DE290945C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 290945 KLASSE 2U. GRUPPE

Elektrode für elektrische Öfen. Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Juli 1914 ab.

Bei elektrischen öfen hat man bisher den Wärmeveiiusten, die durch Leitung und Strahlung stattfinden, wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Verluste durch die Elektroden können ganz besonders groß sein. Es ergibt sich somit die Aufgabe, Ofenelektroden in solcher Gestalt und Anordnung anzuwenden, daß die Energieverluste möglichst klein sind. Die Aufgabe kompliziert sich, wenn der Ofen mit Wechsel-ίο strom betrieben wird. In diesem Falle nämlich wird das Material der gewöhnlichen Elektroden infolge des Skineffektes in seiner Eigenschaft als elektrischer Leiter nur schlecht ausgenutzt. Die große Metallmasse wirkt außerordentlich günstig für die Ableitung der Of en wärme, da in der Elektrode selbst Joulesche Wärme in wesentlichem Betrage nicht entsteht.

Eine Elektrode, welche die gekennzeichneten Ubelstände nur noch in geringem Maße enthält, bildet den Gegenstand der Erfindung. Sie ist ganz besonders anwendbar in den Fällen, wo die Elektrode und der Ofenherd durch einen geschmolzenen Widerstandskörper in Verbindung stehen, in welchem oder durch welchen ein energisches Strömen des geschmolzenen Materials hervorgerufen wird. Die Anordnung und Konstruktion ist dabei so, daß das strömende oder sich bewegende geschmolzene Material infolge seiner Bewegung eine korrodierende Wirkung auf die Elektrode nicht ausüben kann. In Fig. ι und 2 bedeutet F einen Teil eines Ofenkörpers aus feuerfestem Material mit dem Herde, Tiegel oder Becken H. Hieran schließt sich nach unten gerichtet, von H ausgehend, ein Rohr R, das, mit einem geschmolzenen oder flüssigen Leiter M gefüllt, einen Widerstandskörper darstellt, und welches an der Oberseite der Elektrode E endigt. Die Elektrode selbst ist glockenförmig ausgestaltet und innen vollständig von nichtleitendem feuerfesten Material ausgefüllt. Unten an der Außenseite trägt die Elektrode E einen Ring oder Flansch D, der aus Gründen mechanischer Festigkeit und um in ihm ein Kühlrohr P anzubringen, in das durch p und p' Wasser oder ein anderes Kühlmittel ein- und austritt, einen größeren Querschnitt hat. Wenn, was im allgemeinen der Fall sein wird, die Elektrode E und der Ring D aus Gußmetall hergestellt werden, so ist es zweckmäßig, um einen sicheren, beim Abkühlen nicht reißenden Guß zu erhalten, einen ringsum laufenden Hohlraum C vorzusehen, damit auf beiden Seiten desselben nur kleine Metallquerschnitte vorhanden sind. Auf der Außenseite des Flansches D sind mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen b die Stromzuleitungen A des einen Pols befestigt.

Es ist wesentlich, daß die Elektrode dort am dünnsten ist, wo sie den größten Durchmesser JE' hat, und daß der Querschnitt der Elektrode zunimmt, wie der Durchmesser abnimmt. Die Querschnittsabnahme steht dabei mit der Ab-

nähme des Durchmessers in einem solchen Verhältnis, daß alle Höhenquerschnitte einander gleich sind.

Eine weitere Verbesserung des Elektroden-Wirkungsgrades erhält man, wenn man gleichzeitig Länge und Querschnitt der Elektrode so wählt, daß der Strom die Temperatur der Elektrode an ihrem oberen Ende bis zur Temperatur des geschmolzenen Metalls steigert. Das ist

ίο im allgemeinen der Fall, wenn die in der Elektrode entwickelte Joulesche Wärme doppelt so groß ist, als der Wärmeverlust durch Leitung sein würde, wenn kein Strom durch die Elektrode flosse.

Dadurch, daß man die Elektrode hohl macht, wird alles leitende Material der Elektrode bei Gebrauch von Wechselstrom ausgenutzt, und der Verlust durch Wärmeleitung durch die Elektrode kann zu einem Minimum gemacht werden.

Ein anderer Vorteil der beschriebenen Elektrode besteht darin, daß das feuerfeste Material B innerhalb der glockenförmigen Elektrode ein Material ist, welches der durch Pincheffekt oder sonstwie in Bewegung gesetzten flüssigen oder geschmolzenen Masse gut widersteht. Nicht bloß die Elektrode wird hierdurch geschont, indem sie nicht zu weit abschmilzt, sondern es wird gleichzeitig verhindert, daß die effektive Elektrode zu kurz und der geschmolzene Widerstandskörper zu lang wird.

Als Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 nur eine Elektrode und ein Widerstandskörper gezeichnet. Die andere nicht gezeichnete Elektrode kann direkt oder ebenfalls indirekt durch einen Widerstandskörper mit der Masse in Verbindung gesetzt werden.

Selbstverständlich können über der Elektrode mehrere Widerstandskörper angeordnet werden, die parallel oder gegeneinander geneigt sein können.

Die Achse der Elektrode braucht nicht vertikal zu sein; sie kann irgendeine Lage haben und der Widerstandskörper braucht nicht konachsial mit der Elektrode zu sein. Er kann gerade oder krumm sein und auch in einem Winkel zur Elektrode stehen.

In Fig. 3 bedeutet S die Sekundärspule eines Transformators oder eine direkte Stromquelle.

Je ein Pol derselben ist an E₁ und E₂ angeschlossen. In diesem Falle besteht die Elektrode aus zwei voneinander isolierten Halbglocken.

Ähnlich bedeuten in Fig. 4 und 5 S₁, S₂, S₃, S₄ und S₅ die Sekundärspulen eines Drei- bzw. Zweiphasenstransformators, die in irgendeiner der bekannten Schaltungsweisen mit den Elektroden verbunden sind. Die Zeichnung zeigt, daß jede Elektrode mit je einem Kanal zur Aufnähme des geschmolzenen oder flüssigen Widerstandskörpers versehen ist. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist dies aber nicht. Der Kanal kann auch fortfallen. Andererseits können natürlich auch mehr als ein solcher Widerstandskanal jeder Elektrode zugeordnet werden.

Die Dicke der Elektrodenwand ist bei gegebenem Material und Stromstärke von der Frequenz abhängig.

Der Querschnitt der Elektrode kann ein Kreis sein oder aus Teilen eines solchen bestehen. Er kann aber auch ein Polygon sein oder aus Teilen eines solchen bestehen.

Überhaupt ist es nicht nötig, daß der Querschnitt aus einer regelmäßigen Figur besteht; er kann auch in einer unregelmäßigen, aus geraden und krummen Linien zusammenhängenden oder geteilten Figur bestehen. Schließ- ■ lieh kann die Glocke durch eine Zahl dünner, mit oder ohne Wasser gekühlter Stäbe E₁ ersetzt werden, wie es die Fig. 6, 7 und 8 zeigen.

Im letzteren Falle ist die Elektrode käfigartig ausgebildet mit einem oben aufgesetzten Rundstab. Die ganze käfigartige Elektrode ist anschließend an den Herd in feuerfestes Material eingebettet. Um einen Ofen mit einer solchen Elektrode in Betrieb zu setzen, wird geschmolzenes Material auf den Herd H aufgegossen und gelangt somit in Kontakt mit dem massiven Stab R. Nun wird der Strom eingeschaltet.. Bald wird der Stab R flüssig, ebenso wie die Scheibe /, welche die Stäbe der Käfigelektrode zusammenhält, worauf die Elektrode den Zustand für den Dauerbetrieb angenommen hat.

In Fig. 8 ist der Flansch D weggelassen und die Stäbe E ragen aus der Ofenwand heraus, wodurch sie hinreichende Selbstkühlung besitzen und zum Stromschluß verwendet werden können.

Die Stäbe der Anordnungen nach Fig. 6 bis 8 können so dimensioniert werden, daß sie ein Minimum an Wärmeleitungsverlust aufweisen.

Das Material der Elektrode ist zweckmäßig dasselbe wie dasjenige, das in dem Herde geschmolzen werden soll; notwendig ist es aber nicht. Kohle, Graphit u. dgl. können ebenfalls benutzt werden.

Die beschriebene · Elektrode bietet den Vorteil einer großen Kontaktfläche für die Stromzuführung.

. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Wasserkühlrohr P für das äußere Ende in der Of en wandung untergebracht werden kann. Dadurch wird erreicht, daß niedrigschmelzendes Metall durch etwaige Sprünge im warmen Ofen nicht durchleckt, sondern in einer beträchtlichen Entfernung vom Bodenende der Elektrode erstarrt.

Infolge der Konstruktion kann die Innen-

füllung der Elektrode vom Bodenende aus leicht entfernt werden.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Elektrode für elektrische Öfen, dadurch gekennzeichnet, daß sie glockenförmig oder käfigartig ausgeführt ist und solche Wandstärke hat, daß die Querschnitte in jeder Höhe einander gleich sind.
2. 2. Elektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie am weiten offenen Ende einen hohlen, mit Kühleinrichtung versehenen verstärkten Ring bildet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.