DE248261C

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Publication number: DE248261C
Application number: DENDAT248261D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 248261 ~ KLASSE 21 h. GRUPPE

INDUSTRIEWERKE G.m.b.H. in RITTERGUT JOCKSDORF b. FORST i. L

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Widerstandsofen für gradweise regulierbare, gleichmäßige Betriebstemperaturen bis 2400 ° C. mit ununterbrochener Beschickung, bei welchem sämtliche Teile leicht zugänglich und auswechselbar sind und die eintretende Schwindung keinerlei Beeinträchtigung des Arbeitsganges des Ofens mit sich bringt. Ein kreiszylindrischer Eiseriblechmantel (Fig. 1), welcher durch vier oder mehr Scharniere geöffnet werden kann, umgibt einen feuerfesten Mantel 2 aus ungelöschtem Kalk, welcher mit horizontalen Aussparungen 3 versehen ist, die für Stromleitungen Raum geben; innerhalb dieses Mantels 2 und im oberen Teil des Ofens befinden sich, in der Grundrißform segmentähnliche, vier- oder mehrteilige Stützkörper 5, welchen im unteren Teil des Ofens wieder vier- oder mehrteilig zusammenstellbare Segmentstützen 6 entsprechen, die Magnesiasegmentsteine 6' tragen. Auf dem Stützkörper 5 ruhen Asbestscheiben 7 und auf diese wird der obere Zuleitungstrichter 8 mit der äußeren Unterkante 9 aufgelegt, der an seinem äußersten verdickten Ende 10, den Strom aus den Kupferpolen 11 aufnimmt. Die Wandstärke des Trichters nimmt nach unten zu ab, bildet den Rutschkegel 13 und endigt mit seiner dünnsten Rohrstärke an der Stelle 14 in den 'zweiten Kohletrichterteil 15. Dieser zweite Trichterteil bildet die Schmelzzone; er muß sich daher beliebig ausdehnen können, ohne daß die Stromüberleitung an der Kontaktfläche zwischen oberem und unterem Trichter eine Störung erfährt, und ohne daß ein Reißen des einen oder anderen Trichters durch ungleiche Schwindung eintritt. . Der untere Heiztrichter 15 hat einen wagerechten Ausläufer 67, der mit der anderen Stromzuleitung verbunden wird und einen schüsseiförmigen vertikalen Ringansatz 18; dieser greift in die Magnesiamasse 19 ein, die den oberen Kohletrichter umgibt und durch die Öffnungen 3 aufgeschüttet wird.

Der Ofen besitzt zwei oder mehr Stromkreise (A-A und B-B), in welchen beispielsweise bei einem Ofen von 50 PS. Strombedarf die Stromstärke bis auf 1200 Amp. transformiert werden kann, während die Spannung des Wechselstromes auf 25 bis 10 Volt herabgesetzt wird.

Auch sonst sind sämtliche Hohlräume des Ofens, soweit zweckmäßig, mit geschmolzener Magnesia aus- oder hinterstampft, welche nach Bedarf nachgestoßen werden kann. An den Schmelztrichter schließt sich ein Läuterungsraum 20 an, bestehend aus einem Zylinder 21 aus höchstgebranntem Zirkonoxyd, der an den inneren Belag des Schmelztrichters anstoßenden oberen Abschlußplatte 22, dem Wulst 22', dem unteren kreisrunden Boden 23, den eine vertikale Wandung 24 trägt. Der Abfluß des Läuterungsraumes wird bewirkt durch den ventilkegelartigen Körper 26. Der Boden der Läuterungswanne wird gestützt durch den Kopf 27 des Rohrstutzens 24, der auch als

ß. Außage, ausgegeben am 5. Mai igi4.J

^: Ventilsitz dient. Der Abflußverschlußkegel 26 kann zwangsläufig von unten gesteuert werden, indem ein Rohr 28 und die darin befindliche Stange 29 aus feuerfestem Material von unten in der Höhenlage beliebig verstellbar eingeführt wird. Der Kegelkörper 26 kann auch durch Gase in seinem Sitze von unten nach oben festgepreßt werden. Läßt der Druck der Stange 29 und des Rohres 28 oder der Gase nach, so fällt der Ventilkörper 26, und das Schmelzgut kann ausfließen. Die

. Form wird zweckmäßig aus einem inneren Rohrstück 30 und einem äußeren Rohrstück 31, die an der Berührungsfläche graphitiert sind, zusammengeschoben und so weit nach oben eingestellt, daß die Bewegung des Ventilkörpers 26 nach unten nicht gehindert, aber eventuell begrenzt ist. Die Läuterungswanne ist ebenfalls mit einem Heizwiderstand umlegt, der einen Teil des Stromkreises B-B bildet.

Die Beschickung des Ofeiis erfolgt durch die Schnecke 32, die gleichzeitig einen gasdichten Abschluß herbeiführt. Für die Vorwärmung etwa nötige Luft wird durch Loch 33 eingeführt, durch Öffnungen 34 werden Gase abgesaugt. Die Schnecke 32 bewegt sich im Rohrstutzen 36, dessen obere Flanschenmündung 37 Rillen 38 trägt zur Aufnahme von Porzellan- oder Stahlkugeln 39. Mit der Schnecke 32 bildet das horizontale Scheibenrad 44 ein Ganzes. Es ist durch die Schraube 41 mit der Riemenscheibe 40 verbunden; die Asbestscheibe 42 schützt gegen Wärmeübertragung auf den Riemen 43.

Der Ofen wird durch das heb^ und senkbare Brennerrohr 45 vorgewärmt, das sich in dem Mantelrohr 46 befindet. Dieses läuft in ein Diaphragma 47 aus, das die aufsteigende Hitze der Schmelzzone zurückwirft. Das Rohr 45 ist im oberen Teile derart abgesetzt, daß Raum für Wasserkühlung 48 bleibt. Die Endigung des Rohres 45, das aus Marquardtscher. Masse besteht, hat ein schraubenförmiges Rundgewinde 49, so daß an. ihm eine gasdichte Metallschlauch- oder Gelenkkuppelung angebracht werden kann. Die Riemenscheibe 40 (oder ein Kettenrad) dreht die Schnecke 32, welche durch die Öffnung 50 in ihrem oberen, als Scheibenrad ausgebildeten Teile die Be-Schickung aufnimmt und mittels ihrer Gewindegänge 52 nach unten drückt, wo sie gleichmäßig auf den Trichter 8 auffällt. Der Rutschkegel 13, welcher nach unten ein steigendes Gefälle hat, begünstigt die Förderung und Geschwindigkeit des Zusammensinkens des Schmelzgutes nach der Schmelzzone hin: Durch das Rohr 45 wird Wassergas, Knallgas o. dgl. eingeführt (je nach dem Schmelzgute, das einer oxydierenden oder reduzieren- den Flamme 53 bedarf), so daß eine senkrecht nach unten gerichtete Flamme entsteht, welche ' das Beschickungsgut zentral anwärmt. Indem die Spitze der Flamme oder mehrerer dem zu schmelzenden Quarz oder Metall ihre Temperatur (von 1700⁰C. bei Wassergas) mitteilt, wird das Schmelzgut rasch rotglühend, frei von Schlieren, Luft, Konstitutionswasser usw. und besser leitend. Der elektrische Strom geht daher in der Schmelzzone durch die in der Hitze ebenfalls leitender gewordene Zirkonoxyd- oder Thoroxydauskleidung des Kohletrichters ohne bedeutenden Widerstand in das Schmelzgut über, und die Schmelze fließt in Form eines Fadens oder einer Röhre durch die engste Öffnung des Trichters ab.

Der Stromübertritt aus dem Kohletrichter nach der Auskleidung 54 und durch diese in das Schmelzgut wird dadurch bewirkt, daß die Auskleidung 54, die zweckmäßig aus mit Borsesquioxyd gefrittetem Zirkonoxyd besteht, in höheren Temperaturen innerhalb der Schmelzzone vollständig stromleitend wird. Der Kohletrichter hat an seiner engsten Stelle auch die geringste Wandstärke und wird daher dort am heißesten, Bei 2000⁰ C. wird genannte Auskleidung 54 ein guter Leiter; sie kann auch mit Borsesquioxyd und regulinischem Wolfram oder Wolframoxyd zusammen gefrittet werden, wodurch sie noch leitender wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 stößt ein innerer Zirkontrichter 57 an einen Zwischentrichter 58 aus regulinischemWolframmetall, der mit Titanoxyd oder metallischem Titan zementiert oder aus geeigneten Metallkarbiden hergestellt ist und als elektrischer Widerstand wirkt. Es folgt ein äußerer Zirkontrichter 57', der mit vorzüglich leitenden Metallkarbiden 60 hinterkleidet ist, welche den Strom der Kohle gleichmäßig aufnehmen. Die beispielsweise erwähnte innere Wolframschicht kann statt mit Titan auch nur mit Borsäuresesquioxyd zementiert werden, wobei sie ein mechanisch festes Gefüge mit dem Zirkontrichter ergibt, ohne daß die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten stören oder ohne daß das Wolfram Sauerstoff aufnimmt und der Wärmeaustausch und die Dilation des Trichters behindert sind. Das Wolfram ist ferner vor Berührung durch diffundierende Kohlegase dadurch geschützt, daß die porösen Zirkontrichter mit Borsesquioxyd gefrittet sind. Der Kohletrichter ist ferner mit einem Trichter 61 aus Zirkonoxyd hinter kleidet; dieser ist aus mehreren Teilen zusammensetzbar und hat Lappen 62, die ihn und die Kohle stützen. Die Deckenplatte 22 des Läuterungsraums ist abgeschrägt und läßt dem innersten Zirkontrichter^ (Fig. 2) freies Spiel. Die kältere Zone des Kohletrichters ist mit einer Schicht 63 (Fig. ι und 2) aus geschmolzener Magnesia bedeckt, welche an den Zirkontrichter 57 stößt und letzteren überdeckt. Bei Verwendung des

Ofens für feinere metallurgische Zwecke erhält die äußere Hinterkleidung der Schmelzzone des Kohletrichters stärkere Abmessungen und eine Ausgestaltung nach Fig. 5, hierbei endigen die Lappen 62 an horizontalen, flanschförmigen Platten 64, die, entsprechend der Teilung dieser Ummantelung, als entsprechende Teile eines Kreisringes angeordnet werden. Die Stromableitung aus der Schmelzzone wird in solchem Falle durch Kryptolmasse 66 bewirkt. Nach Fig. 5 übertragen fast senkrechte Lappen 68 den Strom an das Kohlengries 66. Zugleich wird bei dieser Ausführungsweise die Magnesiahinterkleidung 19 (Fig. 2 und 5) so von oben zugeführt, daß sie selbsttätig in der Richtung des Pfeiles mit Bezugszeichen 19 (Fig. 5) nachrutscht., wenn sie in der Höhe der Schmelzzone zusammensinkt.

In Fig. τ bedeutet C-C eine Schnittlinie, nach welcher die gesamte Vorwärmungskonstruktion vom Schmelzschacht mechanisch abgehoben werden kann; 68 stellt aufgeschüttete Wärmeisolationsmasse (Quarzsand usw.) dar.

Der viereckige Rahmen aus Eisen 69 untergreift mit Winkeleisen 70 den Flansch 37 und vermag, durch ein ausbalanciertes Gegengewicht 72 gehoben oder gesenkt, mittels Rolle 71 nicht nur den Teil 36 und alles darauf Lagernde, sondern auch Brennerrohr 45, Diaphragmatrichter 47 und Rippen 47' zu heben, da Schnecke 32 das Diaphragma festhält. 34' sind Abdeckungen der Sauglöcher 34. 73 und 74 sind aus Magnesia hergestellte Isolierschichten im unteren Teil des Ofens, 75 eine Eisenplatte, die durch C - Eisen 76, welche horizontal verschiebbar sind, auf T-Eisen 77 gestützt werden kann.

Fig. 3 zeigt das Diaphragma von unten gesehen mit Rippen 47', Brennerrohr 45 und Tragrippen innerhalb des Diaphragmatrichters 47".

Fig. 4 ist ein Schnitt durch die mehrteilige Hinterkleidungsmanschette 61 mit Fuge 61'.

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch die Ofenhälfte, wobei eine stärkere Ausführungsart metallurgischen Zwecken angepaßt ist.

80 ist ein mehrfach geteilter, verschraubter, metallischer Stromzuleitungstrichter, der die Magnesiaschüttung 19 von hinten stützt. 80' und 80" sind Verbindungslaschen und -schrauben zu 80. 81 ist ein metallischer Stromab-Jeiter, der mit 80 in der Arbeitsstellung keine Berührung hat und tiefer auf dem Kryptol liegt, 82 ist dessen Stromableitungsschiene.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Elektrischer Ofen für die Silikat-Industrie, keramische und elektrometallurgische Zwecke, gekennzeichnet durch einen Invertbrenner, dessen Flamme mit ihrer, die höchste Temperatur besitzenden Spitze einen von dem Schmelzgut gebildeten Hohlkegel erwärmt, welcher in einem Widerstandstrichter aus Kohle lagert, der mit einer bei hoher Temperatur leitenden Auskleidung versehen ist und in bekannter Weise aus zwei oder mehr an ihren Enden ineinandergreifenden Teilen besteht.'
2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem elektrisch erwärmten Kohletrichter eine mehrteilige Manschette aus feuerfestem Material, wie z. B. nichtleitendem Zirkonöxyd, , mit Stützlappen angeordnet ist, welche die Kohle bis in die Schmelzzone elektrisch isoliert und zugleich in sich stützt.
3. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem erhitzten Kohletrichter der obere, für sich bestehende, in den unteren Teil eingeschobene Trichter eine nach der Mitte zunehmende Neigung zur Horizontalen besitzt.
4. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Führung für den Vorwärmungsbrenner dienendes Rohr nach unten in ein Diaphragma mit wärmeableitenden Rippen übergeht.
5. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 - und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrecht verstellbare Brennerrohr nach oben abgesetzt ist, um für eine Wasserkühlung zwischen dem Führungsrohr und dem Brennerrohr Raum zu lassen.
6. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikal angeordnete den Brenner umschließende Schnecke das Beschickungsgut nach unten in kreisförmiger Anordnung auf den Rutschkegel des Schmelztrichters wirft.
7. Elektrischer Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem Läuterungsraum des Ofens führende Abflußöffnung des Schmelztrichters von einem nach unten vorspringenden, an der Deck-. platte (22) des Läuterungsraums befindlichen Wulst gebildet wird, in welchem der "die Schmelzzone umfassende Teil des elektrischen Widerstandstrichters gelagert ist.
8. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Kohletrichters mit Ausläufern in Kohlengries (66) eingreift, das die Stromüberleitung vermittelt.
9. Elektrischer Ofen nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heiztrichter und der ihn hinter-

- kleidenden Manschette eine aufschüttbare, elektrisch isolierende Magnesiahinterklei-

dung (ro,, Fig. 5) derart angeordnet ist, daß ein Hinterkleidungsmantel (65') einerseits, eine feuerfeste, mehrteilige Stützmantelmanschette (62, 64, 65) andererseits und ein konischer Metallmantel (80) die j Magnesiahinterkleidung (19) begrenzen.
10. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine vor dem Zusammensetzen der einzelnen Teile an den erforderlichen Stellen aller Kohle- und Verkleidungsstücke des Ofens angebrachte, aus einem Gemisch von Borsesquioxyd, Kaliwasserglas und Schwefelammonium hergestellte und mit dem Scherben sich bindende Brennhaut, welche bewirkt, daß diese Stellen für diffundierende Gase nach dem Verglühen des Ofens nicht mehr durchlässig sind.
11. Elektrischer Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Belegung des dem Wulst benachbarten Teiles des Widerstaridstrichters aus zwei konachsialen Trichtern (57, 57') besteht, zwischen welchen sich eine Zwischenlage aus Metallen oder Metalloxyden der Chromgruppe, regulinischem Wolfram, Titan, deren Karbiden oder beiden gleichzeitig oder aus anderen hochfeuerfesten Metallen befindet, welche mit Borsesquioxyd oder auf apdere Weise, z. B. mit Schwefelammonium, gefrittet sein können.
12. Elektrischer Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle auf Festigkeit beanspruchten Ofenteile mit Borsesquioxyd gefrittet sind, um sie hart, feuerfest und gasundurchlässig zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.