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Verfahren zur Herstellung elektrisch beheizter Glüh- und Schmelzöfen.
Elektrisch beheizte Glüh- und Schmelzöfen mit stromdurchflossener Heizdrahtwicklung
und zylindrischer oder prismatischer Ofenkammer werden meist in der Weise ausgeführt,
daß ein die Ofenkammer bildendes wärmeleitendes Rohr mit dem Heizdraht schraubenförmig
umwickelt wird. Für Tiegelöfen ist zwar auch schon vorgeschlagen worden, die Heizdrahtwicklung
in ein Innengewinde der die Ofenkammer bildenden konischen
Wandung
einzulegen, so daß alsdann der in den Ofen eingesetzte Tiegel der unmittelbaren
Wärmestrahlung der Heizdrahtwicklung ausgesetzt ist. Ofen mit langgestreckter zylindrischer
öder prismatischer Ofenkammer konnten mit einer solchen frei strahlenden und in
ein Innengewinde der Ofenkammer unverrückbar eingelagerten Heizdrahtwicklung jedoch
bisher nicht versehen werden, da ein Einlegen des Heizdrahtes von Hand nur bei kurzer
und konisch sich erweiternder Ofenkammer möglich ist.
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Die Erfindung bezweckt nun, auch solche Glüh- und Schmelzöfen, die
eine langgestreckte zylindrische oder prismatische Ofenkammer aufweisen, mit einer
frei strahlenden, unverrückbar eingelagerten Heizdrahtwicklung, und zwar auch sogar
mit einer sehr eng gewundenen und demgemäß äußerst wirksamen Heizdrahtwicklung zu
versehen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß von einem der Form des Ofeninnengewindes
entsprechenden schraubenförmigen Kern Gebrauch gemacht, auf dessen Gewindespitzen
der Heizdraht außerhalb des Ofens schraubenförmig aufgewickelt wird. Kern mit Heizdrahtwicklung
wird darauf in das noch keine wärmeisolierende Auskleidung besitzende Ofengehäuse
eingesetzt, dann erst die Auskleidung in das Gehäuse eingebracht und schließlich
die Heizdrahtwicklung an den Stromzuführungen des Gehäuses festgelegt und der Kern
unter Zurücklassung der Wicklung aus der Ofenkammer entfernt. Der Aufbau des Ofens
läßt sich auf diese Weise bei äußerst sicherer Einbringung der Heizdrahtwicklung
einfach gestalten. Mit den erfindungsgemäß hergestellten Ofen können zufolge des
Umstandes, daß eine langgestreckte und enggewundene Heizdrahtwicklung ohne Kurzschlußgefahr
bis zur hohen Weißglut erhitzt werden kann, sehr hohe Ofentemperaturen erzielt werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung
hergestellten Ofen und den zu. ihrer Herstellung benutzten Kernen dargestellt.
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Abb. r zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Ofen mit zylindrischer
Ofenkammer.
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Abb. a zeigt eine Ansicht eines schraubenförmigen Kernes zur Einbringung
der Heizdrahtwicklung.
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Abb. 3 und q. zeigen einen Ofen mit prismatischer Ofenkammer im Schnitt
und in Oberansicht.
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Abb. 5 und 6 zeigen einen für diesen Ofen geeigneten Einbringungskern
im Schnitt und in Oberansicht.
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Der in Abb. z dargestellte Ofen besteht aus einem zylindrischen Metallgehäuse
rz, an dessen beiden Enden Abschlußplatten b unter Zwischenschaltung von Dichtungen
c befestigt sind. Im Innern ist das Gehäuse mit einer feuerfesten Auskleidung d,
etwa aus Aluminiumoxyd oder Zirkonoxyd, versehen, die die zylindrische Ofenkammer
e einschließt. An das eine Ende der Ofenkammer ist ein Anschlußstutzen f für das
die Ofenkammer beim Betriebe des Ofens fortlaufend durchfließende reduzierende oder
indifferente Gas angeschlossen. Am anderen Ende schließt sich an die Ofenkammer
ein Rohr g von annähernd gleichem Innendurchmesser an, das nach außen durch ein
Beobachtungsglas h abgeschlossen ist. Der Abfluß des Reduktionsgases erfolgt durch
einen am Rohr g angebrachten seitlichen Stutzen i. Die Innenwandung der feuerfesten
Auskleidung d ist zu einem Innengewinde h ausgebildet, in dessen Gewindegängen eine
schraubenförmige Heizdrahtwicklung L aus beliebigem hitzebeständigen Material, vorzugsweise
aus Wolfram, liegt. Die Enden der Wicklung l sind an zwei im Gehäuse a isoliert
eingesetzten Klemmen m befestigt. Sowohl das Ofengehäuse a als auch das die Fortsetzung
der Ofenkammer bildende, beim Betriebe sehr heiß werdende Rohr g sind mit Kühlmänteln
n bzw. o umkleidet. Der Zu- und Abfluß des Kühlmittels erfolgt durch die Stutzen
p bzw. q.
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Zur Herstellung des beschriebenen Ofens bedient man sich erfindungsgemäß
des in Abb. a gezeigten Kernkörpers r, der, wie ersichtlich, ein der Form
des Ofeninnengewindes angepaßtes Gewindes besitzt. In eine I;Üngs des vorspringenden
Gewindeganges (Gewindespitzen) dieses Kernes verlaufende Nut wird die Heizdrahtwicklung
l eingelegt und darauf der Kern samt Wicklung in das noch nicht ausgekleidete Ofengehäuse
a so eingesetzt, daß das untere Kernkörperende in die gleich groß bemessene Bohrung
der unteren Abschlußplatte b und des Anschlußstutzens f eintritt. Um den dadurch
in Stellung gehaltenen Kernkörper r wird nunmehr angefeuchtetes Auskleidematerial
geschüttet und dieses fest eingestampft. Darauf werden die Enden der Heizdrahtwicklung
L mit den Elektroden in verbunden, was sich leicht bewirken läßt, wenn an den betreffenden
Stellen die Auskleidungsmasse etwas gelockert und darauf wieder nachgestampft wird.
Man kann aber auch sofort nach dem Einsetzen des Kernkörpers die Heizdrahtwicklüng
mit den Elektroden verbinden und dann erst die Auskleidungsmasse einbringen und
feststampfen. Der Kernkörper wird sodann durch Aufsetzen eines Schlüssels auf den
Vierkantkopf t aus der Auskleidung und der festgelegten Heizdrahtwicklung herausgeschraubt.
Nunmehr wird die Heizdrahtwicklung vorerst unter
mäßigen Strom gesetzt,
um aus der feuchten Auskleidung das Wasser auszutreiben und diese vollkommen zu
erhärten. Durch in bestimmten Zeiträumen stattfindenden Stromanstieg wird der Ofen
dann langsam auf die Betriebstemperatur gebracht, die bei Verwendung einer Heizdrahtwicklung
aus Wolframdraht beträchtlich mehr als z ooo° C beträgt.
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Sofern der Ofen nur auf Temperaturen bis i 8oo° C gesteigert zu werden
braucht, so können die Kühlmäntel n und o auch fortfallen. Ist es erforderlich,
in der Ofenkammer ein Vakuum aufrechtzuerhalten, wie beispielsweise bei der Sinterung
von Thorium oder Tantal, so wird der Einlaßstutzen f hermetisch abgeschlossen und
an den Stutzen i. eine Vakuumleitung luftdicht angeschlossen.
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Der keine Wasserkühlung besitzende Ofen nach Abb. 3 und 4, ist mit
einer prismatischen Ofenkammer e versehen. Auch bei diesem Ofen ist die Heizdrahtwicklung
l in die vertieften Gewindegänge eines in der Auskleidung d angebrachten, in diesem
Falle kantigen Innengewindes k eingelegt. ' Zur Herstellung dieses Ofens muß man
sich jedoch eines Kernkörpers von der etwa in den Abb. 5 und 6 gezeigten Ausführung
bedienen. Dieser Kernkörper besteht aus vier eine zentrale Bohrung tc einschließenden
Backenteilen v1, v=, v3, v4, um deren oberes und unteres Ende je ein Ring w gelegt
ist. Durch die Mittelbohrung erstreckt sich eine Spindel x mit Rechts- und Linksgewinde,
auf deren Gewindeteile zwei Preßmuttern y aufgeschraubt sind. Wird die Spindel so
gedreht, daß sich die Preßmuttern zueinander bewegen, so werden die Backenteile
v1, v2, v3, v4 fest gegen die Ringe w gepreßt und damit untereinander zu einer Einheit
verspannt. In diesem Zustande des Kernkörpers kann alsdann das Auflegen der Heizdrahtwicklung
und das Einbringen des Kernkörpers in das Ofengehäuse erfolgen. Auf den Bodenteil
des letzteren wird dabei zweckmäßig ein Unterstützungsstein gelegt, der eine mittlere
Bohrung aufweist, die größer ist als die untere Preßmutter y des Kernkörpers. Nachdem
die Auskleidungsmasse eingestampft und die W icklung l an den Klemmen m festgelegt
ist, wird zwecks Entfernens des Kernkörpers vorerst die Spindel x so lange gedreht,
bis die obere Preßmutter y aus der Bohrung u herausgetreten und die untere
Preßmutter von der Spindel x losgeschraubt und in die Bohrung des Unterstützungssteines
bzw. auf den Boden des Ofengehäuses gefallen ist. Die Spindel x mit der noch aufgeschraubten
oberen Preßmutter y wird dann nach oben aus dem Kernkörper herausgezogen. Darauf
wird der Ofen umgelegt und die Bodenplatte z desselben abgeschraubt, um nach Entfernung
des eingelegten Unterstützungssteines und der abgefallenen unteren Preßmutter bequem
an das untere Ende des Kernkörpers heranzukommen. nunmehr werden durch Drehung der
am oberen und unteren Spannring w angebrachten Schrauben w1 die schmalen Zwischenbacken
v2, v4 so weit gegeneinander bewegt, daß sie vom Innengewinde der Auskleidung
freikommen und nach oben aus der Ofenkammer herausgezogen werden können. Die noch
verbleibenden größeren Bakkenteile v1, v3 können nunmehr unter Abhebung von dem
Innengewinde gegeneinander bewegt und ebenfalls bequem aus der Ofenkammer herausgezogen
werden, worauf dann der Bodenteil des Ofens mit der noch fehlenden Auskleidungsmasse
versehen und die Bodenplatte z wieder befestigt wird. Auch dieser Ofen kann je nach
Erfordernis mit Gaszu-und -abführung oder Vakuumanschluß versehen werden.
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Die Steigung und Profilform des in der Ofenauskleidung durch Vermittlung
des eingesetzten Kernes erzeugten Innengewindes kann eine beliebige sein. Auch können
in jeden vertieften Gewindegang des Innengewindes statt eines Heizdrahtes deren
mehrere eingelegt werden.