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Kurzfassung

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung für das nichtinvasive elektromagnetische Rühren von elektrisch leitfähigen Substanzen unter Verwendung von oszillierenden inhomogenen magnetischen Feldern. Das magnetische Feld wird durch ein Magnetsystem erzeugt, welches sich nahe einem Behälter befindet, der mit einer elektrisch leitfähigen Substanz gefüllt ist. Die Oszillation des Magnetfeldes erzeugt eine kontrollierbare und richtungsändernde Lorentzkraft, die ein Geschwindigkeitsfeld in der elektrisch leitfähigen Substanz hervorruft, welches die Durchmischung einer hinzugefügten Größe (z.B. Additive in Form von Partikeln oder ein Temperaturfeld) begünstigt.

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Hintergrund

Durch zeitlich periodische Bewegungen eines Magnetsystems relativ zu einem Behälter, welcher mit einer elektrisch leitfähigen flüssigen Substanz gefüllt ist, werden Lorentzkräfte induziert. Diese wirken auf das Fluid als Volumenkräfte und können somit eine Strömung hervorrufen bzw. beeinflussen. Ähnlich der Strömung, welche durch einen oszillierenden Zylinder in einem ansonsten ruhenden Fluid hervorgerufen wird, entstehen infolge der Trägheit Sekundärströmungen, welche erheblichen Einfluss auf die Mischungseigenschaften der Strömung haben.

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Bilder & Videos

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Lösung

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird erreicht, indem das leitfähige Fluid, welches sich in einem nicht ferromagnetischen Behälter befindet, einem oszillierenden, räumlich inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt wird. Das räumlich inhomogene Magnetfeld wird durch ein Magnetsystem, welches sich aus einem oder mehreren Elektromagneten und/oder Permanentmagneten besteht, erzeugt. Das Magnetsystem befindet sich unter und /oder über dem mit dem leitfähigen Fluid angefüllten Behälter. Die Rührwirkung wird durch die Wechselwirkung zwischen oszillierenden Magnetfeld und induzierten, eventuell auch zusätzlich eingespeisten elektrischen Strömen erzeugt

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Anwendungsbereiche

Mischprozesse sind entscheidend in einer Vielzahl industrieller Anwendungen, wie z.B. bei der Herstellung von metallischen Werkstoffen in konventionellen Gießverfahren. Insbesondere die hohen Temperaturen und die chemische Aggressivität der metallischen Schmelze verhindern oft die Anwendung herkömmlicher, auf Kontakt mit der Schmelze basierende, Rührverfahren. Eine kontaktlose Alternative für das Rühren in elektrisch leitfähigen Substanzen bieten elektromagnetische Felder, die Lorentzkräfte in der Strömung hervorrufen können und somit in der Lage sind, eine Strömung zu erzeugen oder zu beeinflussen.

Für die Herstellung von Legierungen werden Additive dem leitfähigen Fluid hinzugegeben. Nachdem der Rührprozess abgeschlossen ist, wird das bearbeitete Fluid aus dem Behälter durch eine Abflussvorrichtung abgeführt. Alternativ kann das Verfahren auch die homogene Verteilung von Additiven bei Erstarrungsprozessen gewährleisten.

Eine zusätzliche Anwendung ist die Bearbeitung von Elektrolyten.