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Elektrodenanordnung an Mehrphasen-Schmelzöfen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Elek= trodenanordnung von Mehrphasen-Schmelzöfen, bestehend aus mehreren
parallelen und getrennt voneinander parallel zur gemeinsamen Achse beweglichen Elektroden,
die durch radial 'zur gemeinsamen. Achse verlaufende enge Luftzwischenräume voneinander
isoliert sind.
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Es sind bereits Elektrodenanordnungen bekannt, bei denen Teilelektroden
starr durch leitende Zwischenstücke miteinander verbunden, aber durch enge Luftzwischenräume
voneinander getrennt sind. Ferner ist es bekannt, mehrere räumlich weit voneinander
getrennte Rundelektroden sowohl gemeinsam als auch einzeln zu verschieben. Es ist
auch schon der Versuch gemacht worden, leine zum ununterbrochenen Betrieb mehrerer
Elektroöfen hintereinander verwendbare Elektro-Jenanordnung zu bauen, bei der die
Elektrodenaufhängungs- und -reguliervorrichtung schwenkbar angebracht ist. Die Elektroden
können aber nur in ihrer Gesamtheit und nicht einzeln horizontal über mehrere vonei,n.-ander
getrennte ortsfeste Öfen verschoben werden. Diese Elektroden stellen auch keine
Teilelektroden seiner thermisch geschlossenen Gesamtelektrode dar und besitzen auch
keine durch schmale Zwischenräume unterbrochene Grundfläche. Es sind auch Hohlelektroden
bekannt, in deren Hohlräumen, durch geringe Zwischenräume von ihnen getrennt, sich
weitere Elektroden befinden, die gegen die äußere Elektrode @ex'zentrisch gelagert
und drehbar sind. Da aber die Elektroden eine ungleichmäßige Grundfläche und auch-
gegebenenfalls unregelmäßige Zwischenräume besitzen und im Betriebe nur in beschränktem
Maße eine Bewegung senkrecht zur gemeinschaftlichen Achse zulassen, so konnte diese
Elektrodenanordnung kein=en Eingang in der Technik finden.
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Es ist ferner bereits eine Elektrodenanordnung für Gleichstromelektrolyse
bekannt, bei der Rundelektroden durch Bohrungen einer metallenen Lochplatte geführt
werden und eine Elektrode sich durch eine Verstellvorrichtung parallel zu den anderen
Elektroden seitlich herausschwenken läßt. Diese Elektrodenanordnung läßt sich aber
nur für Gleichstrom- und Einphasenstromöfen verwenden und kommt daher für Mehrphasenöfen
nicht in Betracht, da die genannten Teilelektroden infolge der metallenen Lochplatte
nur mit Strom einer Phase belastet werden können und sich die Teilelektroden überhaupt
nur in
.einer durch die Anzahl der Löcher der Lochplatte bedingten
Weise, also nicht beliebig horizontal verschieben lassen, wodurch auch. ungleichmäßige
Abstände der Teilelektroden und daher sehr ungleichmäßige Zwischenräume entstehen.
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Es ist auch schon ein Elektrodenhalter bekannt, bei dem die Teilelektroden
in, ähnlicher Weise in metallenen, miteinander leitend verbundenen Halbevorrichtungen
stecken und durch Verwendung der verschiedenen öffnungen ein horizontales Verschieben
der Teilelektroden ermöglicht wird. Da aber die öffnungen der Haltevorrichtung kreisförmig
um die gemeinschaftliche Achse angeordnet und nur eine geringe Anzahl solcher öffnungen
vorhanden sind, so ist eine Verschiebung der Teilelektroden nur in sehr beschränktem
Maße möglich. Sind z. B. ebenso viele Elektroden wie öffnungen vorhanden; so ist
-eine solche Verschiebung überhaupt nicht möglich, da dann alle Elelktrddenöf1,nungen
besetzt sind: Da zudem die Teilelektroden leitend miteinander verbunden sind, so
ist dieser Elektrodenhalter nur für Gleichstrom bzw. Einphasenwechselstrom verwendbar.
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Das Verschieben der Elektroden läßt sich im 'übrigen auch bei den
beiden zuletzt beschriebenen Elektrodenanordnungen nicht im Betriebe ausführen,
da die Teilelektroden beim Verschieben aus ihren öfinungen herausgezogen werden
müssen. Soweit bei diesen Eiektrodenhaltern überhaupt eine horizontale Verschiebung
möglich ist, hat man es aber nicht in der Hand, den Elektrödenabstand beliebig groß
zu wählen. Denn der Abstand ist durch die von vornherein bestimmten Löcher der Lochplatte
bzw. durch die Elektrodenhalter der Haltevorrichtung festgelegt, im Gegensatz zu
der vorliegenden Elektrodenanördnung, bei der der Abstand auch während des Betriebes
beliebig verändert werden kann. -Mit diesen Anordnungen lassen sich also die mit
dem Gegenstand der Erfindung erzielbaren Vorteile, nämlich die Bildung eines einzigen
Schmelzbades unter wärmetechnisch günstigen Bedingungen und unter sehr gleichmäßiger
Phasenbelastung, nicht erreichen.
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Ob nun die Elektroden rund oder rechteckig, ob sie in. Reihen neben-
oder hintereinander oder in den Ecken eines gleichschenkligen oder ;gleichseitigen
Dreiecks oder Vielecks stehen, stets muß sich der mit der größeren Ofenleistung
ebenfalls wachsende Elektrodenabstand zuungunsten eines vorteilhaften, gemeinsamen
Schmelzbades auswirken. Denn bei Überschreitung seiner bestimmten Ofendimension
und damit auch eines bestimmten Elektrodenabstandes können die zunächst unter den
einzelnen Phasen entstehenden Schmelzbäder nicht mehr ineinanderfließen, sc daß
sich dann in einem Ofen mehrere voneinander getrennte Einzelschmelzherde bilden
Daraus entstehen verschiedene Nachteile Zunächst können diese Einvelbäder nicht
mehr wie sonst durch einen Einzelabstich entleert werden, sondern jede Phase muß
für sich allein abgestochen werden.
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Da ferner diese Einzelabstiche meistens nacheinander folgen, werden
außerdem ungleichmäßige Phasenbelastungen eintreten, die für das elektrische Leitungsnetz
sehr ungünstig sind, und endlich wird durch die Aufteilung es ;gemeinsamen Schmelzbades
in mehrere Einzelherde auch noch die Bildung eines gleichmäßigen Ofenprodukts erschwert,
da die einzelnen Phasen Produkte verschiedener Qualität, beim Carbidofen z. B. Carbid
von verschiedenem Gaswert, liefern.
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Es wurde nun gefunden, daß man alle diese Übelstände nicht nur beseitigt,
sondern außerdem noch in bezug auf bessere Stromausnutzung und auf günstigere Wärmeausnutzung
sehr beträchtliche Vorteile bewirkt, wenn man die Elektrodenanordnung gemäß der
Erfindung anwendet, ;die darin besteht, daß die einzelnen Elektroden sektorförmig
ausgebildet und zur Veränderung ihrer gegenseitigen Abstände im Betriebe senkrecht
zur gemeinsamen Achse verstellbar sind.
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Dadurch läßt sich der als schädlich erkannte große Abstand der einzelnen
Phasen voneinander auf ein Minimum verringern, und alle Elektroden des Ofens bilden
gewissermaßen eine geschlossene Einheit, die elektrisch zwar nach Stromart und Phasenzahl
in Teilelektroden .aufgeteilt ist, die sich infolge der dichten Zusammendrängung
dieser Teilelektroden wärmetechnisch jedoch wie eine einzige geschlossene Rundelektrode
verhält, im Gegensatz zu einer bereits vorgeschlagenen Elektrodenanordnung für Dreiphasenlichtbogenöfen,
bei der flächenhafte, räumlich parallele und zentrische Elektroden verwandt werden,
-welche dachförmig ausgebildet und mit den Spitzen nach innen angeordnet sind, so
daß ein Y-förmiger Elektrodenzwischenraum entsteht. Durch diese Anordnung wird zwar
gegenüber den früher gebräuchlichen Elektrodensystemen, bei denen nur ein verhältnismäßig
kleiner Teil des Schmelzbades unter den Elektroden lag, schon ein größerer Teil
des Schmelzbades durch die Elektroden überdeckt. Durch die erfindungsgemäße sektorförmige
Ausbildung der Teilelektroden der Elektrodenanordnung ,gelingt es aber, fast das
gesamte Schmelzbad mit den Elektroden zu überdecken, was. sich in wärmetechnischer
Hinsicht günstig auswirkt.
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Da die Teilelektroden bei den bekannten Elektrödenanordnungen nicht
senkrecht zur
gemeinschaftlichen Achse verschoben werden können,
wie es je nach der Belastung des Ofens erwünscht ist, so kann der Lichtbogenabstand
nur durch Veränderung der Stromspannung vergrößert oder verkleinert werden, im Gegensatz
zur Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung, bei der. durch Veränderung der Zwischenräume
der Lichtbogen beeinflußt werden kann.
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Im übrigen ist die vorliegende. Elektr odenanordnung nicht an eine
bestimmte Form der Zwischenräume, z. B. an die Y-Form, gebunden und ermöglicht die
Anwendung eüies runden Ofenherdes, der in thermischer Hinsicht die geringsten technisch
möglichen Wärmeverluste iergibt.
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Die Aufteilung dieser Gesamtelektrode in einzelne sektorförmige Teilelektroden
kann in bekannter Weise in der Phasenfolge der betreffenden Stromart ausgeführt
werden, so daß man z. B. bei Drehstrom je nach Größe der Gesamtelektrode 3, 6, 9,
12 usw.zentrisch symmetrisch um die Mittelachse der Gesamtelektrode angeordnete
sektorförmige Teilelektroden erhält.
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Ein Ausführungsbeispiel der Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung
zeigen die Fig. t bis q..
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Man sieht, daß die Gesamtgrundfläche aller sektorförmigen
-Elektroden 3 eine gemeinsame Fläche bildet, die nur durch die schmalen Zwischenräume
5 (Fig. 2) zwischen den einzelnen Phasen unterbrochen ist. Diese Gesamtgrundfläche
überdeckt das gemeinsame Schmelzbad 2 (Fig. r ) und verringert dadurch die Strahlungsverluste
der Schmelze erheblich. , Die Abstände der Teilelektroden entsprechen der Breite
der Zwischenräume 5 (Fig.2). Die Teilelektroden können durch die Haltevorrichtung
q. (Fig.2)- zueinander und zum Schmelzbad verstellt werden.
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Durch die neue Elektrodenanordnung wird zunächst auch bei Öfen von
großen Dimensionen die Bildung eines einzigen großen Schmelzherdes gewährleistet,
dessen Vorzüge gegenüber mehreren Einzelbädern in bezug auf Abstich, Gleichmäßigkeit
der Phasenbelastung und der erzeugten Produkte aus dem oben Erwähnten ohne weiteres
hervorgehen.
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Stellt man außerdem die Teilelektroden zueinander so ein, daß sie
nicht nur geringe, sondern auch noch möglichst ,gleiche Abstände voneinander haben,
so bietet der neue Ofen weitere Vorteile auch in elektrischer Beziehung. Denn bei
den fast unmittelbar nebeneinanderstehenden Elektroden (Fig.2), deren Abstände so
klein wie möglich und außerdem noch untereinander gleich sind, ist die Gesamtinduktion
in allen Phasen. sehr klein und gleich, und daraus folgt, daß die gesamten Sekundärleitungen
-einschließlich der Elektroden bis zu ihrem direkt über dem Schmelzbad befindlichen
Ende -weitgehend kompensiert und daß die geringe Gesamtinduktion des beschriebenen
Ofens dessen Leistungsfaktor sehr günstig beeinflußt.
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Die Sohle 6 (Fig. r) kann Nullpunkt oder Gegenphase.sein.
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Verwendet wird der beschriebene Ofentyp vorzugsweise für die Herstellung
von Carbid und Ferrolegierungen.