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Elektrischer Ofen.
Vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Ofen, bei dem die Wärme des Lichtbogens möglichst vollständig für metallurgische Zwecke, insbesondere der Eisenindustrie, ausgenutzt wird.
Die Erfindung besteht hauptsächlich in der Anordnung und im Antrieb der Schmelzkammer, um ein vollkommenes Durchrühren des Ofeninhaltes zu erhalten, indem die Schmelzkammer nur eine schwingende Bewegung erhält, wobei ihre besondere Form eine Konzentration der Wärme auf den Inhalt ermöglicht ; weiter betrifft die Erfindung auch die Benutzung der KühlflÜssigkeit für den hydraulischen Antrieb der Elektroden.
Auf der Zeichnung ist ein solcher Ofen in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar ist Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch die Achse des Ofens, Fig. 2 ein Horizontalschnitt nach Linie a-b der Fig. 1, Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Heizkammer, die ein grösseres Fassungsvermögen aufweist. Die Fig. 4,5, 6 und 7 zeigen schematisch die Anordnung der Elektroden für verschiedene Stromarten ; Fig. 8 ist ein Längsschnitt nach Linie c-d der Fig. 10 und stellt den hydraulischen Antrieb des Elektrodenträgers dar, der mit einer Kühleinrichtung versehen ist ; Fig. 9 ein Schnitt nach Linie e-f der Fig. 8, Fig. 10 eine Vorderansicht des Elektroden trägers, Fig. 11 und 12 Vorder-und Seitenansicht eines Ventiles fur den selbsttätigen Antrieb
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Linie t- ! der Fig. 12.
Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, besitzt der Ofen eine Eisenblechumhülluug 1, die die Schmelzkammer 2 aus feuerfestem Material aufnimmt. Diese hat bei der Ausführung für kleine Ofen die Gestalt einer unten durch eine Ebene abgeschnittenen Kugel. Diese Gestalt der Kammes besitzt den Vorteil, dass die Wandungen aus feuerfestem Material, die noch durch das Auffüllen mit feuerfester Erde 3 verstärkt sind, widerstandsfähiger werden, wobei die feuerfeste Auskleidung dazu dient, die durch die Lichtbogen erzeugte Wärme besser zurückzustrahlen.
Die Kammer 2 ist mit Öffnungen versehen, durch welche die Elektroden 4 hindurchgehen, die eine geeignete Neigung besitzen, um den Lichtbogen auf den Kammerinhalt zu lenken, jedoch so hoch liegen, dass sie nicht mit dem Kammerinhalt selbst in Berührung kommen. Die Anzahl der Elektroden kann der verwendeten Stromart entsprechend eine verschiedene sein und hängt auch von den Abmessungen und der Leistungsfähigkeit des Ofens ab. Bei kleineren Ofen werden zwei Elektroden genügen, wenn Gleichstrom oder einphasiger Wechselstrom (Fig. 4) verwendet wird. Dagegen müssen drei Elektroden in Anwendung kommen, sobald es sich um Dreiphasenstrom handelt (Fig. 5).
Bei Ofen mit grösseren Abmessungen werden vier (Fig. 6) oder sechs Elektroden (Fi 7) benutzt, die zur Erzeugung von zwei oder drei unabhängigen Lichtbögen dienen, die auf den Ofen in der in der Zeichnung dargestellten Weise verteilt werden.
Die Ofen mit vier Elektroden können entweder mit Gleichstrom oder mit einphasigem Wechselstrom gespeist werden, in welchem Falle die'beiden Lichtbögen parallel zueinander verlaufen ; sie können aber auch mit Zweiphasenwechselstrom gespeist werden. Die Ofen mit sechs Elektroden können entweder mit Gleichstrom oder mit einphasigem oder dreiphasigem Wechselstrom gespeist werden. Die Öffnung" 5 dient zum Einführen der Ladung und die Öffnung 6 zum Abführen des Kammerinhaltes. Die Einführungsöffnung wird durch zwei Pfropfen geschlossen, von denen der Pfropfen 7 aus feuerfestem Material besteht und in die Öffnungen hineinragt, während der Pfropfen 8 aus Metall hergestellt ist und sich ausserhalb befindet.
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Der Aufbau der Kammer ist nun folgender : An zwei einander diametral gegenüberliegenden Punkten des Blechmantels 1 sind zwei Zapfen 9 befestigt, die in Lagern 10 gelagert sind, welche sich an einem Ring 11 befinden, der den Mantel umfasst und seinerseits Zapfen 12 besitzt, die in einem Winkel von 90 zu den Zapfen 9 angeordnet sind. Die Zapfen 12 ruhen in Stützlagern 13,
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führt, am unteren Teil miteinander verbunden sind.
Dadurch ist die Kammer derart aufgehängt, dass ihre senkrechte Achse jede Neigung in bezug auf die Senkrechte einnehmen kann. Der Mantel 1 besitzt in der Mitte seiner Unterseite einen senkrechten Zapfen 15, dessen Achse mit der Achse des Mantels zusammenfällt. Das Ende dieses Zapfens ist kugelförmig gestaltet und greift in einen Ausschnitt eines Teiles iss, der in einer Nut eines horizontal liegenden Rades 17 vorgesehen ist, so dass der Zapfen alle Lagen auf dem Radius des Rades einnehmen kann. Das Rad 17 kann in beliebiger Weise in Drehung versetzt werden, z. B. dadurch, dass sein äusserer Kranz mit einem Zahnrad 18 in Eingriff steht, das mit Hilfe einer Welle 19 und einer Schnecke 20 durch einen Elektromotor angetrieben wird.
Durch das Drehen des Rades 17 verstellt sich der Zapfen 15 auf einem Kreis, so dass die Achse des Ofens einen Kegel mit kreisförmiger Grundfläche beschreibt. Diese Bewegung, die infolge der doppelten Aufhängung der Kammer möglich ist, bewirkt, dass die in der Kammer 2 enthaltene geschmolzene Masse eine Drehbewegung annimmt, die ununterbrochen oder unterbrochen sein kann, entsprechend dem Antrieb des Rades 17. Man könnte eventuell dieses Rad in dem einen oder anderen Sinne drehen, und zwar abwechslungsweise, um so eine umgekehrte Bewegung der geschmolzenen Masse zu erhalten.
In jedem Fall schwingt der Ofen um seine Zapfen 9 und 12 und wirkt infolgedessen, was das Umrühren des Metalles anbetrifft, wie ein sich drehender Ofen und, was die Stromzufuhr und die Kühlwasserzufuhr sowie den Antrieb der Elektroden anbetrifft, wie ein schwingender Ofen.
Die Elektroden 4 besitzen an ihrem hinteren Ende eine metallische Muffe-21, an welche die ebenfalls aus Metall bestehende Antriebstange 23 angeschlossen ist, die mit Hilfe eines Querstückes 23 mit anderen Stangen 24,25 und 26 in Verbindung steht. Diese Stangen besitzen kolbenartige Enden 27, die sich in einem ringförmigen Raume 28 bewegen können, der in einem Zylinder 29 vorgesehen ist, in dessen mittlerer Öffnung die Elektrode hindurchragt und der die Kühlkammer für die Elektrodenverbindung darstellt.
Im Ringraum 28 des Zylinders 29 ist ein ununterbrochener Wasserumlauf vorgesehen, der derart geregelt wird, dass er zum Antrieb der Elektroden dienen kann, indem er nach der einen oder anderen Richtung eine Bewegung des Kolbens 27 bewirkt, der durch die Stangen 24,25 und 26 mit der die Elektrode tragenden Stange 22 verbunden ist.
Zu diesem Zwecke sind in den zwei Teilen des ringförmigen Raumes 28, der durch den Kolben 27 abgeteilt wird, zwei voneinander unabhängige Wasserzuführungen vorgesehen, von denen die eine durch das Rohr 30 stattfindet und die nach dem Raume 28 führt, so dass das Wasser durch den Raum 28 und eine im Kolben 27 vorgesehene Bohrung 31 und durch die hohle Stange 24 hindurchfliesst, während die andere Wasserzuführung durch die ebenfalls hohle Stange 25 erfolgt, so dass das Wasser durch die Öffnungen 32 dieser Stange in den Raum 28 und das Rohr 33 fliesst, das vom Raum 28 nach aussen führt.
Sobald man den Austritt des Wassers aus der Stange 24 unterbricht, verschiebt der Druck des durch das Rohr 30 in den Raum eintretenden Wipers den Kolben 27 nach rechts und infolgedessen auch die Elektrode, während beim Abschliessen des Rohres 33 das rechts in den Raum 28 durch die Stange 25 eintretende Wasser eine Verschiebung des Kolbens 27 nach links bewirkt.
Um diesen Antrieb auszuführen, kann man sich eines doppelten Hahnes bedienen, der ein gleichzeitiges Offenstehen der beiden Wasserableitungen oder ein Schliessen der einen oder anderen
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verbinden. Das Hahnküken wird mit Hilfe eines Hebels 39 bewegt, der mit der Hand oder selbsttätig betätigt werden kann.
In jedem Falle geht, wenn der Hebel 39 aiuh beispielsweise in der in Fig. 11 dargestellten Lage befindet, das Wasser durch die Leitungen 24', 33'zu den Leitungen 24", 33"durch die Öffnungen 37,37'und 38, 38'hindurch, d. h. es findet ein freier Wasserumlauf statt. Wird der Hebel 39 dagegen nach links bewegt, so wird die Verbindung der Leitung 24'mit der inneren Kammer des Hahnkükens 35 unterbrochen, während das von der Leitung 33'herkommende Wasser weiter durch die Öffnungen 37 und 37'hindurchfliesst und infolgedessen abläuft (Fig. 14).
Der Druck auf die linke Seite des ringförmigen Kolbens 27 steigt an und die Elektrode wird nach rechts verschoben. Wird dagegen der Hebel 39 nach rechts bewegt, so wird der Austritt des Rohres 33 abgesperrt und der Druck des Wassers auf der rechten Seite des Kolbens 27 nimmt zu, was eine Bewegung der Elektrode nach links zur Folge hat.
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Der Druck des Wassers kann zwischen 1/, und 1 Atmosphäre schwanken und die Leitungen, die zur Zuführung des Wassers zu den Zylindern der verschiedenen Elektroden dienen, bestehen in bekannter Weise aus einfachen biegsamen Rohren, da die Bewegung des Ofens nur eine schwingende ist, so dass besondere Anschlüsse nicht erforderlich sind. Die Speisung mittels elektrischer Energie erfolgt nicht durch reibende Kontakte, sondern durch an sich bekannte biegsame Kabel, die mit dem Wasserzuführungsrohren auf einem unten vorgesehenen Träger gruppiert sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Ofen, gekennzeichnet durch die doppelte Aufhängung der Schmelzkammer, derart, dass der geschmolzenen Masse eine Drehbewegung erteilt werden kann, während die
Kammer selbst nur eine Schwingbewegung um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen ausführt.