194755. lajstromszámú szabadalom • Elektromágneses lebegtetésű folyamatos öntőberendezés, tökéletesitett lebegtetőtekercseléssel
1 194 755 2 A találmány tárgya olyan tökéletesített berendezés, amely folyamatos fémrudaknak az öntésére szolgál. Szabatosabban: a találmány olyan elektromágneses lebegtetésű folyamatos öntőberendezésre vonatkozik, amelynek tökéletesített lebegtetőtekercselése van fémeknek nagy hosszúságú folyamatos öntésére, amely utóbbihoz szolgáló elektromágneses lebegtetésű öntési eljárást az USA-ban 1983. november 8-án, 4.414.285 számon megadott szabadalom leírása 51586-1663-Er tartalmazza. Ennek a találmánynak a címe: „Eljárás és berendezés fémek folyamatos öntésére”, feltalálói Hugh R. Lowry és Robert T. Frost és az a General Electric Company nevére van bejegyezve. A fentiekben nevezett USA szabadalom egyedülálló eljárást ismertet és oltalmaz fémrudak folyamatos öntésére, olyan elektromágneses mezőnek a fennállásakor, amelynek a lebegtető hatását használják fel a folyékony állapotból megszilárduló öntött rúdra normálisan ható súrlódási, tapadási és gravitációs erők leküzdésére. Éppen ezért többfázisú villamosenergia-forráshoz kapcsolt sokmenetű tekercset használnak a lebegtető elektromágneses mező előállítására, amely a csöves hőcserélő/ /öntőedény egységben elhelyezkedő, éppen megszilárdulni kezdő, olvasztott fémoszlopra hat. Ez a lebegtető elektromágneses mező felfelé irányuló, amely egyrészről összenyomja az olvasztott fémoszlopot, másrészről alapvetően súlytalan állapotában fenntartja azt, a szilárdulási övezetben a hó'cserélő/öntó'edény egységen belül így redukált hidroszatatikus nyomás jelentkezik, miáltal a megszilárdult rúd terméket valamely — a hőcserélő/öntő- j edény egységen már áthaladt és megszilárdult rúdra ható — eltávolító mechanizmussal folyamatosan el lehet abból távolítani. A fentiekben leírt képességekkel bíró és a megkívánt nagy tcljesítményszintű üzemeltetésre, valamint a nagy környezeti hőmérsékletre tervezett elektromágneses lebegtetésű öntőberendezésnek a szerkezete és üzemeltetése számos problémát vet fel. A General Electric Company lebegtetett öntési eljárása (ezt a továbbiakban GELEC /TM/ eljárásnak fogjuk nevezni) erős, felfelé irányuló elektromágneses mezőnek a létrehozását követeli meg a csöves hőcserélő/öntőedény egységben, annak belsejében, amely megtámasztja és összetartja a megszilárduló folyékony fémoszlopot. Ennek az eljárásnak a gyakorlati megvalósítására mind a mai napig olyan típusú lebegtető berendezést alkalmaztak, melyben a lebegtető mezőt 36 menetű lebegtető tekercsben folyó 500—1000 amper nagyságrendű áram hozta létre. Minthogy az ésszerűen méretezett szigetelt vezetékek folyamatosan, ekkora áramerősségek elviselésére képtelenek, így jelenleg vízhűtésű rézcsöveket használnak a lebegtető tekercselésre. A tekercselést igen közel helyezik azon hőcserélőnek a külső falához, amely viszont tűzálló anyagból készített csöves kristályosítót övez. Az így kiképzett tekercselés a csöves kristályosítónak a belsejében maximalizálja a mágneses mezőnek az erősségét. Gépészeti és villamos technikai szempontból számos problémát okoz, hogy feltétlenül elégséges hűtővízáramlást kell biztosítani a tekercselést képező rézcsövezésen keresztül, ugyanakkor villamos kötéseket kell létesíteni a kábelekről és a gyűjtősínekről erre a csövezésre, mégpedig hatalmas, energiaellátó áramerősségekkel. Ráadásul: minthogy a rézcsövezésből készítendő mágneses lebegtető tekercselésnek csupán viszonylag csekély számú menettel (jellegzetesen fázisonként 3 menettel) kell készülnie, így a kiadódó lebegtető mágneses mező nem teljesen egyenletes. Vélhetőleg ez a nem egyenletesség hozza létre a szemcseszerkezetnek azt a gyengén nem-homogén jellegét, amelyet alkalmanként megfigyelhetünk a nevezett eljárással előállított öntött rudakban. Egy szilárd halmazállapotú, 10—50 kilowatt teljesítménynagyságrendű, nagyfrekvenciájíP, többfázisú generátornak a kimeneti feszültsége durván 100—500 Volt. Ennek a nagyfeszültségű, kicsiny áramerősségű kimenetnek letranszformátoron kell átmennie, mely utóbbi kényszerített léghűtéssel, vagy vízhűtéssel ellátott kell legyen annak érdekében, hogy létrejöhessen az előbbiekben röviden leírt, jelenlegi lebegtető tekercselés energiaellátáshoz szükséges nagy áramerősség. A nagyfrekvenciájú 10—50 kilowattos, háromfázisú transzformátor (avagy három egyfázisú transzformátor) azonban költséges, ragyméretű, és tervezése, valamint előállítása meglehetősen nehézkes. Mi több: a transzformátor és a hozzá kapcsolódó, nagy áramerősségű tápkábelek vagy gyűjtősínek — amelyeket a mai napig is használnak a lebegtető tekercseknek az ellátására — még nem teljesen kielégítőek, s rendkívül nagy szükség mutatkozik valamely egyszerűbb, kevésbé költséges szerkezetnek a kialakítására. Az eddigiekben felsorolt nehézségeknek a leküzdése, ugyanakkor valamely hatékony és gazdaságos szerkezetnek a kialakítása képezi találmányunk célkitűzését. A jelen találmány a fenti célkitűzés valóraváltását,. az előzőekben tárgyalt problémák egyedülálló és nem kézenfekvő megoldását szolgáltatja olyan, tökéletesített lebegtető tekercs egységnek a felhasználása révén, amely a fluxusösszpontosító szerkezetek újszerű elrendezését aknázza ki. Bár a jelenleg ismert technika leírásában találkozhatunk az erős mágneses mezők létrehozásához használatos fluxusösszpontosító szerkezetekkel, abból a célból, hogy a nagy mágneses mezőerősségek létesítéséhez felhasznált többmenetű tekercseknek az élettartamát növeljék, mindazonáltal eddig azt nem használták, s nem is javasolták felhasználni az olvasztott fémek elektromágneses lebegtetése tekintetében. A fluxusösszpontosító szerkezet egy ismert megoldásának a leírása található Kim Y. B. és Platner E. D. szerzőknek a Review of Scientific Instruments c. folyóirat 1959. évi 7. száma 524—533 oldalain, „Fluxusösszpontosítö nagy intenzitású, impulzusos mágneses mezőhöz”, címmel megjelent cikkében. Eltérő formájú, örvényáram vizsgáló berendezésben történő felhasználásra szánt fluxusösszpontosító szerkezetet ismertet az 1975. március 18-án megadott, 3.872.379 sz. USA szabadalom leírása. A találmány címe: „Hasított egymenetű vezető tagokat tartalmazó örvéryáram vizsgáló berendezés”, feltalálói pedig: John P. Wallace és Robert A. Brooks. Je en találmányunk megvalósításához egyedülálló és nem kézenfekvő lebegtető tekercsre van szükség. A tekercs az olvasztott fém elektromágneses lebegtetésére fluxusösszpontosító szerkezeteket alkalmaz. A találmányi gondolat értelmében nagyszámú hasított, gyűrűs fémdarabbal veszünk körül egy olyan csöves kristályosítót, amelyen belül a folyékony fémoszlopot lebegtetni és lehűtéssel megszilárdítani kell a GELEC (TM) eljárásnak megfelelően. A hasított, gyűrűs fémdarabok mindegyike indukciósán össze van kapcsolva egy elektromág5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
