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Elektrischer Lichtbogenofen mit Widerstandshilfsheizung durch im Ofenboden
angebrachte Polplatten. Bei den bekannten elektrischen Lichtbögenöfen mit Widerstandshilfsheizung,
durch die das Entstehen sogenannter kalter Ecken in den vom Lichtbogen verhältnismäßig
weit entfernt liegenden Herdteilen verhindert oder auch ermöglicht werden soll;
das Schmelzgut ohne Lichtbogenheizung auf einer bestimmten Temperatur zu halten,
besteht die Hilfsheizung im wesentlichen entweder aus eisernen mit dem Schmelzgut
unmittelbar in Berührung stehenden Polen öder großen eisernen Platten, die in den
unteren Herdteilen angeordnet, durch: Wasser gekühlt und durch einen Leiter zweiter
Klasse vom Schmelzgut getrennt sind. In dem zweiten Falle tritt dann eine Widerstandsheizung
hauptsächlich in der durch den Leiter zweiter Klasse gebildeten Stromübertragungsmasse
ein. Da diese einen verhältnismäßig sehr großen Widerstandhat, kann in ihr nur mit
sehr geringer Stromdichte gearbeitet werden, weil andernfalls sich die Masse unter
dem Einfluß der Stromwärme chemisch zersetzen würde. Demgemäß sind denn auch die
bisher benutzten Polplatten sehr groß, um eine einigermaßen praktisch wirksame Heizung
zu erzielen.
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Bei Anordnung großer Polplatten sind aber in den Herdwänden große
Eisenmassen vorhnaden, die gekühlt werden müssen, um sie vor dem Schmelzen zu bewahren,
so daß ein ziemlich beträchtlicher Teil der mit der Widerstandshüfsheizung erzeugten
Wärme verloren geht. Außerdem besteht bei dieser bekannten Art der Hilfsheizung
infolge des verhältnismäßig kurzen Stromweges von der eisernen Polplatte über den
Leiter zweiter Klasse zum Schmelzgut der weitere Nachteil, daß innerhalb dieses
Stromweges nur mit sehr niedriger Spannung und deshalb mit sehr großen Stromstärken
gearbeitet werden muß. Hierdurch sind wieder sehr große Stromzuleitungsquerschnitte
nötig, deren . Unterbringung namentlich bei größeren Ofen ziemliche Schwierigkeiten
macht.
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Mit der Erfindung wird bezweckt, alle diese Nachteile zu beseitigen.
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Zu diesem Zweck wird die Anordnung so getroffen, daß in den Herdwänden
zwischen Bodenpolen möglichst lange Widerstandskörper mit verhältnismäßig geringem
Querschnitt angeordnet sind, die vom Schmelzgut durch feuerfeste Massen getrennt
sind.
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Diese Widerstandskörper können sich über den ganzen Umfang der Herdsohle
oder -wände erstrecken oder nur teilweise in die Sohle oder Wände hineinragen. Im
letzteren Falle sind sie dann vorteilhaft an ihren Enden zu Flächen erweitert und
mit diesen näher an das Schmelzgut herangerückt, ohne dieses zu berühren.
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Durch die Erfindung gestaltet sich der Betrieb gegenüber den bisherigen
Anordnungen äußerst billig, da bei der neuen Anordnung mit verhältnismäßig hoher
Spannung und entsprechend niedriger Stromstärke gearbeitet werden kann. Außerdem
sind die Bodenpole wegen ihrer verhältnismäßig geringen Abmessung leicht
unterzubringen.
Eine Kühlung ist entwedei gar nicht oder nur in geringem Maße erforderlich. -Besonders
wird aber der Vorteil erreicht, daß die Hilfsheizung über die ganzen Herdwände verteilt
werden kann und mit dem höchsten erreichbaren Wirkungsgrad arbeitet.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht.
Fig. i und Fig. 2 zeigen@einen Wechselstromofen gemäß der. Erfindung im senkrechten
bzw. wagerechten Schnitt sowie in teilweiser Ansicht. Fig. _3 erläutert gleichfalls
einen Wechselstromofen im senkrechten und Fig. q. einen Drehstromofen im wagerechten
Schnitt. -a ist das Schmelzgut, b die feuerfeste Zustellung und c die Ofenwanne
zur Aufnahme des feuerfesten Ofenmauerwerks, die gewöhnlich kippbar angeordnet ist,
wie dies bei der- Ausführungsform nach Fig. i angedeutet ist. e sind die Kohleelektroden
für die Lichtbogenheizung.
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In dem feuerfesten Mauerwerk sind sodann die Einrichtungen für die
Widerstandshilfsheizung des Bodens und der Seitenwände des Herdes vorgesehen. Diese
Widerstandshilfsheizung besteht aus an die Stromzuleitung anzuschließenden. Polen,
deren Arme g unten oder seitlich aus der Ofenwanne c herausragen und die nach oben
hin zu Köpfen f ausgebildet sind. Die Arme g können noch mit Kanälen h zum Hindurchleiten
eines Kühlmittels versehen sein, doch ist die Anwendung einer Kühlung im allgemeinen
nicht notwendig.
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Die Köpfe f der Bodenpole sind zu entsprechenden Stromübertragungsflächen
ausgebildet, an die sich Widerstandskörper i anschließen. Diese Widerstandskörper
durchziehen bei den Ausführungsformen nach Fig. _, 2 und -q. die Herdwände oder
den Boden des Herdes und schließen die Bodenpole untereinander kurz. Bei den gezeichneten
Ausführungsbeispielen ist jeder Bodenpol mit drei Kontakt-oder Stromübertragungsflächen
ausgestattet, die schwalbenschwanzförmige Einschnitte besitzen. Den drei Flächen
entsprechend verlaufen gemäß Fig. i und 2 drei Widerstandsbänder-von einem Bodenpol
zum andern, von denen eins unter der Herdsohle, die beiden anderen in den Seitenwänden
des Herdes angeordnet sind. Durch entsprechende Wahl der Querschnitte und Anzahl
der verschiedenen Bänder sowie durch geeignete Zusammensetzung des Widerstandsmaterials
und Lage der Bänder läßt sich jede gewünschte Wärmeverteilung im Ofen erreichen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Widerstandskörper i nur eine gewisse
Strecke weit in die Zustellungsmasse des Ofens hinein-und ari das Schmelzgut dichter
herangeführt. Außerdem sind die Bänder i an den Stellen, wo sie näher dem Schmelzgut
liegen, zu Flächen k erweitert. Bei der Stromzuführung nimmt also der Strom von
den Flächen k seinen Weg durch die über diesen Flächen aufgestampfte Zustellungsmasse
zum Schmelzgut und tritt durch dieses selbst hindurch.
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Bei dem Drehstromofen nach Fig. q. sind die drei Bodenpole sowohl
durch Sternschaltung als auch durch Dreieckschaltung mittels der Widerstandsbänder
kurzgeschlossen.
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Die Herstellung der Widerstandskörper oder -bänder kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Am einfachsten geschieht dies in der Art, daß in dem feuerfesten
Mauerwerk Hohlräume freigelassen werden, die später mit geeigneter Widerstandsmasse
ausgefüllt werden. Als Widerstandsmasse empfiehlt es sich, möglichst reinen Kohlenstoff
mit einem geeigneten Bindemittel, wie Teer, Syrup o. dgl. zu verwenden. -Sind dann
die Widerstandskörper eingestampft, so findet die weitere Zustellung des Ofens in
üblicher Weise statt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 können die Widerstandsbänder so
geschaltet werden, daß die Stromzuführung sowohl für die Lichtbogenheizung als auch
für die- Widerstandsheizung von gemeinsamen Transformatoren aus erfolgt.