CH381778A - Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung - Google Patents
Vorrichtung zur elektrischen ErhitzungInfo
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Description
Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrich tung zur elektrischen Erhitzung. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art hat man die Verwendung von Salzbädern, Widerstandsöfen, Lichtbogenöfen, Induktionsheizung, Partikelheizung usw. vorgeschlagen. Alle diese Einrichtungen bringen Nachteile mit sich. In den Salzbädern wird Salz verbraucht. Es haftet an den Gegenständen, die erhitzt worden sind. In folgedessen ist es notwendig, jeweils das Salz unter Berücksichtigung der Art des zu erhitzenden Gegen standes auszuwählen und die Erhitzungstemperatur danach einzustellen. Wenn Wasser in das heisse Bad tropft, besteht die Gefahr einer plötzlichen, explosiven Verdampfung und gegebenenfalls einer Zersetzung des Bades. Dieses Verfahren ist daher schwierig in seiner Durchführung und seine Kosten sind hoch. Widerstandsöfen nutzen die Erzeugung von Hitze durch den elektrischen Widerstand aus, daher ist der thermische Wirkungsgrad gering und der Betrieb des Ofens gestaltet sich nicht einfach. Bei Lichtbogenöfen liegt die Arbeitstemperatur sehr hoch. Ihre Regelung ist schwierig und der ther mische Wirkungsgrad ist niedrig. Öfen mit Induktionsheizung sind in ihrem Auf bau und in der elektrischen Einrichtung teuer und ihr Betrieb ist schwierig. Es bleiben nun noch die Öfen mit Partikelheizung. Man benutzt zur Hitzeerzeugung Kohlenstoffteilchen. Es ist aber nicht leicht, die zu erhitzenden Gegen stände in den Ofen einzubringen. Die Erhitzung er folgt nicht gleichmässig und man muss zur Herab setzung der Leistung einen Widerstand vorsehen, um den für Kohlenstoff charakteristischen negativen Widerstand zu kompensieren. Die neue Vorrichtung umfasst erfindungsgemäss eine Kammer, die ein elektrisch leitendes Pulver ent- hält, einen mikroporösen Zwischenboden besitzt, Mittel aufweist, um das Pulver durch Zuführung eines Gases durch den Zwischenboden aufzuwirbeln, und Elektroden enthält, um einen elektrischen Strom durch das aufzuwirbende Pulver zu schicken. Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur elektri schen Erhitzung gestattet eine verhältnismässig hohe Erwärmung, wobei sich aber die Regelung der Tem peratur leicht durchführen lässt und der Regelbereich gross ist. Der Betrieb der Vorrichtung gestaltet sich einfach und ist nur mit geringen Kosten verbunden. In der neuen Vorrichtung kann ein metallischer Gegenstand auch dann gleichmässig erhitzt werden, wenn er eine unregelmässige Gestalt aufweist. Der mikroporöse Zwischenboden kann beispiels weise aus einer Flachziegelplatte bestehen, die jedes Gas durchlässt, nicht aber das elektrisch leitende Pulver. Das Pulver kann Kohlenstoffpulver oder ein Halbleiterpulver, wie Siliziumkarbid sein, das ge nügend Strom durchlässt. Die Korngrösse des Pulvers hängt von seinem spezifischen Gewicht und anderen physikalischen Eigenschaften des Materials ab, aus dem das Pulver besteht. Es muss sich zur Aufwirbe- lung eignen. Für Kohlenstoffpulver ist eine Korngrösse zweckmässig, bei der das Pulver durch ein Sieb von 100 bis 150 Maschen pro 25 mm hindurchgeht. Der Gasdruck zur Aufwirbelung des Pulvers richtet sich nach der Dicke und der Porosität des Zwischen bodens. Bei Anwendung von Luft kann, ein Druck von 4-10 kg/cm2 vorteilhaft sein. Anstelle von Luft kann man auch Stickstoff oder ein anderes inertes Gas benutzen, insbesondere, wenn eine Oxydation vermieden werden soll. Die Gestalt der Elektroden ist vorteilhaft so gewählt, dass sich die Stromdichte in der Kammer möglichst gleichmässig verteilt. Man kann den Stromflug durch Hilfselektroden zusätzlich beeinflussen. Der angewandte elektrische Strom kann Wechselstrom beliebiger Frequenz, aber auch Gleich strom sein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an hand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur stellt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erhitzung dar. 1 ist die Wirbelkammer zur Erhitzung von Me tallstücken. 2 bezeichnet das Bett des in der Kam mer 1 aufgewirbelten, elektrisch leitenden Pulvers. 3 und 4 sind Elektroden, welche in das Bett 2 des Wirbelpulvers eintauchen. Bei 6 ist der mikroporöse Zwischenboden zu sehen, der in die Kammer 1 ein gesetzt ist. Er lässt Gase, nicht aber das Pulver durch. 7 ist der Einlass für Druckgas am Boden der Kam mer 1. Wenn eine Druckgasquelle bei 7 angeschlossen wird, strömt das Gas in der Richtung der Pfeile in die Kammer 1 ein und wirbelt das darin enthaltene Pulver auf. Das zu erhitzende Metallstück ist nicht ge zeichnet. Es wird in das Wirbelbett 2 zwischen den beiden Elektroden 3 und 4 eingetaucht. In dem Wir belzustand schwimmt das Pulver und seine Teilchen kommen miteinander in Berührung, und dann wieder ausser Kontakt, wie bei einer Molekularbewegung. Sobald eine Stromquelle an die Elektröden an gelegt wird, fliesst ein Strom durch die aufgewirbelte Pulvermasse. Dadurch erzeugt die Pulvermasse Hitze, und das zwischen die Elektroden eingesenkte Metall stück wird erwärmt. Der exothermische Vorgang kann wie folgt ver standen werden: Die Ursachen der Erhitzung sind in der Jouleschen Wärme zu suchen, welche durch den Widerstand im Pulver selbst hervorgerufen wird, sowie im Kontakt widerstand zwischen den Pulverteilchen. Wenn das Pulver aus Kohlenstoff besteht und mit Druckluft aufgewirbelt wird, entsteht bei der hohen Tempe ratur weitere Wärme durch die exothermische che mische Reaktion zwischen dem Kohlenstoff und dem Sauerstoff der Luft. Dabei wird Kohlenstoff ver braucht, der aber keine negative Widerstandscharak teristik hat und als positive Belastung wirkt. Das zu erhitzende Metallstück wird in das auf gewirbelte Pulver in der Kammer eingetaucht und ebenso daraus entfernt. Infolgedessen ist der mecha nische Widerstand beim Einsenken klein und die Durchführung des Vorganges einfach und leicht. Wenn der zu erhitzende Gegenstand auch eine ganz unregelmässige Form hat, ist der Kontakt mit dem feinen, aufgewirbelten Pulver doch stets gleichmässig. Wenn als elektrisch leitendes Pulver Kohlenstoff verwendet und Druckluft eingepresst wird, kann man die metallischen Gegenstände bis auf eine Tempe ratur von über 1000 C erhitzen. Benützt man anstelle von Luft ein inertes Gas zur Aufwirbelung des Pul vers, so kann man die Erhitzung bis auf etwa 1800 C steigern. Die neue Vorrichtung kann auch zur Durchfüh rung von Sinterungsvorgängen herangezogen werden. Man kann bei Benutzung von Kohlenstoffpulver Auf- kohlungen vornehmen. Wenn man als Wirbelgas Am moniak verwendet, lässt sich mit der Vorrichtung Stahl nitrieren. Die Regelung der Temperatur ist so leicht, dass die Vorrichtung auch als thermostati- sches Bad dienen kann. Bei Benutzung eines Kohlenstoffpulvers, das durch ein Sieb mit 150 Maschen auf 25 mm hindurchgegan gen war, von Kupferplatten mit einer Oberfläche von 50 cm2 als Elektroden im Abstand von 5 cm, von einer 30 mm dicken, porösen Flachziegelplatte als Zwischenboden, von Wechselstrom mit 100 Volt, 50 Perioden und einer Intensität von 100 Amp., und von Pressluft mit einem Druck von 7 kg; cm2, betrug die im Pulver erreichte Temperatur 1300 C. Die Wirksamkeit des aufgewirbelten Pulvers war um 40 1/o höher als bei fehlender Wirbeiung. Wenn man Schmelztiegel in die Kammer einsetzt, z. B. einen Graphitschmelztiegel, ist es möglich, so gar Metallstücke zu schmelzen.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kammer umfasst, die ein elektrisch leitendes Pulver enthält und einen mikro porösen Zwischenboden besitzt, Mittel aufweist, um das Pulver durch Zufuhr eines Gases durch den Zwi schenboden hindurch aufzuwirbeln, und Elektroden enthält, um einen elektrischen Strom durch das auf zuwirbelnde Pulver zu schicken. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das elektrisch leitende Pulver Koh- lenstoffpulver ist. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das elektrisch leitende Pulver aus einem Halbleiter besteht. 3.Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das zur Aufwirbelung benutzte Gas Luft ist. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das zur Aufwirbelung benutzte Gas ein inertes Gas ist. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das zur Aufwirbelung benutzte Gas Ammoniak ist. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kammer Haupt- und Hilfs elektroden enthält.
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