DE490963C - Verfahren zum Schmelzen von Quarz im Hochfrequenz-Induktionsofen - Google Patents
Verfahren zum Schmelzen von Quarz im Hochfrequenz-InduktionsofenInfo
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- C03B5/021—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by induction heating
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schmelzen von Quarz bzw. zur Herstellung
von Gegenständen daraus, bei dem der Rohstoff auf elektrischem Wege geschmolzen wird.
Es ist bekannt, Quarz in einem Tiegel zu schmelzen, der in einem Ofen oder durch. Gebläse bzw. durch Einschaltung in einen Stromkreis als Widerstand, also durch unmittelbare elektrische Widerstandsheizung erhitzt wird.
Es ist bekannt, Quarz in einem Tiegel zu schmelzen, der in einem Ofen oder durch. Gebläse bzw. durch Einschaltung in einen Stromkreis als Widerstand, also durch unmittelbare elektrische Widerstandsheizung erhitzt wird.
Es ist auch schön vorgeschlagen worden, Quarz durch Anwendung der sogenannten Hochfrequenz-Induktionsheizung
zu schmelzen; über diesen allgemeinen Vorschlag hinaus sind jedoch
Regeln hierfür bisher nicht bekannt geworden.
Das Verfahren nach der Erfindung bezieht sich auf eine besondere Anwendung der Hochfrequenz-Induktionsheizung
zum Schmelzen von Quarz, bei der in das Schmelzgut ein aus leitendem, schwer schmelzbarem Material, vorzugsweise
Graphit oder Kohle, hergestellter Heizkörper beliebiger Gestalt eingebettet wird.
Dieser wird unter dem Einfluß der Induktionsströme, die beispielsweise eine Frequenz von
wenigstens 5000 Perioden je Sekunde besitzen, schnell auf die zum Schmelzen von Quarz notwendige
Temperatur gebracht, so daß der ihn umgebende Quarz schmilzt. Das neuartige Verfahren weist außerordentliche Vorteile den
bekannten Erhitzungsmethoden gegenüber auf und stellt daher einen beträchtlichen technischen
und wirtschaftlichen Fortschritt dar.
Bei der Widerstandserhitzung geht der Strom durch den aus dem Widerstandsmaterial hergestellten
Tiegel, der im allgemeinen beim Schmelzen von Quarz aus Kohlenstoff besteht, hindurch. Dies setzt außer einem überall
gleichen Querschnitt der Wandungen dieses Tiegels voraus, daß er mit Anschlüssen für die
Stromeinführung versehen ist und durch diesen mit den Klemmen eines Stromerzeugers verbunden
werden kann. Bei den auftretenden hohen Temperaturen ist dieser Anschluß sehr schwierig
herzustellen. Ferner ist es bei der Erhitzung durch Widerstand notwendig, Ströme von sehr
starker Intensität zu verwenden, um Tiegel von großem Durchmesser auf hohe Temperatur
zu bringen.
Bei dem neuartigen Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird dagegen der die Erhitzung
bewirkende leitende Heizkörper in einem elektrischen Felde vollkommen isoliert und lediglich durch die Induktionsströme auf
die zum Schmelzen erforderliche hohe Temperatur erhitzt. Eine Wärmeableitung findet also
überhaupt nicht statt. Der Heizkörper kann außerdem beliebige Gestalt haben, ohne daß
dadurch die Gleichmäßigkeit der Erhitzung leidet.
Die Erhitzung geht mit großer Geschwindigkeit vor sich; der Heizkörper wird in ganz g0
wesentlich kürzerer Zeit als bei der Widerstandserhitzung und mit wesentlich geringeren Strom-
stärken auf die benötigte gleichmäßige Temperatur von 2000 ° C etwa gebracht. Beispielsweise
wird ein Körper von 600 mm Länge und 120 mm Durchmesser bereits in 3oMinuten durch
eine Energieaufwendung von 15 kW auf 2000 ° erhitzt.
Um eine entsprechende Erhitzung durch Widerstand bis auf diese Temperatur durchzuführen,
müßte man eine Stromstärke von ungefähr 8000 Amp. aufwenden; der Körper
müßte wenigstens auf das Doppelte verlängert werden, um die Anschlußklemmen für die
Einführung des Stromes auf genügend niedriger Temperatur zu halten; und diese Anschlüsse
selbst würden sehr schwer herzustellen sein und eine große Komplikation bedingen.
Bei der Erhitzung des in das Schmelzgut eingebetteten Heizkörpers durch elektromagnetische
Induktion wird ein außerordentlich guter thermischer Wirkungsgrad erzielt, weil keinerlei
Verlust durch die Stromanschlüsse stattfindet und der Körper gänzlich isoliert ist. Der Wärmewirkungsgrad
ist am günstigsten im Falle der Verwendung von Graphit als Material für den Heizkörper, der gerade beim Schmelzen von
Quarz hierfür in erster Linie in Frage kommt. Die neuartige Schmelzmethode gestattet weiterhin
eine große Einfachheit in der Konstruktion der Schmelzofen. Ferner kann man nach dem
Verfahren gemäß der Erfindung Gegenstände aus geschmolzenem Quarz von beliebiger Form
erhalten, auch in einem Arbeitsgange fertig glasierte ebenso wie Hohlkörper, die an einem
Ende oder an beiden Enden geschlossen sind. In den Zeichnungen sind beispielsweise verschiedene
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Abb. ι ist ein axialer Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines an seinem
unteren Ende geschlossenen Hohlkörpers.
Abb. 2 zeigt eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung von Tiegeln.
Abb. 3 zeigt eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines Stückes von komplizierterer
Form.
Abb. 4 zeigt eine entsprechende Vorrichtung zum Formen von Stücken aus geschmolzener
Kieselerde.
Bei der in Abb. 1 veranschaulichten Vorrichtung zur Herstellung eines an seinem unteren
Ende geschlossenen Hohlkörpers ist der Heizkörper «ein Stab aus Graphit oder amorphem
Kohlenstoff; die Beschickung b wird von Sand oder geeignet gemahlenem Bergkristall oder
irgendeinem anderen Ausgangsmaterial, das ■^jnehr als 99,5 % Kieselerde enthält, gebildet;
diese^Beschickung ist in einem Behälter c enthalten,
dlsr'aiJSsEprzellan, geschmolzener Kieselerde
oder irgendelöem^anderen Isoliermaterial
bestehen kann. Die FoniTziHaä^rd mit ihrem
unteren Teil in die Beschickung^erageiaucht.
Um den Behälter c herum ist eine spiralförmige Wicklung d aus Kupfer- oder Aluminiumrohr
angeordnet, welche von einem Wechselstrom von sehr hoher Frequenz (z. B. 40 000 Perioden pro Sekunde) durchflossen wird, der
auf bekannte Weise mittels eines Alternators von hoher Frequenz, eines Bogen- oder Funkenerzeugers
oder mittels Lampen mit drei Elektroden erzeugt wird. Die Umwicklung des Rohres d um die Isolierwandung c herum wird
so bewirkt, daß das Maximalfeld erzeugt wird, welches mit der Spannung zwischen Spiralen
und der Stromintensität vereinbar ist. Das Rohr kann durch einen Wasserumlauf abgekühlt
werden.
Unter diesen Bedingungen wird der Heizkörper α sehr schnell auf eine sehr hohe Temperatur
gebracht, und die Beschickung schmilzt gleichmäßig um den Kern. Man unterbricht den Schmelzvorgang, wenn das Stück die gewünschte
Dicke erreicht hat. Der erzielte Hohlkörper ist bei e punktiert veranschaulicht.
Will man dann diesen Hohlkörper in eine andere Form bringen, so braucht man nur den Stab a
schnell herauszuziehen und den Hohlkörper in eine geeignete Außenform zu bringen, in der
er gepreßt oder ausgeblasen werden kann. Um nach diesem Verfahren ein an beiden Enden geschlossenes festes Stück zu erhalten,
braucht man nur den Kern vollständig in die Beschickung einzutauchen (s. Abb. 2).
Abb. 2 zeigt einen Heizkörper et1, der zur
Herstellung von Tiegeln bestimmt ist. Das erhaltene Stück ist bei e1 punktiert veranschaulicht.
Nach Abkühlen des Ofens teilt man dieses Stück in zwei gleiche Teile nach Linie x-x,
so daß man zwei Quarztiegel erhält. Der Heizkörper a1 kann dann für eine neue Schmelzung
dienen.
Um kompliziertere Stücke zu erhalten, muß der Heizkörper natürlich aus mehreren Teilen
bestehen, um das Herausheben des erschmolzenen Gegenstandes zu ermöglichen, und er muß
nach Bedarf Kerne enthalten. Abb. 3 ver- X05 anschaulicht die Form az eines Isolators aus
Kieselerde.
Die in Abb. 4 veranschaulichte Vorrichtung gestattet es, ein Stück geschmolzener Kieselerde
in die geeignete Form zu bringen.
Diese Vorrichtung dient speziell dem Erweichen von Stücken aus durchsichtiger Kieselerde
für optische Zwecke, um ihnen fast die endgültige Form vor dem Schleifen zu geben.
Der Heizkörper ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Er umfaßt einen Teil «4 mit
einer Aussparung, die die Form einer der Flächen der herzustellenden Linse oder eines
sonstigen Stückes hat, und einen Kolben «s
mit einer Aussparung, die der Form der anderen Fläche des Werkstückes entspricht. Das zu
erweichende Stück wird bei g angebracht.
Ist die Temperatur erreicht, so senkt man den Kolben as auf den festen Teil «4 hinab, und das
Stück g nimmt die gewünschte Form an. Es ist in allen Fällen sehr leicht, den Behälter
c mit einem dichten Deckel zu versehen, da keine Stromzuleitung durch ihn hindurchgeführt
zu werden braucht. Die Erfindung eignet sich also sehr gut für Schmelzungen im Vakuum, wenn man beispielsweise geschmolzene
ίο Kieselerde ohne Blasen erhalten will. Man kann
auch gewünschtenfalls bei Atmosphärendruck arbeiten; eine etwas oxydierende Atmosphäre
verbessert, da sie die Rediiktion der Kieselerde bei hoher Temperatur verringert, das geschmolzene
Produkt.
In der obigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Beschickung von Kieselerde
gebildet wird; natürlich könnte auch, ohne daß an der Erfindung atwas geändert wird, die Be-
ao schickung- von einem Gemisch, welches sehr
reich an Kieselerde ist, gebildet werden, um beispielsweise besondere Gläser von einem
Kieselerdegehalt von über 90 °/0 zu erhalten, deren Schmelztemperaturen sich denen nähern,
welche für reine Kieselerde benutzt werden, und welche wegen ihrer Eigenschaften diesem
letzteren Produkt fast gleichwertig sind.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Schmelzen von Quarz im Hochfrequenz-Induktionsofen, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem leitenden Material, vorzugsweise Graphit oder Kohle, hergestellter Heizkörper beliebiger Gestalt vollständig oder nahezu vollständig in das Schmelzgut eingebettet und durch das magnetische Hochfrequenzfeld so lange erhitzt wird, bis das ihn umgebende Schmelzgut geschmolzen ist.Hierzu ι Blatt ZeichnungenBERLIN. GEDRUCKT IN DER
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR490963X | 1923-11-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE490963C true DE490963C (de) | 1930-02-08 |
Family
ID=8904405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES65812D Expired DE490963C (de) | 1923-11-02 | 1924-04-24 | Verfahren zum Schmelzen von Quarz im Hochfrequenz-Induktionsofen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE490963C (de) |
FR (1) | FR585213A (de) |
GB (1) | GB224163A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1100887B (de) * | 1954-06-30 | 1961-03-02 | Quartz & Silice Sa | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus durchsichtigem, reinem Quarz |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995025416A1 (en) * | 1994-03-16 | 1995-09-21 | Larkden Pty. Limited | Apparatus for eddy current heating, heat storage, electricity generation, and lens moulding process |
-
1923
- 1923-11-02 FR FR585213D patent/FR585213A/fr not_active Expired
-
1924
- 1924-04-24 DE DES65812D patent/DE490963C/de not_active Expired
- 1924-05-05 GB GB11039/24A patent/GB224163A/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1100887B (de) * | 1954-06-30 | 1961-03-02 | Quartz & Silice Sa | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus durchsichtigem, reinem Quarz |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB224163A (en) | 1924-11-06 |
FR585213A (fr) | 1925-02-23 |
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