Tégelyes indukciós kemence: működési elv, diagram és áttekintések

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A megfizethető elektronikus és szigetelő alkatrészek modern gyártásban való megjelenésének köszönhetően az indukciós fűtés alkalmazási területe egyre szélesebbé válik. Ezt a technológiát nemcsak a kohászatban használják, hanem a háztartási gépek fejlesztésében is.

Az indukciós fűtés elve

Az indukciós kemence működése a transzformátoros energiacsere elvén alapul. Az induktor rézcsőből készül, amelyet ezután egy többfordulatú tekercsbe csavarnak. Az induktor primer áramkörébe váltakozó áramot vezetnek, ami körülötte váltakozó mágneses tér kialakulásához vezet. Az induktor belsejében elhelyezett testben lévő mágneses mező hatására elektromos mező keletkezik, amely ezt követően a fűtési folyamathoz vezet. Az indukciós tégelyes olvasztókemence teljesítménye és ennek megfelelően a hő is közvetlenül függ a váltakozó mágneses tér frekvenciájától. Ezért a hatékony működés érdekében a sütőnek nagyfrekvenciás áramra van szüksége.

Indukciós kemencék alkalmazása

IndukcióA fűtés bármilyen anyaggal dolgozhat: fém, salak, gáz stb. Használatának fő előnye az érintésmentes hőátadás. Ezenkívül az indukciós fűtés lehetővé teszi szinte bármilyen fűtési sebesség elérését - mindez a kemencét tápláló generátor teljesítményétől függ. Az ilyen fűtés során a hőveszteség minimális. Azt a maximális hőmérsékletet, amelyre egy tárgyat a kemencében fel lehet melegíteni, csak a tűzálló anyag ellenállása korlátozza. Az érintésmentes hőátadás a felmelegített anyag felé lehetővé teszi a fűtést vákuum környezetben.

A kohászok véleménye szerint az indukciós kemencék köre a meglévő hiányosságok miatt némileg korlátozott. A tégely kemence hátrányai a következők:

• elektromos berendezések magas ára;
• hideg salakok nehezítik a finomítási folyamatot;
• Csökkentett bélésstabilitás az olvadások közötti hőmérséklet-ugrások során.

A tégelyes indukciós kemence vázlata

Az indukciós tégelyes kemence a következő szerkezettel rendelkezik.

A kemence fő eleme a tégely (7), amely fedéllel (1) van lefedve. Az olvasztótégely a fűtőtekercs (3) belsejében található, amely többfordulatú tekercs formájában van kialakítva. A tekercs egy rézcső, melyben a hűtés céljából folyamatosan víz kering. Az induktorból származó mágneses fluxus áthalad a mágneses áramkörökön (4), amelyek speciális transzformátoracélból készülnek. A forgószerelvény (2) a sütő palackozás közbeni megdöntésére szolgálolvadt folyadék. A kemence mello szerkezetre van felszerelve (5). A hűtés vízhűtő tömlőkkel (6) történik. A sütő szervizeléséhez egy kiegészítő platform (8) szolgál.

Az olvasztótégely kemence sémája egy transzformátort, kondenzátorokat, egy vezérlőegységet és egy gázszivattyú rendszert is tartalmaz. A tégelyes elektromos kemence 50 Hz frekvenciájú árammal működik.

Belső szerkezeti elemek jellemzői

Az induktor leggyakrabban kerek csőből készül. De vannak olyan helyzetek, amikor a kerek rézcső nem alkalmazható. Bizonyos esetekben profilos elemeket használnak az indukciós tégelyes kemence kialakítására, aminek köszönhetően csökken a szivárgó mágneses fluxus. Az induktorcsöveket speciális lakkal impregnált üvegszállal választják el egymástól. A védett fordulatokat dielektromos anyagból készült tömbök tömörítik. A tekercs belsejében elhelyezett induktor és a tégely tűzálló téglából vagy hőálló betonból készült raklapra van felszerelve. Ipari körülmények között a tégely gyártási folyamata közvetlenül a kemencében történik. Ebben az esetben az induktort összeszerelt állapotban raklapra kell felszerelni és azbeszttel szigetelni. Ezt követően a raklapot tűzálló porral töltik fel, amelyet pneumatikus egység segítségével tömörítenek. Az aljára szerelt sablon és az induktor közötti rés tűzálló porokkal van kitöltve.

Az induktor feletti zóna bélését tűzálló téglák biztosítják. A gallér és a lefolyó csúszda is bélelttűzálló tégla. Az indukciós tégely kemence munkája a legnehezebb körülmények között zajlik, ezért fokozott követelmények támasztanak a felhasznált hőálló anyagok minőségével szemben. A bélés tartósságát befolyásolja a tűzálló tömeg összetétele, a működési mód és az elektromos áram alkalmazott frekvenciája. Általános szabály, hogy a tégely akár 100 olvadást is kibír, majd meghibásodik.

Külső elemek tervezése

Az olvasztótégely kemence kerete az alap, amelyhez minden eleme rögzítve van. A nagy ipari eszközökön a keret szilárd burkolatú. A keret minden részének nagy szilárdságúnak kell lennie, az induktor elektromágneses mezőjének hatása miatt. A héj bizonyos körülmények között ugyanúgy felmelegíthető, mint a kemencében lévő anyag. A fűtés csökkentése érdekében ésszerű a keretet nem vezető anyagokból készíteni. Mivel azonban a dielektromos anyagok drágák, a keret anyaga általában acél. Az acélszerkezet több elemre oszlik, amelyek viszont el vannak szigetelve egymástól. A képernyők az elektromágneses mező csökkentésére szolgálnak a keret közelében. Az induktor és a kemencetest közé védőernyőt szerelnek fel. A képernyő hengeres, alumíniumból vagy rézből készült.

A forgóelem fontos dizájnelem. Az eszterga mechanizmussal szemben támasztott fő követelmény az, hogy a fém teljes kiürítéséhez dőlést biztosítson. A forgási mechanizmusok különféleképpen használhatók. A kis sütők kézi vagy elektromos sütőt használnakcsörlő. Az ipari kemencéket gerendadaruval döntik meg. A nagy kapacitású sütők felszerelhetők hidraulikus billenő meghajtással.

A tégelyolvasztó kemencét lefedő fedél az egység belsejében a hőmérséklet magasabb szinten tartására szolgál. Tekintettel azonban arra, hogy a kemence lefedése csak a töltet teljes felolvadása után lehetséges, a burkolat használata nem kötelező.

Csináld magad sütőkészítés

Az indukciós kemencéket széles körben használják nemcsak az iparban, hanem a mindennapi életben is. Számos házi készítésű eszközhöz találhat sémát, de néhányuk a legjobb esetben egyszerűen nem fog működni, és a legrosszabb esetben károsítja az alkotó egészségét. Sok rajongó figyelmeztet az ilyen következményekre. A mindennapi életben az indukciós fűtési módszert használják az alábbi eszközökben:

• csatornás fémolvasztó kemence;
• tégelyes indukciós kemence kialakítása a legegyszerűbb, ezért a vélemények alapján a legnépszerűbb a rajongók körében;
• indukciós módszerrel működő vízmelegítő kazán;
• indukciós főzőlapok, amelyek versenyeznek a népszerű gáztűzhelyekkel.

Légcsatornás sütő

Ez a kemencetípus kiváló minőségű öntöttvas előállítására, valamint duralumínium és színesfém ötvözetek olvasztására szolgál. A legfeljebb 3 kW teljesítményű légcsatorna kemence hegesztő transzformátortól függetlenül készül, amelynek frekvenciája megfelel az ipari frekvenciának. Ez a sütő megolvadlegfeljebb fél kilogramm súlyú bronz- vagy rézdarab. A csatornás kemence lehetővé teszi a duralumínium újraolvasztását is, de figyelembe kell venni, hogy az olvasztást követnie kell az „öregedési” folyamatnak. A folyamat időtartama akár 2 hét is lehet, és az ötvözet összetételétől függ.

A kemence gyártásához a hegesztőtranszformátor primer tekercsét változatlanul hagyjuk, a szekunder tekercs helyére gyűrűs tégelyt helyezünk. A kis csatornás kemence tégelyének legjobb anyaga az elektroporcelán. Más opciók nem működnek az alacsony szilárdság és a dielektromos veszteségek miatt. Amatőr kohászok szerint az a probléma, hogy önerőből nem lehet elektroporcelánt feldolgozni, és nagyon valószínűtlen, hogy megfelelő elemet találnak eladásra. Pontosan a szűkös tégely miatt a csatornás kemence nem talált széles körű alkalmazást a rajongók körében, bár ennek a kemencetípusnak a hatásfoka több mint 90%.

Tégelyes indukciós kemence

A saját készítésű tégelykemencét elsősorban értékes fémek tisztítására használják. Például a Szovjetunióban gyártott rádiócsatlakozóval bizonyos mennyiségű aranyat kinyerhet az érintkezőiből. Külső fűtéssel ez az eredmény nem érhető el.

Az aranybányászat mellett gyakran használnak ilyen kemencét a fém egyenletes melegítésére, ami a jó minőségű edzéshez szükséges. Az alkatrész helyzetének megváltoztatásával az induktorban és teljesítményének beállításával a kívánt hőmérsékletet a fém egy adott területén lehet elérni. Fontos, hogy egy ilyen kemence használata meglehetősen költséges lesz, mertszinte minden energia az alkatrész melegítésének folyamatára irányul.

Indukciós kazánok

Az indukciós vízmelegítő kazánoknak minden esélye megvan arra, hogy a jövőben leváltsák a hagyományos kazánokat. A felhasználók a magas árat az ilyen vízmelegítő hátrányának tekintik, ugyanakkor számos vélemény rendszerezésével számos előnyt lehet megkülönböztetni:

• Megbízhatóság. A kazán nem rendelkezik elektromos hőcserélővel, ami a hagyományos kazánok gyenge láncszeme.
• A hatékonyság majdnem 100%.
• Biztonság. A kazántesthez a villamos energia a tervezési jellemzők miatt lehetetlen.
• A készülék nem igényel speciális földelést.
• Ellenáll a túlfeszültségnek.
• Nem méretezik.
• Tartósság. A kazán körülbelül 30 évig képes karbantartás nélkül működni.

Házi készítésű melegvíz bojler

Az ilyen vízmelegítő alapja egy legfeljebb 1,5 kW teljesítményű transzformátor, amelynek primer tekercsét 220 V feszültségre tervezték. Tökéletes a transzformátor egy cső színes TV-ből. A szekunder tekercset el kell távolítani, és az elsődleges tekercs fordulatszámát növelni kell.

A kézművesek tanácsot adnak és figyelmeztetnek: egy ilyen házilag készített készülék használata nem biztonságos, ezért a transzformátort földelni kell, magát a készüléket pedig nagy sebességű RCD-n keresztül kell csatlakoztatni.

Induktor a konyhában

Az indukciós főzőlapok már nemmeglepetést okoznak, és széles körben használják a mindennapi életben. A készülék működése ugyanazon az elven alapul, mint az indukciós kemence, azzal a különbséggel, hogy a szekunder tekercs az edény fém alja.

Az ilyen lemezek alkalmazása egy olyan dielektrikum gyártásában való megjelenése miatt vált lehetővé, amelynek az induktor leválasztása mellett szilárdsági és higiéniai jellemzőkkel is kell rendelkeznie. Viszonylag a közelmúltban jelent meg egy minden igényt kielégítő anyag, melynek költsége a lemez teljes árának jelentős részét teszi ki.

A felhasználók egyöntetűen állítják: az indukciós tűzhely saját gyártása két okból nincs értelme. Először is, az ilyen főzőlapon történő főzés finomhangolást igényel minden ételtípushoz. A főzési folyamat során az összes elektromos paraméter szükséges beállításához mikrokontroller szükséges. A második ok a tűzhelyet alkotó elektronikai alkatrészek ára. Összességében az összes elem sokkal többe kerül, mint egy már kész eszköz költsége.

Az indukciós tűzhely a következő pozitív tulajdonságokkal rendelkezik:

• hiányzik, ellentétben a mikrohullámú sütőkkel, harmadik féltől származó sugárzás;
• a tűzhely programozása az Ön főzési stílusának megfelelően;
• ételek, például karamell elkészítése túlmelegedés vagy leégés nélkül;
• gazdaságosság a fűtési energia hatékony felhasználásának köszönhetően.