DE307973C

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Publication number: DE307973C
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DEUTSCHES REICH REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVl 307973 -KLASSE 21 h. GRUFPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Dezember 1915 ab.

Die Erfindung¹ betrifft einen elektrischen Ofen, insbesondere für solche Metalle, welche einen kleineren spezifischen Leitungswiderstand besitzen, wie Silber, Gold, Kupfer usw. Sollen diese in öfen geschmolzen werden, welche Kanäle besitzen, in denen zwecks Mischung und Temperatursteigerung der Pinch-Effekt auftritt, so müßten sehr lange Kanäle vorgesehen werden. Diese würden die

ιό rasche Bewegung der geschmolzenen Masse unmöglich machen, welche nötig ist, um eine übermäßige Steigerung der Temperatur in den Kanälen zu verhindern und die zur Metallverdampfung oder völligen Arbeitsunter-

*5 brechung durch Zusammenschmelzen der Kanalwände führen könnte. ■

Es wurde bereits vorgeschlagen, zwei oder mehrere Ofenräume (Kammern) genügender Größe vorzusehen und diese durch mehrere

so zueinander geneigte Kanäle zu verbinden. Zweck dieser Ausführung war jedoch, zwischen den mit dem Schmelzgut ausgefüllten Kanälen, die nichts anderes als Leiter darstellen, elektrodynamische Wirkungen zu zeiti-

*5 gen. Es wurde ferner vorgeschlagen, diese Kanäle eng zu machen, um einen Pinch-Effekt neben der elektrodynamischen Wirkung zu erzielen. Da jedoch elektrodynamische Wirkungen ein unsymmetrisches, der Pinch-Effekt jedoch ein symmetrisches Phänomen ist, so wird der letztere die ersteren am einen Kanal-■ ende unterstützen, während, er ihnen am anderen Kanalende entgegenwirkt. Hierdurch treten unerwünschte Störungen auf.

Gemäß der Erfindung werden nun die Kanäle von so geringer Länge gewählt, daß in ihnen allein der Pinch-Effekt auftreten kann, während dynamische Wirkungen unterdrückt sind. Im wesentlichen wird es dadurch erzielt, daß die zur Erhitzung des Schmelzgutes nötige Widerstandslänge in eine Mehrzahl geringerer Längen unterteilt wird, welche Mischung und Heizung der Ofenbeschickung ermöglichen, ohne nachteilig auf die erforderliche rasche Materialbewegung einzuwirken.

Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung, an denen die weiteren Vorteile und einige Ausführungsmöglichkeiten derselben dargelegt seien.

Fig. ι ist eine Draufsicht, Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie X-X der Fig. 1, Fig. 3 eine.Seitenansicht eines Ofens mit zwei Kammern. In diesen Figuren bedeutet W das elektrisch nicht leitende widerstandsfähige Mauerwerk eines elektrischen Ofens, H zwei Kammern zur Aufnahme des Schmelzgutes, C allseitig geschlossene Kanäle zwischen den Elektroden E- und den Kammern H. Die Kanäle C liegen so tief, daß sie unter allen Umständen mit dem in den Kammern befindlichen Schmelzgut M gefüllt sind. Ferner sind die Kammern M durch Kanäle von geschlossenem Querschnitt C, C miteinander verbunden, welche mit'einem Zweigkanal P in \^erbindung stehen, der zum Ausguß-.S" führt. Die vier .Kanäle C, C, C, C besitzen' solchen Querschnitt im Verhältnis zur angewendeten Stromstärke und sind nur so lang, daß in ihnen der Pinch-Effekt eintritt und selbsttätig eine Rühr- bzw. Umlaufsbewegung

(3. Auflage, ausgegeben am 7. Dezember 19x1.)

.veranlaßt. Der Strom-nimmt seinen Weg von der einen Elektrode durch die vier hintereinander geschalteten Kanäle und die beiden Kammern. Die vier Kanäle ergeben zusammen eine im Verhältnis zu ihrem Querschnitt so große Gesamtlänge, daß dieser Widerstand die Anwendung großer Stromstärken ermöglicht und das Auftreten des Pinch-Effektes ohne nachteilige Nebenerscheinungen, wie

ίο Metallverdampfung oder Zusammenschmelzen der Kanäle, sichert. Die Erfindung besteht demnach darin, daß die gesamte nötige Widerstandslänge in eine Mehrzahl geringerer Längen unterteilt wird, welche nicht nachteilig auf die erforderliche rasche Materialbewegung einwirken können.

Der beschriebene Ofen kann auch bei anderen Materialien als solchen geringen spezifischen Leitungswiderstandes verwendet werden. In solchem Falle müssen die Kanäle entsprechend dem höheren Widerstand bemessen werden. Stets ergibt sich der Vorteil, daß die elektrische Energie den Elektroden mit verhältnismäßig höherer Spannung bei kleinerer Stromstärke zugeführt werden kanri als bei Anwendung nur einer Kammer, die stets notwendigerweise in einem Ofen vorgesehen werden muß. Diese Art der Speisung des Ofens bringt den Vorteil mit sich, den

Energieverlust in den !Elektroden, in den Transformatoren usw. zu vermindern.

Aus dem Ausguß 5" kann das geschmolzene Material durch Kippen des Ofens zum Ausfließen gebracht werden. Da das Material eben die Widerstandskanäle C₁ C durchflossen hat, so wird es mit höherer Temperatur aus dem Ofen gelangen, als das dort zurückbleibende, in den Kammern M gestaute Material besitzt. Da es ferner vom Boden der Herdkammern stammt, bleiben Schlacke und sonstige Unreinigkeiten auf der Oberfläche des' in den Kammern befindlichen Gutes schwimmen. Man kann auch kurz vor und während des Gusses den Strom verstärken, so daß das Schmelzgut vor oder während des Gusses überhitzt wird. Es fließt dann leichter aus, füllt die Form besser und bleibt längere Zeit nach dem Gusse flüssig, als es ohne Überhitzung der Fall wäre.

In den Fig. 2 und 3 ist noch ein Deckel A für die Ofenkammern H vorgesehen zur Verhütung von Wärmeverlusten. Ferner kann der Ofen einen abgerundeten Boden erhalten, welcher eine Schaukelbewegung ermöglicht.

Durch diese oder andere Vorkehrungen kann der Öfen in einer oder mehreren Ebenen zum Schwingen gebracht werden, wobei sich die Oberfläche des Schmelzgutes in den verschiedenen Kammern -hebt und senkt. Hierdurch wird die durch den Pinch-Effekt in den Ka- So nälen C₁ C' hervorgerufene Mischbewegung weiter unterstützt.

Eine besondere Wirkung kommt den Kanälen C, C' zu. Diese können als ein einziger Kanal aufgefaßt w^;erden, der an seinen beiden Mündungsstellen in die Herdkammern, also an seinen beiden Enden offen ist. In einem solchen beiderseits offenen Kanal kommt durch den Pinch-Effekt eine Materialbewegung dadurch zustande, daß an jedem Ende das Schmelzgut entlang der Wandungen eingesaugt und achsial wieder ausgestoßen wird. Aus diesem Grunde kann ein solcher Kanal doppelt so lang sein als ein einseitig geschlossener, ohne daß nachteilige Störungen infolge Überhitzung zu befürchten sind.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausbildung des neuen Ofens, welcher fünf Kammern H aufweist, welche durch Kanäle C verbunden sind. Fig. 5 zeigt eine Ausführung für Mehrphasenstrom, im besonderen Drehstrom in Dreieckr schaltung. Die Kanäle, in denen der Pinch-Effekt auftritt, sind dort mit R₁ R₁, R₂, R_it die Kammern mit H₁₁ H₂₁ H_is die Elektroden mit E₁, E₂₁ JE₃ bezeichnet. Fig. 6 zeigt mit den gleichen Bezeichnungen einen Ofen ebenfalls für Drehstrom, jedoch; in Sternschaltung. Fig. 7 endlich zeigt eine Anordnung in Stern-, dreieckschaitung, bei der die Stromzuführung in jeder Phase überdies durch parallel geschaltete Elektroden erfolgt. In Fig. 6 ist der Ausgußkanal im Sternpunkt, in Fig. 7 an einer \ Herdkammer angesetzt.

Es ist nicht nötig, daß die Widerstandskanäle überall und untereinander gleichen Querschnitt besitzen. Sie können vielmehr, wie Fig. 8 zeigt, konischen Längsschnitt besitzen oder aus mehreren gegeneinander geneigten Teilen bestehen. Dies hat die Wirkung, daß die Bewegung in der einen Riehtung stärker ist als in der anderen.

Claims

Patent-Anspruch:

Elektrometailurgischer, auf dem Pinch-Effekt beruhender Ofen mit Kanälen von geschlossenem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß ein verhältnismäßig enger, zum Schmelzen von Material ger ringen spezifischen Widerstandes geeigneter Kanal vorgesehen ist, welcher kammerartige Erweiterungen besitzt, welche ihn derart unterteilen, daß in den beiderseits offenen Kanalabschnitten der Pinch-Effekt ohne nachteilige Nebenerscheinungen, wie z. B.Metallverdampfung, und ohne weitere elektrodynamische Wirkungen auftreten kann: ■. ■ - I

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.