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Heizwiderstand für elektrische Öfen.
Die Erfindung erstreckt sich auf Heizwiderstände für elektrische Ofen und auf ihre Anordnung zu den anderen Teilen des Ofens. Sie hat hauptsächlich den Zweck, konstante Arbeitsbedingungen in diesen Apparaten aufrecht zu erhalten. Dieses Resultat wird durch die Anwendung eines Widerstandes erhalten, der aus einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Elementen besteht, die von der zu behandelnden Beschickung isoliert sind und die Hitze auf diese Beschickung ausstrahlen und bei welchem gemäss der Erfindung die Elemente gegenseitig und zu den Polen so angeordnet sind, dass sie sich bei Änderung der Temperatur oder des Stromes frei ausdehnen und zusammenziehen können und der Kontaktdruck dieser Elemente untereinander gleichmässig t) leiten kann.
Die vorliegende Erfindung hat verschiedene Ausführungsformen solcher Widerstände zum Gegenstande. Gemäss einer Ausführungsform wird der Kontaktdruck der Elemente lediglich durch die Schwere erzielt, während in anderen Ausführungsformen er entweder durch eine kunstliche Kraft allein oder in Kombination mit der Schwere hervorgebracht wird.
Wenn der Druck nur durch die Schwere erzielt wird, wird der Widerstand in einer der
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a) Die Elemente sind keilförmig von abwechselnder Konizität und zwischen keilförmigen Polen angeordnet ; h) die Elemente sind flach und zwischen Polen angeordnet, von denen wenigstens einer keilförmig gestaltet ist ; f) die Elemente bilden Glieder eines geradlinigen Trägers und sind über ihre ganze Fläche oder einen Teil derselben nur längs Linien oder an Punkten der Fläche in gegenseitiger Berührung : d) die Elemente haben die Form von runden Stangen. die zwischen keilförmigen Polen
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W enn der Druck durch eine künstliche Kraft hervorgerufen wird, und zwar allein oder in Kombination mit der Schwere, so wird der Widerstand in einer der folgenden Weisen gebildet :
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Ofen; Fig. 4 zeigt einen Widerstand mit flachen Elementen und keilförmigen Polen : Fig. 5 zeigt eine Einzelheit einer Verbindung.
Fig. 6 zeigt schematisch einen zusammengesetzten Widerstand; Fig. 7 zeigt einen Widerstand im Querschnitt, der aus flachen Elementen und Polen gebildet ist,
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stand, der aus keilförmigen Bogengliedern zusammengesetzt ist, welche nur auf einen Teil ihrer Phiche miteinander in Kontakt stehen ; Fig. 10 und 11 zeigen einen Widerstand, dessen keil-
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oder verkleinert, abgeändert. Da der elektrische Widerstand sich im umgekehrten Verhältnis zu dem Druck ändert, so beeinflussen die Ausdehnungen und Zusammenziehungen des Heizwiderstandes den elektrischen Widerstand und vergrössern die Schwierigkeit einer genauen Regelung der Temperatur.
Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, dass die Elemente des Widerstandes geeignete Formen erhalten. In Fig. 1, 2 und 3 sind dies Keile, die abwechselnd aufrecht und umgekehrt angeordnet sind, so dass jeder Druck nach rechts oder links, der durch die Ausdehnung des Materiales entsteht, die Elemente d dazu zwingt, sich nach oben zu heben. Die Elemente d sinken wieder, wenn sich der Widerstand wieder zusammenzieht. In Fig. 4 sind die Elemente des Widerstandes aus parallelen Platten gebildet, die gegen leitende Pole stossen, von denen einer, und zwar der mit e bezeichnete, abgeschrägt ist. Durch die Ausdehnung wird dieser Pol gezwungen, sich zu heben, wie dies durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist, während bei der umgekehrten Wirkung der Pol durch sein Eigengewicht wieder sinkt.
Der seitliche Druck und die Schwere halten so den ursprünglichen Kontakt zwischen den Platten aufrecht.
Dill die Hindernisse und die Hitzeverluste durch Ausstrahlung zu verringern und so die üblichen hohen Spannungen auszunutzen und die teuere und schwierige Konstruktion der Widerstande von übermässiger Länge vermeiden zu können, werden die Widerstände im Kreis oder in einer Reihe von Kreisen angeordnet. In Fig. 2 und 3 ist der Widerstand aus zwei parallelen
Teilen D und D1 zusammengesetzt, die durch eine Blockverbindung el, zweckmässig aus Graphit, in Serie verbunden sind, während sie ausserdem noch mit den zweckmässig aus amorpher Kohle bestehenden Polen < ', p in Verbindung stehen.
Der Ofen a und die Kammer c sind auf diese Weise in Draufsicht rechteckig gestaltet. Die Länge des Widerstandsstromkreises und infolgedessen
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wie dargestellt, sein würde. Mit den beiden besonderen Polen e3 und e4, die zwei parallele Stromkreise geben (Fig. 3), kann ein geringerer Widerstand erhalten werden. In Serie angeordnete
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Stromkreises kann durch zwischengeschaltete Pole e5, e6 geändert werden, um mehrere Strom- kreise zu bilden.
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Berührung stehenden Punkte frei, so dass die ausstrahlende Hitze zirkulieren und die Kammer des Ofens erfüllen kann. Die Pfeile. r. geben die Strömungsrichtung der indirekten Hitze und die Pfeile y die Strömmungsrichtung der dirckten Hitzewellen an.
Durch diese Anordnung wird die
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standes dessen elektrischen Widerstand aufrecht erhält, wenigstens insoweit, als er von der Temperatur seiner Masse abhängt und den Heizwiderstand für jede äussere elektrische Regelung empfindlichermacht.
Die zentralen Träger s5 sind mit Aufsätzen s7 versehen (Fig. 2, 3), um, wenn die Spannung
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zu verhindern. In gleicher \Veise kann ein empfindlicher Stromverlust durch das feuerbeständige Mauerwerk, durch den Herd und durch das Ofenmauerwerk durch Anwendung eines feuerbeständigen Trägers D4 verhindert werden (Fig. 4). Wenn der Heizwiderstand länger ausreicht
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der Deckel und der Widerstand umgekehrt und dann nach Erneuern der Auskleidung wieder in die richtige Lage gebracht werden können. Der Widerstand kann auch leicht abgenommen und durch einen neuen ersetzt werden, indem man eine der den Bogen sichernden Platten bs entfernt.
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selbsttätig konstant gehalten wird.
Diese keilförmigen Pole sind für jede Widerstandstype anwendbar und insbesondere für in gegenseitiger Berührung angeordnete Widcrstandselemente.
Um einen sehr schwachen elektrischen Widerstand zu erhalten, haben die keilförmigen Bogenglieder volle Kontaktflächen. Um hohe Widerstände zu erhalten, stehen die seitlichen Flächen nur teilweise miteinander in Kontakt, zu welchem Zweck Längsnuten d3 in einer dieser Flächen jedes Blockes vorgesehen sind und die Blöcke in solcher Weise angeordnet sind, dass die genutete Fläche eines Blockes mit der vollen Fläche des benachbarten Blockes in Kontakt steht (Fig. 10). Quernuten d2 geben das gleiche Resultat. Bei Anordnung einer Fläche mit Quernuten entgegengesetzt zu einer Fläche mit Längsnuten erhält man Kontaktpunkte, die von dem Durchschnitt der Linien an beiden Blöcken begrenzt sind, d. h. man erhält noch einen höheren elektrischen Widerstand.
Es findet hiebei kein Eingriff an dem Teil der Nuten statt und die letzteren unterstützen und tragen den Heizwiderstand nicht. Diese Nuten bieten einen weiteren Vorteil, besonders wenn sie einander kreuzen, indem sie das schnelle Entweichen der im Innern des Heizwiderstandes erzeugten Hitze erlauben. Es ist klar, dass die Pole in anderer Weise angeordnet werden können und dass sie sich z. B. längs der Linie r bewegen und der Wirkung von elastischen Gliedern oder der Regelung mit der Hand unterworfen werden können.
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sammengesetzten Widerstände können auch runde Kohlenstangen benutzt werden. Diese Stangen sind verhältnismässig leicht zu machen, sie sind billig und ihr Gebrauch bietet keine Schwierigkeiten.
In Fig. 12 bis 17, welche sich auf Widerstände dieser Art beziehen, zeigen Fig. 12 bis 14 einen mit einem solchen Widerstand versehenen Ofen im Längsschnitt, in Draufsicht und im Querschnitt ; Fig. 15 zeigt schematisch einen Widerstand, der veränderliche Temperaturen gibt ; Fig. 16 zeigt einen zusammengesetzten Widerstand, der im direkten Stromkreis angeordnet ist.
Fig. 17 bis 22 sind End- und Seitenansichten von Widerstandsstangen und ihren Trägern; Fig. 23 ist ein senkrechter Schnitt einer in Form und Anordnung abgeänderten Ausführungsform; Fig. 24
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Runde Kohlenstangen d8 werden in horizontalen Reihen angeordnet, ching dass sie einen gegenseitigen Zusammenhang haben ; diese Reihen stossen rechts und links ges : eu die Po) e f.
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unteren Reihe Stangen ruhen. Die Leitungsfähigkeit oder der elektrische Widerstand dieses Heizwiderstandes ist eine Funktion von der Zahl der Kontakte, die wieder von dem Durch-
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Die Reduktion der Spnnllung der Widerstandsstangen und der feuerbeständigen Träger kann in verschiedener Weise bewirkt werden. In Fig. 12 und 13 sind die Enden der unteren Reihe
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Enden der unteren Reihen Stangen ruhen. Diese untere Reihe kann auch von geringerem Durchmesser wie die obere Reihe sein ; die oberen Lagen d können kürzer sein, so dass sie nicht vollständig über die Träger reichen. Auf diese Weise geht wenig oder gar kein Strom von den Stangen auf die feuerbeständigen Wände über, und der Widerstand wirkt so, als wenn er im Raum auf-
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der Zwischenräume der einzelnen Lagen und des Durchmessers der Stangen, welche derart sind, da ss die horizontalen seitlichen Kontakte getrennt sind, um die Zahl der Kontakte zu verringern und den Widerstand zu vergrössern.
Die kleinen Zwischenräume sind mit granulierter Kohle d13 gefüllt (Fig. 12 und 21). Der Widerstand ist oben und die Stromdichte am Boden am grössten, so dass oben weniger Kalorien erzeugt werden wie unten, wo die Hitze direkt auf das Bad über-
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ihre Träger an den Berührungspunkten mit ihnen schmelzen. Um diesem Nachteil abzuhelfen, konnen kleine Kohlenblöcke d18 zwischen die Enden der Widerstandsstangen und den feuer-
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isoliert und aus Holzkohle hergestellt, welche ein schlechter elektrischer Leiter ist. Sie sind aus mit Pech oder Steinkohlenteer getränkter Holzkohle hergestellt oder aus Holzkohlenblöckeu ausgeschnitten. Vor Gebrauch werden sie graphitiert, um ihre Verbrennungstemperatur be-
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Um eine Temperatur zu erhalten, welche allmählich in der Ofenkammer wächst oder kleiner wird, werden die Stangen in veränderlicher Höe angeordnet, so dass die obere Be, 'enzuugs- linie des Widerstandes die Form einer Kurvet''hat (Fig. 15). In diesem Fall wächst die Temperatur von den Enden bis zur Mitte. Die Stangen können schnell entfernt und durch andere, entweder ktte oder vorher erhitzte Stangen ersetzt werden, indem man nur den Deckel anzuheben braucht. wobei sehr wenig Hitze entweichen kann.
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an gegebenen Punkten geändert werden kann.
Diese Heizwiderstände werden aus Elementen gebildet, die so konstruiert und angeordnet sind, dass sie alle oder teilweise ineinandergreifen und auch mit den Polen in Eingriff stehen, und zwar in solcher Weise, dass der Widerstand frei aufgehängt und entweder über oder unter der Heizkammer oder an den Seiten dieser Kammer angeordnet werden kann. Überdies ist die Ofenkammer derart, dass die durch alle freien Flächen des Widerstandes ausgesandten Hitzewellen unter einem Minimum von Verlust einen nutzbaren Effekt auf die Beschickung ausüben.
Fig. 28 ist eine Draufsicht auf einen Ofen mit aufgehängtem Heizwiderstand und abgenommenem Deckel, Fig. 29 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 28, Fig. 30 und 31 sind Ansichten von links und rechts nach den Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 28 und 29, Fig. 32 und 33 ein Querschnitt und Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsform, Fig. 34 und 35 eine Draufsicht und ein senkrechter Schnitt einer weiteren Ausführungsform, Fig. 36 eine Einzelansicht der Elemente und Pole, Fig. 37 eine andere Anordnung und Fig. 38 eine schematische
Ansicht von verschiedenen Ausführungsformen der Elemente.
In Fig. 28 bis 31 und 32 bis 35 ist a der Ofenkörper, b der abnehmbare Deckel, der mit der Beschickungs-und Beobachtungsöfnung M versehen ist. Der Widerstand ist aus zwei Teilen D und D'zusammengesetzt, die in Reihen geschaltet und zwischen den Polen e, e1 und dem Verbindungsstiick e2 andererseits angeordnet sind. Jeder Teil besteht aus einer Reihe von quer-
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aufweisen. Jedes dieser Elemente kann mit einer Reihe von runden Stangen verglichen werden, die in der Längsrichtung übereinander angeordnet sind.
Wenn diese Platten so angeordnet sind, dass die Rundungen der einen Platte in die Ausnehmungen der anderen Platte passen, so stimmen die Kontakte miteinander überein ; wenn eine Reihe solcher Platten zwischen den Polen oder
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Teilen gebildet, die in eineem kreisförmigen Gehäuse aufgehängt sind und ein freies Viereck zur Aufnahme eines Schmelztiegels c6 bilden. Die Nuten in den Platten des Widerstandes sind hier quer und nicht längs angeordnet.
Es ist zweckmässig, den Widerstand zwischen seinen Polen
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einem aus in Serie geschalteten Teilen zusammengesetzten Widerstand ist es zweckmässig, durch Schrauben geregelte Federn zu benutzen (Fig. 28), wobei der Druck von einer Stange e10 auf-
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feuerbeständige Führung e11, die mit dem Verbindungsstück in Kontakt steht.
Bewegliche und mit dem Verbindungsstück in Kontakt befindliche Kohlenstangen e12 und ein zwischen diese Stangen und dem Hauptstromkreis nebengeschaltetes Voltmeter oder ein sonstiger Messapparat
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Querschnitt und einen Längsschnitt eines rotierenden Ofens dar ; Fig. 41 ist ein Querschnitt eines schwingenden Ofens, Fig. 42 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 41 ; Fig. 43 und 44 stellen Widerstandsscheiben in Ansicht und im Querschnitt dar, während Fig. 45 in Ansicht und im Schnitt eine andere Form der Widerstandselemente zeigt.
In diesen Figuren stellt a das Mauerwerk eines zylindrischen Körpers und al die Stirnseiten des Ofens dar. Ein Stahlgehäuse a2 mit Flanschen a3 umgibt den zylindrischen Teil a. In Fig. 39 und 40 ist der Ofen mit Rollen a8 versehen, während er in Fig. 41 und 42 auf einem Fundament a9 schwingt. Die Flächen der Widerstandascheiben d beider Ofen sind mit Nuten versehen, wobei die Vorsprünge und Nuten einer Scheibe mit den Nuten und Vorsprüngen der benachbarten
Scheiben in Eingriff stellen. Mit diesen Nuten wird ein hoher Widerstand erzielt, wenn der Kontakt zwischen den Scheiben nur aus mehreren konzentrischen Linien besteht. Um einen schwachen
Widerstand zu erhalten, können, wie zuvor, gewellte oder mit V-förmigen Nuten versehene
Scheiben benutzt werden.
In Fig. 39 und 40 besteht der Widerstand aus einem einzigen Teil, der längs der Achse des Ofens zwischen den Polen e, cl aufgehängt ist, mit welchen die Widerstands- scheiben in Eingriff stehen. Hitzeverluste werden dadurch vermieden, dass diese Pole hinter feuerbeständigen Teilen e"angeordnet sind, von denen einer (in Fig. 40 der linke) beweglich ist, um die Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Scheiben auszugleichen. Die Verschiebung wird durch elastische Stücke begrenzt, welche diese Blöcke in Verbindung mit dem Widerstand halten. Der Druck auf den rechten Pol wird durch den feuerbeständigen Biock e und durch die Stahlscheibe a3 an dieser Seite aufgenommen.
Der Druck nuf den linken Pol wird auf das bewegliche Stück e11 übertragen und durch einen elastischen Teil e7 aufgenommen, der an der linken metallischen Stirnscheibe a3 durch Bolzen und Muttern es befestigt ist. Die beiden Pole können z. B. bei einem Widerstand von grosser Länge beweglich gemacht werden. In diesem Fall
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gleichmässig nach rechts und links fort.
In Fig. 39 ist eine einzige Onnung zum Beschicken und Entleeren des Ofens vorgesehen.
Für unterbrochenen Betrieb ist dies ausreichend ; für dauernden Betrieb hingegen muss das Material
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schnitt eines rotierenden Ofens, Fi. 48 ein Längsschnitt einer abgeiinderten AuHführun sform. während Fig. 49 eine Verbindung darstellt. n'sind die Stirnseiten des drehbaren Ofens, mit welchen ein zusammengesetzter Widerstand, der einen zentralen zylindrischen Kern bildet, verbunden ist.
In Fig. 46 und 47 ist der Wider- stand aus einem zylindrischen Gehäuse d1 gebildet, welches die Kohle. das elektrische Widerstands-
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Zerstörung und Deformation einer Temperatur bis 3000 C ausgesetzt werden und bildet einen ausgezeichneten Wärmeleiter.
Die in dem Zylinder enthaltene Kohle muss von solcher Form oder von einer Kombination von Formen sein, dass der gewünschte elektrische Widerstand in jedem Fall erreicht wird. So
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von verschiedener Dicke und aus granuliertem Material geben einen Widerstand, der sich den üblichenSpannungenvollkommenselbstanpasst.
Hm eine übermässige Erhitzung der Stirnseiten des Ofens zu verhindern, dringen die Kohlen- pole p in die Enden des Widerstandsgehäuses ein, das in den Stirnseiten durch Teile pl aus Magnesia gehalten wird. die die Form eines Viertelkreises haben. Kappen p2 schliessen die Enden der Pole ab, während sie bei p3 den Durchtritt der Metallelektroden p4 erlauben, die mit Hülsen
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der durch diese Nuten gebildeten Streifen einen guten elektrischen Kontakt aufrecht erhalten.
Die durch diese Elektroden erzeugte Hitze wird schnell ausgestrahlt. Um die Kohle des Widerstandes unter einem praktisch konstanten Druck zu halten, was für eine genaue Regelung der thermnoiektrischen Leistung des Ofens wesentlich ist, sind elastische Leisten p3 mit den Stirnscheiben verbunden, die auf den Kappen p2 und daher auf den Kohlenpolen ruhen. Auf diese Weise wird jede Veränderung in dem Volumen der Widerstandskohle ausgeglichen. Um einen wirksamen elektrischen Kontakt zu erzielen, können die Pole an ihren Flächen mit einer Reihe von Dübeln p9 versehen sein oder in einen Konus p10 endigen, so dass sich die Kontaktfläche zwischen der granulierten Kohle und den Polen vergrössert. Fig. 48 zeigt einen Widerstand, der aus einem entweder vollen oder hohlen und in Nuten (r
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früher beschriebenen identisch.
In diesem Fall stehen die äusseren Kanten der Kohlenscheiben in gegenseitiger Berührung, doch können sie soweit getrennt werden, dass die granulierte Kohle nicht entweicht. Da längs des feuerbeständigen Schaftes die Länge der granulierten Kohle grösser ist, so ist der Widerstand nahe an dem Schaft grösser und infolgedessen aussen heisser wie an der Achse.
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ist, während er innen Flanschen a5 besitzt. Jedes Ende des den Ofen umgebenden Metallteiles ist mit einem Flansch a6 versehen. Die Bolzen und Muttern a3 spannen die Ofenteile radial zusammen, während die Bolzen und Muttern a7 die Ofenauskleidungen in der Längsrichtung zu-
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sind. die Drehbewegung des Ofens hervorrufen.
Die Ofenwand ist anstatt kreisförmig aus Teilen gebildet, deren Radius ungefähr dem
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del < tfenkammer. An einer oder beiden Stirnseiten des Ofens sind ein oder mehrere Abzapflocherrangeordnet.
PATENT-ANSPRÜCHE : t. Heizwiderstand für elektrische Ofen, der aus einer Anzah ! von nebeneinander angeordneten
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diese Beschickung ausstrah) en, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente gegenseitig und zu den Polen so angeordnet sind dass sie sich frei ausdehnen und zusammenziehen können, so dass der ursprünn) ichc Druck zwischen den Elementen unabhängig von der Temperatur des Widerstandes immer der gleiche bleibt.