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anderen, mit dem Ergebnis, dass der ganze Erhitzungsvorgang sich sehr ungleichmässig vollzieht und lokale Überhitzungen auftreten, durch die vor allem die örtliche Durchschlagsgefahr sehr stark erhöht wird.
Auch diesen Erscheinungen trägt die Erfindung Rechnung und schafft damit ein Erhitzungsbzw. Schmelzverfahren, welches allen bisherigen Verfahren zum Schmelzen von Glas, aber auch zum Erhitzen und Schmelzen von andern Stoffen ähnlicher Eigenschaften, sowohl vom wirtschaftlichen wie vom Gesichtspunkt der Qualität und vor allem der Homogenität des Schmelzgutes weitgehend überlegen ist.
Dieses Verfahren beruht auf dem Gedanken, den Schmelzvorgang in einem Raum durchzuführen, dessen Wandung in einer bestimmten Weise ausgebildet, und hinsichtlich ihrer Eigenschaften denen des elektrischen Feldes angepasst ist. Erfindungsgemäss besteht das Gefäss, in dem das Schmelzgut der Feldeinwirkung ausgesetzt wird, aus einem Werkstoff von einem vergleichsweise zu dem des Schmelzgutes geringeren dielektrischen Verlustkoeffizienten und dieses Gefäss wird seinerseits durch eine Hülle aus einem Werkstoff von hoher Durchschlagsfestigkeit und gegenüber dem des Gefässes noch niedrigeren dielektrischen Verlustkoeffizienten eingeschlossen.
Diese letztere Aussenhülle sichert das feuerfeste Material, das die Innenwandung des Raumes bildet, gegen die Gefahr von Durchschlägen und schafft gleichzeitig eine Aussenschicht, in der, da sie aus einem verlustarmen Werkstoff besteht, keine nennenswerten dielektrischen Verluste und daher auch keine nennenswerte Umsetzung solcher Verluste in Wärme und damit Erwärmung eintreten kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die beschriebene Aussenhülle, die vorzugsweise aus geschmolzenem Quarz, dem Werkstoff, der von allen zur Zeit zur Verfügung stehenden die niedrigste dielektrische Verlustzahl aufweist, besteht, ihrerseits aus zwei Schichten aufzubauen, nämlich einer durchschlagsfesten Aussenschicht und einer isolierenden Innenschicht. Auch die isolierende Innenschicht besteht vorzugsweise aus geschmolzenem Quarz, jedoch in körniger oder pulverisierter Form.
Die dielektrischen Verlustwerte des zu erwärmenden Stoffes, des Werkstoffes, welcher diesen umgibt, und das die Aussenhülle bildenden Werkstoffes werden vorzugsweise unter Berücksichtigung der Spannung und der Frequenz der das Feld erzeugenden Stromquelle so aufeinander abgestimmt, dass die Temperatur von dem zu erwärmenden Stoffe bis zur Begrenzung der Aussenhülle derart absinkt, dass der Mantel sich nur noch schwach erwärmt und daher praktisch nur geringfügige Ausstrahlungsverluste eintreten. Dies ist, wie sich gezeigt hat, durch entsprechende Wahl der Werkstoffe und Bemessung, insbesondere der Schichtstärken, ohne Schwierigkeiten möglich.
Bei der der möglichsten Vergleiehmässigung des Erhitzungsvorganges dienenden weiteren Ausbildung des Verfahrens werden gemäss der Erfindung das elektrische Feld und der Inhalt des Schmelzbehälters in eine Relativbewegung zueinander versetzt, und hiedurch örtlich ungleichmässige Einwirkungen des Feldes auf den Behälterinhalt sowie auf die ihn umgebenden Hüllen ausgeglichen, unab-
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ganges mit Hilfe von Rührern aus feuerfestem Material ständig durchgerührt wird.
Vorzugsweise wird jedoch diese Relativbewegung dadurch verwirklicht, dass entweder der Schmelzbehälter innerhalb des feststehenden elektrischen Feldes oder bei feststehendem Behälter das elektrische Feld um diesen herum in Drehbewegung versetzt wird.
Die letztere Möglichkeit ergibt wieder verschiedene Ausführungsformen, sei es, dass die sym- metrisch zu dem vorzugsweise runden Schmelzbehälter angeordneten Kondensatorkörper, zwischen denen das Feld erzeugt wird, also solche auf einer geeigneten Unterlage montiert um den Schmelzbehälter herum bewegt werden, sei es, dass man eine Vielzahl von gleichmässig verteilten Kondensatorkörpern vorzieht, welche man aufeinanderfolgend ein-und ausschaltet und damit ein sich drehendes elektrostatisches Feld schafft.
Die wesentlichsten beispielsweisen Ausführungsformen der vorzugsweise für die Durchführung des neuen Verfahrens dienenden Vorrichtungen sind in den Figuren dargestellt, von welchen die Fig. 1 und 2 die Gesamtanordnung mit innerhalb des ortsfesten elektrischen Feldes sich drehendem Schmelzbehälter im Vertikal- und Horizontalschnitt zeigen. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher der Schmelzbehälter fesstteht und die zu beiden Seiten desselben angeordneten Elektroden um ihn herum bewegt werden, und Fig. 4 das Schaltungssehema einer Anordnung zur Erzeugung eines elektrostatischen Drehfeldes bei an sich ortsfest angeordneten Kondensatorkörpern.
Der Schmelzbehälter besteht, wie aus den Fig. 1-3 ersichtlich, aus einem inneren, die Charge aufnehmenden und beispielsweise mit einer Auslauföffnung 2, die durch einen abnehmbaren Stopfen 3 geschlossen werden kann, versehenen Tiegel 1 aus feuerfestem Material, welcher von einer vergleichsweise zu der Stärke der Tiegelwandung dicken Schicht 5 aus einem feuerfesten Isoliermaterial, vorzugsweise gekörntem oder pulverisiertem geschmolzenem Quarz umgeben wird, die ihrerseits wieder durch den Aussenmantel aus geschmolzenem Quarz eingeschlossen ist. Das Ganze ruht auf einer feuerfesten Platte 6, die ihrerseits mittels geeigneter Träger auf einem Zahnrad ? gelagert ist, das mit vergleichs-
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setit werden kann.
Das Zahnrad 7 kann, wie dargestellt, eine zentrale Öffnung aufweisen, so dass die
Entleerung des Behälters 1 hiedurch nicht behindert wird.
8 und 9 sind die zu beiden Seiten des Behälters, wie aus Fig. 2 ersichtlich, angeordneten Kondensatorplatten, deren Ränder vorzugsweise abgerundet wulstartig ausgebildet sind und ferner auch abweichend von der dargestellten Ausführungsform nach aussen abgebogen werden können.
Nach Fig. 3 ist der Tiegel ortsfest angeordnet und die Kondensatorplatten 8, 9 ruhen auf einer Platte 10 aus feuerfestem Material, die zweckmässig, wie auch die Platte 6 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, eine vergleichsweise niedrige dielektrische Verlustzahl aufweist, um eine zu starke
Erhitzung derselben zu vermeiden, die sonst eintreten könnte, obwohl sie sich nicht unmittelbar inner- halb der stärksten Konzentration des elektrischen Feldes befinden. Beispielsweise wird als Werkstoff für die Platten 6 und 10 Quarz oder Steatit verwendet.
Die Stromzuführung zu den Elektroden erfolgt gemäss Fig. 3 durch Ringe 11 und 12, auf welchen
Stromabnehmer 13, 14 gleiten, die den beiden Polklemmen des Stromkreises für die Erzeugung des
Hochfrequenzstromes entsprechen.
Wählt man die Anordnung, bei welcher der Schmelzbehälter und die Kondensatorplatten fest- stehen, und das elektrische Feld sich dreht, so kann man beispielsweise um den Behälter herum in gleichmässiger Verteilung eine entsprechende Anzahl von Kondensatorkörpern anordnen, die zu einem schwingenden Stromkreis gehören und aufeinanderfolgend ein-und ausgeschaltet werden. Wenn zur Erzeugung der Hochfrequenz Röhrengeneratoren dienen, kann das Ausschalten durch Unterbrechen des
Gitterstromes der Dreielektroden-Sohwingungsrohren erfolgen, wie dies das Schaltungsschema nach Fig. 4 erkennen lässt.
Nach diesem sind sechs Kondensatorkörper Pi, P, Pg... in symmetrischer Anordnung um den Behälter 4, von dem in der Figur nur der Aussenmantel im Horizontalschnitt erkennbar ist, herum vorgesehen, die zusammen drei Kondensatoren bilden. Diese Kondensatoren sind mit den Polklemmen und Induktionsspulen SI, tS'S's verbunden, die jeweils symmetrisch an zwei Dreielektrodenröhren Tl, T2 angeschlossen sind, die in bekannter Weise selbsterregend ausgebildet sind. Die Anoden der insgesamt sechs Dreielektrodenröhren werden bei Al, A2 von der gleichen Stromquelle gleichgerichteten Stroms gespeist.
Die Rückleitung des Gitterstromes wird durch einen Drehschalter 01 unterbrochen und die Schaltung ist so, dass jeweils nur ein einziges Röhrenpaar und die drei Röhrenpaare abwechselnd aufeinanderfolgend arbeiten.
Statt die Kondensatorkörper beiderseitig eines zwischen ihnen befindlichen runden Schmelzbehälters anzuordnen, könnte gemäss einer weiteren Ausführungsform der Schmelzbehälter auch ringförmigen Querschnitt erhalten und hiebei die eine der Elektroden im Zentrum des Ringes und die andere ihn aussen umgebend angeordnet sein. Dies ist unter Umständen zur Herstellung von Rohren durch unmittelbares Ziehen aus der in diesem Falle ringförmigen Auslauföffnung des Behälters von Vorteil.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Erhitzen eines elektrisch schlecht leitenden Stoffes, vorzugsweise zum Schmelzen von Glas, durch die Einwirkung eines elektrischen Wechselfeldes hoher Frequenz, und Umsetzung der demzufolge innerhalb des Stoffes auftretenden dielektrischen Verluste in Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss, in dem der Stoff der Feldeinwirkung ausgesetzt wird, aus in einem Werkstoff hoher Dielektrizitätskonstante und vergleichsweise zu der des zu erhitzenden Stoffes geringerer dielektrischer Verlustzahl besteht, das seinerseits durch eine Hülle aus einem Werkstoff von hoher Dielektrizitätskonstante und Durchschlagsfestigkeit und sehr kleinem dielektrischen Verlust eingeschlossen ist.