CALENTADOR DE INDUCCIÓN.

Calentador de inducción con al menos un sistema de bobina superconductora (121) alimentada con corriente continua sobre un yugo (140) para calentar barras,

caracterizado porque el yugo (140) tiene en un brazo transversal común (141) un brazo central (143) entre dos brazos exteriores (142 l, 142 r), y porque entre el brazo central (143) y cada uno de los dos brazos exteriores (142 l, 142 r) hay un compartimento (150 l, 150 r) para alojar en cada caso una de las barras a calentar

La invención se refiere a un calentador de inducción con un sistema de bobina superconductora alimentada con corriente continua sobre un yugo y a un procedimiento para ajustar la anchura del yugo.

El documento DE 10 2005 061 670.4, da a conocer un calentador de inducción. Para calentar una barra de un material conductor eléctrico, la barra se gira en un compartimento entre dos brazos de un yugo con sección transversal en forma de C. Sobre el yugo está dispuesta una bobina superconductora de alta temperatura alimentada con corriente continua. Como superconductores de alta temperatura (HTSL) se designan superconductores de cuprato YBCO y, más generalmente, todos los superconductores (SL) con una temperatura de transición de SL por encima de la temperatura de ebullición del nitrógeno líquido. Los calentadores de inducción generalmente están integrados en una cadena de producción. Por ello, el calentador de inducción ha de proporcionar una barra caliente dentro de un paso de temporización predeterminado por la cadena de producción.

El documento US 5 412 183 A, da a conocer un calentador de inducción con un yugo aproximadamente en forma de E, cuyos tres brazos están configurados como piezas polares y dispuestos en forma de estrella desplazados en cada caso 120 grados, para calentar por inducción una pieza de trabajo entre las piezas polares mediante sistemas de bobina alimentados con corriente alterna y dispuestos sobre las piezas polares.

El documento FR 904 159 A, da a conocer otro calentador de inducción con un yugo en forma de E sobre cuyo brazo central está dispuesto un primer sistema de bobina y cuyos brazos de los extremos están orientados uno hacia el otro. La pieza de trabajo a calentar se encuentra entre las superficies frontales de los brazos de los extremos del yugo separadas entre sí y está rodeada por otro sistema de bobina que está alimentado por corriente alterna y suministra principalmente la energía para el calentamiento por inducción de la pieza de trabajo.

El documento EP 266 470 A1, da a conocer otro calentador de inducción con un yugo en forma de E cuyos tres brazos soportan en cada caso un sistema de bobina alimentado con corriente alterna para calentar por inducción la pieza de trabajo que se encuentra en el espacio libre entre los brazos.

La invención tiene por objetivo proponer un calentador de inducción para lograr una producción elevada de barras por unidad de tiempo y con un bajo consumo de energía.

Este objetivo se resuelve mediante un calentador de inducción con las características indicadas en la reivindicación 1 y mediante un procedimiento con los pasos indicados en la reivindicación 22. Las reivindicaciones subordinadas se refieren a formas de realización preferentes.

El calentador de inducción según la reivindicación 1 tiene un yugo con una sección transversal al menos aproximadamente en forma de E, formado por un brazo central entre dos brazos exteriores, estando unidos el brazo central y los dos brazos exteriores por un brazo transversal. Al menos una bobina superconductora está dispuesta sobre uno de dichos brazos. Entre cada uno de los dos brazos exteriores y el brazo central hay un compartimento en el que se puede calentar una barra haciéndola girar dentro del compartimento. Como el calentador de inducción tiene dos compartimentos, se pueden calentar simultáneamente dos barras. Por ejemplo, al cambiar una barra caliente por una nueva barra fría, en el otro compartimento se puede calentar otra barra. La producción del calentador de inducción aumenta correspondientemente. La forma de E del yugo permite aumentar claramente la producción de barras calientes con una única bobina superconductora. Normalmente, la bobina forma parte de un sistema de bobina que por regla general también incluye al menos las conexiones para la bobina.

Por ejemplo, la bobina o el sistema de bobina pueden estar dispuestos sobre el brazo central. Como alternativa, también puede haber dos bobinas o sistemas de bobina dispuestos sobre el brazo transversal, preferiblemente una bobina o sistema de bobina a cada lado del brazo central. Naturalmente, también puede haber una bobina dispuesta sobre cada uno de los brazos exteriores.

Los perfeccionamientos de la invención descritos más abajo no están ligados forzosamente a la forma de E del yugo, en particular no están ligados forzosamente a la cantidad de compartimentos.

Los dos brazos exteriores y el brazo central del yugo están unidos mediante un brazo transversal. Preferiblemente, el sistema de bobina o la bobina se deslizan sobre el brazo central hasta que entran en contacto con el brazo transversal. Esto posibilita un yugo compacto con una guía de flujo magnético correspondientemente corta, con lo que se mejora el rendimiento del calentador de inducción.

Preferentemente, los brazos del yugo son de material macizo. Como la bobina está alimentada con corriente continua, se puede prescindir de la costosa estructura de un yugo de chapas laminadas sin tener que sufrir pérdidas ocasionadas por corrientes parásitas en el yugo. Debido a la falta de laminación, que también incluye un aislamiento eléctrico, se aumenta el factor de llenado magnético en comparación con una variante con chapas. Esto permite aumentar el campo magnético o lograr una construcción más económica mediante el uso de materiales más sencillos con la misma intensidad de campo magnético.

El sistema de bobina tiene preferentemente una cámara al vacío en la que hay al menos una bobina HTSL. La cámara al vacío posibilita un buen aislamiento térmico de la bobina HTSL.

El aislamiento térmico se mejora adicionalmente si la bobina HTSL está envuelta en varias capas de una lámina revestida de metal, ventajosamente una lámina revestida de aluminio por vaporización.

La bobina HTSL puede estar sujeta en la cámara mediante cojinetes de plástico.

Un aislamiento térmico entre el sistema de bobina y los extremos abiertos de los compartimentos reduce la potencia frigorífica necesaria para la bobina HTSL. Son especialmente preferentes los aislamientos térmicos microporosos. Un material adecuado para el aislamiento térmico es en particular el silicato de calcio.

Adicionalmente o como alternativa al aislamiento térmico, en los compartimentos puede haber un reflector de infrarrojos que refleja en dirección a la barra, por ejemplo una cerámica revestida de oro por vaporización. De este modo se reducen las pérdidas de calor. De forma especialmente adecuada se utiliza un reflector de infrarrojos con sección transversal en forma de U, en cuyo centro libre se hace girar la barra.

Preferiblemente, en cada compartimento delante del sistema de bobina está dispuesta una placa protectora contra golpes con una resistencia magnética alta en comparación con el yugo, por ejemplo de acero fino (V2A, V4A, etc.). Si una barra en rotación se suelta de su soporte, la placa protectora contra golpes evita el deterioro del costoso y delicado sistema de bobina superconductora. Las lacas protectoras contra golpes pueden estar dispuestas por ejemplo en cada caso en dos ranuras longitudinales opuestas entre sí en el compartimento correspondiente.

Preferentemente, los compartimentos se estrechan en dirección a los extremos libres de los brazos, es decir, los brazos se ensanchan correspondientemente. De este modo se acorta el intervalo existente entre los extremos libres de los brazos en los que giran las barras. La resistencia magnética se reduce y la potencia calorífica máxima y el rendimiento se incrementan correspondientemente.

Los compartimentos pueden estar cerrados con respecto al entorno mediante un aislamiento térmico. Preferiblemente, los aislamientos térmicos que cierran los compartimentos son móviles para sacar y meter la barra en los compartimentos.

Adicional u opcionalmente, los compartimentos pueden estar cubiertos con respecto al entorno mediante placas protectoras no magnéticas. Estas placas protectoras impiden que una barra giratoria que se suelte de su dispositivo de sujeción pueda salir del compartimento y dañar otras partes de máquina o incluso lesionar a personas. Evidentemente, las placas protectoras también son móviles para abrir los compartimentos.

Preferiblemente, la anchura de los compartimentos es regulable. De este modo los compartimentos se pueden adaptar a diferentes diámetros de barra. Esto se puede llevar a cabo por ejemplo desplazando o girando al menos una parte inferior de los brazos...

1. Calentador de inducción con al menos un sistema de bobina superconductora (121) alimentada con corriente continua sobre un yugo

(140) para calentar barras, caracterizado porque el yugo (140) tiene en un brazo transversal común (141) un brazo central (143) entre dos brazos exteriores (142 l, 142 r), y porque entre el brazo central (143) y cada uno de los dos brazos exteriores (142 l, 142 r) hay un compartimento (150 l, 150 r) para alojar en cada caso una de las barras a calentar.

2. Calentador de inducción según la reivindicación 1, caracterizado porque la bobina (121) está deslizada sobre el brazo central (143) del yugo hasta el tope con el brazo transversal (141).

3. Calentador de inducción según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos un brazo (141, 142 l, 142 r, 143) es de un material macizo.

4. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la bobina consiste en una bobina HTSL (121) en una cámara al vacío (125) de un sistema de bobina (120).

5. Calentador de inducción según la reivindicación 4, caracterizado porque la bobina (121) está sujeta en la cámara (124) mediante cojinetes de plástico.

6. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la bobina (121) está envuelta en varias capas de una lámina (123) revestida de metal por vaporización.

7. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por un aislamiento térmico (154) entre la bobina (121) y los extremos abiertos de los compartimentos (150 l, 150 r).

8. Calentador de inducción según la reivindicación 7, caracterizado porque el aislamiento térmico (154) es microporoso.

9. Calentador de inducción según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el aislamiento térmico (154) es de silicato de calcio.

10. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por una placa protectora contra golpes no magnética en cada compartimento (150 l, 150 r).

11. Calentador de inducción según la reivindicación 10, caracterizado porque cada compartimento (150 l, 150 r) tiene dos ranuras longitudinales (152) opuestas entre sí en las que está dispuesta una de las placas protectoras contra golpes (153).

12. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los compartimentos (150 l, 150 r) se estrechan en dirección a los extremos libres de los brazos libres (142 l, 142 r, 143).

13. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los compartimentos (150 l, 150 r) están cerrados con respecto al entorno mediante un aislamiento térmico (156) y porque el aislamiento térmico que cierra los compartimentos (150 l, 150 r) es móvil para permitir la apertura de los compartimentos (150 l, 150 r).

14. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los compartimentos (150 l, 150 r) están cubiertos con respecto al entorno mediante placas protectoras no magnéticas (157) y porque las placas protectoras (157) son móviles para permitir la apertura de los compartimentos (150 l, 150 r).

15. Calentador de inducción según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la anchura de los compartimentos (150 l, 150 r) es regulable.

5 16. Calentador de inducción según la reivindicación 15, caracterizado porque la anchura de los compartimentos (150 l, 150 r) se puede regular desplazando o girando al menos partes de los brazos exteriores (142 l, 142 r).

10 17. Calentador de inducción según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque la anchura de los compartimentos (150 l, 150 r) se puede regular mediante placas metálicas ferromagnéticas (155) fijadas de forma desmontable en los brazos (142 l, 142 r, 143) del yugo.

15 18. Calentador de inducción según la reivindicación 17, caracterizado porque la permeabilidad magnética relativa de las placas metálicas (155) es diferente a la del yugo (140).