Tiegel-Induktionsofen: Funktionsprinzip, Diagramm und Bewertungen

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Durch den Einzug erschwinglicher Elektronik- und Isolierbauteile in die moderne Fertigung wird das Einsatzgebiet der Induktionserwärmung immer breiter. Diese Technologie wird nicht nur in der Metallurgie, sondern auch bei der Entwicklung von Haush altsgeräten eingesetzt.

Prinzip der Induktionserwärmung

Der Betrieb des Induktionsofens basiert auf dem transformatorischen Energieaustauschprinzip. Der Induktor besteht aus einem Kupferrohr, das dann zu einer Spule mit mehreren Windungen verdrillt wird. Dem Primärkreis des Induktors wird ein Wechselstrom zugeführt, der zur Bildung eines magnetischen Wechselfelds um ihn herum führt. Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes im Körper, der sich im Inneren des Induktors befindet, entsteht ein elektrisches Feld, das anschließend zum Erwärmungsprozess führt. Die vom Induktionstiegelschmelzofen erzeugte Leistung und damit auch die Wärmeentwicklung sind direkt abhängig von der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes. Daher benötigt der Ofen für einen effizienten Betrieb Hochfrequenzströme.

Anwendung von Induktionsöfen

InduktionHeizung kann verwendet werden, um mit jedem Material zu arbeiten: Metall, Schlacke, Gas usw. Der Hauptvorteil seiner Verwendung ist die berührungslose Wärmeübertragung. Außerdem können Sie mit der Induktionsheizung nahezu jede Heizrate erreichen - alles hängt von der Leistung des Generators ab, der den Ofen speist. Wärmeverluste während einer solchen Erwärmung sind minimal. Die maximale Temperatur, auf die ein Objekt in einem Ofen erhitzt werden kann, wird nur durch den Widerstand des feuerfesten Materials begrenzt. Der Prozess der berührungslosen Wärmeübertragung auf das erhitzte Material ermöglicht es, eine Erwärmung in einer Vakuumumgebung zu erzeugen.

Laut den Bewertungen von Metallurgen ist der Anwendungsbereich von Induktionsöfen aufgrund der bestehenden Mängel etwas eingeschränkt. Zu den Nachteilen des Tiegelofens gehören:

• hoher Preis für Elektrogeräte;
• k alte Schlacken erschweren den Raffinationsprozess;
• Reduzierte Auskleidungsstabilität bei Temperaturspitzen zwischen Schmelzen.

Schema eines Tiegel-Induktionsofens

Induktionstiegelofen hat folgenden Aufbau.

Das Hauptelement des Ofens ist der Tiegel (7), der mit einem Deckel (1) abgedeckt ist. Der Tiegel befindet sich innerhalb des Heizinduktors (3), der in Form einer Spule mit mehreren Windungen ausgeführt ist. Die Spule ist ein Kupferrohr, in dem zur Kühlung ständig Wasser zirkuliert. Der Magnetfluss vom Induktor durchläuft die Magnetkreise (4), die aus speziellem Trafostahl bestehen. Die Schwenkvorrichtung (2) dient zum Kippen des Ofens während des Abfüllensgeschmolzene Flüssigkeit. Der Ofen ist auf einer Mello-Struktur (5) installiert. Die Kühlung erfolgt über Wasserkühlschläuche (6). Eine Hilfsplattform (8) dient zur Wartung des Ofens.

Außerdem umfasst das Schema des Tiegelofens einen Transformator, Kondensatoren, eine Steuereinheit und ein Gaspumpsystem. Der elektrische Tiegelofen wird mit Strömen mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben.

Merkmale interner Strukturelemente

Meistens besteht der Induktor aus einem Rundrohr. Aber es gibt Situationen, in denen ein rundes Kupferrohr nicht anwendbar ist. In bestimmten Fällen werden profilierte Elemente verwendet, um einen Induktionstiegelofen zu konstruieren, wodurch der magnetische Streufluss reduziert wird. Die Induktorrohre sind mit Glasfaser, die mit einem Speziallack imprägniert ist, voneinander isoliert. Geschützte Windungen werden durch Blöcke aus dielektrischem Material komprimiert. Der Induktor und der Tiegel, die in der Spule platziert sind, werden auf einer Palette aus feuerfesten Steinen oder hitzebeständigem Beton installiert. Unter industriellen Bedingungen findet der Tiegelherstellungsprozess direkt im Ofen statt. Dabei wird der Induktor im montierten Zustand auf einer Palette montiert und mit Asbest isoliert. Danach wird die Palette mit feuerfestem Pulver gefüllt, das mit einer pneumatischen Einheit verdichtet wird. Der Sp alt zwischen der unten montierten Schablone und dem Induktor wird mit feuerfesten Pulvern gefüllt.

Die Auskleidung der Zone über dem Induktor erfolgt durch feuerfeste Steine. Kragen und Ablaufschacht sind ebenfalls ausgekleidetfeuerfester Ziegel. Die Arbeit des Induktionstiegelofens findet unter schwierigsten Bedingungen statt, daher werden erhöhte Anforderungen an die Qualität der verwendeten hitzebeständigen Materialien gestellt. Die H altbarkeit der Auskleidung wird von der Zusammensetzung der feuerfesten Masse, der Betriebsweise und der angelegten Frequenz des elektrischen Stroms beeinflusst. In der Regel hält der Tiegel bis zu 100 Schmelzvorgänge aus und versagt dann.

Gest altung von Außenelementen

Der Rahmen des Schmelztiegelofens ist die Basis, an der alle seine Elemente befestigt sind. Bei industriellen Großgeräten hat der Rahmen die Form eines massiven Gehäuses. Alle Teile des Rahmens müssen aufgrund des Einflusses des elektromagnetischen Feldes des Induktors auf sie eine hohe Festigkeit aufweisen. Die Schale kann unter bestimmten Bedingungen wie das Material im Ofen erhitzt werden. Um die Erwärmung zu reduzieren, ist es sinnvoll, den Rahmen aus nicht leitenden Materialien herzustellen. Da dielektrische Materialien jedoch teuer sind, ist das Rahmenmaterial üblicherweise Stahl. Die Stahlkonstruktion ist in mehrere Elemente unterteilt, die wiederum voneinander isoliert sind. Schirme werden verwendet, um das elektromagnetische Feld in der Nähe des Rahmens zu reduzieren. Zwischen dem Induktor und dem Ofenkörper ist ein Schutzgitter installiert. Der Schirm ist zylindrisch und besteht aus Aluminium oder Kupfer.

Der Wirbel ist ein wichtiges Gest altungselement. Die Hauptanforderung an den Wendemechanismus besteht darin, eine Neigung zum vollständigen Ablassen des Metalls bereitzustellen. Rotationsmechanismen können unterschiedlich verwendet werden. Kleine Öfen verwenden manuell oder elektrischWinde. Industrieöfen werden mit einem Balkenkran gekippt. Großraumöfen können mit einem hydraulischen Kippantrieb ausgestattet werden.

Der Deckel, der den Tiegelschmelzofen abdeckt, dient dazu, die Temperatur im Inneren des Gerätes auf einem höheren Niveau zu h alten. Da es jedoch möglich ist, den Ofen erst nach dem vollständigen Schmelzen der Charge abzudecken, ist die Verwendung einer Abdeckung nicht zwingend erforderlich.

Backofen selber machen

Induktionsöfen sind nicht nur in der Industrie, sondern auch im Alltag weit verbreitet. Sie können Schemata für eine große Anzahl hausgemachter Geräte finden, aber einige von ihnen funktionieren bestenfalls einfach nicht und schaden im schlimmsten Fall der Gesundheit ihres Schöpfers. Viele Fans warnen vor solchen Folgen. Im Alltag wird bei solchen Geräten das Induktionserwärmungsverfahren eingesetzt:

• Kanalmetallschmelzofen;
• Tiegel-Induktionsofen ist am einfachsten zu entwerfen und daher der beliebteste unter Enthusiasten, nach den Bewertungen zu urteilen;
• Wasserheizkessel nach dem Induktionsverfahren;
• Induktionskochfelder, die mit gängigen Gasherden konkurrieren.

Kanalofen

Dieser Ofentyp wird zur Herstellung von hochwertigem Gusseisen sowie zum Schmelzen von Duraluminium und NE-Speziallegierungen verwendet. Ein Kanalofen mit einer Leistung von bis zu 3 kW wird unabhängig von einem Schweißtransformator hergestellt, dessen Frequenz der industriellen entspricht. Dieser Ofen schmilztein Rohling aus Bronze oder Kupfer mit einem Gewicht von bis zu einem halben Kilogramm. Der Rinnenofen ermöglicht auch das Umschmelzen des Duraluminiums, allerdings muss berücksichtigt werden, dass der „Alterungsprozess“dem Schmelzen folgen muss. Die Dauer dieses Vorgangs kann bis zu 2 Wochen betragen und hängt von der Zusammensetzung der Legierung ab.

Für die Herstellung des Ofens wird die Primärwicklung des Schweißtransformators unverändert gelassen und anstelle der Sekundärwicklung ein Ringtiegel eingesetzt. Das beste Material für den Tiegel eines kleinen Rinnenofens ist Elektroporzellan. Andere Optionen funktionieren aufgrund geringer Festigkeit und dielektrischer Verluste nicht. Das Problem besteht laut Hobby-Metallurgen darin, dass es nicht möglich ist, Elektroporzellan selbst zu verarbeiten, und es ist sehr unwahrscheinlich, dass ein geeignetes Element zum Verkauf angeboten wird. Gerade wegen des knappen Tiegels hat der Rinnenofen bei Enthusiasten keine breite Anwendung gefunden, obwohl dieser Ofentyp einen Wirkungsgrad von über 90 % hat.

Tiegel-Induktionsofen

Der selbstgebaute Tiegelofen wird vor allem in der Reinigung von wertvollen Metallen eingesetzt. Wenn Sie beispielsweise einen in der Sowjetunion hergestellten Radiostecker haben, können Sie eine bestimmte Menge Gold aus seinen Kontakten extrahieren. Mit externer Heizung kann dieses Ergebnis nicht erreicht werden.

Neben dem Goldbergbau wird ein solcher Ofen oft dazu verwendet, das Metall gleichmäßig zu erhitzen, was für eine hochwertige Härtung erforderlich ist. Durch Ändern der Position des Teils im Induktor und Anpassen seiner Leistung ist es möglich, die gewünschte Temperatur in einem bestimmten Bereich des Metalls zu erreichen. Es ist wichtig, dass die Verwendung eines solchen Ofens ziemlich budgetär ist, weilFast die gesamte Energie wird in den Prozess des Erhitzens des Teils gesteckt.

Induktionskessel

Induktions-Wassererwärmungskessel haben alle Chancen, herkömmliche Kessel in Zukunft zu ersetzen. Benutzer betrachten den hohen Preis als Nachteil eines solchen Warmwasserbereiters, gleichzeitig können jedoch bei der Systematisierung zahlreicher Bewertungen mehrere Vorteile unterschieden werden:

• Zuverlässigkeit. Der Boiler hat keine elektrische Spule, die das schwache Glied eines herkömmlichen Boilers ist.
• Wirkungsgrad fast 100%.
• Sicherheit. Ein Stromzugang zum Kesselkörper ist konstruktionsbedingt nicht möglich.
• Das Gerät benötigt keine spezielle Erdung.
• Überspannungsfest.
• Skaliert nicht.
• H altbarkeit. Der Kessel kann ca. 30 Jahre wartungsfrei arbeiten.

Hausgemachter Warmwasserboiler

Die Basis eines solchen Warmwasserbereiters ist ein Leistungstransformator mit einer Leistung von bis zu 1,5 kW, dessen Primärwicklung für eine Spannung von 220 V ausgelegt ist. Ein Transformator aus einem Röhrenfarbfernseher ist perfekt. Die Sekundärwicklung sollte entfernt und die Windungszahl der Primärwicklung erhöht werden.

Handwerker raten und warnen: Die Verwendung eines solchen selbstgebauten Geräts ist unsicher, daher sollte der Transformator geerdet und das Gerät selbst über einen Hochgeschwindigkeits-RCD angeschlossen werden.

Induktor in der Küche

Induktionskochfelder gibt es nicht mehrsorgen für Überraschung und sind im Alltag weit verbreitet. Die Funktionsweise des Geräts basiert auf den gleichen Prinzipien wie die eines Induktionsofens, mit dem einzigen Unterschied, dass die Sekundärwicklung der Metallboden des Kochgeschirrs ist.

Möglich wurde die Verwendung solcher Platten durch das Auftauchen bei der Herstellung eines Dielektrikums, das neben der Aufgabe, den Induktor zu isolieren, auch Festigkeit und hygienische Eigenschaften aufweisen muss. Ein Material, das alle Anforderungen erfüllt, ist erst vor relativ kurzer Zeit erschienen, und seine Kosten machen einen erheblichen Teil des Gesamtpreises der Platte aus.

Anwender sind sich einig: Die Eigenproduktion eines Induktionsherds macht aus zwei Gründen keinen Sinn. Erstens erfordert das Kochen auf einem solchen Kochfeld eine Feinabstimmung für jede Art von Lebensmittel. Für die notwendige Anpassung aller elektrischen Parameter während des Kochvorgangs wird ein Mikrocontroller benötigt. Der zweite Grund ist der Preis der elektronischen Teile, aus denen der Ofen besteht. Insgesamt kosten alle Elemente viel mehr als die Kosten für ein bereits fertiges Gerät.

Induktionsherd hat folgende positive Eigenschaften:

• fehlen, im Gegensatz zu Mikrowellenherden, Fremdstrahlung;
• die Möglichkeit, den Herd so zu programmieren, dass er Ihrem Kochstil entspricht;
• Gerichte wie Karamell zubereiten, ohne zu überhitzen oder anzubrennen;
• Wirtschaftlichkeit durch effiziente Nutzung der Heizenergie.