Studený kelímek

Z Enpedie
Přejít na: navigace, hledání
Studený kelímek

Studený kelímek je zařízení pro vysokofrekvenční indukční ohřev zaměřený na tavení materiálů. Princip kelímku spočívá v tom, že zdroj tepla je soustředěn přímo v ohřívaném materiálu a vlastní tavicí nádoba (studený kelímek) je vnitřně chlazená vodou. Kelímek sestává z trubkovitých většinou měděných dílů, kolem kterých jsou umístěny závity induktoru. Induktor vytváří vysokofrekvenční elektromagnetické pole, které svými vířivými proudy ohřívá materiál umístěný uvnitř kelímku. Indukční ohřev má oproti konvenčnímu ohřevu některé nesporné výhody. Jelikož teplo nevstupuje do ohřívaného materiálu jeho povrchem, ale vzniká přímo v materiálu, je samotný proces ohřevu velmi rychlý. Druhou výhodou je skutečnost, že volbou kmitočtu generátoru můžeme volit rozložení tepla v ohřívaném materiálu - vsázce. Stávající „experimentální“ konstrukce studených kelímků umožňují pracovat s teplotami v rozmezí cca od 1000 °C do 3000 °C při hmotnosti vsázky převážně do 3 kg, kmitočtu generátoru od 100 kHz do 4,5 MHz a s výkonem cca 100 kW.

Princip celého systému indukčního ohřevu materiálu ve studeném kelímku je znázorněn na obrázku, kde jsou pod číslem 1 označeny závity induktoru, jehož elektromagnetické pole 3 ohřívá materiál 4, umístěný uvnitř studeného kelímku 2. Jak bylo již řečeno induktor i studený kelímek jsou zpravidla zhotoveny z mědi a jsou intenzivně chlazeny protékající vodou, aby nedošlo k poškození zařízení. Voda je na obrázku znázorněna modrou barvou uvnitř měděných dílů. Pod číslem 6 se skrývá tenká pevná krusta vytvořená z ochlazeného taveného materiálu, která brání především, a hlavně, styku roztaveného materiálu s materiálem kelímku a také protečení roztaveného materiálu mezerami mezi svislými díly kelímku. Vznik krusty o tloušťce několika milimetrů určuje intenzita ochlazování vnitřní stěny kelímku, což představuje určitý paradox, neboť indukční ohřev má největší účinnost právě blízko povrchu ohřívaného materiálu ale v případě tavení ve studeném kelímku je povrch ohřívaného materiálu záměrně intenzivně ochlazován.

Princip ohřevu