DE623583C - - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß in einem Gefäß, das auf etwa 900 ° erhitzt und von einem neutralen Gase, dem. Kohlenstoff beigemengt ist, durchflossen wird, auf den Wänden des Gefäßes 5 oder in ihm enthaltenen Körpern, beispielsweise Porzellanstücken, Glanzkohle sich niederschlägt. Als neutrales Gas eignet sich beispielsweise Stickstoff oder Kohlensäure. Die Anreicherung von Kohlenstoff kann in der Weise erfolgen, daß man das Gas vor dem Eintritt in das Gefäß durch eine mit Benzin angefüllte Flasche (sogenannte Waschflasche) hindurchleitet. Es ist auch vorgeschlagen worden, dieses Verfahren zur Herstellung von sogenannten Hochohmwiderständen zu verwenden. Zu dem Zweck werden in die erhitzte Kammer Porzellanstäbe eingeführt, auf denen sich eine feine Schicht von Glanzkohle abscheidet. Wegen der großen Härte der Glanzkohle, ihres verhältnismäßig hohen Widerstandes, ihrer geringen Temperaturabhängigkeit und der Feinheit der zu erzielenden Schicht ist diese Art der Herstellung von Widerständen besonders vorteilhaft.

Wenngleich das Prinzip an sich als bekannt anzusehen ist, so sind doch die sämtlichen Arbeitsbedingungen bisher nicht erforscht worden, die erforderlich sind, um die Fabrikation derartiger Hochohmwiderstände in möglichst rationeller Weise vornehmen zu können. Um dies zu erkennen, sei hier ausgeführt, wie das Verfahren in seiner einfachsten Form zur Durchführung zu kommen hätte. Ein Ofen, welcher mit keramischem Stoff umkleidet ist und luftdicht abgeschlossen werden kann, wird mit Porzellanstäbchen gefüllt und nach erfolgtem Abschluß gegen die Außenluft auf etwa 900 ° angeheizt. Darauf wird einige Zeit der mit Kohlenstoff angereicherte Gasstrom durch den Ofen hindurchgeschickt. Die Zeitdauer für das Hindurchschicken des Gasstromes wird am besten durch Versuche ermittelt. Der Ofen muß dann wieder langsam abkühlen, bis er eine Temperatur von etwa 100 ° erreicht. Die Beschickung, d. h. die Porzellanstäbe, werden dann herausgenommen. Man hat also einen intermittierenden Betrieb, bei welchem es notwendig ist, den Ofen fortwährend anzuheizen und wieder sich abkühlen zu lassen. Würde man etwa den Ofen vorzeitig öffnen, bevor er abgekühlt ist, so würde Frischluft an die Hochohmstäbe herankommen und der gebildete Niederschlag würde durch Oxydation sofort verlorengehen. Eine weitere Erscheinung, auf die streng zu achten ist, ist die, daß der Niederschlag bei derjenigen Temperatur erfolgt, bei der sich in Wirklichkeit Glanzkohle abscheidet und nicht etwa bei einer niedrigeren Temperatur, beispielsweise4oo°; denn dann entsteht keine Glanzkohle, sondern Ruß an der Oberfläche der Porzellanstäbe. Dieser Ruß aber besitzt nicht die gute Eigenschaft der Glanzkohle, er läßt sich mit der Hand leicht abwischen, er ist also zur Herstellung von Hoch-

ohmwiderständen unbrauchbar. Außerdem tritt der Übelstand auf, daß, wenn man die Stäbe in dem Ofen aufschichtet, z. B. auf einen Rost o. dgl., die Auflagestellen auf dem Rost o. dgl. unbeschlagen bleiben, und daß sich in dem Gasstrom Wirbel o. dgl. bilden können, wobei ein ungleichmäßiges Beschlagen der Porzellanstäbe mit Glanzkohle eintritt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, welches die geschilderten Nachteile vermeidet. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, einen kontinuierlichen Betrieb für die Herstellung der Hochohmwiderstände einzurichten, bei dem gleichzeitig größte Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der Herstellungsprozesses gewährleistet wird. Die Porzellanstäbchen werden eines nach dem andern fortlaufend in dem Reaktionsraum ein- und nach erfolgtem Beschlagen wieder herausgeführt. Gleichzeitig wird der Gasstrom, ebenfalls kontinuierlich, durch den Reaktionsraum geleitet und dort mit den zu beziehenden Körpern in Berührung gebracht. Es ist dabei Vorsorge getroffen, daß nirgends sich Ruß abscheiden kann, und des weiteren ist dafür gesorgt, daß das Niederschlagen der Glanzkohle auf der ganzen Oberfläche der Porzellanstäbe vollkommen gleichmäßig erfolgt.

Die grundlegenden Merkmale der neuen Vorrichtung sind folgende. In einem Ofen befinden sich ein oder mehrere zum Durchleiten des Gases dienende Rohre sowie, diese Rohre kreuzend oder in ihnen axial verlaufend, ein oder mehrere zum stetigen Durchbewegen der zu beziehenden Körper, insbesondere Stäbe, dienende Rohre. Die zum Durchbewegen der Körper dienenden Rohre sind dort, wo im Innern der Rohre die zur Bildung von Hartkohleschichten erforderliche Temperatur herrscht, auf einen kurzen Betrag unterbrochen, so daß die durch diese Rohre durchgeschobenen Stäbe o. dgl. an dieser Unterbrechungsstelle mit dem Kohlenstoffgas in Berührung treten, d. h. gleichmäßig von dem Kohlenstoffgas um- +5 spült werden. Der die erforderliche Reaktionstemperatur erzeugende Ofen, der die Temperatur elektrisch oder durch Gasflammen bildet, umgibt das genannte Rohrsystem nur von außen, so daß also beispielsweise die Gasflammen dieses Ofens nicht in das Innere der den Kohlenstoffstrom bzw. die zu überziehenden Stäbe führenden Rohre gelangen können.

Die Zeichnung zeigt an Hand von Ausführungsbeispielen die wesentlichsten Teile der Erfindung. In Abb. 1 stellen g und k zwei sich kreuzende Rohre aus Quarz dar. An der KreuzungssteUe ist das Rohrsystem kugel- oder ellipsoidartig erweitert. Der Gasstrom wird bei α in Richtung des Pfeiles in die Kammer χ eingeleitet und bei .δ herausgeführt. Vorher wird er durch eine sogenannte Waschflasche, welche etwa zu einem Drittel bis zur Hälfte mit Benzin angefüllt ist, hindurchgeführt, um den Stickstoff oder Sauerstoff mit Kohlenstoff anzureichern. In den Rohren k, k befinden sich weiterhin zwei engere Rohre i_x, i₂, die zweckmäßig ebenfalls aus Quarz bestehen. Die Ringe r dienen dazu, diese schwächeren Quarzrohre i_v i₂ in der Mitte der Quarzrohre k festzulegen. Durch die Rohre i_x, i₂ werden nun in Richtung des gefiederten Pfeiles die Porzellanstäbchen von c nach ä hindurchgeschickt. Der Niederschlag der Glanzkohle erfolgt in dem Reaktionsraum x, wo die Rohre g, k zusammentreffen und sich ellipsoidartig erweitern. Man erkennt, daß in der eÜipsoidartigen Kammer die Rohre i_x und i_a nicht zusammenstoßen, sondern daß dort eine Strecke von etwa 10 cm frei gelassen ist. Wenn nun die Porzellanstäbe diese Strecke durchlaufen, so werden sie von dem Gasstrom umspült, und es scheidet sich auf ihnen vollkommen gleichmäßig Glanzkohle ab.

Damit die durch das innere Rohr I_x transportierten Stäbe, lediglich durch den Nachschub geleitet, ohne Schwierigkeit in das rechte Transportrohr i_z gelangen können, wird zweckmäßig das in den Reaktionsraum reichende Ende des Rohres i_% trichterartig etwas erweitert, wie dies bei t dargestellt ist. Die Unterbrechungsstelle zwischen I₁ und i₂ im Reaktionsraum r darf selbstverständlich nicht größer sein, als die Länge eines einzelnen Stabes ausmacht. Man bemißt zweckmäßig die Unterbrechungsstelle zu 10 cm, während die zu überziehenden Porzellanstäbe eine Länge von ungefähr 15 cm besitzen. Da die letztere Länge für den praktischen Gebrauch der Widerstände zu unhandlich wäre, . so werden die Stäbe durch Rillen in einzelne Abschnitte von etwa je 3 cm Länge unterteilt, die dann den praktisch zu verwertenden Widerständen entsprechen. Andererseits wird die Unterbrechungsstelle zwischen i_x und i₂ zweckmäßig größer gewählt werden, als es der Länge eines solchen einzelnen Teilabschnittes entspricht, damit man die Gewähr erhält, daß jöder dieser Teilabschnitte, d. h. jeder der endgültigen Widerstände gleichzeitig undinf olgedessen gleichmäßig von dem Reaktionsgas bestrichen wird. Bemerkenswert ist ferner, daß das Gastransportrohr g an den Stellen, wo es in den Ofen 0 eintritt, Erweiterungen e aufweist. Diese haben den Zweck, zu verhindern, daß die dort stattfindende Rußbildung (es herrschen an dieser Stelle ungefähr Temperaturen von 400 ° in dem «5 Gasrohr g) ein Verstopfen dieses Rohres herbeiführen kann. Die Erweiterungen e sind derartig bemessen, daß während einer Betriebsperiode, z. B. während eines ganzen Arbeitstages, der gebildete Ruß keine Verstopfung des Rohres g herbeiführen kann. Es ist ferner zu beachten, daß derjenige Teil des Rohres k,

der die noch nichtbezogenen Stäbe enthält, auf eine längere Strecke von dem Ofen ο umgeben ist, als der Teil des Rohres k, durch den die fertigbezogenen Stäbe abtransportiert werden. Auch dies erfolgt zur Verhinderung schädlicher Rußbildung während des Erwärmens der Stäbe auf die Reaktionstemperatur. Bei der gesamten Anordnung ist für eine möglichst vollkommene Dichtung der einzelnen ίο gasführenden Teile gegenüber der Außenluft Sorge zu tragen. In Abb. 2 sind diese Teile besonders hervorgehoben. Von dem Transportrohr k sind nur die beiden äußeren Teile gezeichnet, während der mittlere Teil, der den Reaktionsraum enthält, fortgelassen ist. Das RohrÄ ist an seinen beiden Enden gegen die inneren Rohre I₁ und i₂ durch Verschlüsse V₁ und V₂ sorgfältig abgedichtet. Die Verschlüsse bestehen beispielsweise aus verkitteten Scheiben.

Besonders schwierig gestaltet sich das Abschließen der inneren Transportrohre Z₁ und i₂ gegen die Außenluft, wobei der von außen her erfolgende Transport der Widerstandsstäbe möglichst keine Beeinträchtigung erfahren soll.

Man löst diese Aufgabe am besten dadurch, daß man am Eingangsende von %, also dort, wo mittels des mechanischen Vorschubs die zu beziehenden Stäbe eingeführt werden, einen Gummiring h anbringt, der das Mitführen von Luft nach Möglichkeit unterbindet. An dem anderen Ende von i₂, wo die fertigbezogenen Stäbe herauskommen, wird am besten ein kurzes Stück Gummischlauch s angeordnet, welches an seinem äußeren Ende die durchwandernden Stäbe möglichst eng umschließt. Die durchgeführten Stäbe sind mit w bezeichnet. — Es ist noch zu bemerken, daß die Rohre i_x und i_s ^an beiden Seiten ganz beträchtlich über die Enden des Rohres k hinausragen, damit sowohl eine allmähliche Erwärmung wie auch eine allmähliche und vollkommene Abkühlung der zu beziehenden Stäbe erfolgen kann. Würden die Stäbe in erhitztem Zustande mit der Außenluft in Berührung kommen, so würden die aufgebrachten' Schichten aus Kohle o. dgl.

in den meisten Fällen sofort oxydiert werden.

Wie bereits erwähnt worden ist, ist es des

weiteren erforderlich, dafür zu sorgen, daß sich kein Ruß auf den zu überziehenden Körper niederschlägt. Um dies zu verhüten, muß dafür gesorgt werden, daß an jenen Stellen, an denen die Porzellanstäbchen o. dgl. erst eine Temperatur von etwa 400° angenommen haben, kein Gas sich befindet, welches bereits mit Kohlenstoff angereichert- ist. Diesem Zweck dient folgender Kunstgriff. In die Rohre I₁ und i₂ wird ein neutrales Gas eingeführt, welches keinen Kohlenstoff enthält. Die Einführung erfolgt (s. Abb. 2) mittels der Stutzen f, f.

Dieses von Kohlenstoff freie, neutrale Gas strömt dann zum Teil in den Reaktionsraum χ und zum Teil in die Außenluft und sorgt dafür, daß die Porzellanstäbchen bei der Durchwanderung der Rohre i_v i₂ nirgends mit kohlenstoffhaltigem Gas in Berührung kommen. Würde man diese Vorsichtsmaßnahmen nicht gebrauchen, so würde sich in den Rohren i_x und i₂ Ruß niederschlagen, und zwar an denjenigen Stellen, an denen in diesen Rohren eine dafür geeignete Temperatur herrscht, beispielsweise 400 °. Es ist ratsam, den Druck in den Rohren i_lt z₂, unter dem das kohlenstoffreie Gas sich befindet, mit Hilfe eines außerhalb angebrachten Manometers, z. B. eines Ölmanometers, zu kontrollieren.

In Abb. 3 ist der selbsttätige Vorschub der zu beziehenden Werkstücke, insbesondere der Porzellanstäbchen, in seinen wesentlichen Teilen dargestellt. Er besteht aus einer schrägen Fläche n, auf welcher die zu beziehenden Stäbe nebeneinander liegen, wobei noch ein größerer (nicht mitgezeichneter) Behälter vorgesehen sein kann, in welchem die Stäbe ebenfalls parallel liegend angeordnet sind und aus den jeweils ein neuer Stab auf die Fläche η tritt, sobald aus dem vorderen Teil ein Stab abtransportiert worden ist. Der Abtransport erfolgt in der Weise, daß der vorderste Stab, der in einer die Fläche η abschließenden Mulde q liegt, von einer oder mehreren Transportrollen I₁, I₂, deren oberer Teil durch entsprechende Schlitze an der Unterseite von^v q hindurchragt, nach rechts geschoben wird. Nachdem er einige Zentimeter fortbewegt worden ist, wird er von den zweckmäßig von oben und unten angreifenden Transportwalzen I₃ und Z₄ ergriffen, die nun den eigentlichen Vorschub dieses Widerstandes und aller vor ihm liegenden übernehmen. Die aneinandergereihten Stäbe W₁, W₂, w_s, w_i gelangen dann in das Transportrohr I₁, welches, wie in Abb. 1 und 2 schon genauer dargestellt, sich dann in das Rohr k fortsetzt. Die Transportrollen I₃ und Z₄ greifen dabei in die Schlitze eines Rohres -p, welches somit die erste Führung der Stäbe übernimmt. Zwischen dem letzten Ende dieses Rohres^ und dem linken Ende des inneren Transportrohres % ist ein bestimmter Abstand A gelassen. Dieser ist um etwa 30 bis 50 % geringer als die Länge eines einzelnen Stabes. Er ist dazu vorgesehen, um solche Stäbe, die durch den vorherigen Transport oder aus sonstigen Gründen zerbrochen sind, aus dem Arbeitsgang selbsttätig zu entfernen, indem sie in dem freien Stückt, einfach herunterfallen, da sie dann die erforderliche Länge, um dieses Stück überbrücken zu können, nicht mehr besitzen. Auf diese Weise wird vermieden, daß zerbrochene Stäbe durch das Transportrohr i_x nach dem Reaktionsraum r gelangen und dann dort herausfallen. In letzterem Falle wäre die Gefahr, daß die Quarzwände des Reaktionsraums r oder

eines der anschließenden. Rohre zerstört werden, sehr groß. Damit die durch das freie Stück A gelangten Stäbe sicher in das Rohr ^₁ eingeführt werden, ist letzteres an seinem linken Ende bei m trichterartig erweitert.

Um die selbsttätige Arbeitsweise der gesamten Anordnung weiter zu vollenden, wird zweckmäßig am Ausgangsende des Transport-• rohres i₂ eine (nicht dargestellte) Schlagvorrichtungf angebracht, die in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit der Stäbe jeden heraustretenden Stababschnitt, also den zwischen zwei Rillen jedes Gesamtstabes befindlichen Teil, abschlägt. Man kann dann in einem darunter aufgestellten Behälter die Widerstände in ihrer fertigen Länge, d. h. in der Länge von etwa 3 cm auffangen.

Die Schichtdicke und gegebenenfalls auch die Härte der Kohlenschicht wird am besten durch entsprechende Einstellung der Transportgeschwindigkeit' geregelt. Eine weitere Regelungsmöglichkeit hat man in der Bemessung und Zusammensetzung des durch das Rohr g tretenden Gasstromes.

Die gezeigte Anordnung kann in einzelnen Teilen selbstverständlich verschiedentlich variiert werden. So kann man z. B. statt des einen äußeren Transportrohres k deren mehrere vorsehen, 'die ebenfalls durch den Reaktionsraum r gehen. Es können dann mehrere Züge von den zu beziehenden Werkstücken gebildet werden, die gemeinsam von dem durch das Rohrg tretenden Gasstrom berührt werden. Man kann ferner auch das Rohr g ganz fortlassen und dafür den Gasstrom zwischen'den Wänden der Rohre k und der Innenröhre i_x bzw, i₂ entlangleiten. Selbstverständlich können auch die anderen Teile, z. B. die Dichtungsmittel, die Gaseinführungsteile, die Vorschubvorichtung usw., in anderer Weise ausgebildet werden als es in den angeführten Beispielen dargestellt ist. Die angegebene Apparatur läßt ,sich gegebenenfalls auch zur Herstellung anderer Schichten als Kohle und zur Herstellung anderer Gegenstände als Widerstände verwenden.

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von stabförmigen Körpern, die mit einer Hartkohleschicht überzogen werden sollen, insbesondere von Hochohmwiderständen, bei der die zu beziehenden Körper unter Erhitzung mit einem Kohlenstoff enthaltenden Gas in Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ofen ein oder mehrere zum Durchleiten des Gases dienende Rohre sowie, diese kreuzend oder in ihnen axial verlaufend, ein oder So mehrere zum kontinuierlichen Durchbewegen der zu beziehenden Körper · dienende Rohre vorgesehen sind, welche dort, wo die zur Bildung von Hartkohle erforderliche Temperatur herrscht, eine Unterbrechung aufweisen, an der das Kohlenstoffgas mit den stabförmigen Körpern in Berührung kommt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstelle der Innenrohre kürzer ist als die Länge eines einzelnen zu überziehenden Stabes.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fortgesetzte Teil des Innenrohres, durch den die fertigen überzogenen Körper fortbewegt werden, an seinem in den Reaktionsraum ragenden Ende trichterartig erweitert ist. ,
4. 4. Vorrichtung nach. Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Ofen umgebene Rohrteil, der die nichtüberzogenen Körper enthält, länger ist als der vom Ofen umgebene Rohrteil, durch den die fertigen überzogenen Körper fortbewegt werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden:, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die äußeren Rohre eine kugelartige Erweiterung besitzen, die als Reaktionsraum dient.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das den Gasstrom führende Rohr an den Stellen seines Eintritts in den Ofen erweitert ist, um ein Verstopfen des Rohres infolge Rußbildung zu verhindern.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Transportrohre an zweckmäßig außerhalb des Ofens gelegenen Stellen mit Ansätzen versehen sind, durch die während des' Betriebes ein .Strom eines neutralen Gases, z. B. ein Stickstoffstrom, nach dem Reaktionsraum geleitet wird, der ein Vordringen der Kohlengase in die Teile des Transportrohres, in denen eine die schädliche ' Rußbildung verursachende Temperatur herrscht, verhindert.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des zum Weiterleiten der Stäbe o. dgl. bestimmten Rohres sich vor einer Vorschubeinrichtung befindet, durch die die Stäbe hintereinander durch die Innenrohre geschoben werden.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überziehenden Stäbe von einer schrägen Fläche aus, auf der sie parallel zueinander angeordnet sind, in eine Mulde gelangen, an deren Unterseite eine oder mehrere Transportwalzen das Herausführen des jeweils untersten Stabes bewirken und wobei zwei weitere, durch

   entsprechende Schlitze eines Ansatzrohres wirkende Transporträder vorgesehen sind, die den eigentlichen Transport und den Vorschub der Stäbe nach der Öffnung des inneren Transportrohres bewirken.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgangsrohr der Vorschubvorrichtung und dem Eingangsende des inneren Transportrohres eine Strecke frei gelassen ist, die um etwa 30 bis 50 % geringer ist als die Länge eines ganzen Stabes.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Überzugsschicht durch Erhöhen oder Vermindern der Geschwindigkeit, mit der die Stäbe 0. dgl. durch den Reaktionsraum treten, regelbar ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kohlenstoff enthaltende Gas (z. B. Benzin oder Benzol) durch ein neutrales Gas, z. B. Stickstoff, stark verdünnt ist.
13. 13. Mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestelltes Werk- ^a5 stück, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Porzellanstab besteht, der in an sich bekannter Weise in Abständen von einigen Zentimetern durch Rillen unterteilt ist, mit deren Hilfe das Werkstück nach erfolgter Aufbringung des Überzuges in die einzelnen Widerstandsstäbchen zerlegt wird.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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