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Brennofen. Das Brennen feiner keramischer Gegenstände, besonders von
Porzellan, erfolgt allgemein mittels Brennstoffheizung. Für Versuche ist auch elektrische
Außenbeheizung einer -Muffel in Form des Kohlegriesofens verwendet worden; im großen
ist dies undurchführbar einerseits wegen des ungleichmäßigen Abbrandes der Kohle
und andererseits wegen des hohen Wärmeverlustes, der durch das Temperaturgefälle
in den zwischen Heizkörper und Brenngut erforderlichen Muffelwandungen eintritt.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein elektrischer Widerstandsofen
geschaffen ist, bei dem keine Zwischenwandungen zwischen den Heizflächen und den
zu erwärmenden Gute vorhanden sind, sondern vielmehr die Widerstandskörper unmittelbar
das Brenngut durch Strahlung erwärmen und es mit einer im Verhältnis zur Größe des
zu brennenden Körpers außerordentlich großen strahlenden Fläche in zylindrischer
oder kuppelartiger Form rings umgeben. Hierdurch entsteht allseitige Erwärmung,
die durch unmittelbare Strahlung von der Heizfläche her und durch Zurückwerfung,
der Wärmestrahlen gegeben ist, die von einem Heizflächenteile auf irgendeinen anderen
oder auf die die Strahlung zurückwerfenden Wände der Ofenkammer treffen; demgemäß
wird das Temperaturgefälle von der Heizfläche zu dem zu behandelnden Gute verschwindend
klein, und das Gut kann ohne gefährliche Erwärmung der Heizfläche genügend hoch
erwärmt werden. Die Heizfläche kann dabei entweder aus einem entsprechend gebogenen
plattenartigen Körper oder aus einzelnen dicht nebeneinander angebrachten geradlinigen,
zur Kuppel gebogenen oder auch ringförmig angeordneten Heizstäben bestehen; die
Ausbildung in Gestalt einzelner Heizstäbe ist wirtschaftlich am günstigsten, weil
dann beschädigte Teile am einfachsten ersetzbar und außerdem durch Regelung der
Stromzufuhr zu den verschiedenen Teilen beliebigeWärmeverteilungen im Ofen erreichbar
sind.
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Zur Ermöglichung schneller Erhitzung der Heizstäbe ist deren Ausbildung
mit geringem Querschnitte zur Gestalt von Bändern wertvoll, die mit geringen Lücken
nebeneinandergereiht sind.
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Zu weiterer Vergrößerung der wärmeausstrahlenden Flächen nach der
dem Brenngut -zugekehrten Seite hin sind ferner in besonders günstiger Ausgestaltung
die Heizstäbe auf der dem Ofeninnern zuzukehrenden Seite mit Längsrippen versehen
oder beispielsweise dreikantförmig ausgebildet. Hierbei wird die Erwärmung des Gutes
beschleunigt und zugleich die der Ofenwandung zugestrahlte Wärme niedrig gehalten,
indem dieser Wandung nur verhältnismäßig kleine Flächen der glühenden Heizstäbe
gegenüberstehen.
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Eine weitere Verminderung der der Ofenwandung zugestrahlten Wärme
wird erreicht, indem die nach ihr hingewendete Rückseite der Stäbe konvex gestaltet
ist, so daß sie eine stark zerstreute Strahlung entsendet, die eine weniger hohe
Erwärmung der zunächstliegenden Ofenwandungsstellen ergibt als die von einer ebenen
Fläche entsandte Strahlung.
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Schutzbekleidungen auf den Rückseiten der Stäbe können zu noch weiterer
Verminderung der Wärmestrahlung gegen die Ofenwandungen vorgesehen sein.
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Der neue Ofen eignet sich auch zum Schmelzen schwerflüssiger Körper.
Hierzu sind einerseits Lichtbogenöfen bekannt, bei denen durch die unmittelbare
Wärmestrahlung oder auch durch Wärmeüberleitung von dem Lichtbogen der zu schmelzende
Körper erhitzt wird. Dabei kommen vielfach gewölbte Innenflächen des Ofens zur Verwendung,
durch die die Strahlung zurückgeworfen und auf das zu behandelnde Gut konzentriert
wird. Hierbei sind sehr hohe Temperaturen erzielbar, aber durch die Verbrennungserzeugnisse
des Lichtbogens tritt eine oft nicht zulässige Verunreinigung des zu behandelnden
Gutes ein. Es sind andererseits Widerstandsöfen bekannt, bei denen von elektrischen
Strom durchflossene Widerstandsstäbe oder -platten das zu schmelzende Gut entweder
durch Strahlung erwärmen oder auch durch Leitung, indem das Gut die Widerstandsstäbe
unmittelbar umgibt. Hierbei ist jedoch bei bloßer Verwendung der Strahlung keine
ausreichend hohe Temperatur erzielbar, da die Heizstäbe eine wesentlich höhere Temperatur
erhalten müssen, als an dem zu behandelnden Gute verlangt wird, und da die Stäbe
selbst hierbei schnell zugrunde gehen.
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Beim Ofen nach der Erfindung dagegen genügt die außerordentlich große
Heizfläche zum Schmelzen sehr schwerflüssiger Körper
ohne Schädigung
oder sonstige Unzuträglichkeiten.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiele
in Gestalt eines koppelförmigen Ofens mit einzelnen Heizstäben, und zwar ist Abb.
i ein lotrechter Schnitt des Ofens, Abb. 2 ein Grundriß dazu, Abb. 3 bis 7 Querschnitte
verschiedenartiger Heizstäbe.
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Auf einem Fundament i ist innerhalb eines parabelähnlich gewölbten
und mit einer reflektierenden Auskleidung 2 versehenen Ofengewölbes 3 ein Behälter
4 zur Aufnahme des Brenngutes oder Schmelzgutes etwa im Parabelbrennpunkte angeordnet.
Die spiegelnde Schicht 2 kann aus einem schwer schmelzbaren Metall bestehen.
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Zur Wärmeerzeugung dienen Heizstäbe 5, die däs in dem Behälter 4 stehende
Brenngut 6 von allen Seiten her durch Strahlung erhitzen, indem sie es koppelartig
umgeben.
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Bei Verwendung des Ofens zum Schmelzen wird an Stelle des Brenngutes,6
eine Schmelzpfanne eingesetzt, die das zu schmelzende Gut enthält.
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Die Heizstäbe sind an ihren der Ofenwandung 2, 3 zugekehrten Flächen
7 glatt ausgebildet, so daß sie der Wandung eine geringe Oberfläche zukehren und
geringe Strahlung zusenden, während sie auf der dem Brenngut zugekehrten Seite rippenartige
Vorsprünge 8 besitzen, demgemäß dem Brenngut oder Schmelzgut eine große strahlende
Oberfläche zukehren und es demgemäß schnell und hochgradig erwärmen.
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Im Hinblick auf Erzeugung großer strahlender Oberfläche bei einfacher
Herstellbarkeit und leichter Auswechselbarkeit sind die Heizstäbe im Vergleich zu
den gewöhnlichen im Querschnitt runden Heizstäben nach Abb.3 mit den Querschnittsformen
gemäß Abb.4 bis 7 ausgebildet. So kehrt der im Querschnitt dreieckige Stab nach
Abb. 4 dem Ofeninnern eine doppelt so- große Strahlungsfläche zu wie der Ofenwandung,
zu der eine Seite parallel liegt. Der flache Stab nach Abb. 5 andererseits besitzt
vor allem eine besonders große Wärmestrahlungsfläche und kann gegenüber der Ofenwandung
durch die obenerwähnten strahlungsverzehrenden Bekleidungen oder durch reflektierende
Oberflächen der Wandung zu geringerer Erhitzung dieser ausgebildet sein; so kann
beispielsweise seine der Wandung zugekehrte Fläche dicht mit Querrippen 9 besetzt
sein, die. nicht vom Strom durchflossen werden, also kälter bleiben und als Strahlungsschutz
wirken. Die Stäbe nach Abb. 6 und 7 endlich zeigen weitere Querschnittsformen mit
den bereits erwähnten längsverlaufenden Strahlungsrippen 8 und mit querverlaufenden
strahlungverzehrenden Rippen 9 der Rückseite; dabei ist gemäß A.bb. 7 die Rückseite
7 gewölbt, so daß sie die Strahlung der Rückseite zerstreut.
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Die sämtlichen Heizstäte besitzen verdickte Endteile io, die als wenig
erhitzte Durchführungsstellen dienen. Sie lassen sich aus den äls Baustoff für Anlaßwiderstände
bekannten Karbiden ohne Schwierigkeiten herstellen; bekannte Vorerhitzungseinrichtungen
können zu der notwendigen Erhitzung dienen, die derartige Leiter zweiter Klasse
erst zum Durchgange des Betriebsstromes befähigt. Die Durchführungsstellen können
in bekannter Art ausgebildet sein, und es können an ihnen Schaltanordnungen zur
Regelung des Stromdurchganges und der Temperaturen angebracht sein.