CH381778A - Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung - Google Patents

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)

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.