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platten 14 und einem Ring 7. J gebildeten Mantel umgeben. Sowohl die Seitenplatten 14 als auch der Ring 15 müssen natürlich unterteilt und gegeneinander isoliert sein, da sie sonst eine kurz geschlossene Windung darstellen und infolgedessen auch vom Induktionsstrom geheizt würden.
Der so gebildete Behälter ist in Lagern 16 drehbar und wird mittels eines an seinem Umfang angebrachten Zahnkranzes 17 und einem damit in Eingriff stehenden Zahnrad 18 (s. Fig. 1) angetrieben.
Das Gefäss 12 ist mit einer Füllöffnung 19 versehen und weist ausserdem auf seinem Umfang in regelmässigen Abständen verteilte Ventile 20 auf, zur Ableitung der bei der Reduktion entstehenden Gase.
Die Ventile 20 werden elektrisch gesteuert und sind zu diesem Zweck, wie auf Fig. 3 dargestellt, ausgebildet.
Die Wand des Behälters 12, die Isoliermasse 1 : J und der Ringmantel li werden von einem
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mit dem Ofen dreht, der andere : J1 dagegen stillsteht. Von diesem letzteren aus werden die Gase durch eine Leitung 32 in einen Hauptbehälter abgeführt.
Der Sammelkanal 8S bildet natürlich keinen geschlossenen Ring, sondern ist wie aus Fig. 1
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sie elektrisch gesteuert, u. zw. wie aus Fig. 3 ersichtlich.
Auf der Drehachse des Ofens befinden sich zwei Kontaktringe J und , an welche die Elektro- magneten 26 angeschlossen sind. Der Kontaktring 34 ist entsprechend der Anzahl der Ventile 20 unterteilt. Auf beiden Ringen 33 und 34 liegen an eine Stromquelle angeschlossene Bürsten. 3J auf und die Lage derjenigen, welche mit dem Ring 34 in Berührung steht, ist so gewählt, dass die Elektro- magneten 25 erst erregt werden, wenn sie sich oberhalb der durch die Drehachse gehenden Horizontal- ebene befinden, so dass kein Mineral in die Kanäle 87 eintreten kann.
Es ist klar, dass die Ventile 20 ebensogut mechanisch gesteuert werden könnten, indem sie in der geeigneten Lage, z. B. durch entsprechende Ansehläge, geöffnet würden.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende :
Nachdem durch die Füllöffnung 19 eine genügende Menge Mineral mit der zur Reduktion nötigen Beimengung in den Behälter 12 eingeführt worden ist, um ihn ungefähr bis zur Hälfte aus- zufüllen, wird Strom in die Primärwicklung 11 geschickt und dem Behälter langsam eine Drehbewegung erteilt. Dessen Wandungen erhitzen sieh durch den in ihnen erzeugten Induktionsstrom und da sie in bezug auf die Masse des Minerals eine verhältnismässig grosse Fläche darstellen, erfolgt die Wärmeabgabe an ihm sehr rasch. Diese Wärmeabgabe findet praktisch nur nach dem Innern des Behälters 12 statt, weil er nach aussen nach allen Richtungen durch die Isoliermasse 13 gut geschützt ist.
Es können demnach nur unbedeutende Wärmeverluste entstehen.
Da die Mineralmasse infolge der Drehbewegung andauernd untereinander gerührt wird und somit stets neue Teile mit den erhitzten Wandungen in Berührung kommen, erfolgt die Verteilung der Wärme in der Masse sehr regelmässig.
Das Mineral kommt nur mit den Wandungen des Gefässes 12 in Berührung und kann daher auch keine andere Temperatur annehmen als diejenige des Gefässes selbst, denn es besteht keine Möglichkeit, dass ihm von irgendeiner Stelle eine höhere Temperatur mitgeteilt wird. Somit ist auch jede Gefahr einer Uberhitzung und damit verbundener Sinterung vollständig ausgeschlossen.
Durch Veränderung des in die Primärwicklung 11 geschickten Stromes kann die Temperatur im Gefäss 12 verändert werden. Man hat es also in der Hand dieses Gefäss 12 nur auf die genaue Reduktionstemperatur zu erhitzen.
Da die für jedes Mineral nötige Zeit zur Durchführung der Reduktion leicht festzustellen ist, wird jeder unnötige Stromverbrauch vermieden.
Die bei der Reduktion entstehenden Gase werden, wie oben beschrieben, aus dem oberen leerstehenden Teil des Gefässes 12 durch die Ventile 20 und die Kanäle 28 und 29 zwecks Weiterverwendung abgefiihrt.
In den Fig. 4 und 5 bedeutet 41 das drehbar gelagerte Magnetgestell eines Transformators, 42 die auf die zwei Schenkel verteilte Primärwicklung. Die Sekundärwicklung wird durch ein ring-
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förmiges Metallgehäuse 43 gebildet, das nach aussen durch wärmeisolierendes Material 44 geschützt ist. Dieses ringförmige Gefäss 43 besitzt eine verschliessbare Öffnung 4, 5, durch welche ein Erz, wie z. B. Eisenerz, eingebracht und wieder aus dem Gefäss 43 entfernt werden kann. Die rechte Seite der Drehaehse des Gefässes ist mit einem Kanal 46 versehen, durch welchen von aussen Wasserstoff zugeführt wird. Die Gaszuführung erfolgt mit Hilfe eines Ringes 47, der mittels eines federnden Zwischenstückes 48, auf die drehende Welle gepresst wird.
Der Kanal 46 in der Welle ist mit einer in das Gefäss 43 und zu drei Ventilen 50 führenden Rohrleitung 49 verbunden, die das Gas in das Innere des Gefässes 43 ausströmen lassen. Die drei Ventile 50 sind durch eine ringförmige Leitung 57 miteinander verbunden,
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hat. In diesem Teil 58 der Zuleitung wird der eingeführte Wasserstoff vor Einführung in die Erzmasse vorgewärmt.
Die Ventile 50 werden elektrisch betätigt und besitzen zwei Endstellungen. Wenn ein Strom durch den jedes Ventil steuernden Elektromagnet fliesst, wird der Ventilkörper S gehoben und der
Innenraum 52 des Ventils mit den AusströmdÜsen 53 stehen mit der oben beschriebenen Gasleitung 37 in direkter Verbindung. Wird der Strom unterbrochen, so wird der Ventilkörper 51 durch eine im
Elektromagnet befindliehe und in der Zeichnung nicht dargestellte Feder niedergedrückt, bis er auf den Sitz 54 zu liegen kommt, wodurch die Gaszufuhr abgeschnitten wird. Gleichzeitig öffnet der Ventilkörper 51 oben einen Durchgang 55, so dass die Gase im Ofen durch die Rohrleitung 56, welche mit dem Kanal 65 im linken Wellenende verbunden ist, in den Kondensator 59 abfliessen können.
Die elektrische Betätigung erfolgt in der Weise, dass die Gaszufuhr geöffnet ist, wenn die Ventile von der Masse des zu reduzierenden Erzes bedeckt sind, so dass das Gas diese durchdringt. Für jedes Ventil. 50 wird die Gaszufuhr geschlossen und der Gasaustritt geöffnet, sobald es infolge der Drehbewegung aus der Erzmasse herausgetreten ist. Die Austrittsdüsen #5 sind seitlich angeordnet und trichterförmig ausgebildet, so dass der fortwährend in Bewegung befindliehe Erzstaub nicht auf sie fallen kann, wodurch eventuell Verstopfungen eintreten könnten. Die Düsen 53 werden vorzugsweise in Flächen angeordnet, welche zur Drehebene des Gefässes 43 wenigstens annähernd parallel liegen.
Die Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsart ist folgende :
Nachdem soviel Erz in den Behälter 43 gebracht worden ist, dass dieses nicht ganz gefüllt ist, um ein gutes und fortwährendes Vermischen durch die Drehbewegung zu erreichen, wird die Primärwicklung 42 des Transformators 41 unter Spannung gesetzt und gleichzeitig der Ofen mit dem Transformator, z. B. mittels der Riemscheibe 60, in langsame Drehung versetzt. Der magnetische Kraftfluss, der durch die mittlere Säule des Transformators hindurchfliesst, induziert im Gefäss 4 : ; einen Kurzsehlussstrom, der dieses Gefäss und damit auch das Erz erhitzt. Hat die Temperatur einen bestimmten Wert erreicht, so wird dem Ofen von der rechten Seite her durch die Leitung 49 Wasserstoff zugeleitet.
Von einer bestimmten Temperatur an besitzt der Wasserstoff eine so grosse Affinität gegenüber dem Sauerstoff, dass er sich mit dem Sauerstoff des Erzes, z. B. des Eisenerzes, verbindet und zu Wasser- dampf verbrennt, wobei das reine Eisen zurückbleibt. Der entstehende Wasserdampf sammelt sich im oberen leeren Teil des Ofens an und wird durch die Ventile 43 und die Leitung 56 abgeführt. Da der Wasserdampf stets mit Wasserstoff vermischt ist, lässt man diese Abgase nicht ins Freie entweichen, sondern führt sie in einen Kondensator, wo durch Abkühlung der Wasserdampf in Form von Wasser niedergeschlagen wird und von wo aus der zurückbleibende Wasserstoff wieder in den Kreis eingeschaltet werden kann.
Aus dem Kondensator 59 wird das kondensierte Wasser durch eine Leitung 61 abgeführt und der zurückbleibende Wasserstoff durch die Leitung 62 zwecks Weiterverwendung abgeleitet.
In Fig. 4 sind rechts die Schleifringe 6. 3 angeordnet für die Stromzufuhr für die Transformator- primärwicklung. Links befinden sich die Schleifringe 64 zur Steuerung der Ventile und zur Messung der Temperatur im Inneren des Ofens vermittels eines Thermoelementes. Die äusseren Verschalungen des Ofens müssen natürlich unterteilt und gegeinander isoliert werden, um zu verhindern, dass in ihnen Kurzsehlussströme entstehen können. Für die Beschreibung ist der Einfachheit halber ein Einphasenofen genommen worden. Das Verfahren lässt sich natürlich ohne weiteres auch auf einen Mehrphasenofen anwenden, wie nachstehend an einem Beispiel gezeigt wird.
Zum Vorwärmen des Wasserstoffs aus der Leitung 49 könnten natürlich auch die heissen Abgase benutzt werden, indem nach dem Gegenstromprinzip die Zuleitung durch einen Teil der Ableitung geführt würde.
Es können mehr als drei Ventile 50 vorgesehen werden und diese könnten auch mechanisch gesteuert werden, und anstatt den Einlass des Wasserstoffes sowie den Auslass des Wasserdampfes durch den gleichen Ventilkörper steuern zu lassen, kann für jede dieser Funktionen ein besonderes Ventil vorgesehen werden.
Es können für die Leitung 58 im Behälter 4.) auch mehrere Windungen vorgesehen werden.
Die Primärwicklung 42 des Transformators könnte natürlich auch auf der mittleren Säule angeordnet werden, was aber den Nachteil bietet, dass die Wicklung zu stark erhitzt wird.
Der Induktionsofen gemäss vorliegender Erfindung kann auch für Dreiphasenstrom eingerichtet werden. Zu diesem Zwecke werden in das, das zu erhitzende Gut aufnehmende, trommelförmige Metallgehäuse S3, S4 des Ofens drei Einphasentransformatoren 70, 71 und 7 : mit als Sekundärwicklungen
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ausgebildeten Kurzsehlusszylindern 74-76 eingebaut, wie dies in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist.
Es können auch mehr als drei, z. B. sechs, Einphasentransformatoren vorgesehen sein.
In diesem Falle werden die Gaseintrittsventile 7. 3 im Zentrum des Ofens angeordnet. Um die Wärmeübertragung auf das Mineral möglichst intensiv zu gestalten, werden die die inneren Magnetsehenkel umschliessenden Zylinder 74, 75 und 76 mit Rippen 77, 78 und 79 versehen, wodurch die wärmeabgebende Fläche erheblieh vergrössert wird.
Es versteht sieh von selbst, dass auch in den zwei zuerst beschriebenen Ausführungsformen an der inneren Gefässwand Rippen vorgesehen werden könnten, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
Da durch die Gase, welche aus dem Ofen abgelassen werden, immer etwas Mineralstaub mitgerissen wird, wodurch die Gasleitungen leicht verstopft werden, so ist mit dem Ofen noch eine mehrfach unterteilte Staubkammer 80 vorgesehen. In dieser Kammer können sieh die mitgerissenen Mineralteilchen niederschlagen, so dass die aus dem Ofen austretenden Gase möglichst staubfrei sind. Wenn der Ofen nach durchgeführter Reduktion geleert wird, so muss auch gleichzeitig der Mineralstaub aus der Staubkammer entfernt werden.
Die Staubkammer, welche durch die austretenden Gase erhitzt wird, kann noch dazu benutzt werden, um den einzuführenden Wasserstoff vorzuwärmen. Zu diesem Zweck wird der Wasserstoff, nachdem er in die hohle Welle 85 eingeführt worden ist, durch eine besondere Leitung 81 mit den geschlossenen Kanälen 82 in der Staubkammer verbunden, von wo aus er vorgewärmt durch die Gasventile 7.'3 ins Mineral eintritt.
Es können natürlich nach den vorliegenden Verfahren nicht nur Eisenoxyde behandelt werden, sondern ganz allgemein Metalloxyde oder auch Oxyde von Nichtmetallen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Reduktion von Metalloxyden oder von Oxyden von Nichtmetallen durch Erhitzen des Minerals zusammen mit einem festen oder gasförmigen Reduktionsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung auf Reduktionstemperatur in einem geschlossenen, drehbaren Metallgefäss, das die Sekundärwindung eines Transformators bildet, durch einen in der Gefässwand erzeugten Induktionsstrom vorgenommen wird.