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Elektrischer Schmelzofen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vervollkommnung
von elektrischen Schmelzöfen, die mit mehrphasigem Strom arbeiten und bei denen
der Strom in die Beschickung mittels Elektroden gespeist wird. Bei einem elektrischen
Ofen dieser Art wird in der durch die Elektroden eingeschlossenen Fläche ein rotierendes
magnetisches Feld erzeugt, welches in folgendem als inneres Blektrodenfeld bezeichnet
wird. Die magnetischen Kraftlinien, welche dieses Feld bilden, werden in dem Bereich
zwischen den Elektroden konzentriert, so daß ein starkes Kraftlinienfeld erzeugt
wird, welches das Metall der Beschickung innerhalb dieses Bereiches in eine Umdrehung
in der Umdrehungsrichtung des Feldes versetzt, sobald das Metall geschmolzen ist.
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Durch den in den Elektroden fließenden Strom wird ferner auch in der
Umgebung der Elektroden, d. h. in dem Bereich zwischen ihnen und der Ofenwand, ein
magnetisches Feld erzeugt, welches in folgendem als das äußere magnetische Feld
bezeichnet wird. Die RRchtung dieses Feldes ist entgegengesetzt zu der des inneren
Elektrodenfeldes. Die magnetischen Kraftlinien werden in diesem äußeren Elektrodenfeld
aber nicht konzentriert, sondern im Gegenteil, sie divergieren. Infolgedessen ist
dieses äußere Feld nur schwach, und soweit es überhaupt eine drehende Wirkung auf
das Metall ausübt, ist dieselbe praktisch so gering, daß sie nicht ins Gewicht fällt.
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Die vorliegende Erfindung hat nun einen Ofen dieser Art zum Gegenstand,
bei welchem ein kräftiges rotierendes magnetisches Feld zusätzlich zu dem inneren
Elektrodenfeld und dem äußeren Elektrodenfeld erzeugt wird, wobei dieses zusätzliche
Feld die Bewegung des Metalles wesentlich steigert und so eine bessere Mischung
ergibt und die Heizwirkung erhöht.
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In der Zeichnung zeigt Abb. z eine Draufsicht auf eine beispiels =
weise Ausführungsform des Ofens gemäß der Erfindung; .
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. z, während Abb.3
eine abgeänderte Ausführungsform zeigt; Abb. q. ist eine Ansicht der Unterseite
des Ofens nach Abb.3, während Abb.5 die schaubildliche Darstellung einer weiter
abgeänderten Ausführungsform ist. Die Ausführung des Ofens gemäß der Erfindung schließt
Mittel ein, um in einem Ofen, der mit Mehrphasenstrom arbeitet, welcher in die Beschickung
durch - Elektroden geliefert wird, ein rotierendes elektrisches Feld zu erzeugen,
welches zusätzlich zu dem inneren und äußeren durch die Elektroden selbst hervorgerufenes
magnetisches Feld ist, wobei die Wirkung dieses zusätzlichen Feldes hauptsächlich
zur Steigerung der Bewegung des Metalles in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden
und der Ofenwand dient.
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In den Abb. r und 2 bezeichnet r den Metallmantel des Ofens, 2 das
Mauerwerk und 3 die innere feuerfeste Auskleidung. Es sind drei
in
urn @reiphw--@Lnstrom E1el@troden.I vor", --
in die Beschickung des Ofens
zu liefern, und 5 sind die Klemmen dieser Elektroden. Statt nun die Leitungen 6
unmittelbar von den Elektroden abzuführen, sind die Leitungen 6 mit Sammelschienen
7 verbunden, welche an den Seiten des Ofens niedergeführt sind und innerhalb des
Metallmantels gehalten werden. Die Leitungen, welche diese Sammelschienen mit dem
Transformator verbinden, sind mit 9 bezeichnet. Die Vorrichtungen zum Einstellen
der Elektroden sind schematisch angedeutet, sie bestehen aus Kabeln io, die mit
den Elektrodenklemmen verbunden sind und mit Trommeln an Schneckenwellen fi, welche
ihrerseits mittels Schnecken 1z an den `Fellen 13 von Handrädern drehbar sind.
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Infolge dieser Ausbildung erzeugt der unmittelbar in die Beschickung
durch die Elektroden q. gelieferte Strom -ein konzentriertes rotierendes magnetisches
Feld in dem Bereich zwischen den Elektroden. Dieses Feld ist bestrebt, das Metall
je nach der Polarität des Stromes in der einen oder anderen Richtung in Umdrehung
zu setzen.
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Der Strom, der in den Sammelschienen, welche sich längsseits der Beschickung
im Ofen erstrecken, fließt, sucht ebenso ein rotierendes magnetisches Feld zu erzeugcn,
welches in dem Bereich zwischen den Sammelschienen konzentriert ist. Die stärkste
Wirkung wird erzielt, wenn die Sammelschienen, wie dargestellt, parallel mit den
Elektroden und diesen gegenüber angeordnet sind, in welchem Falle das erzeugte magnetische
Feld in Ebenen rotiert, welche zur Oberflächenebene 'der Beschickung parallel verlaufen.
Dieses konzentrierte rotierende Sammelschienenfeld übt eine kräftige Drehung auf
das Metall in dem Raum zwischen den Elektroden und der Ofenwand aus. Wenn die Polarität
dieses Feldes eine solche ist, daß seine Richtung entgegengesetzt zu der des inneren
rotierenden magnetischen Feldes ist, so wirkt es mit dem äußeren Elektrodenfeld
zusammen und beide üben gleichzeitig die Drehungswirkung auf das Metall aus. Wenn
dagegen die Richtung umgekehrt zu der Ebene bezeichnet ist, so wirkt das rotierende
durch die Sammelschienen erzeugte magnetische Feld dem äußeren Elektrodenfeld entgegen,
ist aber trotzdem kräftig genug, um das Metall gegenüber diesem Widerstand in Umdrehung
zu setzen. Naturgemäß ergibt sich die stärkste Mischwirkung, wenn das äußere Elektrodenfeld
und das Sammelschienenfeld die gleiche Richtung haben, weil sich dann beide Felder
gegenseitig unterstützen, und die Kraft zur Drehung des Metalles gesteigert wird.
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Die Sammelschienenanordnung wirkt auch dadurch vorteilhaft, daß sie
Wirbelströme in der Beschickung erzeugt, so daß die Heizwirkung gesteigert wird,
insbesondere, wenn Metall von gutem Leitvermögen wie Kupfer geschmolzen wird.
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Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform laufen die Sammelschienen
innen an dem Mantel entlang. Bei den meisten Öfen besteht die Außenwand des Ofens
aus magnetischem Material, beispielsweise aus einem Eisenmantel. Wenn die Sammelschienen
auf der Außenseite des Eisenmantels angeordnet sind, so wirkt dieses magnetische
Material als magnetisches Schild und beeinträchtigt infoldedessen bis zu einem gewissen
Grade die Wirkung des Feldes, welches durch den Strom in den Sammelschienen erzeugt
wird-. - Wenn die Außenwandung des Ofens dagegen nicht aus magnetischem Material
besteht, so könnten die Sammelschienen auch auf der Außenseite angeordnet sein.
Auch wenn der Mantel aus magnetischem Material besteht, so kann er doch so dünn
sein oder sonst so gestaltet, daß dieser Mantel das magnetische Feld nicht merklich-
beeinträchtigt und es unwirksam macht. Auch in solchen Fällen könnten die Sammelschienen
auf der Außenseite angeordnet sein, wenn hierdurch kein merklicher Verlust entsteht.
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Unter Umständen kann es -erwünscht sein, dieWirkung des zusätzlichenmagnetischenFeldes,
wie es durch einen einfachen Leiter oder eine Sammelschiene gebildet wird, zu vergrößern.
Zu diesem Zwecke kann ein Stromverteiler vorgesehen sein, der nach den Abb. 3 und
q. aus einer Mehrzahl von Sammelschienen 7 für jede einzelne Elektrode besteht.
Diese Sammelschienen sind parallel geschaltet. Dieser Verteiler kann auch an die
Unterseite der Beschickung verlegt werden. Wenn dies geschieht, so können die den
Verteiler bildenden Leiter da, wo sie nach der Mitte der Beschickung laufen, verjüngt:
sein, so daß jeder Schienensatz fächerförmig unter der Beschickung verläuft. Durch
Benutzung eines solchen Verteilers wird die Wirkung des zusätzlichen magnetischen
Feldes gesteigert und dadurch auch der zusätzliche Heizeffekt und die Mischwirkungen.
Dadurch, daß weiter der Verteiler sowohl an den Seiten als auch unterhalb der Beschickung
angeordnet ist, entsteht ein weiteres magnetisches Feld. Das durch die unmittelbare
Zuführung' des Stromes in die Beschickung erzeugte magnetische Feld und das
mit ihm zusammenwirkende, durch den Strom der Sammelschienen, suchen eine Mischbewegung
auf das Metall auszuüben. .Das mit ihnen zusammenwirkende, durch den unterhalb der
Mischung liegenden Teil der Sammelschienen erzeugte Feld bewirkt eine Mischungsbewegung
des Metalles in einer Richtung, welche von- der der anderen Felder verschieden ist.
Dies steigert die Mischung und ebenso den Heizeffekt noch weiter.
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Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform
sind
die zusätzlichen magnetischen Felder dadurch hervorgerufen, daB der FluB des Heizstromes
in die Elektroden ein solcher ist, daß neben dem durch diese erzeugten Feld noch
zusätzliche und mitwirkende magnetische Felder entstehen und der gesamte Strom für
die Erzeugung dieser Felder benutzt wird. Es ist aber offensichtlich, daß auch nur
ein Teil des Stromes nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise könnte ein Nebenschluß
angewendet werden, um den gewünschten Teil des Stromes durch die Sammelschienen
zu senden. Ferner ist es nicht notwendig, daß der Strom, welcher diese zusätzlichen
magnetischen Felder bildet, in die Elektroden geht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 sind die Klemmen der Elektroden
mit Leitungen 15 verbunden, welche unmittelbar nach dem Transformator 16 geführt
sind. Leitungswindungen 17 sind bei dieser Ausführungsform zwischen dem Mantel und
dem Mauerwerk eingelegt und unmittelbar durch Drähte 2o, 21 und 22 nach dem Generator
verbunden. Bei dieser Ausführungsform, entsteht ein mitwirkendes magnetisches Feld
durch einen Stromfluß, der unabhängig von dem zu den Elektroden ist.