DE349187C

DE349187C - Elektrischer Ofen

Info

Publication number: DE349187C
Application number: DE1921349187D
Authority: DE
Original assignee: MOTOR AG fur ANGEWANDTE ELEK
Current assignee: MOTOR AG fur ANGEWANDTE ELEK
Priority date: 1920-02-17
Filing date: 1921-02-06
Publication date: 1922-02-23

Description

Elektrischer Ofen. Die Schwierigkeit, die ,bisher bei ,der Herstellung eines industriellen elektrischen Ofens zum Brennen von feuerfestem Material auftrat, bestand in der Hauptsache in der Notwendigkeit, in der Heizkammer, in welche man diese Materialien einsetzt, eine sehr hohe, möglichst in allen Punkten der Heizkammer gleichmäßige Temperatur zu erzielen. Auch ist es von Belang, daß diese Kammer gänzlich vom elektrischen Strom und den Elektroden unabhängig .ist.
Die vorliegende Erfindung hat einen elekirischen Ofen mit Heizkammer zum Gegenstand und kennzeichnet sich diese Kammer dadurch, daß sie von den Elektroden und vom elektrischen Strom mittels wenigstens einer wärmeleitenden Wand, welche nicht schmelzbar ist, getrennt ist, gegenüber welcher Wand sich an der Außenseite .der elektrische Heizwiderstand des Ofens befindet. Die Heizkammer wird durch die Wärme, welche vom Widerstand herrührt, geheizt, einesteils, indem die Wand die Wärme ausstrahlt und anderseits, indem die Wärme durch geeignet geformte Kanäle in diese Wand in die Heizkammer geleitet wird.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Abb. i zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in vertikalem Schnitt, wozu Abb.2 den Grundriß im Schnitt darstellt. Abb. 3 zeigt einen Vertikalschnitt und Abb.4 einen Horizontalschnitt einer zweiten Ausführungsform.
Abb. ia zeigt einen Vertikalschnitt einer dritten Ausführungsform, und zwar einer @%ariante des in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Abb.2a zeigt einen Horizontalschnitt zu Abb. ia.
Abb. ib ist ein Vertikalschnitt einer vierten Ausführungsform, wozu Abb.2b einen Horizontalschnitt darstellt. Abb.3a ist ein Vertikalschnitt einer fünften Ausführungsform, und zwar einer Variante,des in Abb. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Abb. 4a ist ein Horizontalschnitt durch das fünfte Ausführungsbeispiel.
Abb. 3b ist ein Vertikalschnitt einer sechsten Ausführungsform, wozu Abb.4b einen Horizontalschnitt darstellt. In dem Beispiel gemäß Abb. i und 2 wird die elektrische Energie mittels Widerstände umgewandelt, die jeder aus einem Kern io aus verdichteter Kohle oder gewöhnlicher Kohle besteht, und welche mit Elektroden 6 für die Stromzu- und -ableitung in Verbindung stehen. Rund um diesen Kern befindet sich jeweils Kohle oder Graphit in Körnern. Durch den Jouleschen Effekt wird mittels des elektrischen Stromes der ganze Widerstand auf eine Maximaltemperatur von 2 2oo° C gebracht; allerdings kann man durch Regelung der Spannung nach Belieben niedrigere Temperaturen erhalten. Jeder Widerstand befindet sich zwischen vier Wänden; durch zwei gegenüberliegende derselben gehen die Elektroden 6. Die beiden andern einander gegenüberstehenden Seitenwände 9 und a bzw. 3 bestehen aus verschiedenem Material; die Wand 9 dient zur thermischen Isolierung, während die Ward 2 bzw. 3 wärmeleitend ist und in .der Regel aus verdichtetem Karborundum in Verbindung mit Teer besteht. Die Wände 2, 3 bilden gleichzeitig die Wände der Heizkammer r. Dieses Material kann eine Temperatur von 2 ooo° C aushalten, ohne zu Schmelzen und ohne sich zu versetzen, und hat eine Wärmeleitfähigkeit, die ungefähr ,das Vierfache der besten feuerfesten Steine beträgt, welche übrigens bereits bei viel niedrigeren Temperaturen schmelzen und durch die glühende Kohle des Widerstandes angegriffen werden.
Um eine maximale Übertragung der Wärme vom Widerstand zur Heizkammer durch die wärmeleitende Wand hindurch zu erzielen, sind in diesen Wänden 2 und 3 Kanäle 4 angebracht. Diese Kanäle verbinden den Widerstand mit der Heizkammer und haben den Zweck, den Wärmeübergang in .die Kammer r zu erleichtern. Es kann auf diese Weise in .der Kammer i eine Temperatur von i 40o bis i 5oo° C erreicht werden, welche für das Brennen von Porzellan notwendig ist. Durch die Kanäle 4 strahlt Wärme direkt in die Heizkammer i und stellen sich mächtige kalorische Ströme ein, die sich in die Heizkammer i ergießen. Durch ;das Vorhandensein dieser Kanäle wird somit die kalorische Energie, welche durch die infolge Jouleschen Effektes in Wärme umgewandelte elektrische Energie erzeugt wird, vorzugsweise durch die Kanäle in das Innere der Kammer i geleitet.
In den Fällen, wo man vermeiden will, daß der Stoff, welcher den Widerstand bildet, der chemischen Einwirkung von flüchtigen Gasen ausgesetzt wird, besonders von Kohlensäure, welche sich von den Produkten löst, welche der Brennwirkung unterworfen sind, können ,die Kanäle 4 in den wärmeleitenden Wänden @durch dünne Diaphragmen 7 geschlossen werden, die verhindern, daß die sich entwickelnden Gase den Widerstand erreichen (Abb. ja und Abb.2a).
Die Abb. i und 2 zeigen einen nach diesem Prinzip gebauten Ofen mit einer einzigen Kammer, welche durch zwei Widerstände, die hintereinander geschaltet sind, geheizt wird. Die Kanäle 4 in den Wänden 2 und 3 sind in diesem Falle an beiden Seiten offen und zylinderförmig. Der obere Teil der beiden Widerstände und die Heizkammer sind durch Gewölbe aus feuerfestem Material abgedeckt. Die Kohle oder ,der gekörnte Graphit des Widerstandes können auch einfach durch eine Schicht Quarzsand bedeckt sein. Wenn die Isolierung rund um :den Ofen richtig- ausgeführt ist, ist der thermische Wirkungsgrad sehr hoch.
Die Abb. ia und Abb. 2a zeigen einen ähnlichen Ofen -wie Abb. i und 2, Jedoch sind die Kanäle 4 in den Seitenwänden 2 und 3 gegen den Widerstand durch ein Diaphragma 7 abgeschlossen und erweitern sich gegen die Heizkammer i zu. Diese Ofentype kann sowohl mittels Einphasenstrom als auch mit Wechselstrom betrieben werden.
Die Abb. ib und 2b zeigen eine Ausführungsform für Dreiphasenstrom mit drei Widerständen, die zwei Heizkammern i beheizen. Bei dieser Ausführungsform erweitern sich die Kanäle 4 gegen die -Kammer hin, sind jedoch nicht .durch Diaphragrnen abgeschlossen. Es liegt auf der Hand, daß man auch einen Ofen mit sechs Widerständen und fünf Heizkammern i bauen kann; eine solche Anordnung ist sogar die wirtschaftlichste.
Nach Abb.3 und ¢ ist in jedem Widerstand eine Anzahl beiderseitig offener zylindrischer Röhren 8 angeordnet, die an einem Ende in den Heizraum i ausmünden. Diese Röhren 9 können aus zusammengepreßter Kohle oder ,besser aus Graphit bestehen, können sich gegen deii Rauin i hin erweitern und sind ringsum ,durch die Kohle oder den granulierten Graphit des Widerstandes umgeben. Diese Röhren können auch an einem Ende durch ein dünnes Diaphragma geschlossen sein. Abb. 3a und 4a zeigen eine solche Ausführungsform. Sie ist für Einphasenstrom eingerichtet und weist zwei Widerstände .auf, in -welchen die zylindrischen Röhren 8 angeordnet sind und die innerhalb des Widerstandes mit ihren verschlossenen Enden enden.
Abb. 3b und 4b zeigen eine Anordnung für Dreiphasenstrom, bei welcher die Röhren 8 ebenfalls durch Diaphragrnen 7 geschlossen sind und mit ihrem geschlossenen Ende im Widerstand liegen. Der mittlere Widerstand 5 wird hingegen von beiderseits offenen Röhren 8 durchsetzt, die in die beiden Kammern i ausmünden.
Die beschriebenen Ofen genügen allen Anforderungen der keramischen Industrie. Man kann z. B. Porzellangegenstände einem ersten Backvorgang bei 8oo bis goo° C unterwerfen, indem man die Widerstände bei niederer Spannung arbeiten läßt und eine Mehrzahl von ihnen hintereinander schaltet. Für die zweite Backperiode von 1400 bis i 500° C läßt man die Spannung zunehmen und läßt die Widerstände parallel arbeiten. Da die Heizkammer vollkommen unabhängig vom elektrischen Strom und von den Elektroden ist, :kann man leicht einen Tunnelc,fen für das Backen von Steinen konstruieren. Man kann die zu behandelnden Gegenstände entweder ;direkt in die Kammer i einsetzen (Kalk, Glas, Zement, Dolomite, Mabgnesite, feuerfeste Erden und Steine, Steine aus Tonerde usw.) oder in Muffeln, mit welchen man Elektroden, Porzellangegenstände usw. behandeln kann. Mit einer großen Muffel kann man auch :die verschiedensten chemischen und metallurgischen Verfahren ausführen, unter welchen unter anderem auch -die Verfahren, um feste Gegenstände bei hoher Temperatur mit Stickstoff zu behandeln. Die Ofen können auch dazu dienen, Eisen- und Stahlblöcke auf hohe Temperatur zu bringen, und für andere Zwecke beider Aufbereitung von Eisen.

Claims

PATENT-ANsPRÜCFIE: i. Elektrischer Ofen, bei welchem die Heizkammer von den Heizwiderständen durch eine wärmeleitende Wand getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß -in der Wand Kanäle angebracht sind, welche den Wärmeübergang von den Widerständen zum Innern der Heizkammer unterstützen. a. Elektrischer Ofen nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch Röhren gebildet werden, welche die Kammerwand :horizontal durchsetzen. 3. Elektrischer Ofen nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren elektrisch leitend sind. 4. Elektrischer Ofen nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren aus Kohlenstoff bestehen. 5. Elektrischer Ofen nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren aus Graphit bestehen. 6. Elektrischer Ofen nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren den elektrischen Widerstand wenigstens teilweise durchsetzen. 7. Elektrischer Ofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle vorzugsweise zylindrisch oder gegen die Heizkammer sich erweiternd in der Wandung verlaufen und entweder gegen die Heizkammer offen oder durch ein dünnes Diaphragma gegen ihn geschlossen sind.