DE9210144U1 - Induction melting furnace - Google Patents
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Description
Leybold Durferrit GmbH 92546Leybold Durferrit GmbH 92546
Bonner Str. 498Bonner Str. 498
D-5000 Köln 51D-5000 Cologne 51
Beschreibung
InduktionsschmelzofenDescription
Induction melting furnace
Die Neuerung betrifft einen Induktionsschmelzofen mit einem aus diesem herausfahrbaren Ofenunterteil, welches einen Tiegel mit zumindest einer Induktionsspule und einer Wasserkühlung hat, und bei dem zur Zuführung von Strom und Wasser eine gemeinsame, jeweils über eine Kupplung mit einem Anschluß des Ofenunterteils verbindbare Leitung dient.The innovation relates to an induction melting furnace with a lower part of the furnace that can be moved out of it, which has a crucible with at least one induction coil and a water cooling system, and in which a common line that can be connected to a connection of the lower part of the furnace via a coupling is used to supply electricity and water.
Induktionsschmelzöfen der vorstehenden Art sind zum Erschmelzen und Entgasen von Legierungen und Abgießen der fertigen Legierungen allgemein bekannt und gebräuchlich. Nach mehreren Chargen oder bei Wechsel des Schmelzgutes muß die Tiegelauskleidung gewechselt werden. Während man früher diese Arbeit innerhalb des Ofens ausführte, fährt man heute oftmals das Ofenunterteil mit dem Schmelztiegel aus dem Induktionsschmelzofen heraus und führt diese Arbeiten außerhalb von ihm aus. Um den Induktionsofen möglichst rasch wieder in Betrieb nehmen zu können, ordnet man ihm ein zweites Ofenunterteil zu, welches im Einsatz ist, während das andere Ofenunterteil auskühlt und anschließend mit einer neuen Tiegelauskleidung versehen wird. Dieses wechselweise Benutzen von zwei Ofenunterteilen erfordert es, daß die Strom- und Wasserverbindungen vom einen zum anderen Ofenunterteil gewechselt werden und daß am nicht benutzten Ofenunterteil eine Hilfskühlmittelleitung angeschlossen wird, damit die Wärme der Tiegelauskleidung nicht zu einer Überhitzung der Induktionsspulen führt. Dieser Wechsel der Wasser- und Stromverbin-Induction melting furnaces of the above type are generally known and used for melting and degassing alloys and pouring the finished alloys. After several batches or when changing the melting material, the crucible lining must be changed. While this work used to be carried out inside the furnace, today the furnace base with the crucible is often removed from the induction melting furnace and this work is carried out outside of it. In order to be able to put the induction furnace back into operation as quickly as possible, a second furnace base is assigned to it, which is in use while the other furnace base cools down and is then provided with a new crucible lining. This alternating use of two furnace bases requires that the power and water connections be changed from one furnace base to the other and that an auxiliary coolant line be connected to the furnace base that is not in use so that the heat from the crucible lining does not lead to overheating of the induction coils. This change in water and electricity connections
düngen war bisher recht zeitaufwendig und umständlich und führt oftmals zu einer Verschmutzung der Umgebung durch Auslaufen von Kühlwasser. Weiterhin kann es zu einer Überhitzung der Induktionsspulen kommen, wenn die Wasserkühlung des Ofenunterteils zu lange unterbrochen ist.Fertilizing has previously been quite time-consuming and laborious and often leads to contamination of the surrounding area due to cooling water leaking out. Furthermore, the induction coils can overheat if the water cooling of the furnace base is interrupted for too long.
Der Neuerung liegt das Problem zugrunde, einen Induktionsschmelzofen der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die Wasser- und Stromverbxndungen des Ofenunterteils möglichst rasch und bequem gewechselt werden können. The innovation is based on the problem of developing an induction melting furnace of the type mentioned above, in which the water and power connections of the furnace base can be changed as quickly and easily as possible.
Dieses Problem wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung aus einem rohrförmigen, in einen Anschluß des Ofenunterteils dichtend eingesetzten ersten Einsatz und einem in der Leitung dichtend eingesetzten zweiten Einsatz besteht und daß zum Verbinden der Einsätze miteinander auf einem der Einsätze axial unverschiebbar eine Überwurfmutter angeordnet ist, welche auf ein Außengewinde des anderen Einsatzes aufschraubbar ist.This problem is solved in accordance with the innovation in that the coupling consists of a tubular first insert that is inserted sealingly into a connection of the furnace base and a second insert that is inserted sealingly into the line, and in that, in order to connect the inserts to one another, a union nut is arranged on one of the inserts in an axially immovable manner and can be screwed onto an external thread of the other insert.
Eine solche Kupplung kann sehr rasch durch Drehen an der Überwurfmutter geöffnet und auf entsprechende Weise geschlossen werden. Da sie zugleich eine Wasser- und Stromverbindung herstellt, ist die Gesamtzahl von Kupplungen für einen Induktionsschmelzofen, welche bei einem Wechsel des Ofenunterteils betätigt werden müssen, gering. Die Neuerung ermöglicht deshalb einen sehr schnellen und bequemen Wechsel des Ofenunterteils. Weiterhin ermöglicht die Kupplung eine platzsparende Leitungsführung und geringen Bauaufwand.Such a coupling can be opened and closed very quickly by turning the union nut. Since it simultaneously creates a water and power connection, the total number of couplings for an induction melting furnace that have to be operated when changing the furnace base is low. The innovation therefore enables the furnace base to be changed very quickly and easily. Furthermore, the coupling enables space-saving cable routing and low construction costs.
Für die Übertragung großer Ströme stehen ausreichend große Kontaktflächen zur Verfügung, wenn die beiden Einsätze im gekuppelten Zustand jeweils mit einer konischen Kontaktfläche aneinanderstoßen.Sufficiently large contact surfaces are available for the transmission of large currents if the two inserts in the coupled state each abut against each other with a conical contact surface.
Eine andere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Neuerung besteht darin, daß der ofenunterteilseitige Einsatz ein zum Ofenunterteil hin öffnendes Rückschlagventil und der leitungsseitige Einsatz ein zum Ofenunterteil hin schließendes Rückschlagventil aufweist und daß die Schließglieder der Rückschlagventile jeweils einen in Schließstellung über die miteinander zu kuppelnden Stirnseiten des Einsatzes ragenden, fluchtend zueinander angeordneten Ventilstößel aufweisen. Durch solche Rückschlagventile kommt es bei einem Öffnen der Kupplung zwangsläufig zu einem Verschließen der jeweiligen Leitung mit dem Kühlwasser und des zugeordneten Wasseranschlusses des Ofenunterteils. Dadurch wird ein Wasseraustritt vermieden, der zu einer Verschmutzung der Umgebung führen würde und durch den Luft in das Kühlsystem gelangte. Beim Zusammenkuppeln kommt es zwangsläufig zu einem Öffnen beider Rückschlagventile, so daß die Bedienperson sich um das Öffnen und Schließen der Rückschlagventile nicht zu kümmern braucht.Another particularly advantageous embodiment of the innovation is that the insert on the lower part of the furnace has a check valve that opens towards the lower part of the furnace and the insert on the line has a check valve that closes towards the lower part of the furnace and that the closing elements of the check valves each have a valve tappet that protrudes in the closed position over the end faces of the insert that are to be coupled together and is arranged in alignment with one another. With such check valves, when the coupling is opened, the respective line with the cooling water and the associated water connection of the lower part of the furnace are inevitably closed. This prevents water from escaping, which would lead to contamination of the environment and through which air would get into the cooling system. When coupling together, both check valves inevitably open, so that the operator does not have to worry about opening and closing the check valves.
Die Hilfskühlung ist besonders rasch an das Ofenunterteil anzuschließen, wenn der ofenunterteilseitige Anschluß einen Hilfskühlmittelanschluß aufweist.The auxiliary cooling system can be connected to the furnace base particularly quickly if the connection on the furnace base side has an auxiliary coolant connection.
Auch wenn die Kupplung statt im Bereich der Überwurfmutter durch Herausziehen des Einsatzes aus der Bohrung des Anschlusses des Ofenunterteils oder Herausziehen des Einsatzes aus dem Anschluß der Leitung geöffnet wird, kann es nicht zu einem Austritt von Wasser kommen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Neuerung die Einsätze in einer Bohrung des Anschlusses oder einer Bohrung des Anschlusses der Leitung durch einen Dichtring dichtend eingesetzt sind und der Abstand des Dichtringes vom äußeren Ende der Bohrung so weit ist, daß das im jeweiligen Anschluß eingesetzte Rückschlagventil schließt, bevor beimEven if the coupling is opened by pulling the insert out of the hole in the connection of the oven base or by pulling the insert out of the connection of the pipe instead of in the area of the union nut, water cannot escape if, according to another development of the innovation, the inserts are inserted in a hole in the connection or a hole in the connection of the pipe in a sealing manner using a sealing ring and the distance of the sealing ring from the outer end of the hole is so great that the check valve inserted in the respective connection closes before
Herausziehen des Einsatzes aus der Bohrung die Dichtung die Bohrung verläßt.When the insert is pulled out of the hole the seal leaves the hole.
Die erforderliche Anzahl von Anschlüssen für das Hilfskühlmittel kann dadurch herabgesetzt werden, daß im Ofenunterteil zumindest zwei beim Arbeiten des Induktionsschmelzofens voneinander unabhängige Kühlmittelpfade durch eine elektrisch nicht leitende Kurzschlußleitung kurzgeschlossen sind und daß in diese Kurzschlußleitung ein zur Wasserflußrichtung beim Arbeiten des Induktionsofens hin öffnendes Rückschlagventil geschaltet ist.The required number of connections for the auxiliary coolant can be reduced by short-circuiting at least two coolant paths in the furnace base that are independent of one another when the induction melting furnace is operating by an electrically non-conductive short-circuit line and by connecting a check valve in this short-circuit line that opens in the direction of water flow when the induction furnace is operating.
Selbst bei einem Induktionschmelzofen mit drei Wirkspulen als Induktionsspule und einer oberen und unteren Kühlspule für den Schmelztiegel kommt man mit insgesamt nur zwei Anschlüssen für das Hilfskühlmittel aus, wenn alle Kühlmittelpfade durch elektrisch nicht leitende Kurzschlußleitungen kurzgeschlossen sind, so daß für die Hilfskühlung insgesamt nur zwei Hilfskühlmittelanschlüsse erforderlich sind.Even in an induction melting furnace with three active coils as induction coils and an upper and lower cooling coil for the melting crucible, only two connections for the auxiliary coolant are required if all coolant paths are short-circuited by electrically non-conductive short-circuit lines, so that only two auxiliary coolant connections are required for the auxiliary cooling.
Die Neuerung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe innovation allows for numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in
Fig.l einen schematischen Längsschnitt durch einen Induktionsschmelzofen nach der Erfindung,Fig.l is a schematic longitudinal section through an induction melting furnace according to the invention,
Fig.2 eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht einer Kupplung für den Induktionsschmelzofen, Fig.2 is a partially sectioned side view of a coupling for the induction melting furnace,
Fig.3 die Kühlwasserführung des Induktionsschmelzofens .Fig.3 the cooling water flow of the induction melting furnace.
Die Figur 1 zeigt einen Induktionsschmelzofen 1, welcher nach dem VIDP-Verfahren (Vacuum Induction Degassing Pouring) arbeitet. Dieser Induktionsschmelzofen 1 hat ein als Haube ausgebildetes Ofenoberteil 2 und ein Ofenunterteil 3 mit einem Schmelztiegel 4, welcher durch eine in drei einzelne Spulen aufgeteilte Induktionsspule 5 elektrisch beheizbar ist. Diese Induktionsspule 5 ist rohrförmig ausgebildet und wird durch Kühlwasser gekühlt, welches über Anschlüsse 6 und Leitungen 7 zu- und abgeführt wird. Die Leitungen 7 und Anschlüsse sind so ausgebildet, daß sie zugleich Kühlwasser und Strom transportieren. Figure 1 shows an induction melting furnace 1 that works according to the VIDP (Vacuum Induction Degassing Pouring) process. This induction melting furnace 1 has an upper part 2 designed as a hood and a lower part 3 with a melting crucible 4 that can be electrically heated by an induction coil 5 divided into three individual coils. This induction coil 5 is tubular and is cooled by cooling water, which is supplied and discharged via connections 6 and lines 7. The lines 7 and connections are designed in such a way that they transport cooling water and electricity at the same time.
Oberhalb des Induktionsofens 1 ist ein Chargierwagen 8 verfahrbar angeordnet, der zum Beschicken des Induktionsofens 1 dient. Zum Abguß kippt man den Induktionsofen 1 um eine Achse 9, wodurch die Schmelze in eine Rinne 10 gelangt, in der sie zu einer nicht gezeigten Kokillenkammer fließt.A charging carriage 8 is arranged above the induction furnace 1 and is used to feed the induction furnace 1. For casting, the induction furnace 1 is tilted about an axis 9, whereby the melt enters a channel 10, in which it flows to a mold chamber (not shown).
Wenn der Schmelztiegel 4 mit einer neuen Tiegelverkleidung versehen werden soll, dann setzt man das Ofenunterteil 3 auf einen strichpunktiert dargestellten Wagen 11 und fährt es nach Hochschwenken des Kesseloberteils 2 zur Seite. Anschließend löst man die Leitungen 7 von den Anschlüssen 6, indem man Kupplungen 12 öffnet. Danach kann man ein zweites Ofenunterteil mit den Leitungen 7 verbinden und in den Induktionsschmelzofen 1 einfahren.If the crucible 4 is to be fitted with a new crucible lining, the furnace base 3 is placed on a carriage 11 shown in dash-dotted lines and moved to the side after the upper part of the vessel 2 has been swivelled up. The lines 7 are then disconnected from the connections 6 by opening couplings 12. A second furnace base can then be connected to the lines 7 and moved into the induction melting furnace 1.
Um den Wechsel der Leitungen 7 von einem Kesselunterteil 3 zu einem anderen möglichst rasch vollziehen zu können, ist die Kupplung 12 wie in Figur 2 gezeigt gestaltet. Sie hat einen ersten, rohrförmigen Einsatz 13, der in eine Bohrung 14 des Anschlusses 6 eingeschoben ist, wobei eine Dichtung 15 den Spalt zwischen der Bohrung 14 und der Außenmantelfläche des Einsatzes 13 abdichtet. Eine Stift-In order to be able to change the lines 7 from one boiler base 3 to another as quickly as possible, the coupling 12 is designed as shown in Figure 2. It has a first, tubular insert 13, which is inserted into a bore 14 of the connection 6, with a seal 15 sealing the gap between the bore 14 and the outer surface of the insert 13. A pin
schraube 16 fixiert den Einsatz 13 in der Bohrung 14. Im Inneren des Einsatzes 13 ist ein zum Anschluß 6 hin öffnendes Rückschlagventil 17 angeordnet, welches ein von einer Feder 18 in Schließrichtung vorgespanntes Schließglied 19 hat, das in Schließstellung gegen einen Ventilsitz 20 gelangt, diese Schließstellung im geschlossenen Zustand der Kupplung jedoch nicht einnehmen kann, da es mit einem Ventilstößel 21 gegen einen koaxial hierzu angeordneten Ventilstößel 22 eines Schließgliedes 23 eines Rückschlagventiles 24 anliegt, welches in einem zweiten Einsatz 25 angeordnet ist.screw 16 fixes the insert 13 in the bore 14. Inside the insert 13 there is a check valve 17 which opens towards the connection 6 and has a closing element 19 which is pre-tensioned in the closing direction by a spring 18 and which reaches the closed position against a valve seat 20, but cannot assume this closed position when the coupling is closed, since it rests with a valve tappet 21 against a valve tappet 22 arranged coaxially thereto of a closing element 23 of a check valve 24 which is arranged in a second insert 25.
Der zweite Einsatz 25 wird mittels einer Überwurfmutter 26, die in Figur 2 gesehen nach rechts hin axial unverschieblich auf dem ersten Einsatz 13 gehalten ist und in ein Außengewinde 27 des zweiten Einsatzes 25 greift, mit einer konischen Kontaktfläche 28 gegen eine entsprechende Kontaktfläche 29 des ersten Einsatzes 13 gehalten.The second insert 25 is held by means of a union nut 26, which is held axially immovably to the right in Figure 2 on the first insert 13 and engages in an external thread 27 of the second insert 25, with a conical contact surface 28 against a corresponding contact surface 29 of the first insert 13.
Der zweite Einsatz 25 greift mit seinem der Kupplung 12 abgewandten Ende dichtend in eine Bohrung 30 eines Anschlusses 31, der am freien Ende der Leitung 7 vorgesehen ist.The second insert 25 engages with its end facing away from the coupling 12 in a sealing manner in a bore 30 of a connection 31 which is provided at the free end of the line 7.
Die Figur 3 zeigt einen Verteiler 33, von dem aus vier Kühlmittelpfade 34, 35, 36, 37 zu einem auslaßseitigen Sammler 38 führen. Die Kühlmittelpfade 35, 36, 37 führen durch die Spulen 5, 5a, 5b, während der Kühlmittelpfad zur Kühlmittelversorgung eines oberen Hilfskühlers 39 und unteren Hilfskühlers 40 vorgesehen ist. Schematisch dargestellt sind in Figur 3 die Kupplungen 12 bis 12h, welche ein Abtrennen des Ofenunterteils 3 von seinen Leitungen ermöglichen. Wichtig für die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform der Erfindung sind Kurzschlußleitungen 41, 42, 43 aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff, in die jeweils ein Rückschlagventil, beispielsweise das Rück-Figure 3 shows a distributor 33, from which four coolant paths 34, 35, 36, 37 lead to an outlet-side collector 38. The coolant paths 35, 36, 37 lead through the coils 5, 5a, 5b, while the coolant path is intended to supply coolant to an upper auxiliary cooler 39 and lower auxiliary cooler 40. The couplings 12 to 12h, which enable the furnace base 3 to be separated from its lines, are shown schematically in Figure 3. Important for the embodiment of the invention shown in Figure 3 are short-circuit lines 41, 42, 43 made of electrically non-conductive plastic, into each of which a check valve, for example the check valve
schlagventil 44 geschaltet ist. Durch diese Kurzschlußleitungen 41, 42, 43 wird es möglich, Kühlmittel von einer einzigen Hilfskühlmittelleitung 45 durch die beiden Hilfskühler 39, 40 und alle drei Induktionsspulen 5, 5a, 5b zum Sammler 38 fließen zu lassen. Um die Hilfskühlung arbeiten zu lassen, braucht man deshalb nur insgesamt zwei Kupplungen 12h und 12f zu schließen.check valve 44 is switched on. These short-circuit lines 41, 42, 43 make it possible to let coolant flow from a single auxiliary coolant line 45 through the two auxiliary coolers 39, 40 and all three induction coils 5, 5a, 5b to the collector 38. In order to make the auxiliary cooling work, only a total of two couplings 12h and 12f need to be closed.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
1 Induktionsschmelzofen1 induction melting furnace
2 Ofenoberteil2 Oven top
3 Ofenunterteil3 Oven base
4 Schmelztiegel4 melting pot
5 Induktionsspule5 Induction coil
26 Überwurfmutter26 Union nut
27 Außengewinde27 external thread
28 Kontaktfläche28 Contact surface
29 Kontaktfläche29 Contact surface
30 Bohrung30 Bore
6 Anschluß6 Connection
7 Leitung7 Management
8 Chargierwagen8 charging wagons
9 Achse
10 Rinne9 Axis
10 gutter
31 Anschluß31 Connection
32 Hilfskühlmittelanschluß 32 Auxiliary coolant connection
33 Verteiler33 distributors
34 Kühlmittelpfad34 Coolant path
35 Kühlmittelpfad35 Coolant path
11 Wagen11 cars
12 Kupplung12 Clutch
13 Einsatz13 Use
14 Bohrung14 Bore
15 Dichtung15 Seal
36 Kühlmittelpfad36 Coolant path
37 Kühlmittelpfad37 Coolant path
38 Sammler38 collectors
39 Hilfskühler39 Auxiliary cooler
40 Hilfskühler40 auxiliary coolers
16 Stiftschraube16 Stud screw
17 Rückschlagventil17 Check valve
18 Feder18 Spring
19 Schließglied19 Locking link
20 Ventilsitz20 Valve seat
41 Kurzschlußleitung41 Short-circuit line
42 Kurzschlußleitung42 Short circuit line
43 Kurzschlußleitung43 Short-circuit line
44 Rückschlagventil44 Check valve
21 Ventilstößel21 Valve tappet
22 Ventilstößel22 Valve tappets
23 Schließglied23 Locking link
24 Rückschlagventil24 Check valve
25 Einsatz25 Use
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