DE227397C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

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PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 227397 KLASSE 21 h. GRUPPE

Firma E. MERCK in DARMSTADT.

Elektrischer Ofen mit körniger Widerstandsmasse.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Juli 1909 ab.

Zur Erzielung regulierbarer Temperaturen in . einem abgegrenzten Heizraum auf elektrischem Wege hat sich bis jetzt nur die Methode der Widerstandsheizung bewährt. Besonders die öfen mit Metallwiderständen haben sich eingebürgert. Diese Öfen gestatten jedoch nur die Erzielung mäßiger Temperaturen von wenig über 1450 °, weil selbst Platin bei 1760 ° schmilzt. Der Iridiumofen von H e r a e u s , der für höhere Temperaturen bi^chbar ist, ist wegen seiner enormen Kosten ohne praktische Bedeutung geblieben. Es können für solche höheren Temperaturen, für welche neuerdings ein stets zunehmendes Bedürfnis vorliegt, nur Leiter zweiter Klasse oder Kohle in Betracht kommen.

Die Leiter zweiter Klasse haben sich bisher aus zahlreichen und für den Fachmann genugsam bekannten Gründen als durchaus ungeeignet für die Herstellung wirklich praktisch brauchbarer öfen erwiesen.

Von öfen mit Kohlenwiderständen existieren eine ganze Reihe von Konstruktionen, von denen die mit massiven Kohlen arbeitenden Öfen von Lorenz, Borchers und anderen (Zeitschr. f. Elektrochemie, 7, 278, 279, Borchers, Elektro-Metallurgie) wegen der Schwierigkeit der Ableitung der sehr starken Ströme auch nur mäßige Temperaturen liefern.

Ein Vorschlag von Runs trat (D. R. P. Nr. 152818), der eine Kohlenspirale verwendet, dürfte großen konstruktiven Schwierigkeiten begegnen. Erst die Anwendung kleinstückiger Kohle führt zu höheren Temperaturen. Wenn man indessen von einigen nur für spezielle Zwecke brauchbaren ■ Ofenkonstruktionen absieht, wie z. B. die Patente von Bolle&Co. zum Schmelzen von Quarzen sie darstellen, so ist auch vermittels dieses Hilfsmittels bis heute noch kein Ofen geschaffen worden, der den Anforderungen entspricht, wie sie die auf stetig höhere Temperaturgebiete sich ausdehnende Experimentalchemie dringender stellt.

Einen Ofen, der den heutigen Anforderungen der Technik entspricht, betrifft vorliegende Erfindung, der folgende Konstruktionsprinzipien zugrunde gelegt sind.

Bei ihm ist ein durch feuerfeste Wände sauber abgegrenzter, während des Betriebes der Beobachtung leicht zugänglicher, gleichmäßig auf beliebige Temperaturen bis über 2000° mit geringstem Stromverbrauch zu erwärmender Heizraum vorgesehen, in den sich beliebige Gegenstände einführen lassen, wie Tiegel o. dgl., wobei das Ganze in handlicher, konstruktiv einfacher und dabei billiger und dauerhafter Ausführung vorliegt.

Auch die neue, in der vorstehend gekennzeichneten Richtung gegebene Konstruktion von Hanemann (Zeitschr. f. Elektrochemie, 14, 696) erfüllt diese Anforderungen nur zum Teil. Die Art der Zusammendrängung der Stromlinien, die dabei durch einen Magnesiaring in der Mitte des Kohlentiegels erfolgt, bedingt eine ungleichmäßige Erhitzung. Die wirklich heiße Zone des Tiegels liegt sehr tief und ist schwer zugänglich, weil darüber ein langes »totes« Ende kommt. Dies ist dadurch bedingt, daß die eine Stromzuleitung über dem Tiegel angeordnet ist. Diese Zuleitung, die aus Eisen besteht, dürfte bei wirklichem Gebrauch des Ofens infolge ihrer Lage bald abgeschmolzen sein. Die Einschaltung des massiven Kohlentiegels in die Strombahn ist ein vollkommener Fehlgriff, weil dadurch der Widerstand, wo er am größten sein müßte,

gerade verringert wird. Tiegel und Widerstands-. masse sind dem Luftzutritt und damit raschem Abbrande ausgesetzt. Die benötigte Strommenge endlich ist übermäßig hoch.
Der Zweck vorliegender Erfindung ist nun, einen Ofen zu konstruieren, der alle diese Ubelstände vermeidet und in vollem Maße den oben formulierten Anforderungen entspricht.
Fig. ι zeigt den obersten Teil des Vertikalschnittes nach Weglassung des Magnesiatiegels.
Fig. 2 zeigt den vollständigen Vertikal-

■ schnitt.

Fig. 3 zeigt einen vollständigen Horizontalschnitt in der Höhe der oberen Stromzuleitung 0.

In einem von einem Blechmantel α umgebenen Schamottegehäuse b ruht auf dem Boden eine Metallplatte c von großem Durchmesser als die eine Elektrode. Sie ist durch einen den Boden des Schamottegehäuses durchdringenden Bolzen d mit der äußeren Stromzuführungsschiene e verbunden. Auf der Metallplatte lagert eine solche aus Graphit, welche den Kontakt mit der nun folgenden kleinstückigen Widerstandsmasse g vermittelt. Die letztere umgibt den Tiegelfuß h anfänglich in breitem Querschnitt und bietet so dem Strom nur geringen Widerstand dar. Vermittels des konischen Ringes i wird dieser Ausschnitt dann aber nach oben bis zu dem engen Querschnitt des Zwischenraumes zwischen den beiden Zylindern k und I verringert, indem nun eine sehr starke Erhitzung durch den elektrischen Strom eintritt. Damit diese bis zum oberen Ende des den Heizraum bildenden Tiegels I (Zylinder) unvermindert statthabe, so daß ein längerer darüberliegender toter Raum vermieden wird, ist am oberen Ende dieser vertikalen Widerstandsschicht der Strom in peripherischer Richtung durch eine horizontale Widerstandsschicht abgeleitet·; diese wird mittels der Ringe m und n, von denen ersterer durchbrochen ist, so abgegrenzt, daß ihr Querschnitt nahe bei der Anschlußstelle fast derselbe ist wie der der vertikalen Schicht. Die Widerstandsschicht nimmt aber dann nach außen an Querschnitt infolge des wachsenden Kreisumlaufes zu, so daß die in fast gleicher Höhe am äußersten Kreisumfang gelagerte zweite Zuleitung 0 ebenso vor direkter Widerstandserhitzung wie auch durch ihre örtliche Lage vor der strahlenden Wärme der heißen Ofenzonen in weitgehender Weise geschützt ist. Ein gelochter Deckel p mit einem lose aufliegenden kleineren Griffdeckel q schließt den Öfen nach oben ab, so daß die Widerstandsmasse vor Abbrand durch Luftzutritt fast vollkommen geschützt ist und nur der Heizraum zugänglich und sichtbar bleibt.

Die den höchsten Temperaturen ausgesetzten Teile h, i, k, I, m und η bestehen aus Magnesia, Zirkonoxyd oder Thoroxyd. Dieselbe Masse in gekörnter Form dient zur Isolation dieser heißen inneren Ofenteile von dem weniger feuerfesten Ofengehäuse.

Der Stromverbrauch ist ein durchaus mäßiger. Bei einem Ofen von 23 cm Höhe und gleichzeitigem Durchmesser von 21 cm mit einem Heizraume von 5,5 cm Durchmesser und 8 cm Höhe beträgt der Stromverbrauch 100 Ampere und 80 Volt. Die hiermit zu erzielende Hitze übersteigt noch die Schmelztemperatur des Aluminiumoxydes.

Die Neuartigkeit des Ofens liegt weniger in der Anwendung eines grundsätzlich neuen Prinzips als in der gesamten Anordnung und der eigenartigen Verwendung der feuerfesten Massen. Der gewerbliche Fortschritt liegt sowohl in der Einbettung der an richtiger Stelle verengten Widerstandsschicht zwischen die Wände der beiden Zj'linder i und k aus feuerfester Masse als auch vornehmlich in der wärmegeschützten Anordnung, insbesondere der oberen Stromzuleitung 0 und der dies ermöglichenden Anwendung der eigenartig begrenzten horizontalen Widerstandsschicht. Schließlich kommt dazu der fast vollkommene Abschluß der Luft von den dem Abbrande ausgesetzten Ofenteilen. Erst durch die zielbewußte Vereinigung aller dieser Einzelheiten wird die vorbeschriebene, bisher von keiner anderen Konstruktion erzielte Leistung und die praktische Brauchbarkeit dieses Ofens erzielt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Elektrischer Ofen mit körniger Widerstandsmasse zur Beheizung eingesetzter Tiegel auf Temperaturen bis 2000 °, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmasse unter Hindurchtreten zwischen den Ringen (m und n) aus schlecht leitender Masse oben in eine horizontale Schicht übergeht, deren Querschnitt sich nach außen in solchem Maße vergrößert, daß unmittelbar am Heizraum noch kein Abnehmen des Widerstandes und der Temperatur stattfindet, die außen herum liegende Stromzuleitung (0) aber vor Wärme geschützt ist, während die untere Stromzuleitung (f) zu gleichem Zwecke mit der Heizschicht durch eine nach unten am Querschnitt stark zunehmende Schicht (g) der kleinstückigen Widerstandsmasse leitend ver- bunden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.