechen 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, insbesonde­ re, wenn genügend viele derartiger Preßstellen einge­ setzt werden oder wenn bei wenigen individuellen Preß­ stellen die Preßkräfte durch entsprechend steife Deck­ blätter 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 je­ doch den Nachteil, daß zusätzlich in den Blechen eine größere Zahl von Löchern erforderlich ist. Dadurch ent­ stehen zusätzliche Schnittkanten, die bei nicht ganz exakter Ausführung oder z. B. bei abgenutztem Stanzwerk­ zeug 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 Dechblechen einge­ spannt werden, die durch Spannelemente miteinander ver­ bunden sind. Beispielsweise können die Pakete mit den Decklechen und Spannelementen unter Vorspannung ver­ schweißt 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 Wirbelstrom­ verlusten, die durch das vorwiegend parallel zu den Ble­ chen verlaufende magnetische Wechselfeld verursacht werden, an bestimmten Stellen der Blechpakete örtlich begrenzt weitere, zum Teil erhebliche Wirbelstromverlu­ ste auftreten. Im Zwischenraum zwischen Ofenspule und Schmelze und auch im Bereich der Eindringtiefe des ma­ gnetischen Wechselfeldes in die Schmelze ist längs des Spulenumfanges, d. h. in azimutaler Richtung, der magne­ tische Widerstand konstant, es sind demnach auch die Flußdichten längs des Spulenumfanges konstant und die Feldlinien verlaufen durchgehend parallel zur Ofenachse. Im Rückschlußraum des Feldes auf der Außenseite der Ofenspule wechseln dagegen bei der vorstehend beschrie­ benen Anordnung der magnetischen Rückschlüsse am Spulen­ umfang Bereiche mit geringem magnetischen Widerstand mit Bereichen großen magnetischen Widerstandes ab (Blechpa­ kete und Zwischenräume). Für den Fluß sind demgemäß Be­ reiche 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 aus­ schließlich in den Blechpaketen geführt. An den Spulen­ bzw. Blechpaketenden breitet er sich jedoch in Umfangs­ richtung 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. Hier­ durch 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 magneti­ schen Rückschluß für einen Induktionstiegelofen der ein­ gangs genannten Art anzugeben, der trotz insgesamt ein­ fachen Aufbaus ein hohes Trägheitsmoment und Torsionsmo­ ment 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 ins­ besondere darin, daß durch die Einfassung des Blechpake­ tes 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 Ofen­ gehäuse für Radialschwingungen und eine hohe Wärmeab­ leitfähigkeit 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 Ofenhörper in radialer Richtung auf zwei Stel­ len je magnetischem Rückschluß nahe den Enden der Blech­ pakete zu beschränken. Damit lassen sich statisch be­ stimmte Verhältnisse erzielen und die gewünschte Anpreß­ hraft ist leicht definiert einstellbar. Der Einsatz ei­ nes eigenen Ofenkörper-Rahmenstabes je magnetischem Rückschluß ist nicht erforderlich, so daß der Ofenhörper einfacher und materialsparender aufgebaut werden kann. Die Abstützung der magnetischen Rückschlüsse gegen den Ofenhörper erfolgt zweckmäßig über einen unteren und einen oberen Rahmen hoher Steifigheit und hoher Eigen­ frequenz. Dementsprechend werden lediglich hohe, un­ schädliche 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 zumin­ dest teilweise über die magnetischen Rückschlüsse auf den Ofenkörper fortgeleiteten Schwingungen sehr stark dämpfen.

Eine weitere Dämpfung bereits bei der Schwingungsüber­ tragung von der Ofenspule auf die Blechpakete kann da­ durch erzielt werden, daß die magnetischen Rückschlüsse respektive ihre Tragkörper auf ihrer der Spule zugekehr­ ten Seite mit schwingungsdämpfenden Elementen belegt werden.

Durch ein Bündel von Maßnahmen, die je nach Erfordernis einzeln oder in beliebigen Konbinationen eingesetzt wer­ den, wird die Entstehung, Verstärkung und Ausbreitung von Schallwellen vermieden. So wird die Weiterleitung der elektromagnetisch bedingten Schwingungen der Ofen­ spule auf den Ofenhörper optimal gedämpft, so daß die Schallabstrahlung vom Induktionsofen an die Umgebung minimiert wird.

Bei Einfassung der Blechpakete durch einen Tragkörper hoher elektrischer Leitfähigheit auf den drei nicht der Ofenspule zugewandten Seiten wird das Ein- und Austreten von Flußkomponenten quer zur Blechrichtung im Sinne ei­ ner Abschirmung verhindert. Damit werden Zusatzverluste und damit zusätzliche Erwärmungen insbesondere in den Endbereichen der Blechpakete vermieden, so daß auf Son­ dermaßnahmen zu ihrer Abführung verzichtet werden kann.

Die Abfuhr der in den Blechpaketen entstehenden Wirbel­ strom-Wärmeverluste ist in sehr einfacher Weise möglich, in dem die Längskanäle des Tragkörpers zumindest teil­ weise zur Kühlmittelführung herangezogen werden. Je nach erforderlicher Wärmeübergangsfläche können ein, zwei, drei oder mehr Längskanäle als Kühlmittelkanäle verwen­ det 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 Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Induktionstiegelofen im seitlichen Schnitt,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Induktionstiegelofen,

Fig. 3 eine erste prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt,

Fig. 4 eine zweite prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt,

Fig. 5 einen magnetischen Rückschluß mit einem ein­ stückigen Strangprofil im Schnitt,

Fig. 6 einen magnetischen Rückschluß mit drei Einzel­ profilen im Schnitt,

Fig. 7 eine bevorzugte Ausführungsform des magneti­ schen Rückschlusses im Schnitt,

Fig. 8 einen magnetischen Rückschluß mit schwingungs­ dämpfenden Bauelement im Schnitt,

Fig. 9 einen magnetischen Rückschluß mit mechanisch befestigtem Blechpaket im Schnitt,

Fig. 10 einen magnetischen Rückschluß mit eingespann­ tem Blechpaket,

Fig. 11 einen magnetischen Rückschluß mit Klammern zur Befestigung der drei Einzelprofile des Trag­ körpers und des Blechpakets,

Fig. 12 eine Aufsicht auf einen magnetischen Rück­ schluß mit Klammern,

Fig. 13 den Verlauf des magnetischen Flusses bei Über­ tritt vom magnetischen Rückschluß zur Schmelze im Tiegel.

In Fig. 1 ist ein Induktionstiegelofen im seitlichen Schnitt dargestellt. Der Induktionstiegelofen 1 besteht aus einem feuerfesten, vorzugsweise keramischen, zylin­ derförmigen, 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 Außen­ mantelfläche der Spule angeordneter Stäbe ausgebildet ist. Die Schmelze (=geschmolzenes metallisches Einsatz­ material) im Innenraum des Tiegels 2 ist mit 5 bezeich­ net. Die Anpressung der einzelnen stabförmigen magneti­ schen 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 Fig. 2 ist eine Aufsicht auf einen Induktionstiegel­ ofen 1 mit Tiegel 2, Schmelze 5, Ofenspule 3, den ein­ zelnen stabförmigen magnetischen Rückschlüssen 4 und dem oberen Rahmen 6 dargestellt. Der Rahmen 6 ist in Fig. 2 ringförmig ausgebildet, er kann jedoch beispielsweise auch quadratisch geformt sein. Zwischen den einzelnen magnetischen Rückschlüssen 4 sind Zwischenräume vorhan­ den. Der eigentliche tragende Ofenkörper ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

In Fig. 3 ist eine erste prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das aktive Blechpaket 9 von ei­ nem einstückigen Tragkörper 8 C- bzw. U-förmig eingefaßt ist. Der Tragkörper 8 ist zweckmäßig als Strangpreßpro­ fil ausgebildet, und zwar vorzugsweise aus einer Alumi­ nium-Legierung, was den Vorteil hoher elektrischer Leit­ fähigkeit aufweist. Das Blechpaket 9 besteht aus einer Vielzahl einzelner, elektrisch gegeneinander isolierter Einzelbleche, wie vorstehend erläutert.

In Fig. 4 ist eine zweite prinzipielle Ausgestaltung eines magnetischen Rückschlusses im Schnitt dargestellt. Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Fig. 3 ist das aktive Blechpaket 9 dabei von einem aus drei Einzelpro­ filen bestehenden Tragkörper eingefaßt. Die drei Einzel­ profile, nämlich zwei Seitenwände 10, 11 und eine Rück­ wand 12, umgeben das Blechpaket C- bzw. U-förmig, wobei die Rückwand 12 auf geeignete, nachfolgend noch be­ schriebene Weise mit beiden Seitenwänden 10, 11 verbun­ den ist.

In Fig. 5 ist ein magnetischer Rückschluß mit einem einstückigen Strangpreßprofil im Schnitt dargestellt. Der Tragkörper 8 ist dabei als Aluminium-Strangpreßpro­ fil 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 Fig. 8 ge­ zeigt). Diese Ausführungsart - die auch für die Einzel­ profile der dreiteiligen Variante gemäß Fig. 4 anwend­ bar ist - hat eine Reihe von Vorteilen. Zum einen ist eine hohe Steifigheit gegen Biegung und Torision bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz, niedrigem Ma­ terialgewicht und geringen Materialkosten gewährleistet. Zum anderen ergibt sich eine hohe Dämpfung der Radial­ schwingungen, die von der Ofenspule 3 über die magneti­ schen Rückschlüsse 4 und die Rahmenringe 6, 7 zum Ofen­ körper übertragen werden. Die Längskanäle 13 können zu­ mindest teilweise als interne Kühlkanäle zur Zirkulation eines Kühlmittels (vorzugsweise Wasser) herangezogen werden, so daß sich infolge der großen Wärmeübergangs­ fläche eine hohe Wärmeableitfähigheit für die während des Betriebes entstehende Verlustwärme ergibt. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperaturbelastung der magne­ tischen Rückschlüsse auf vorgeschriebene Werte zu be­ grenzen.

In Fig. 6 ist ein magnetischer Rückschluß mit drei Ein­ zelprofilen im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Seiten­ wände 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 bei­ den Seitenwänden 10, 11 kann beispielsweise über Befe­ stigungsschrauben 16 erfolgen, die durch Bohrungen in den Seitenwänden 10, 11 greifen und in Gewindebohrungen im Stahlprofil 15 verankert sind. Alternativ hönnen auch Stehbolzen mit dem Stahlprofil 15 verschweißt sein, wo­ bei 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 Fig. 7 ist eins bevorzugte Ausführungsform des ma­ gnetischen Rückschlusses im Schnitt dargestellt. Der einstückige Tragkörper 8 weist mehrere - im Ausführungs­ beispiel fünf - Kühlkanäle 17 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt auf. Jeweils zwischen den Kühlkanälen befin­ den sich weitere Längskanäle 18 mit unregelmäßig geform­ tem Querschnitt. Die der Ofenspule 3 zugewandte Stirn­ fläche des aktiven Blechpakets 9 und die beiden Stirn­ flächen der Seitenwände des Tragkörpers können mit ei­ ner 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 zu­ gewandte Stirnfläche des Tragkörpers als auch die ent­ sprechende 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 Stahlpro­ fils 20 angeformt sein. Durch das Stahlprofil 20 wird die Biege- und Torsionssteifigkeit des Tragkörpers 8 er­ höht. Die Befestigung des Stahlprofiles erfolgt zweckmä­ ßig mittels Klebstoff 22.

Die Befestigung der Bodenfläche des aktiven Blechpakets 9 an der Innenfläche der Rückwand des Tragkörpers 8 er­ folgt beispielsweise durch einen Klebstoff 23 mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Alternativ hierzu kann eine Wärme­ leitpaste 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 gewährlei­ stet. Um einen guten Wärmeübergang zwischen den Seiten­ flächen des Blechpakets 9 und den Seitenwänden des Trag­ körpers 8 sicherzustellen und um störende Geräuschbil­ dung zu unterbinden, wird das Blechpaket vorzugsweise zwischen beiden Seitenwänden eingepreßt.

In Fig. 8 ist ein magnetischer Rückschluß mit schwin­ gungsdämpfendem Bauelement im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß ein schwingungsdämpfendes Bauele­ ment 24 - beispielsweise aus Keramik oder einem teflon­ getränkten Keramikfaserprofil - an der Stirnfläche der zur Ofenspule 3 zugewandten Seitenwand des Tragkörpers 8 befestigt ist. Hierzu sind Haltenasen 25 an der Stirn­ flächen des Tragkörpers angeformt, zwischen denen ein schwalbenschwanzförmiger Zwischenraun 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 Fig. 9 ist ein magnetischer Rückschluß mit mecha­ nisch befestigtem Blechpaket im Schnitt dargestellt. Dabei ist das Blechpaket 9 in seinem der Rückwand 9 bzw. dem Stahlprofil 15 des Tragkörpers zugewandten Bodenbe­ reich mit einer, zwei oder mehr schwalbenschwanzförmigen Nuten senkrecht zur Längsachse (senkrecht bzw. tangen­ tial zum Durchmesser der Ofenspule) versehen. In diese Nuten greifen entsprechend geformte Befestigungskeile 26 ein, die das Blechpaket über Befestigungschrauben 27 an die Innenfläche der Rückwand bzw. des Stahlprofils 15 des Tragkörpers pressen. Die Befestigungsschrauben 27 greifen hierzu durch entsprechende Bohrungen der Rück­ wand bzw. des Stahlprofils 15. Die Ausbildung der Sei­ tenwände 10, 11 des Tragkörpers mit Längskanälen 14 so­ wie die Befestigung der Seitenwände an Stahlprofil 15 mittels Befestigungsschrauben 16 ist wie vorstehend un­ ter Fig. 6 erläutert. In Fig. 9 ist ein aus drei Ein­ zelproiflen zusammengesetzter Tragkörper gezeigt, die vorstehend erläuterten Befestigungsweisen des Blechpa­ kets sind jedoch auch bei einstückigem Tragkörper (siehe Fig. 3) möglich.

In Fig. 10 ist ein magnetischer Rückschluß mit einge­ spanntem 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, un eine ausreichende Pressung des Blechpakets 9 zu erzielen. Um die punktförmigen Druck­ kräfte 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 nachträg­ liches Justieren des optimalen Preßdruckes durch Nach­ ziehen der Preßbolzen 28 möglich (z. B. bei Materialermü­ dung oder prinzipiell nach einer vorgeschriebenen Be­ triebszeit). Durch eine gleichmäßige optimale Pressung über die ganze Länge des Blechpaketes wird insbesondere ein "Eigenbrummen" des Blechpaketes unterdrückt.

In Fig. 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 Fig. 3) einsetzbar.

In Fig. 11 ist ein magnetischer Rückschluß mit Klammern zur Befestigung der drei Einzelprofile des Tragkörpers und des Blechpakets dargestellt. Es sind U- bzw. C-för­ mige 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 weite­ re Hilfsmittel möglich, wobei gleichzeitig eine Einspan­ nung 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 präzi­ se 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 Seiten­ wangen der Klammern 31 und Außenflächen der Seitenwände 10, 11 vorgesehen sein.

In Fig. 12 ist eine Ansicht auf einen magnetischen Rückschluß mit Klammern dargestellt. Es ist der stabför­ mige magnetische Rückschluß 4 mit Seitenwänden 10, 11 des Tragkörpers, eingespannten Blechpaketen 9 und meh­ reren Klammern 31 zu erkennen. Desweiteren ist in Fi­ gur 12 beispielhaft angedeutet, wie eine Kühlmittelzu­ fuhr und ein Kühlmittelrücklauf zu einem externen Rück­ kühler erfolgen hann. 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 kön­ nen 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 magneti­ schen Rückschlusses mit Klammern beschränkt. sondern allgemein bei allen Ausführungsarten einsetzbar.

In Fig. 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 Einsatzma­ terial. Der magnetische Fluß im Blechpaket ist mit Zif­ fer 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 Alu­ miniumlegierung) bestehenden Tragkörpers 8 wird verhin­ dert, daß der Fluß im Endbereich des magnetischen Rück­ schlusses quer zur Längsachse des Blechpakets ein- oder austritt, so daß entsprechende Zusatzverluste vermieden werden. Es wird auf die diesbezüglichen vorstehenden Ausführungen hingewiesen.

Claims (25)

1. Magnetischer Rückschluß für einen Induktionstie­ gelofen, mit einem zur Führung des von der Ofenspule des Induktionstiegelofens erzeugten magnetischen Flusses ge­ eigneten stabförmigen Blechpaket, dadurch gekennzeich­ net, daß das Blechpaket (9) auf seinen drei nicht der Ofenspule (3) zugewandten Hauptoberflächen von einem biege- und verwindungssteifen, im Querschnitt C- oder U-förmigen Tragkörper (8, 10 bis 12) eingefaßt ist.

2. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) aus einem elektrisch gut leitenden Material besteht.

3. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

4. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) mindestens einen Längskanal (13, 14, 17, 18) aufweist.

5. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Längskanal (13, 14, 17, 18) zur Führung eines Kühlmittels geeignet ist.

6. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8) einstückig ausgebildet ist.

7. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper aus drei Stücken - zwei Seitenwänden (10, 11) und einer Rückwand (12) - ausgebildet ist.

8. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) aus mindestens einem Strang­ preßprofil besteht.

9. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen Rückwand (12) und Seitenwänden (10, 11) über Befesti­ gungsschrauben (16) erfolgen.

10. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen Rückwand (12) und Seitenwänden (10, 11) über Klammern (31) erfolgen.

11. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) im Tragkörper (8, 10 bis 12) eingeklebt ist.

12. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) im Tragkörper (8, 10 bis 12) eingepreßt ist.

13. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pressung über Preßbolzen (28) erfolgt, die ihre Widerlager (29) in den Seitenwän­ den (10, 11) des Tragkörpers haben.

14. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 13, da­ durch gekennzeichnet, daß ein steifes Deckblatt (30) zwischen Blechpaket (9) und Seitenwänden (10, 11) des Tragkörpers angeordnet ist.

15. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pressung über die zur Ver­ bindung der Rückwand (12) mit den Seitenwänden (10, 11) eingesetzten Klammern (31) erfolgt.

16. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pressung über Preßbolzen (32) erfolgt, die ihre Widerlager (33) in dem Seitenwan­ gen der Klammern (31) haben.

17. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 16, da­ durch gekennzeichnet, daß eine steife Deckplatte (34) zwischen einer Seitenwange der Klammer (31) und einer Seitenwand (10, 11) des Tragkörpers angeordnet ist.

18. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechpaket (9) über Befestigungskeile (26) im Tragkörper (8, 10 bis 12) fixiert ist.

19. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Wär­ meleitpaste zwischen Blechpaket (9) umd Tragkörper (8, 10 bis 12) eingebracht ist.

20. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß schwingungsdämpfende Bauelemente (24) an den der Ofen­ spule zugewandten Stirnflächen des Tragkörpers (8, 10 bis 12) angeordnet sind.

21. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 20, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Fixierung der schwin­ gungsdämpfenden Bauelemente (24) mittels am Tragkörper (8, 10 bis 12) angeformter Haltenasen (25) erfolgt.

22. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rückwand (12) des Tragkör­ pers als Stahlprofil (15) ausgebildet ist.

23. Magnetischer Rückschluß nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlprofil (20) auf mindestens einer Hauptoberfläche des Tragkörpers (8, 10 bis 12) befestigt ist.

24. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 23, da­ durch gekennzeichnet, daß das Stahlprofil (20) auf dem Tragkörper (8, 10 bis 12) aufgeklebt ist.

25. Magnetischer Rückschluß nach Anspruch 23 und/oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (8, 10 bis 12) mit Haltenasem (21) zur Arretierung des Stahlprofils (20) versehen ist.