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Elektrischer Widerstandsofen Vorliegende Erfindung bezieht sich auf
einen elektrischen Widerstandsofen mit mehreren durch Kanäle in den Scheidewänden
miteinander verbundenen Kariimern, bei dem in einzelne oder sämtliche Kammern Einzelelektroden
"hineinragen. Ihr wesentliches Kennzeichen besteht darin, daß mindestens je zwei
der in jeder Scheidewand angebrachten Kanäle sich in verschiedenen Ebenen kreuzen.
Insbesondere liegen hierbei die unteren und oberen Mündungen der paarweise einander
zugeordneten Kanäle jeweils in gleicher Höhe.
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Die metallurgische Schmelztechnik benutzte bisher als Mittel zur Durehmischung
des Ofengutes außer den mechanischen, wie Rühren und Umgießen, und dem Pincheffekt
bei elektrischen Widerstandsöfen die elektrodynamische Wirkung zweier stromdurchflossener
Teile des Leiterkreises. Die Erfindung beschreitet einen neuen Weg zur Erzielung
eines die Durchmischung des Schmelzgutes herbeiführenden ununterbrochenen Umlaufs,
indem sie durch die neuartige Anordnung der Kanäle während der Beheizung des Ofens
eine auf der Thermosiphonwirkung beruhende Strömung zwischen den einzelnen Ofenkammern
herbeiführt. Durch Anordnung der Eintrittsöffnungen der Kanäle nahe dem Boden des
Ofens und der Austrittsöffnungen nahe dem Spiegel des Gutes wird fast die gesamte
Masse der Schmelze in den Umlauf einbezogen, wodurch die Gefahr des überhitzens
wesentlich gemindert wird.
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Bei Ausrüstung des Ofens mit mehr als -zwei Kammern können sowohl
Gleichstrom als auch einphasiger Wechselstrom verwandt werden, der dem Schmelzgut
in den äußeren Kammern durch Elektroden zugeführt wird. Auch können bei diesen Mehrkammeröfen
wahlweise mehr oder weniger Kammern hintereinandergeschaltet und mit Elektroden
versehen werden, wobei die Stromart eine beliebige, also auch Drehstrom, sein kann.
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Die Kanäle in den Scheidewänden bestehen, um einem zu schnellen Verschleiß
vorzubeugen, zweckmäßig aus feuerfestem Material und sind mit den Enden mehr oder
weniger über die Scheidewand überstehend angeordnet. Ihre Form kann gestreckt oder
gekrümmt, der Querschnitt gleich oder veränderlich sein.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch wiedergegeben, und zwar zeigen:
Fig. i einen Widerstandsofen
für Gleich-oder einphasigen Wechselstrom im Schnitt nach der Linie A-B der Fig.2.
Fig. 2 einen. Schnitt- nach der Linie C-D der Fig.i. Fig.3 einen Längsschnitt durch
einen Widerstandsofen für zweiphasigen Strom und Fig. 4 einen Längsschnitt durch
einen Ofen für dreiphasigen Strom.
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Der als Ganzes mit i i bezeichnete Ofen weist eine Scheidewand i mit
zwei sie schräg durchsetzenden Kanälen 3, 4 auf, die einander kreuzen. Hierdurch
wird eine Thermosiphonwirkung erzielt, die die durch die Scheidewand i getrennten
Kammern 2, 2' ständig durch die unteren Mündungen 5, 6 der Kanäle 3, 4. zu entleeren
und durch die oberen Mündungen 7, 8 derselben wieder zu füllen sucht. Jede der Kammern
2, 2' ist mit einer in beliebiger Weise angeordneten Elektrode versehen; beispielsweise
durchsetzen gemäß Fig. i und 2 zwei Elektroden 9, i o die Sohle des Ofens.
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Als Kanäle 3, 4. können-statt der Bohrungen in der Scheidewand i auch
Rohre aus feuerfestem Material dienen, deren Enden beiderseits beliebig weit überstehen
können, um einem zu schnellen Verschleiß vorzubeugen.
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Ferner können die Kanäle bzw. Rohre 3, 4 gerade oder gekrümmt sein
und gleichen oder veränderlichen Querschnitt aufweisen. An Stelle von nur zwei Kanälen
oder Rohren 3, 4. können auch deren mehrere vorgesehen sein, vor allem um die Wirkung
des Pincheffektes zu verringern.
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Ebenso können mehrere Scheidewände angeordnet sein, so daß wahlweise
mehr oder weniger Kammern hintereinandergeschaltet werden können.
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Schließlich känn der Ofen auf einfache Weise für den Betrieb mit zwei-
oder dreiphasigem -%#V echselstrom eingerichtet werden, wie die schematischen Längsschnitte,
Fig.3 und 4. zeigen.
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Nach Fig. 3 weist der Ofen i i drei Kammern 2, 2', 2" auf, die durch
Scheidewände i mit Kanälen 3, 4 getrennt und mit Elektroden 12, 11 14 versehen
sind, welche mit zweiphasigem Strom gespeist werden.
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Nach Fig. 4 enthält der Ofen i z vier Abteile 2, 2', 2" 2"', die durch
Kanäle 3, 4 aufweisende Scheidewände i getrennt und mit je einer Elektrode 15, 16,
17, 18 versehen sind, welche mit dreiphasigem Strom beschickt werden.
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Soll ein solcher Ofen in Betrieb genommen werdeh, so werden die Kammern
2, 2' zunächst mit flüssigem Metall bis zu einer Höhe gefüllt, die genügend über
den oberen i<Iündunger. der Kanäle 3, liegt, um den Pincheffekt durch hydrostatischen
Druck auszugleichen. Dann beschickt man die Elektroden 9, io mit Strom, und sofort
setzt der Umlauf der Flüssigkeit ein.
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Das Flüssigkeitsbad, dessen Temperatur ansteigt, kann nun den Einsatz
oder die Zuschläge von Metallen oder Flußmitteln aufnehmen.
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Durch die ständige Strömung des Bades infolge des Kreislaufes durch
die Kanäle 3, 4 wird ein sehr gleichförmiges Gefüge der Ofenerzeugnisse erzielt.
Der Abguß erfolgt bei Erreichen eines bestimmten Flüssigkeitsstandes im Ofen. Will
man diesen dann von neuem ,beschicken, so beläßt man in ihm, wie beim Anfahren,
eine genügend weit über die oberen Mündungen der Kanäle 3, 4 stehende Flüssigkeitsmenge.
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Im Gegensatz zu den Vorgängen bei den bisher bekannten Öfen wird also
beim Erfindungsgegenstand der Pincheffekt nicht zur Erzielung einer Strömung. der
Flüssigkeit in den Kanälen benutzt, sondern die Entstehung dieser Erscheinung wird
im Gegenteil sogar unterdrückt.
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An Stelle einer sonst heftigen Bewegung der Flüssigkeit, die die Kanalwandungen
stark beansprucht, wird eine regelmäßige, stetige Strömung mittels der schräg verlaufenden,
einander kreuzenden Kanäle erzielt.
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Bei einem auf Ausnutzung des Pincheffektes beruhenden Ofen erzielt
man lediglich in der näheren Umgebung der Kanalmündungen eine Flüssigkeitsbewegung,
während beim Erfindungsgegenstand die ganze Flüssigkeitsmasse an der Wärmeströmung
teilnimmt.
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Der Ofen ist in erster Linie zum Schmelzen von Metallabfällen, vor
allem von Gußspänen bestimmt. Im letzteren Falle verwendet man zweckmäßig als Elektroden
schwer schmelzbare Weichstahlplatten, die in das Bad eintauchen oder die Ofensohle
durchsetzen und mit deren Oberseite bündig abschließen.
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Der Ofen kann auch schwingbar gelagert sein, wobei die Schwingungsachse
senkrecht zu den gleichlaufenden Scheidewänden i verläuft.