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Kippbarer Tiegelofen mit elektrischer Widerstandsheizung Die Erfindung
betrifft einen Tiegelofen mit elektrischer Widerstandsheizung, dessen Tiegel zur
Entleerung um eine feststehende waagerechte Achse kippbar ist.
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Es ist einerseits ein rinnenloser Induktions-Tiegelofen bekannt, bei
dem der Tiegel zum Entleeren um eine in der Nähe der Auslaßrinne befindliche waagerechte
Achse zusammen mit der Induktionsspule und dem Magnetjoch aus dem Ofen herausschwenkbar
ist. Bei den nach dem Induktionsprinzip arbeitenden Öfen liegen jedoch insofern
andere Verhältnisse als bei Widerstandsöfen vor, als die Wärme im Schmelzgut selbst
erzeugt und nicht von außen durch den Tiegel eingeleitet wird und die Induktionsspulen
gekühlt und somit im Betrieb in ihrer Festigkeit nicht wesentlich geschwächt sind.
Es ergeben sich daher beim Kippen geringe zusätzliche Wärmeverluste, und es besteht
kaum Gefahr, daß die elektrischen Induktionsspulen durch die Gewichtsverlagerung
beschädigt werden.
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Andererseits sind durch elektrische Widerstandsheizelemente beheizte
Öfen bekannt, bei denen der Tiegel einschließlich der Heizelemente und der Außenisolation
um eine feststehende waagerechte Achse gekippt wird. Diese Öfen weisen daher keine
zusätzlichen Wärmeverluste während des Kippens auf. Nachteilig ist jedoch insbesondere
bei für hohe Temperaturen bestimmte Öfen, daß die elektrischen Heizelemente die
Kippbewegung mitmachen, und so mindestens durch ihre Gewichtsverlagerung erhöhten
mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Es ist darüber hinaus erforderlich,
,die freie Beweglichkeit der Heizelemente hemmende Mittel, wie z. B. Nutensteine,
vorzusehen. Diese bringen jedoch wegen örtlich begrenzter Zonen mit schlechter Wärmeableitung
oder Reaktionen mit dem Widerstandsmaterial zusätzliche Schwierigkeiten mit sich.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen durch elektrische
Widerstände beheizten Tiegelofen zu schaffen, dessen elektrische Heizelemente nicht
den zusätzlichen Beanspruchungen beim Kippen des Tiegels um eine waagerechte, feststehende
Achse ausgesetzt sind und dessen Wärmeverluste trotzdem beim Kippvorgang möglichst
gering gehalten sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem Tiegelofen der eingangs
genannten Art dadurch erreicht, daß der auf dem Bodenteil stehende Tiegel am Vorderteil
des Ofens abgestützt ist, wobei dieser Bodenteil mit dem Vorderteil und dem Tiegel
um eine unter dem Ofenboden liegende Achse gegenüber den feststehenden Ofenteilen
ausschwenkbar ist.
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Die elektrischen Heizelemente können daher ganz oder zu einem erheblichen
Teil in den feststehenden Ofenteilen unverändert verbleiben, so daß es auch möglich
ist, frei hängende Heizelemente zu verwenden. Die Wärmeverluste sind im ausgeschwenkten
Zustand des Boden- und Vorderteiles gering, da sich einerseits nur eine geringe
Konvektionsströmung ausbilden kann und andererseits die Abstrahlung der Ofeninnenwände
nach außen gering bleibt.
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Im Hinblick auf den Raumbedarf ist es vorteilhaft, die Schwenkachse
unter dem Ofenboden so anzuordnen, daß sie die Verlängerung der senkrechten Achse
des vorzugsweise zentrisch im Ofen angeordneten Tiegels schneidet, wodurch sich
eine gute Abdichtung zwischen den einzelnen Ofenteilen und eine vorteilhafte konstruktive
Ausbildung erreichen läßt.
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Obwohl der Tiegel in dem erfindungsgemäßen Ofen "sehr gut geschützt
angeordnet ist und keinerlei Stöße auszuhalten hat, wie dies bei Tiegelöfen der
Fall ist, bei denen der Tiegel aus dem Ofen herausgehoben wird, können dennoch Beschädigungen
des Tiegels nicht immer vermieden werden. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, den schwenkbaren Teil des Ofens mit Rippen zu versehen, die den Tiegel
bei Normalstellung halten und den Boden zwischen den Rippen in Richtung zu der zwischen
der schwenkbaren Ofenwand und dem Ofenboden gelegenen Ecke abfallend verlaufen zu
lassen, sowie von der Ecke eine durch eine Vorrichtung
von unten
verschließbare Öffnung zur Ofenunterseite zu führen. Hierbei ist es vorteilhaft,
die Vorrichtung zum Verschließen als keilförmigen Stopfen auszubilden, der an einem
Ende eines zweiarmigen Hebels befestigt ist, dessen anderes Ende ein Gegengewicht
trägt. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Beschickungsöffnung
im Ofengewölbe einen wesentlich kleineren Durchmesser als die im wesentlichen zylindrische
Ofenkammer aufweisen und von einem Ringteil umgeben sein, in dem sich vorzugsweise
aus MoSiz bestehende U-förmige Heizelemente von oben her austauschbar befestigt
sind, wobei die anzuschließenden Enden der Heizelemente an der Oberseite des Ofengewölbes
liegen und ihre Glühzonen frei hängend neben der Innenseite der Ofenwand angeordnet
sind. Da die Heizelemente nicht mitgekippt werden, können sie unverändert in ihrer
hängenden Stellung bleiben, ohne daß mit Nuten versehene Steine oder ähnliche Hilfsmittel
zur Abstützung erforderlich wären. Um die Elemente jedoch gegen mechanische Beanspruchung
zu schützen, z. B. gegen Metallstücke, die beim Beschicken des Tiegels daneben fallen,
ist es vorteilhaft, gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Elemente mit
ihren Glühzonen zwischen senkrechten, radial nach innen gerichteten und von der
Ofenwand ausgehenden Schutzrippen anzuordnen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tiegelofens
und den die Beschreibung ergänzenden Zeichnungen hervor, in denen zeigt F i g. 1
ein Ausführungsbeispiel für einen elektrisch beheizten Tiegelofen nach der Erfindung
im senkrechten Schnitt, F i g. 2 den gleichen Ofen im waagerechten Schnitt, wobei
der obere Teil der Zeichnung den Ofen im Schnitt auf der Linie II-11 in F i g. 1
und der untere Teil der Zeichnung einen waagerechten Schnitt auf der etwas tieferliegenden
Schnittlinie II-Il nach F i g. 1 zeigt, und F i g. 3 und 4 verschiedene Befestigungen
für die Heizelemente.
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Der dargestellte elektrisch beheizte Tiegelofen weist eine zylindrische
Wand 10, einen Boden 11 und ein Gewölbe 12 mit einem Verschluß
13 für die Beschickungsöffnung 14 auf. Der Verschluß 13
hängt
an einer Stange 13A und kann, beispielsweise mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders
13B, abgehoben werden. Wie sich insbesondere aus F i g. 2 entnehmen läßt, sind der
Teil 10A der Ofenwand und der Teil 11 A des Ofenbodens zu einem Ofenteil miteinander
verbunden, wobei der Tiegel 15 von den genannten Teilen gehalten wird. Diese
miteinander verbundenen Teile 10A und 11A sind gegenüber den übrigen Ofenteilen
bewegbar und in einem horizontalen Rahmen 16 abgestützt, der um eine waagerechte
Achse 17 schwenkbar gelagert ist. Der Rahmen 16 und damit die Teile
10 A und 11 A der Ofenwand bzw. des Ofenbodens können mit Hilfe eines
druckmittelbetätigten Zylinders 19, der unter dem Ofen angeordnet ist, herabgeschwenkt
werden. Die Kolbenstange 20 des druckmittelbetätigten Zylinders
19 ist am Rahmen 16 angelenkt.
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Der schwenkbare Teil 11A des Ofenbodens ist mit einem nasenartigen
Vorsprung 21 am innenliegenden Ende ausgestattet. Der Vorsprung ragt in Normalstellung
in eine Vertiefung 22, die am feststehenden Teil des Ofenbodens vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird eine labyrinthartige Dichtung hergestellt, durch die Wärmeverluste
vermieden werden. Der Vorsprung 23 oberhalb der Vertiefung 22 sorgt
dafür, daß keine Fremdkörper, die von den Heizelementen und den Ofenwänden nach
unten fallen, in die als Abdichtung wirkende Vertiefung 22 gelangen können, die
dann das vollständige Schließen des Ofens verhindern würden. Aus F i g. 2 ergibt
sich, daß der schwenkbare Teil des Ofens zur Außenseite hin breiter wird und schulterförmige
Absätze 24 bildet, die ebenfalls dazu dienen, Wärmeverluste an den Verbindungsstellen
zwischen beweglichem und feststehendem Ofenteil zu verhindern. Um die erwähnten
Abdichtungen auf die beschriebene einfache Weise herstellen zu können, hat es sich
als wünschenswert herausgestellt, die Schwenkachse 17 unter dem Ofenboden 11 anzuordnen
und in der Weise anzubringen, daß sie eine angenommene Verlängerung der senkrechten
Achse des Tiegels schneidet.
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Selbstverständlich können auch Sand- oder Flüssigkeitsdichtungen verwendet
werden, wie dies beispielsweise bei 26 und 27 gezeigt ist.
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Der schwenkbare Teil 11 A des Ofenbodens ist mit Rippen 28
versehen, auf denen in Normalstellung der Tiegel 15 steht. Zwischen den Rippen 28
ist ein Boden 29 vorgesehen, der in Richtung zur Ecke zwischen dem Wandteil 10A
und dem Bodenteil 11A hin abfällt. Von dieser Ecke geht eine Öffnung 30
zur
Ofenunterseite. Die Öffnung ist im Normalfall mit Hilfe eines keilförmigen Pfropfens
31 verschlossen, der von unten eingebracht wird. Der Pfropfen 31 ist
am einen Ende eines Schwenkhebels 32 befestigt, der an seinem anderen Ende
ein Gegengewicht 33 trägt, welches den Pfropfen 31 in Schließstellung hält. Falls
am Tiegel ein Schaden auftritt, fließt die Beschickung in die Öffnung 30, und der
Pfropfen 31 wird selbständig geöffnet, so daß das geschmolzene Material ausfließen
kann. Der schwenkbare Boden 29 ist ferner mit einer senkrecht verlaufenden Rippe
34 ausgestattet, die um drei Seiten herumreicht. Hieraus ergibt sich, daß
bei herausfließender Beschickung keine Gefahr des Auftretens eines Kurzschlusses
besteht.
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An der Innenseite der Wand des schwenkbaren Teils 10A sind
Stützrippen 35 vorgesehen, an denen der Tiegel 15 beim Entleeren anliegt.
Die Schmelze fließt beim Entleeren durch eine Rinne 36, die am oberen Ende der Wand
des schwenkbaren Teils 10A angeordnet ist.
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Über dem schwenkbaren Wandteil 10A des Ofens ist ein abnehmbarer Verschluß
37 vorgesehen, durch den das Beschicken und die Oberfläche der im Tiegel befindlichen
Schmelze beobachtet werden kann.
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Aus F i g. 1 ist ferner zu entnehmen, daß die Beschickungsöffnung
14 im Ofengewölbe einen kleineren Durchmesser als die im wesentlichen zylindrische
Ofenkammer aufweist. Auf diese Weise bildet sich eine Ringschulter 38 um die Beschickungsöffnung
herum, die selbstverständlich dort unterbrochen ist, wo sich der schwenkbare Teil
der Ofenwand 10A des Ofens befindet. Durch die Ringschulter gehen U-förmige Heizelemente
39 hindurch, die im wesentlichen aus Molybdän-Disilicid, MoSiz, bestehen. Die Elemente
sind austauschbar von obenher eingesetzt und stehen mit ihren an den Strom zu legenden
Enden 39A an der Oberseite des Ofengewölbes vor,
während die Glühzonen
39B frei an der Innenseite der Ofenwand nach unten hängen. F i g. 2 zeigt, daß die
Elemente 39 mit ihren nach unten hängenden Glühzonen zwischen senkrecht verlaufenden
Schutzrippen 40 liegen, die radial nach innen von der Innenseite der Ofenwand vorstehen.
Aus Gründen der besseren Übersicht sind diese Schutzrippen in den übrigen Figuren
nicht dargestellt.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen, daß die Anschlußenden 39A der Heizelemente
39 in Pfropfen 41 aus feuerfestem Material liegen, die von oben durch öffnungen
42 in das Ofengewölbe eingesetzt sind. Die Pfropfen 41 liegen an der Auskleidung
43 des oberen Ofenteils an. Wie F i g. 3 ferner zeigt, ist die Öffnung 44 in der
Auskleidung etwas kleiner als die Öffnung 42, so daß sich eine Schulter 45 bildet,
auf der der Pfropfen 41 aufruht. Nach F i g. 4 besteht das untere Ende 41A des Pfropfens
41 aus dem gleichen Material oder aus einem ähnlichen Material wie die Ofenauskleidung.
In diesem Fall reicht der Pfropfen bis an die Innenseite der Ofenauskleidung. Der
Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß nach dem Herausziehen der Pfropfen
41 eine größere Öffnung im Ofengewölbe frei wird und auch Heizelemente, die sich
in ihren Glühzonen verformt haben, leicht herausgenommen werden können. Bei beiden
Beispielen sind die Pfropfen mit einem Griff 46 zum Herausheben versehen, so daß
sie beim Auswechseln der Heizelemente leicht gehandhabt werden können.
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Über den Anschlußenden 39A der Heizelemente ist ein etwa ringförmiges
Gehäuse 47 angeordnet, das unter einen gewissen überdruck gesetzt werden
kann, um Undichtigkeiten am Ofengewölbe zu verhindern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Gehäuse 47 mit Lüftungsöffnungen ausgestattet, so das die elektrischen Verbindungen
gekühlt werden.