DE513581C - Elektrisch beheizter Tunnelofen mit Vorwaerme-, Brenn- und Kuehlzone zum Brennen vonkeramischen Gegenstaenden bei hohen Temperaturen - Google Patents

Description

• Elektrisch beheizter Tunnelofen mit Vorwärme-, Brenn- und Kühlzone zum Brennen von keramischen Gegenständen bei hohen Temperaturen Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung von höchst feuerfesten Gerätschaften, wie sie vornehmlich für Versuchs- und Forschungszwecke, vereinzelt auch für die Technik erforderlich sind.
• Es sind bereits verschiedene Massen bekannt, welche bei sehr hohen Temperaturen, wie bei zooo°, und selbst bei Temperaturen von oberhalb 3000°, wie z. B. Magnesia, Zirkondioxyd sowie verschiedene andere feuerfeste Oxyde, Sficide und Nitride (z. B. Bornitrid), formbeständig bleiben.
• Auch sind Verfahren bekannt geworden, solche zumeist ganz unelastischen Stoffe, sei es durch Pressen, sei es auf dem Wege des Vergießens, zu verformen. Die so erhaltenen Formkörper sind jedoch stark porös und von geringer mechanischer Festigkeit, selbst wenn sie bei den höchsten, durch Kohlenfeuerung erzielbaren Temperaturen .gebrannt werden. Durch gewisse Zusätze zu den Massen läßt sich zwar die Sinterungstemperatur verringern, aber dadurch wird auch die Feuerfestigkeit bzw. die Formbeständigkeit gegenüber besonders hohen Temperaturen beeinträchtigt.
• Bis jetzt gab es keine Möglichkeit, in technischem Betriebe die Formlinge genügend hoch zu erhitzen, und zwar unter solchen Bedingungen, daß hierbei ihre chemische Zusammensetzung nicht beeinträchtigt wird. Wohl werden vereinzelt die Formlinge, sei es im elektrisch beheizten Kohlenrohr, sei es vermittels Brenngases iii besonders konstruierten Öfchen, auf Temperaturen von über zooo° erhitzt, aber diese Arbeitsweisen sind höchst umständlich und unsicher und lassen sich vor allem gewerblich nicht verwerten, weil nach jedesmaligem Erhitzen der Ofen sehr langsam abgekühlt werden muß, um dann zur Erhitzung eines neuen Formlings von neuem langsam angeheizt zu werden. Diese Arbeitsweise ist daher mit ungeheuren Wärmeverlusten und überaus starkem Verschleiß der Vorrichtung,. welche dauernd abgekühlt und von neuem auf die höchste Temperatur erhitzt werden muß, verbunden. Auch das Erhitzen der Formlinge nach dem von dem Erfinder erfundenen Verfahren durch Einbettung in Kohlengrieß führt hier nicht zum Ziele, trotzdem der Kohlengrieß an sich sehr hoch erhitzt werden kann, und zwar aus dein Grunde nicht, weil bei Temperaturen oberhalb tgoo° selbst Magnesia bei Berührung mit Kohle zu Magnesium reduziert wird, welches sofort verdampft.
• In den letzten Jahren ist die Beheizung mit Hochfrequenzströmen entwickelt worden. Hierbei wird das zumeist metallische Schmelzgut in feuerfesten Tiegeln, mitunter auch elektrisch nichtleitendes Schmelzgut in Tiegeln aus elektrisch leitenden Stoffen vermittels von außen angebrachten, durch Hochfrequenzströme. durchflossenen Spulen erhitzt. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Dienstbarmachung dieser Beheizungsart zum Brennen keramischer Erzeugnisse in tunnelartigen Ofen.
• Nach dem vorliegenden Verfahren wird das Brennen in einem Rohrofen nach Abb. i und 2, ähnlich wie in den bekannten Tunnelöfen, vorgenommen. Der wesentliche Bestandteil des neuen Ofens ist ein Solenoid z 'aus Kupfer- oder aus anderen Metalldrähten, welches in einen Hoch- bzw. Mittelfrequenzstromkreis eingeschaltet ist. Das Solenoid i umgibt die Wandungen 2 des Ofens, welcher aus irgendeinem elektrisch nichtleitenden Baustoff, z. B. Ton, Schamotte u. dgl., besteht, und welcher nicht einmal besonders feuerfest zu sein braucht.
• Die Hitzeentwicklung wird in den Wandungen 3 erzeugt, welche aus elektrisch leitenden Stoffen bestehen, und in welchen die Hitze erzeugenden Wirbelströme durch den Hochfrequenzstrom hervorgerufen werden. Diese Wandungen 3 können aus jedem schwer schmelzbaren, dabei aber elektrisch, wenigstens bei hohen Temperaturen, leitenden Stoff bestellen. Gepreßte Elektrodenkohlenmasse, Graphit, Bleche aus schwer schmelzbaren Metallen, wie Wolfram, Molybdän, Tautal, sowie deren Carbide, Silicide, Nitride (z. B. Bornitrid) für sich oder Mischungen miteinander kommen hierbei besonders in Betracht. Was die Wandstärke dieser Heizwandungen 3 anbetrifft, so müssen sie natürlich selbst bei höchsten Temperaturen, welche im Ofen erzeugt werden sollen, eine gewisse mechanische Festigkeit aufweisen. In elektrischer Hinsicht ist zu beachten, daß bei guten elektrischen Leitern die Wirbelströme und somit -die Hitzwirkung nur in den äußeren, Bruchteile eines Millimeters starken, dem Solenoid zugekehrten Seiten hervorgerufen werden. Bei sogenannten Halbleitern, z. B. -gepreßter Kohle und Graphit, können diese Schichten, in welchen die Wirbelströme hervorgerufen werden, hingegen etliche Zentimeter stark sein.
• Die Sohlenplatte 6, die aus gleichem Stoff wie die übrigen Heizwandungen 3 sein kann, ist zweckmäßigerweise so ausgestaltet, daß sie Vorsprünge und Gleitleisten 8 aufweist, auf welchen die Tragplatten;, die auch als Kapseln ausgebildet sein können, fortgeschoben werden. Auf diesen Tragplatten 7 oder in den entsprechenden Kapseln befinden sich die zu brennenden Formlinge, welche vorher getrocknet oder, was noch zweckmäßiger ist, vorgeglüht wurden.
• In ähnlicher Weise wie bei den bekannten Ttuznelöfen werden die zu brennenden Formlinge auf ihren Tragplatten von Zeit zu Zeit setwas vorgeschoben, und so gelangen die Formlinge langsam zu der Stelle des Ofens (zumeist die Mitte), wo die Ofenglut am höchsten ist und welche bei geeigneten Wandungen bis über 3ooo° betragen kann; bei weiterem Vorstoßen der Tragplatten gelangen die Formlinge in die weniger heiße Ofenstrecke, bis allmähliche Abkühlung eintritt.
• Wie es sich herausgestellt hat, werden in den von dem Hochfrequenzsolenoid umgebenen Leitern nicht nur auf der der Länge des Solenoids entsprechenden Strecke, sondern noch in erheblichem Maße darüber hinaus Wirbelströme, wenn auch schwächere und dementsprechend auch geringere Hitzewirkungen, hervorgerufen.
• Der Ofen weist daher schon eine gewisse Abstufung bzw. Abschwächung in der Erhitzung der Ofenenden gegenüber der Ofenmitte auf, selbst wenn er durch ein einziges, von Hoch- und Mittelfrequenzströmen durchflossenes Solenoid auf etwa 2/3 seiner Länge umgeben ist. Dadurch, daß die Windungen des Solenoids in der Ofenmitte enger aneinander als- an den Enden gehalten werden, wird diese Abschwächung der Hitzewirkung noch stärker abgestuft.
• Das gleiche läßt sich erreichen, wenn man entlang dem Ofen mehrere parallel, oder hintereinandergeschaltete, mittels Hoch- oder Mittelfrequenzströme gespeiste Solenoide anordnet. Auch kann in der Weise verfahren werden, daß man die Strecke, wo die höchste Temperatur erreicht werden soll, durch Hoch- oder Ivlittelfrequenzströme beheizt, für die Enden des Ofens jedoch andere Beheizungsarten benutzt, z. B. Widerstandsheizung vermittels Kohlengrieß, Widerstandsstäbe oder Heizdrähtwickelung 12 (Abb. 2), welche an der Außen- oder Innenseite der Wandungen .3 angebracht sind.
• Die Vorwärmung kann auch in verschiedener anderer Weise ausgeführt werden. So z. B. können die Wandungen 3, die aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Stoff bestehen, selbst als Heizwiderstand ausgestaltet werden, indem sie an ihren Enden mit Stromzuführungen versehen und an geeignete Elektrizitätsquellen von niedriger Periodenzahl angeschlossen werden. In besonderen Fällen kann die Vorwärmung auch durch hoch überhitzte Gase oder durch Verbrennung von Gas-Luft-Gemischen _ vorgenommen werden, indem beispielsweise die Gaseinführung bei io und die Gasabführung bei i i vorgenommen wird.
• Zwecks besseren Wärmeaustausches zwischen .den bereits hoch erhitzten und im Abkühlungsstadium befindlichen Formlingen einerseits und den im Anwärmestadium befindlichen andererseits kann es zweckmäßig sein, den Brennöfen nach Abb.3 derartig auszugestalten, daß zwei Reihen von Formlingen, die durch die Zwischenleiste g voneinander getrennt sind, in entgegengesetzter Richtung vorgeschoben werden. Von ähnlicher Wirkung wäre eine Anordnung, bei welcher die beiden Reihen der Formlinge nicht nebeneinander, sondern übereinander (in zwei Stockwerken) in entgegengesetzter Richtung fortbewegt würden. Dieses könnte ohne weiteres beim entsprechend höher gebauten Ofen nach Abb. i und 2 ausgeführt werden, wenn etwa in der Mitte der senkrechten Wandungen 3 genügend starke Leisten oder sonstige Stützpunkte zur Aufnahme einer zweiten Tragplatte nebst Formlingen vorgesehen würde.
• Sind die zu brennenden Formlinge selbst platten- oder kapselartig, so. können sie mitunter auch ohne Vermittlung von besonderen Tragplatten in den Ofen eingesetzt werden.
• Da die thermische Nutzwirkung der Hochwie Mittelfrequenzströme um so besser ist, je geringer der Zwischenraum zwischen dem Solenoid und dem eigentlichen Heizkörper (in diesem Falle Heizwandungen 3) ist, in welchem die Wirbelströme erzeugt werden, so ist es wichtig, eine möglichst wirksame Wärmeisolierung zwischen den Heizwandungen 3 und dem Solenoid i anzuwenden. In vielen Fällen kann das in der Weise geschehen, daß die äußere Ofenwand 2 aus porösen kieselgur-, magnesia- oder asbesthaltigen Platten aufgebaut und der Zwischenraum ¢ zwischen ihnen und der Heizwandung 3 mit Magnesia usta, Ruß o. dgl. ausgefüllt ist.
• Die hier geschilderte Vorrichtung ermöglicht, in ununterbrochener Weise mit verhältnismäßig geringem Stromaufwand und mit ungeschulten Kräften Formlinge auf jegliche Temperatur und in beliebiger Gasatmosphäre zu erhitzen und das Brennen selbst bei Temperaturen von 3000° und vielleicht darüber vorzunehmen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrisch beheizter Tunnelofen mit Vorwärme-, Brenn- und Kühlzone zum Brennen von keramischen und ähnlichen Gegenständen bei hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen bzw. ein Teil davon durch Hoch- oder Mittelfrequenzströme induktiv erhitzt wird.
2. 2. Tunnelofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände aus hoch feuerfesten, bei hoher Temperatur elektrisch leitenden Stoffen bestehen.
3. 3. Tunnelofen nach Anspruch i und 2, dadurch-gekennzeichnet, daß zwecks Hervorbringung einer stufenweisen Apwärmung des Brenngutes das von Hoch- oder Mittelfrequenzströmen durchflossene Solenoid üi seiner Mitte enger aneinanderliegende Windungen als an den Seiten aufweist oder in mehrere Solenoide, welche parallel oder hintereinandergeschaltet sind, unterteilt ist, wobei dieselben verschieden dichte Wickelungen entsprechend den gewünschten Temperaturabstufungen aufweisen.