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Elektrischer Widerstandsofen mit wärmeisolierender Auskleidung der
Ofenkammer. Um bei elektrischen Widerstandsöfen den Strombedarf herabzusetzen, wird
die Ofenkammer mit einer gut wärmeisolierenden Auskleidung versehen. Als besonders
zweckmäßig hat sich bisher die Verwendung einer Auskleidung aus Zirkoniumoxyd erwiesen,
da dieses :erst bei etwa 270o° C schmilzt. Immerhin konnte bei Ofen mit einer
derartigen Zirkoniumoxydauskleidung die Ofentemperatur nur bis auf etwa a6oo° C
gesteigert werden, da bei einer 260o° übersteigenden Temperatur die Wärmeleitfähigkeit
des Zirkoniumoxydes nicht mehr gering genug ist und da dieses zudem auch im hocherhitzten
Zustande erheblich Dämpfe abgibt, die den Heizkörper angreifen.
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Die Erfindung bezweckt nun die Herstellung eines elektrischen Widerstandsofens
mit wärmeisolierender Auskleidung, bei dem die Ofentemperatur ohne großen Strombedarf
bis in die Nähe des Schmelzpunktes von Wolfram, also auf 3000° C und darüber gesteigert
werden kann. Zu diesem Zweck findet erfindungsgemäß eine Auskleidung aus porösem
Wolfram Anwendung, dessen spezifisches Gewicht nur annähernd die Hälfte von kompaktem
Wolfram, also an Stelle von i g. i 3 nur etwa io und zweckmäßig sogar noch darunter
ist. Während die Wärmeleitfähigkeit einer solchen porösen Wolframauskleidung zufolge
der zwischen den festen Bestandspartikelchen vorhandenen kleinen Lufträume nur ebenso
klein wie die von Zirkoniumoxyd ist, ist jedoch die Hitzebeständigkeit unvergleichlich
höher, denn auch Bise poröse Wolframauskleidung kann wie kompaktes Wolfram, ohne
zu schmelzen, auf über 3ooo° C erhitzt werden. Dabei ist aber selbst bei derart
hohen Ofentemperaturen der Strombedarf nur ein geringer, wie sich beispielsweise
daraus ergibt, daß ein mit der neuen wärmeisolierenden Auskleidung versehener Ofen,
dessen Glühzone 54omm Länge und 35mm lichte Weite besitzt, bei 285o° Ofentemperatur
nur 2q.Kilowatt und bei 3000° nur 3o Kilowatt zum Betriebe benötigt, gegen. etwa
aq.o bzw. 300 Kilowatt, wenn unter Fortfall der neuen Auskleidung das Metallgehäuse
nur mit äußerer Wasserkühlung benutzt wird.
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Damit bei den erreichbaren hohen Ofentemperaturen der in üblicher
Weise- aus Wolfram bestehende Heizkörper nicht durch von der Auskleidung abgegebene
Sauerstoff- oder sonstige Gasreste angegriffen wird, ist die
zweckmäßig
ringförmige und außen von einem Kühlmantel umgebene Schicht aus porösem Wolfram
gegenüber der Ofenkammer und dem in diese eingebrachten Heizkörper durch ein dicht
anliegendes Rohr aus Wolframblech abgedeckt. Letzteres bewirkt einen hermetischen
Abschluß der porösen Wolframau;skleidung und unterstützt gleichzeitig die Wirkung
des Heizkörpers durch Wärinerückstrahlung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung
ausgebildeten Ofens im senkrechten Schnitt dargestellt. Der dargestellte Ofen besteht
aus einem zylindrischen Metallgehäuse a, das, von einem Kühlmantel b umschlossen
und an beiden Stirnseiten mit Abschlußplatten c versehen ist. In beiden Abschlußplatten
sind unter Zwischenschaltung von kurzen Kühlmänteln d zentral und konachsial Rohre
e bzw./ gelagert, deren innere Enden untereinander durch eine Anzahl von
Wolframdräht:en oder -stäben g verbunden sind. Diese den Heizkörper des Ofens bildenden
Stäbe g werden mittels elektrischen Stromes, der durch die Klemmen g1 und g2 herangeführt
wird, beim Betriebe des Ofens zur hohen Weißglut gebracht.
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Die wärmeisolierende Auskleidung der Ofenkammer wird durch eine Schicht
h aus porösem Wolfram gebildet, dessen spezifisches Gewicht nur etwa die Hälfte
von kompaktem 'Wolfram ist. Als besonders zweckmäßig hat sich eine sojche Auskleidung
erwiesen, deren spezifisches Gewicht noch beträchtlich weniger also i o, nämlich
etwa" 6,7 ist. Diese Wolframschickt k ist zweckmäßig zwischen zwei konzentrischen
Rohren i und k eingeschlossen, von denen das äußere z, das zweckmäßig aus Kupfer
oder Molybdän besteht, fest an der Innenwand des Gehäuses a anliegt, während das
innere k, das zweckmäßig aus Wolframblech gestaltet ist, den Heizkörper g mit geringem
Spiel umschließt. Um die Auskleidung herzustellen, wird zweckmäßig- poröses Wolframpulver
zwischen diese beiden konzentrischen Rohre eingeschüttet und dann fest eingestampft.
Dies kann außerhalb des Ofens oder auch im Ofen geschehen. Durch die Ofenhitze kommen
die Partikelchen des porösen Wolframpulvers zur Schmelzung und untereinander sowie
auch mit den Beinschließenden Rohren zur festen Vereinigung. Man kann aber auch
unter Benutzung von geeigneten Formen aus porösem Wolframpulver durch Brennen und
nachfolgendes Sintern Ring= körper herstellen, die dann in die Ofenkammer paßrecht
eingesetzt' bzw. entsprechend anein.. I andergefügt werden. Im letzteren Falle können
die einschließenden Rohre i und k auch fortfallen.
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Durch das innere Wolframblechrohr fz wird beim Betriebe des Ofens
der Zutritt von aus der porösen Wolframschicht austretenden Gasen zum Heizkörper
g verhindert. Da das Rohr k durch Wärmestrahlung glühend wird, so unterstützt es
durch Rückstrahlung die Wirkung des Heizkörpers auf den in den Ofen eingebrachten,
zu schmelzenden, zu glühenden oder zu sinternden Stoff oder Körper. Um den Glüh-
-oder Schmelzprozeß beobachten zu können, ist das eine mittlere Rohr/ des
Ofens mit einem Schauloch L versehen. Soll das Glühen oder Schmelzen bei Gegenwart
von indifferenten oder reduzierenden Gasen erfolgen, so wird das entsprechende Gas
mittels des Rohrstutzens m in das, Rohr/ eingeleitet und nach Durchstreichen
der Ofenkammer vom Rohr e fortlaufend abgeleitet. Bei Vakuumbetrieb wird der Rohrstützen
m hermetisch abgeschlossen und an das Rohr e eine Vakuumleitung angeschlossen.
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Die Gestalt des Ofengehäuses, der Ofenkammer und des Heizkörpers kann
eine beliebige sein. Letztere kann beispielsweise auch aus einer Draht- oder Bandschraube
oder einem dünnwandigen Rohr bestehen. Die Länge der neuen porösen Wolframauskleidung
h kann so bemessen sein, daß sie nicht nur, wie dargestellt, den Heizkörper g umschließt,
sondern den ganzen Innenraum des Gehäuses, also auch die beiden freien Endräurne
ti und o desselben ausfüllt. Auch können gegebenenfalls diese einer geringeren Wärmeeinwirkung
ausgesetzten Endräume n, o
durch anderes Isolationsmaterial ausgefüllt werden,
wenn es darauf ankommt, selbst geringste Gasspuren vom Heizkörper und dem zu behandelnden
Stoff fernzuhalten.