DE342637C - Elektrischer Gluehofen fuer Haerte- und sonstige metallurgische Zwecke mit als Widerstand dienendem Heizmantel - Google Patents
Elektrischer Gluehofen fuer Haerte- und sonstige metallurgische Zwecke mit als Widerstand dienendem HeizmantelInfo
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- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/02—Ohmic resistance heating
-
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Description
Elektrisch geheizte Widerstandsöfen, bei denen als Heizwiderstände solche aus festen
Stoffen, z. B. Graphit, Siliziumkarbid, Platin, Eisen, Nickelin te. dgl'., in Röhren-, Ring-,
Tiegel- oder Topffonm verwendet werden, konnten bisher im allgemeinen nur für einphasigen
Anschluß an ein Mehrphasennetz ausgeführt werden.
Da jedoch fast alle Mehrphasenstromzentralen einphasigen Anschluß nur bis zu einer
gewissen, meist sehr beschränkten Höhe gestatten, war man oft genötigt, zum Betrieb
derartiger elektrischer öfen besondere rotierende Umformer aufzustellen, was sowohl
erhöhte Anschaffungskosten als auch geringere Wirtschaftlichkeit mit sich brachte.
Man hat daher versucht, das Widerstandsmaterial eines derartigen Ofens zu unterteilen
und es in Platten-, Stab-, Segment- oder Ringform aluf die verschiedenen Phasen des
Mehrphasennetzes zu verteilen. Dieses hat aber zunächst den Nachteil, daß die in sich
geschlossene Rohr- oder Tiegelform aufgegeben werden muß, wodurch die Verwendung
des Ofens für verschiedene Zwecke, insbesondere für Schmelzzwecke, meist unmöglich
wird. Sodann fallen derartige Öfen, da sie Verspannungsvorrichfcungen nötig haben,
um die einzelnen Teile fest miteinander zu verbinden, verhältnismäßig kompliziert aus.
Handelt es sich um Öfen, deren Heizmäntel in bestimmter Abwechslung mittels Steinen
aus leitendem und isolierendem· Material aufgebaut sind, so kommt hinzu, daß durch die
verschiedene Erwärmung der stromführenden Schichten gegenüber den isolierenden eine
ungleichmäßige Ausdehnung und allmähliche Lockerung des Gefüges eintreten· muß.
Der Glühofen gemäß der Erfindung besteht, um alle diese Übelstände zu vermeiden, aus
mehreren ineinandergeschachtelten Widerstandselementen von einfacher geschlossener
Form, wie beispielsweise Röhren, Ringen, Muffeln, Spiralen, Tiegeln, Töpfen aus Eisen
oder auch anderem1 Material, die in je eine Phase eines Mehrphasennetzes und an eine so
geringe Spannung gelegt sind, daß zu ihrer Trennung eine schwache Isolation oder ein
Luftspalt genügt. Ein solcher Ofen, der als Muffel-, Glüh-, Härte-, Schmiede-, Schmelz-,
aber amch als Anlaß- und Vergütungsofen benutzt werden kann, wird insbesondere bei Verwendung
handelsüblicher Eisenrohre o. dgl. besonders einfach, billig und wirtschaftlich,
ergibt eine gleichmäßige Verteilung der Wärme und gestattet die leichte Einhaltung
bestimmter Temperaturen. Da der Widerstand der in Frage kommenden Elemente in
der Regel klein sein wird, so· empfiehlt sich die Anwendung möglichst niedriger Spannungen,
gegebenenfalls unter Einschaltung eines Reguliertransformators. Niedrige Spannungen
sind aber auch günstig, weil dann die Isolation zwischen den ineinandergeschalteten
Elementen, z. B. konzentrisch angeordneten Eisenrohren, gering gehalten werden kann,
wodurch die Wärmeübertragung von den äußeren Elementen erleichtert ist. Weiterhin
besteht bei niedrigen Spannungen der Vorteil großer Betriebssicherheit und geringer Gefahr
für das bedienende Personal. Bei der Ausbildung gemäß der Erfindung sind ferner die angewandten
Heizelemente leicht auswechselbar und billig, so daß auch die Erneuerungs- und Instandhaltungskosten auf ein denkbar geringes
Maß zurückgeführt sind.
Eine zweckmäßige Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß lediglich zwei
Eisenrohre oder ähnliche Widerstandselemente angewandt sind, die an ein Dreiphasennetz
unter Zwischenschaltung eines Transformators in Skott-Schaltung gelegt sind. Ein Ofen dieser Art ist in Abb. 1 beispielsweise
veranschaulicht. Abb. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform eines solchen Ofens,
Abb. 3 das· zugehörige Ende. In Abb. 4 ist ein tiegelförmiger Ofen entsprechend der Erfindung
dargestellt, der ebenfalls in Skott-Schaltung-an ein Dreiphasennetz angeschlossen
ist.
Bei der Ausführungsfoim der Abb. 1 sind
a, b zwei Widerstandselemente, beispielsweise aus handelsüblichem! Eisenrohr. Sie sind
konzentrisch angeordnet und voneinander durch Isoliermaterial· c getrennt. Das Isoliermaterial
kann weich sein, so daß es ReIativbewegungen der beiden Rohre bei verschiedener
Wärmeäusdehniung ohne weiteres gestattet. Es kann aber auch fest sein, beispielsweise
aus Rohren aus Porzellan, Schamotte •; 0. dgl. bestehen, deren·Außen- und Innendurchmesser
so bemessen ist, daß einerseits Radialdehnungen der Rohre möglich sind, ohne die
Isolation zu zerstören, und daß sie anderseits Achsialverschiebungen der Rohre gegeneinander
gestatten. Diese Isolation hat nur den Zweck, die Rohre voneinander elektrisch zu
trennen, so jedoch nicht den Wärmeübergang zwischen beiden· wesentlich erschweren. Es
ist möglich, an ihrer Stelle eine Luftisolation zu verwenden, wenn die beiden Rohre durch
sonstige Anordnungen in ihrer konzentrischen Läge gesichert sind.
Durch diese konzentrische Anordnung der beiden' Widerstandselemente ist ein äußerst
einfacher Aufbau des Ofens gegeben. Jedes Widerstandselement kann — bei dieser Aüsführungsform
mittels der Skott-Schaltung — in eine Phase eines Mehrphasenstroms gelegt werden, wobei die beiden Widerstandselemente
so bemessen werden, daß die Strom- bzw. Energieaufnahme der beiden Widerstandselemente
gewöhnlich gleich groß ist. Diese gleichmäßige Phasenbelastung durch
die angeschlossenen Widerstands elemente kann jedoch auch automatisch erzwungen werden, indem etwa die Zuleitungen zu den
Widerstandselementen miteinander in an sich bekannter Weise magnetisch verkettet werden,
etwa durch Drosselspulen in jeder Zuleitung, welche auf gleichem Magnetkern in
Ziokzackschaltung angeordnet sind. Bei gleicher Größe der Widerstände in den beiden
Sekundärpltasen ist bei Anwendung der Skott-Schaltung aber auch die Belastung der
drei Phasen des Prilmärnetzes gleich. Die
Skott-Schaltung bringt jedoch den besonderen Vorteil mit sich, daß die Anzahl der anzuordnenden
Widerstandselemente von drei auf zwei verringert wird.
Die Außenisolation d muß so gewählt sein, daß sie in der Hauptsache den Abfluß der
Wärme nach außen hindert; nebenbei muß sie natürlich auch elektrisch isolieren. Durch
Zwischenschaltung eines Reguliertransformators zwischen Netz und Ofen -sind jedoch die
Anforderungen an die elektrischen Isolationen äußerst gering. Infolgedessen können die
konzentrisch angeordneten Widerstandselemente sehr nahe aneinandergebraicht werden,
so daß der Wärmeübergang zwischen diesen beiden such äußerst günstig gestalten kann.
Gegebenenfalls können Spiralfedern benutzt werden, oder es können die Röhren in längeren
Spiralwindungen aufgeschnitten sein, derart, daß zwei' in gleicher Fläche liegende
koachsiale Spiralen entstehen, deren jede dann in einer anderen Phase liegt und an der Erwärmung
des Ofenraums unbedingt gleichen Anteil hat.
Die Stromzuführung erfolgt im Ausführungsbeispiel in der Weise, daß an die Enden
der Rohre Ringe / aufgeschweißt sind, an die wiederum Stromzuführungen angeschweißt
sind. Diese ringförmige Stromzuführung bietet gleichzeitig eine Gewähr dafür, daß die
Stromverteilung über den gesamten Querschnitt des Rohres gleichmäßig ist. Andersei!ts
wird hierdurch der Anschluß der Zuleitung besonders einfach gestaltet.
Der linke Teil der Zeichnung der Abb. 1 zeigt im Prinzip einen Längsschnitt durch den
Ofen, der rechte Teils der Zeichnung einen 10S
Querschnitt durch diesen.
Die Abbildung läßt auch die angewandte Skott-Schaltung erkennen. In das Drehstromnetz
V1 U1 W sind zwei Regulierspulen
h1, h2 eines Reguiliertransformators in
F-Sparschaltung geschaltet, an deren Anzapfungen
i1, i- der dazugehörige Haupttransformator
g· in Skott-Schaltung liegt. Die Primärspulen dieses Haupttransformators weisen
die bekannte Schaltung auf. Die Anschluß- "5 punkte an das Netz sind ebenfalls mit U1 V1
W bezeichnet. Die beiden Sekundärspulen sind mit k1, k2 bezeichnet. Die der Primärspule
entsprechenden Anechlüßpunkte der
Sekundärspulen sind mit u-x, vw bezeichnet
und mit den gleichen Buchstaben auch die Anschlußpunkte an die
Widerstandselemente α, b. An Stelle des Regulierschalters
i1, i2 und der Regulier spulen h%, h"
des Reguliertransformators1 könnte auch eine
regelbare Drosselspule mit verschiebbarem Kern, evtl. auch ein Potentialregler angewandt
werden. Die Sekundärspannung kann hierbei meist sehr niedrig gewählt werden, je nach
Art und Form des· Widerstandes etwa mit 5 bis· io Volt, so daß sich der Betrieb für die
Bedienung absolut ungefährlich gestaltet und es auch sehr leicht ist, das Glühgut usiw. von
den Heizwiderständen elektrisch zu isolieren. Ein weiterer Vorteil der dargestellten. Schaltung
besteht darin, daß die Temperatur in weiten Grenzen allmählich gesteigert und verringert
werden kann, wie dies bei vielen Gl'ühprozessen erforderlich ist.
In Abb. 2 ist ein Längssichnrt'ti durch einen
Ofen grundsätzlich gleicher Anordnung wie in Abb. ι gezeichnet, bei1 dem die beiden Heizelemente
a, b durch Kugellager I gegeneinander zentriert sind. Die Kugellager sind in
entsprechender Entfernung voneinander in beliebiger Zahl angeordnet. Die Kugeln des
Lagers und gegebenenfalls die Schale können aus wärmebeständigem Isoliermaterial bestehen,
während die sonstige Isolierung der beiden Rohre gegeneinander durch Luft gebildet
ist. Durch diese Anordnung ist die gegenseitige Beweglichkeit der Widerstandselemnte
bei verschiedener Wärmedehnung gewährleistet; gleichzeitig wird dadurch verhindert,
daß sich die beiden Heizrohre, falls sie sich infolge starker Erwärmung etwa durchbiegen
sollten, gegenseitig berühren.
In Abb. 3 ist im> Prinzip als Beispiel ein
Längsschnitt und eine teilweise Ansicht durch einen Verschluß des Heizrauimes eines Ofens
nach Abb. 2 dargestellt. Der Abschluß erfolgt mittels eines, z. B. durch Schraube ο angepreßten
Deckels in; die Schraube ο kann in einem sich gegen den Ring/ stützenden Bügel
η gelagert sein. Auch andere Verschlüsse, z. B. Kniehebelverschlüsse, sind denkbar.
Wird Eisen als Widerstandsmaterial verwendet, so kommen handelsübliche gezogene Gasrohre in Betracht und bei besonders hohen
Anforderungen Eisen mit möglichst hohem Schmelzpunkt. Die dem Heizrauttn zügewandte
Fläche des Widerstandselementes wird zweckmäßig mit einer Auskleidung e (Abb. i)
versehen werden, welche die Oxydation des Eisens durch die gelegentlich neuer Beschikkung
in den Ofenraum eindringende Luft hintanhalten soll. Gleichzeitig soll diese Auskleidung
das Glühgut gegen das stromführende Innenheizrohr elektrisch isolieren. Sie
ist jedoch nicht stets erforderlich, da einerseits ungefährliche niedrige Spannungen verwendet
werden können, so daß elektrische Isolationen nicht immer erforderlich sind, und
anderseits eine etwa eingetretene.Oxydation nicht von allzu großem Nachteil ist, da die
Widerstandselemente aus billigem· Material hergestellt sind und daher nach entsprechender
Zeit ohne Schaden für die Ökonomie des Betriebes ausgewechselt werden können. Auch
kann durch Verwendung reduzierender Mittel oder durch Anwendung eines Aluminiumbelages
oder durch Benutzung indifferenter Gase die Oxydation verringert werden. Ebenso kann durch eine entsprechende Betriebsweise
dafür gesorgt werden, daß der Zutritt von frischer Luft während des Betriebes
möglichst gering ist
' Es ist grundsätzlich gleichgültig, ob der Ofen nach der Erfindung mit horizontaler oder
senkrechter Hauptachse verwendet wird.
Die äußere Wänmeisolation wird entsprechend der Form der angewandten Heizelemente
gestaltet werden. Sie wird also wie diese ebenfalls rohren-, tiegel-, topfförmig
usw. sein. Zweckmäßig wird hierzu Schamotte, Kieselgur o. dgl. gewählt unter Zwischenlage
von Asbest. Werden Heizwiderstände aus Graphitton verwendet, so können Stücke aus demselben Material auch zur elektrischen
Isolation der Heizwiderstände benutzt werden, wozu dieses durch Ausglühen
des Graphits elektrisch nicht leitend gemacht wird.
In Abb. 4 ist ein Widerstandsofen in Topfform
dargestellt. Die Stromzuführung erfolgt hierbei, wie aus dem Schema ohne weiteres
zu ersehen ist, einerseits' am Boden der als Heizkörper dienenden Gefäße α und b und
anderseits am oberen Rande derselben. Bestehen die Widerstandselemente α und b aus
Eisen, so können ähnlich wie in Abb. 1 angeschweißte Ringe f die Stromzuführung ver- 100 '
mitteln. Die weitere Ausbildung des Ofens kann in analoger Weise zu dem zuerst beschriebenen
erfolgen. Der obere Teil der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch das äußere Widerstandselement b und die Zwischenisolation
c und eine Ansicht des inneren Widerstandselementes α. Der untere Teil der
Zeichnung gibt eine Draufsicht aiuf den Ofen wieder. Die Schaltung ist ohne weiteres verständlich.
Auch hier ist eine konzentrische Anordnung gewählt.
Claims (4)
- Patent-Ansprüche :i. Elektrischer Glühofen für Härte- und sonstige metallurgische Zwecke mit als Widerstand dienenden Heizmantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizmantel aus mehreren ineinandergeschachtelten Widerstandselementen von einfacher geschlossener Form·, wie beispielsweiseEisenröhren, besteht, die in je eine Phase eines. Mehrphasennetzes und an eine so geringe Spannung· geschaltet sind, daß zu ihrer Trennung eine schwache Isolation oder ein Luftspalt genügt.
- 2. Elektrischer Glühofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich zwei Wijderstandselemente oder Gruppen von solchen vorgesehen und an ein Dreiphasennetz unter Zwischenschaltung eines Transformators in Skott-Schaltung gelegt sind.
- 3. Elektrischer Glühofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Widefstandselemente, z. B. Eisenrohre, lediglich mittels mehrerer aus Isoliermalterial gebildeter Kugellager gegeneinander abgestützt sind.
- 4. Elektrischer Glühofen nach Anspruch if der an ein zwei- oder mehrphasiges FTetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen zu den in den einzelnen Phasen liegenden Widerstandselementen in an sich bekannter Weise untereinander magnetisch derart verkettet sind, daß die Strombelästung der einzelnen Phasen zwangläufig auf das gleiche Maß geregelt wird, gegebenenfalls durch Verwendung von Drosselspulen mit verschiebbarem Kern ο. dgl.Hierzu ι Blatt Zeichnungen.BERLDf, SED]IUgKT IfI PEft
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE342637T | 1919-06-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE342637C true DE342637C (de) | 1921-10-21 |
Family
ID=6240892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1919342637D Expired DE342637C (de) | 1919-06-12 | 1919-06-12 | Elektrischer Gluehofen fuer Haerte- und sonstige metallurgische Zwecke mit als Widerstand dienendem Heizmantel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE342637C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE765487C (de) * | 1940-02-02 | 1953-11-02 | Siemens & Halske A G | Einrichtung zur Verdampfung von Stoffen |
-
1919
- 1919-06-12 DE DE1919342637D patent/DE342637C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE765487C (de) * | 1940-02-02 | 1953-11-02 | Siemens & Halske A G | Einrichtung zur Verdampfung von Stoffen |
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