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Dokumentenidentifikation DE19504742A1 22.08.1996
Titel Kabel
Anmelder Intec Induktions-Technik GmbH, 69434 Hirschhorn, DE
Erfinder Gattermeier, Helmut, Dipl.-Ing., 69434 Brombach, DE;
Gerhart, Herbert, 64757 Rothenberg, DE
Vertreter Meyer-Graf von Roedern, G., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 69115 Heidelberg
DE-Anmeldedatum 14.02.1995
DE-Aktenzeichen 19504742
Offenlegungstag 22.08.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.08.1996
IPC-Hauptklasse H01B 7/34
IPC-Nebenklasse H05B 6/02   H01B 11/18   
Zusammenfassung Ein wassergekühltes Kabel (10) für den Anschluß eines Induktors an eine Quelle hochfrequenten elektrischen Stroms hoher Stromstärke ist als flexibles Koaxialkabel für die Hin- und Rückleitung des Stroms ausgebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein wassergekühltes Kabel für den Anschluß eines Induktors an eine Quelle hochfrequenten elektrischen Stroms hoher Stromstärke.

Derartige Kabel kommen in Anlagen zum induktiven Erwärmen elektrisch leitfähiger Gegenstände zum Einsatz. Sie verbinden die Stromquelle, z. B. einen Frequenzumrichter, mit dem Induktor, dessen elektromagnetisches Wechselfeld zur Energieübertragung auf den zu erwärmenden Gegenstand dient.

Für diesen Zweck bekannte Kabel haben einen flexiblen elektrischen Leiter, z. B. eine Kupferlitze, und einen den Leiter mit Abstand zylindrisch umschließenden Schlauch aus elastischem, elektrisch isolierenden Material, der Kühlwasser führt. Die elektrische Hin- und Rückleitung zwischen Stromquelle und Induktor wird mit zwei parallelen Kabeln gleicher Art realisiert. Nachteilig sind die dabei auftretenden induktiven Verluste.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein flexibles, kompaktes und induktionsarmes Kabel der eingangs genannten Art zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung des Kabels als flexibles Koaxialkabel für die Hin- und Rückleitung des elektrischen Stroms zwischen Stromquelle und Induktor.

Dank der koaxialen Leitungsführung ist des erfindungsgemäße Kabel sehr induktionsarm, und treten erheblich weniger induktive Verluste daran auf, als bei einer Parallelführung der elektrischen Hin- und Rückleitung. Der Platzbedarf für die Verlegung des Kabels ist gering, und es ist dank seiner Flexibilität eine variable Leitungsführung möglich. Die Wasserkühlung des Kabels dient zur Ableitung der thermischen Verlustleistung an seinem elektrischen Widerstand.

Im einzelnen hat das erfindungsgemäße Kabel einen flexiblen Innenleiter, einen den Innenleiter mit Abstand zylindrisch umschließenden inneren Schlauch aus elastischem, elektrisch isolierenden Material, einen den inneren Schlauch mit Abstand zylindrisch umschließenden flexiblen Außenleiter und einen den Außenleiter mit Abstand zylindrisch umschließenden äußeren Schlauch aus elastischem, elektrisch isolierenden Material. Das Kabel hat elektrische Anschlüsse des Innenleiters und Außenleiters an die Pole der Stromquelle und elektrische Speisekontakte des Induktors, und es hat Wasseranschlüsse, über die durch den inneren Schlauch und den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch, die voneinander galvanisch getrennt sind, Wasser hindurchgeleitet werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform findet ein Wasservorlauf durch den inneren Schlauch und ein Wasserrücklauf durch den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch oder umgekehrt statt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Kabel an seinem einen Ende ein erstes Anschlußstück, mit dem sich der Innenleiter und der Außenleiter an die Pole der Stromquelle anschließen lassen. Das erste Anschlußstück hat einen in den inneren Schlauch führenden Wasservorlaufanschluß und einen in den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch führenden Wasserrücklaufanschluß oder umgekehrt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Kabel an seinem anderen Ende ein zweites Anschlußstück, mit dem sich der Innenleiter und der Außenleiter an die elektrischen Speisekontakte des Induktors anschließen lassen. Das zweite Anschlußstück hat einen an den inneren Schlauch führenden Wasservorlaufanschluß und einen in den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch führenden Wasserrücklaufanschluß oder umgekehrt.

Innerer und äußerer Schlauch des erfindungsgemäßen Kabels sind vorzugsweise gewebearmierte Kunststoffschläuche. Der Kühlwasserkreis kann mit Leitungsdruck betrieben werden, dem derartige Schläuche problemlos standhalten. Auch haben die Schläuche die wegen der Erwärmung des Kühlwassers erforderliche Temperaturbeständigkeit.

Der Innenleiter des erfindungsgemäßen Kabels ist vorzugsweise eine Kupferlitze und der Außenleiter ein Schlauch aus Kupferdrahtgewebe oder Kupferdrahtgeflecht. Innenleiter und Außenleiter haben vorzugsweise gleichen Querschnitt, da sie den gleichen elektrischen Strom führen.

Das erfindungsgemäße Kabel ist darauf ausgelegt, elektrischen Wechselstrom einer Frequenz unter ca. 50 kHz mit einer Stromstärke von ca. 1.000 bis ca. 10.000 A zu führen. Die Länge des Kabels kann bis ca. 10 m betragen.

Das erfindungsgemäße Kabel findet eine bevorzugte Verwendung für einen wassergekühlten Induktor, derart, daß Induktor und Kabel einen gemeinsamen Kühlwasserkreislauf haben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Induktor eine Kühlwasserstrecke mit einem Kühlwasservorlaufanschluß und einem Kühlwasserrücklaufanschluß. Der Wasservorlaufanschluß des zweiten Kabelanschlußstücks läßt sich an den Kühlwasservorlaufanschluß, und der Wasserrücklaufanschluß des zweiten Kabelanschlußstücks an den Kühlwasserrücklaufanschluß des Induktors anschließen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Abbildung zeigt die Seitenansicht eines Kabels mit einem Anschlußstück an seinem Ende; teilweise im Schnitt.

Das Kabel 10 ist ein flexibles Koaxialkabel. Es hat einen Innenleiter 12 in Form einer flexiblen Kupferlitze. Den Innenleiter 12 umschließt zylindrisch mit Abstand ein gewebearmierter innerer Kunststoffschlauch 14. Den inneren Schlauch 14 umschließt zylindrisch mit Abstand ein Außenleiter 16 in Form eines flexiblen Kupfergeflechts. Der Außenleiter 16 hat den gleichen elektrischen Leiterquerschnitt wie der Innenleiter 12. Den Außenleiter 16 umschließt zylindrisch mit Abstand ein gewebearmierter äußerer Kunststoffschlauch 18.

Das Kabel 10 ist wassergekühlt. Kühlwasser strömt durch den inneren Schlauch 14, in dem der Innenleiter 12 liegt, und durch den Zwischenraum 20 zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch 14, 18, in dem der Außenleiter 16 liegt. Die beiden Kühlwasserstrecken sind voneinander galvanisch getrennt.

Am Ende des Kabels 10 sitzt ein Anschlußstück 22 mit elektrischen Anschlüssen für den Innenleiter 12 und den Außenleiter 16 und Kühlwasseranschlüssen 24, 26 für die beiden Kühlwasserstrecken. Das Anschlußstück 22 weist zwei Kontaktplatten 28, 30 auf, zwischen denen eine Isolierplatte 32 liegt. Die Platten 28-32 sind mit Schrauben 34, die in einer Isolierbuchse 36 sitzen, in bündiger Anlage miteinander verschraubt.

In die dem Kabel 10 zugewandte Kontaktplatte 28 ist eine im wesentlichen zylindrische Messinghülse 38 eingelassen, die davon zu dem Kabel 10 hin absteht. Am Ende der Hülse 38 ist der Außenleiter 16 des Kabels 10 koaxial außen auf die Hülse 38 aufgesteckt und elektrisch leitend dauerhaft mit der Hülse 38 verbunden. Die Hülse 38 hat zwischen dem Anschluß des Außenleiters 16 und der Kontaktplatte 28 einen im Durchmesser erweiterten umlaufenden Bund 40, an dem der äußere Schlauch 18 unter Abdichtung befestigt werden kann.

Der innere Schlauch 14 und der Innenleiter 12 erstrecken sich durch die Hülse 38, die dem Kabel 10 zugewandte Kontaktplatte 28 und die Isolierplatte 32 hindurch bis in die dem Kabel 10 abgewandte Kontaktplatte 30 hinein. Der innere Schlauch 14 ist gegen die Kontaktplatte 30 abgedichtet und der Innenleiter 12 mit der Kontaktplatte 30 elektrisch verbunden.

Die dem Kabel 10 abgewandte Kontaktplatte 30 hat einen Kühlwasseranschluß 26, der mit dem Innenraum 42 des inneren Schlauchs 14 kommuniziert.

Die dem Kabel 10 zugewandte Kontaktplatte 28 hat einen Kühlwasseranschluß 24, der mit dem Zwischenraum 20 zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch 14, 18 kommuniziert. Das über einen nicht näher dargestellten Ringraum in Form einer inneren Freidrehung der Messinghülse 38 und nicht näher dargestellte Stichkanäle, die von dem Ringraum an den Außenmantel der Messinghülse 38 führen.

Bezugszeichenliste

10 Kabel

12 Innenleiter

14 innerer Schlauch

16 Außenleiter

18 äußerer Schlauch

20 Zwischenraum

22 Anschlußstück

24 Kühlwasseranschluß

26 Kühlwasseranschluß

28 Kontaktplatte

30 Kontaktplatte

32 Isolierplatte

34 Schraube

36 Isolierbuchse

38 Hülse

40 Bund

42 Innenraum


Anspruch[de]
  1. 1. Wassergekühltes Kabel für den Anschluß eines Induktors an eine Quelle hochfrequenten elektrischen Stroms hoher Stromstärke, dadurch gekennzeichnet, daß es als flexibles Koaxialkabel für die Hin- und Rückleitung des Stroms ausgebildet ist.
  2. 2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen flexiblen Innenleiter (12), einen den Innenleiter (12) mit Abstand zylindrisch umschließenden inneren Schlauch (14) aus elastischem, elektrisch isolierenden Material, einen den inneren Schlauch (14) mit Abstand zylindrisch umschließenden flexiblen Außenleiter (16) und einen den Außenleiter (16) mit Abstand zylindrisch umschließenden äußeren Schlauch (18) aus elastischem, elektrisch isolierenden Material hat, daß es elektrische Anschlüsse des Innenleiters (12) und Außenleiters (16) an die Pole der Stromquelle und elektrische Speisekontakte des Induktors hat, und daß es Wasseranschlüsse (24, 26) hat, über die durch den inneren Schlauch (14) und den Zwischenraum (20) zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch (14, 18), die voneinander galvanisch getrennt sind, Wasser hindurchleitbar ist.
  3. 3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Wasservorlauf durch den inneren Schlauch (14) und einen Wasserrücklauf durch den Zwischenraum (20) zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch (14, 18) oder umgekehrt.
  4. 4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem einen Ende ein erstes Anschlußstück hat, mit dem der Innenleiter (12) und der Außenleiter (16) an die Pole der Stromquelle anschließbar sind und das einen in den inneren Schlauch (14) führenden Wasservorlaufanschluß und einen in den Zwischenraum (20) zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch (14, 18) führenden Wasserrücklaufanschluß hat oder umgekehrt.
  5. 5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem anderen Ende ein zweites Anschlußstück hat, mit dem der Innenleiter (12) und der Außenleiter (16) an die elektrischen Speisekontakte des Induktors anschließbar sind und das einen in den inneren Schlauch (14) führenden Wasservorlaufanschluß und einen in den Zwischenraum (20) zwischen dem inneren und dem äußeren Schlauch (14, 18) führenden Wasserrücklaufanschluß hat oder umgekehrt.
  6. 6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (14, 18) gewebearmierte Kunststoffschläuche sind.
  7. 7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (12) eine Kupferlitze ist.
  8. 8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (16) ein Schlauch aus Kupferdrahtgewebe oder Kupferdrahtgeflecht ist.
  9. 9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Innenleiter (12) und Außenleiter (16) gleichen Querschnitt haben.
  10. 10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es elektrischen Wechselstrom einer Frequenz unter ca. 50 kHz mit einer Stromstärke von ca. 1.000 bis ca. 10.000 A zu führen ausgelegt ist.
  11. 11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Länge bis ca. 10 m hat.
  12. 12. Verwendung eines Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für einen wassergekühlten Induktor, dadurch gekennzeichnet, daß Induktor und Kabel (10) einen gemeinsamen Kühlwasserkreis haben.
  13. 13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor eine Kühlwasserstrecke mit einem Kühlwasservorlaufanschluß und einem Kühlwasserrücklaufanschluß hat, und daß der Wasservorlaufanschluß des zweiten Kabelanschlußstücks an den Kühlwasservorlaufanschluß und der Wasserrücklaufanschluß des zweiten Kabelanschlußstücks an den Kühlwasserrücklaufanschluß des Induktors anschließbar ist.






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