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Elektrischer Ofen Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Öfen.
Die Erfindung, deren Hauptziel die Schaffung eines von den zerstörenden Wirkungen
der Ofengestellausdehnung freien, luftdichten elektrischen Ofens ist, wird am besten
aus der nachstehenden Beschreibung und den eine Ausführungsform der Erfindung darstellenden
Zeichnungen erkenntlich, während das Bereich der Erfindung in den Ansprüchen niedergelegt
ist. In den Zeichnungen ist Fig. i ein Schnitt nach Linie i-i der Fig.,2 mit einzelnen
Teilen in Ansicht, Fi-. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i mit einzelnen Teilen
in Ansicht, Fig. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig.,i mit einzelnen
Teilen in Ansicht, Fig.,4 eine Rückansicht des in den Fig. 1, 2 und 3
dargestellten
Ofens, Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung des Ofenkammerfutters, wobei
einzelne Teile weggebrochen sind, Fig. 6 ein Schnitt nach Linie
6-6 der Fig.!i, wobei einzelne Teile weggelassen sind, Fig. 7 eine
im vergrößerten Maßstab erfolgte Teildarstellung von in der Fig. 4 gezeigten Teilen,
Fig. 8 ein Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7, und Fig.
9 zeigt eine Einzelheit.
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Obwohl viele Kennzeichen des erfindungs -
gemäßen Ofens allgemein
anwendbar sind, ist der in den Zeichnungen dargestellte Ofen besonders von -Nutzen
bei der Durchführung der Verfahren. die in der amerikanischen Patentschrift 12 429
584 dargelegt sind, wenn auch die Verwendung des Ofens nicht hierauf begrenzt ist.
In einem derartigen Ofen wird eine Zink enthaltende Kupferlegierung
unter
nichtoxydierenden Bedingüngen behandelt, indem sie auf eine hohe Temperatur in Gegenwart
eines kohlenstoffhaltigen Materials zwecks Entfernung ihres Zinkgehaltes erwärmt
wird, wobei das kohlenstoffhaltige #iHaterial üblicherweise das Futter oder die
Auskleidung der das geschmolzene Metall enthaltenden Ofenkammer bildet. Hat ein
derartiger Ofen große Abmessungen, so ist es besser, dieses Futter aus Kohlenstoffblöcken
aufzubauen und diese Wände zwecks Sicherung gegen den Eintritt von durch die Zwischenräume
der Ofenwände hindurchtretender Luft mit einem nicht durchbohrten Metallgehäuse
zu umgeben, das dicht an diesen Wänden anliegt und aus wirtschaftlichen Gründen
aus Flußeisen besteht. Der Eintrit t von Luft in die Ofenkammer würde es nicht nur
schwierig machen, das geschmolzene Metall unter nicht oxydierenden Bedingungen zu
behandeln, sondern würde auch die kohlenstofthaltige Auskleidung durch Verbrennen
zerstören. Bei einem derartig aufgebauten Ofen sind große Schwierigkeiten bei dem
Bestreben aufgetreten, das Metallgehäuse ge- e n Ü berhitzung und gegen Beanspruchungen
durch Kräfte zu schützen, die infolge der Ausdehnung der Ofenwände bei Erwärmung
der Wände auftreten. Dabei muß beachtet werden, daß bei der Durchführung dieses
Behandlungsverfahrens die Temperatur des Ofeninnern etwa 175,0"C beträgt und daß
das Flußeisengehäuse bei Erwärmung über i8o' C weich wird und seine Festigkeitseigenschaften
verliert.
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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht der Ofen aus einem unteren
Teil i und aus einem abhebbaren Kappenteil 3 (Fig. 2 und 4). Der untere Teil
enthält ein vorzugsweise aus Flußeisen bestehendes Metallgehäuse mit vier Seitenwänden
# und einer Sohlenwand 7, wobei die Verbindung zwischen diesen Wänden durch
Verschweißen hergestellt ist, um einen luftdichten Aufbau zu bilden. Die Sohle des
Gehäuses wird von auf Abstand stehenden Doppel-T-Trägern 9 getragen, die
sich quer zum Gehäuse erstrecken. Außerdem ist das Gehäuse durch die senkrechten
Winkeleisen ii (Fig. i und 4) verstärkt, die an die Wände 5 angeschweißt
sind. Zwischen diesen Winkeleisen erstrecken sich waagerechte Doppel-T-Träger 13,
die an -der Vorderwand und der Hinterwand des Ofens angeschweißt sind, wobei Abstandsstreifen'14
zwischen den Doppel-T-Trägern und dem Gehäuse liegen und an jedem dieser Teile so
angeschweißt sind, daß die Doppel-T-Träger als auch die Winkeleisen einen einheitlichen
Bestandteil mit dem Gehäuse bilden. Die Endwände des Gehäuses sind durch die senkrecht
stehenden Doppel-T-Träger 15
verstärkt die an die Wünde angeschweißt sind,
so daß sie einen einheitlichen Bestandteil mit diesen Wänden bilden.
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Die Kappe des Ofens besteht in ähnlicher Weise aus' einem aus Flußeisen
hergestellten -Metallgehäuse mit der Oberwand 17 und den vier Seitenwänden
ig (Fig. 2 und 3). Die zwischen den Seiten-Nväinden,ig vorhandenen senkrechten
Ecken sind untereinander und mit den senkrechten Schienen 2o verschweißt, von denen
eine Schiene an jeder Ecke der Haube vorgesehen ist und von der Oberwand-17 nach
abwärts bis zur Mitte der Höhe der Seitenwände sich erstreckt. Die obere Kante jederWand
ig und die entsprechenden Kanten der Oberwand 17
sind über ihre ganzen Längen
an verstärkenden Winkeleisen 21 angeschweißt. Die gegenständigen Enden dieser Winkeleisen
stgßen an die Schienen 2o an und sind mit diesen Schienen verschweißt. Die Kappe
des Gehäuses ist weiterhin durch die U-Eisen 23 verstärkt, die sich um die
Seitenwände herum neben deren oberen Kanten erstrecken. Die U-Eisen 223 sind
an die Seitenwände und an die Schienen 2o angeschweißt, an die die Enden der U-Eisen
anstoßen. Ferner ist die Kappe durch Winkeleisen:25 verstärkt, die auf der liinenseite
an den unteren Kanten der Seitenwände an die Seitenwände angeschweißt sind, In der
Nähe der Oberkante der Seitenwände 5 des unteren Teiles des Gehäuses und
auf der Innenseite dieser Wände sind Winkeleisen 27 angeschweißt, die sich
vollständig um das Gehäuse herum erstrecken. Die waagerechten Schenkel der Winkeleisen,--5
ruhen auf den waagerechten Schenkeln der Winkeleisen:z7 auf, sobald die Kappe des
Ofens auf den unteren Teil des Ofens auf-Z, Cselegt ist.
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Um eine luftdichte Verbindung zwischen den im unteren Teil des Ofens
liegenden Seitenwänden 5
des Gehäuses und den im Kappenteil des Ofens liegenden
Seitenwänden ig des Gehäuses herzustellen, sind an den Seitenwänden ig waagerecht
liegende Doppel-T-Träger --9 angeschweißt, die sich über die ganze Länge
jeder Kappenseite erstrecken. Die unteren Enden der Schienen:2o stoßen an den Ecken
der Kappe an die oberen Kanten dieser Doppel-i-Träger29 an und sind mit diesen Trägern
verschweißt. Von diesen Doppel-T-Trägern wird ein Aufbau getragen, der sieh vollständig
um die Kappe des Gehäuses herum erstreckt und eine waagerecht liegende Deckplatte
31 sowie auf Ab-
stand gestellte, nach abwärts gerichtete Platten
33
aufweist, deren innerste Platte mit den Außenseiten der Doppel-T-Träger
verschweißt ist. An den im unteren Teil des Ofens liegenden Seitenwänden des Gehäuses
sind waagerechte Winkeleisen 35 angesehweißt, die sich vollständig um den
Ofen herum erstrecken. Von diesen Winkeleisen 35 werden gleich lange waagerechte
Platten 37 getragen, die nach aufwärts gerichtete Platten 39 von gleicher
Länge wie die Platten 37 aufweisen. Sobald die Kappe aufgelegt ist, treten
die Platten 33 in die mit Sand oder Öl oder einer Mischung aus Sand
und Öl gefüllten Zwischenräume zwischen den Platten 39 ein, um einen
luftdichten Labyrinthabschluß herzustellen.
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Wie aus den Fig. 1, 23, 3 und 5 hervorgeht, besitzt
die Auskleidung der #Ofenkammer eine Sohle aus massiven Blöcken 41 von nicht graphitischem
Kohlenstoff, die die ganze Breite der Kammer ausfüllt. An einem Ende des Ofens ruht
ein aus dem gleichen Material bestehender QuerblOck , 43 auf der Oberfläche
des darunterliegenCen Sohlenblockes 4 1 auf, wobei der Block 43 sich quer über den
ganzen
Ofen erstreckt. Wie erkenntlich, besitzt der Block 43 oberhalb
seiner unteren Fläche eine Öffnung 45 (F ig. 2 und 5), durch die eine Leitung
47 hindurchiührt, um geschmolzenes Metall der Ofenkammer zuzuleiten. Diese Leitung
hat einen abwärts Z, Olerichteten Auslauf 49, der sich in eine Ausnehmung 51 eines
becherartigen Blockes 53 erstreckt, wobei das dem Ofen durch die Leitung
47 hindurch zuführte Metall über den Rand des Blockes weg in die Ofenkarmner hineinfließt,
um die Ofenkammer bis zum Spiegel L (Fig. 2 und 3) mit geschmolzenem Metall
auszufüllen. DieAusnehmung5i des Blockes wird mit -eschinolzenem #Metall gefüllt
gehalten, '5 ZD um den Auslauf der Leitung abzuschließen, den Eintritt von
Luft in die Ofenkammer hinein züi verhindern und den Austritt von Zinkdämpf en oder
anderen Dämpfen aus der,Ofenkammer heraus zu verhüten. Die Oberfläche der Sohlenauskleidung
ist bei 55 vertieft, und der angrenzende Teil de r Innenfläche des Blockes
43 ist bei 57 (Fig. 5) aus-0,ehöhlt, um den Block 53 aufzunehmen
und ihn in b
der gegebenen Lage zu halten, Die Leitung 47 und der Block
53 sind der Einfachheit halber aus Graphit hergestellt, um die Bearbeitung dieser
Teile zu erleichtern.
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Geschmolzenes Metall kann aus der Ofenkammer heraus durch eine vorzugsweise
aus Graphit bestehende Leitung 59 hindurch weggeführt werden, deren Bohrun-
mit der Kammer auf der Ebene der Oberfläche der Blöcke 41 in Verbindung steht, wie
dies aus Fig. 2 erkenntlich ist, so daß das ganze in der Kammer befindliche Metall,
wenn gewünscht, aus der Kammer abgelassen werden kann. Die angrenzeilde Endwand
des Ofens, mit der das geschmolzene Metall in Berührung steht, wird durch einen
aus nicht graphitischem Kohlenstoff bestehenden Block Gi gebildet, der sich über
die ganze ZD 2D Breite der Kammer erstreckt und eine öffnung 62
2D hat, durch
die die Leitung 59 hindurchführt. Damit kein Metall uni die Außenseite der
Leitung #99 herum heraussickert, muß die Leitung 59 dicht in die in den Ofenwänden
befindliche Öffnung einpassen. Diese Sicherheit ist nicht vorhanden, wenn der Block
61 auf der oberen Fläche des darunterliegenden Blockes 41 aufruht, wie dies bei
dein Block -13 an dem gegenüberliegenden Ende des Ofens der Fall ist. Demzufolge
weist der darunterliegende Block 41 eine abwärts gerichtete Vertiefung
63 auf, während der Block 61 nach abwärts sich erstreckt, uni diese Vertiefung
auszufüllen, so daß also die Wände der Öffnung #62 vollständig von dem Block 61
gebildet werden. Der obere Teil der den Block 61 enthaltenden Ouerwand kann bis
zur Ebene der Oberfläche des QjerblOeles 43 durch einen Block 65 aufgefüllt
werden, der die gleiche b
Länge wie der Block 61 hat, wobei die Verbindung
durch eine Nut und einen Ansatz, wie bei 67 (Fig. 2 und 5) erkenntlich
ist, hergestellt wird. Für ge-
wöhnlich ist die Leitung 59 durch einen
herausnehmbaren, mit Schraubengewinde versehenen Graphitstopfen69 verschlossen,
der mittels eines durch das außeriliegende offene Ende der Leitung eingeführten
Schraubenschlüssels gedreht wird. Um den Teil der Leitung rechts von dem Stopfen,
gesehen in Fig. 2, gegen Durchsickern zu schützen, wird dieser Teil für gewöhnlich
mit Schainotteerde gefüllt und durch eine abnehmbare Kappe 7 1 geschlossen.
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Zinkdämpfe od. dgl. können aus der Ofenkammer durch eine Leitung
72 abgelassen werden, die bei Verwendung des Ofens zur Behandlung von zinklialtigem
Material zu einem geschlossenen Zinki kondensator führt.
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Die Längswände der Auskleidung oder des Futters der Ofenkammer werden
durch BlÖcke 73
aus nicht graphitischem Kohlenstoff gebildet, die sich über
die ganze Länge der Kammern erstrecken. Die an den Enden der Kammer liegenden Querblokke
sind bei 75 (Fig. i und 5) zur Aufnahme der Endteile der Blöcke
73 vertieft.
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Vorzugsweise werden die die Auskleidung oder das Futter der,Ofenkammer
bildenden Kohlenstoff -blöcke genau bearbeitet, so daß sie ineinanderpassen. Benachbarte
Flächen weisen Keilnuten 77 zur Aufnahme von länglichen, nicht graphitischen
K-ohlenstoffkeilen 79 auf, um die Teile miteinander zu verriegeln. Diese
Xeile verhüten auch den Durchtritt von geschmolzenem Metall aus der Ofenkammer,
sobald das Metall durch die zwischen den Blöcken liegenden Stoßstellen hindurchtreten
will. Um eine weitere Sicherheit g egen derartiges Durchsickern zu schaffen,
werden die Seitenwände der Kammer von einer einheitlichen Schicht 81 aus kohlenstoffhaltigem
Material umgeben. Dieses Material kann in Form einer dicken Paste in den zwischen
den Kohlenstoffblöcken und dem umgebenden Mauerwerk vorhandenen Zwischenraum eingestampft
werden, wobei ein Zwischenraum von z3
mehreren Zentimetern Breite zwischen
den Kohlenstoffblöcken und dem umgebenden Mauerwerk belassen wird, um die Paste
einfüllen zu können. Die Paste ist das unter dem Namen 'grüne Elektrodenpaste bekannte
Material, das aus einem Gemisch von feinzerteiltem Kohlenstoff und Kohlenteer besteht
und üblicherweise zur Herstellung von geformten Kohlenstoffel#ktroden verwendet
wird. Nachdem der Ofen in Betrieb genommen worden ist, erhärtet die Paste und bildet
eine einheitliche Schicht aus harteni. Kohlenstoff. Wie erkenntlich, stehen die
Außenseiten der Blöcke 43 und 61 an den beiden äußersten Querseiten der Kohlenstoffauskleidung
etwas über die entsprechenden Seiten der die Sohle der Auskleidung bildenden Blöcke
41 vor, so daß Schultern 83 geschaffen werden, die jede Neigung der Schicht, sich
nach aufwärts zu bewegen, verhindern und auf diese Weise die Schicht an der Auskleidung
verriegeln.
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Die Auskleidung oder das Futter der Ofenkammer ruht, wie Fig. 2 und
3 erkennen lassen, auf einer Schicht aus Gestein Graphit auf, die durch sich
überlappende Platten 85 von mehreren Zeiitimetern Stärke gebildet wird und
sich über die ganze Sohle des Futters erstreckt. Unter den hohen C, Temperaturverhältnissen,
unter denen der Ofen arbeitet, hat Graphit bemerkenswert hohe Schmiereigenschaften,
also die Reibung vermindernde
Eigenschaften, so daß er dem schweren
Ofenfutter ermöglicht, auf dem #Mauerwerk sich frei auszudehnen, das im Bodenteil
des Metallgehäuses liegt.
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Wie Fig. i erkennen läßt, wird dieKohlenstoffschicht Si von einer
aus Ziegelsteinen 87 und Platten 89 bestehenden Schicht umgeben, während
die Platten 89 von einer Ziegelsteinschicht gi umgeben werden. Der Raum zwischen
der Ziegelsteinschicht 9 1 und den Seitenwänden 5 des Gehäuses wird
durch eine Belagschicht 93 ausgefüllt. Die Ziegelsteine 87 und Platten
89 bestehen vorzugsweise aus hochfeuerfester Schamotteerde von hohem Tonerdegehalt,
vorzugsweise von einer Qualität, die als 6o%ige Tonerde bekannt ist. Dieses Material
widersteht und arbeitet gut bei Temperaturen bis zu etwa i65o"C. Demgemäß müssen
die Seitenwände des Ofenfutters so dick sein, daß die Temperatur an der Außenseite
der Kohlenstoffschicht &i auf wenigstens diesen Temperaturwert gesenkt ist.
Für Ofen, in denen die heißesten Teile, nämlich die unterhalb der später erwähnten-,Widerstände
liegenden Teile, etwa r75o'C sind, müssen die das Kohlenstoffutter bildenden Blöcke
etwa 45 cm sein und eine Dicke von etwa 3o cm an denjenigen Teilen haben> an denen
der Ofen nicht ganz so heiß ist. Werden niedrigere Temperaturen verwendet, so braucht
das Futter nicht so dick zu sein, während bei der Verwendung von weniger feuerfesten
Ziegelsteinen die Auskleidung für eine gegebene Ofentemperatur dicker sein muß,
als dies sonst notwendig sein würde. Übwohl dass Kohlenstoffutter außerordentlich
feuerfest ist, ist es ein verhältnismäßig niedriger Wärmeisolator, während das für
die Schichten 87 und 89 verwendete #Material, wenn es auch nicht so
feuerfest ist, doch ein besseres Wärmeisoliermaterial ist. Demzufolgekönnendurch
Verwendung der Schichten 87 und 89 nicht nur die Kohlenstoffwände
dünner gemacht werden, sondern die Gesamtstärke der Wände und der Schichten
87
und 89 kann auch dünner gemacht werden, als wenn die Gesamtstärke
durch Wände aus Kohlenstoff gebildet würde.
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Die Ziegelsteine der die Schichten 87 und 89
umgebenden
Schicht gi sind vorzugsweise gewöhnliehe isolierende' Schamottesteine, die, obwohl
sie bessere Wärmeisoliereigenschaften als das Material der Schichten 87 und
89 haben, weniger feuerfest sind. Demgemäß sollte die Gesamtstärke der Schichten
87 und 89 so sein, daß die auf die Schicht gi zur Einwirkung gebrachte
Temperatur auf diejenige Temperatur herabgesetzt ist, der die die Schicht gi bildenden
Ziegelsteine widerstehen und bei der diese Steine höchst wirkungsvoll als Wärmeisolierschicht
arbeiten, z. B. auf eine Temperatur, die nicht höher als i:26o0 C liegt.
In dem Fall in dem beispielsweise die Innentemperatur des Oiens etwa 1750'
C beträgt und das Kohlenstofftiter die obenerwähnte bestimmte Stärke hat,
werden zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, wenn die Gesamtstärke der Schichten
87 und 89 etwa 16,2 mm beträgt.
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Die verwendete wärmebeständige Belagschicht93 ist nachgiebig, so daß
sie es zuläßt, daß der innenliegende Ofenbau sich in waagerechter Richtung auf der
die Reibung vermindernden Schicht 85
ausdehnen und zusammenziehen kann, ohne
das Metallgehäuse des Ofens zu beschädigen. Dieses .Belagmaterial besteht vorzugsweise
aus fertigen Platten von porösem, faserigem Kieselgurtmaterial, z. B. einem Material,
das unter dem Namen Insulag, verkauft wird. Es gleicht den üblichenMagnesiabelagplatten,
die als Ersatz verwendet werden können', sobald sehr viel tiefer liegende Temperaturen
zur Anwendung kommen. Das Material widersteht undarbeitet zufriedenstellendbeiTemperaturen
nicht über etwa g,6o' C, und die Dicke der Schicht gki muß deshalb so groß
sein, daß die auf die Bekleidung oder den Belag zur Einwirkung gebrachte Temperatur
diese Werte nicht überschreitet. In dem in dem vorstehenden Abschnitt gegebenen
Beispiel werden zufriedenstellende Ergebnisse dann erhalten, sobald die Dicke der
Schicht gi etwa vi-- mm beträgt. Die Dicke des Belages oder der Bekleidung sollte
so groß sein, daß die auf das Metallgehätise zur Einwirkung gebrachte Temperatur
keine überhitzung des Metalls bewirkt und daß zu gleicher Zeit dem Innenaufbau des
Ofens ermöglicht wird, ohne Beschädigung des Gehäuses sich auszudehnen. Unter den
erwähnten Temperaturverhältnissen wird die Dicke des Belages für gewöhnlich etwa
-25 mm betragen. Diese Dicke >nimmt die Ausdehnung von Ofen bis zu etwa 4,5
m Länge oder Breite auf.
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Das Mauerwerk unterhalb der Sohle des Ofenfutters kann aus einer Außenschicht
95 aus Schamottesteinen des gleichen Materials wie die Steine der um die
Seitenwände der Auskleidung liegenden Schicht gi bestehen. Zwischen der Schicht
95 und den Kohlenstoffplatten 85 liegt eine weitere Schicht
97 aus Schamottesteinen des gleichen #Materials wie das der Schichten
87 und 89.
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Wie dargestellt, sind die die Seitenwände der Ofenkammer bildenden
iKohlenstoffblöcke 43, 61 und 73 neben ihrer Oberkante mit einer Konsole98
versehen, auf der vorzugsweise aus Graphit bestehende Platten 99 auf ruhen,
die sich über die ganze Ofenkammer weg erstrecken. Auf diesen Platten liegt eine
Masse-ioi aus feuerfestem Isoliermaterial, vorzugsweise zerteilter Holzkohle, auf.
Sobald elektrischer Strom durch die nachstehend beschriebenen Widerstände geleitet
wird, werden diese Widerstände zum Glühen gebracht. Die oberhalb der Widerstände
liegenden Platten 99
werden glühend und ebenso die Innenwände der Kohlenstoffblöcke,
wobei die Platten 99 und die Widerstände'die Wärme abwärts auf die Oberfläche
des zu behandelnden Metalls ausstrahlen.
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Die Kappe des Ofens enthält ein flaches Gewölbe, das aus übereinanderliegenden
keilförtnigen Blöcken 103 (Fig- 3), die sich in Längsrichtung der Kappe an
gegenüberliegenden Seiten derselben erstrecken, und aus keilförmigen Blöcken io5
(Fig. 2) besteht, die in Querrichtung der Kappe an den Stirnseitenenden derselben
liegen. Diese Blöcke ruhen auf den waagerechten Schenkeln der Winkeleisen
2-5
auf und stoßen an die Seitenwände ig des Metallgehäuses
der
Kappe an. Quer über den Ofen weg werden durch die keilförmigen Blöcke die aus nicht
graphitischem Kohlenstoff bestehenden BlÖcke-107 getragen. Auf diesen Blöcken
liegt eine Schicht iog aus feuerfesten, wärmeisolierenden Schamottesteinen auf.
Zwischen dieser Schicht und der Oberwand des Kappengehäuses liegt eine vorzugsweise
aus isolierendem kieselgurartigem Zementmaterial bestehende Schicht #i i.i. Die
Blöcke io7 haben eine Ausnehmung 1,13 von V-förmigem Querschnitt, zusehen in Fig.
3. Beim Zusammenbau des Ofens wird die verhältnismäßig fein aufgebrochene
Masse ioi aus Holzkohle auf den Platten 99 in solcher Menge verteilt, daß
die Ausnehmung 113 ausgefüllt wird, wobei dafür gesorgt wird, daß kein Übergchuß
vorhanden ist, damit die Kappe nach ihrem Auflegen durch ihr hohes Gewicht, das
bei Öfen der nachstehend erwähnten Größe im Bereich -von 14 t liegt, nicht einen
derartigen Druck auf die Platten 99 ausübt, daß die Platten brechen. Die
vorerwähnten Ansatzschienen 2o sind vorzugsweise mit Lochungen 114 versehen, damit
die Kappe an einem Kran befestigt werden kann, um die Kappe abzunehmen und wiederaufzusetzen.
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Die in Längsrichtung sich erstreckenden Kohlenstoffblöcke
73 der Ofenauskleidung sind, wie in Fig- 3 dargestellt, weiter so
aufgestellt, daß sie Konsolen 117 bilden. Diese Konsolen dienen zum Tragen
der stabähnlichen Widerständeii-ig, die vorzugsweise aus Graphit hergestellt sind.
Für eine Ofenkammer, die an ihrer Sohle etwa 270 cm lang und i:2o cm breit
ist und bei einer Tiefe des geschmolzenen Metalls von etwa 15 cm etwa
5 t Metall hält, müssen diese Widerstände etwa 15 cm im Durchmesser sein
und in einem Abstand von 40 bis 47,5 cm voneinanderstehen.
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Wie dargestellt, sind die Enden der Widerstände in Reihenschaltung
durch vorzugsweise ausGraphit bestehende Platten 12,.1 verbunden, die auf den Konsolen
117 durch Blöcke 1:22 aus feuerfestem, elektrisch isolierendem Material,
z. B. gesintertem Aluminiumoxyd (A12 0.) hoher Reinheit, beispielsweise etwa
99,5 Olo, bestehen. Die Enden der Widerstände tragen Schraubengewinde, wie
in Fig. i erkenntlich, und sind an den Platten durch aus Graphit bestehende Klemmuttern
12,3 befestigt. Wie in den Fig: i und 6 dargestellt, sind die in den Platten
izi befindlichen Öffnungen, durch die die Widerstände sich erstrecken, in Längsrichtung
der Platten verlängert, so daß die Widerstände, obwohl sie durch die Muttern i-2#3
fest an die Platten 121 angeklemmt werden, in Längsrichtung der Platten gleiten
können und ein Zusammenziehen oder Ausdehnen der Widerstandsreihe, insbesondere
in Längsrichtung des Ofens, beim Ausdehnen und Zusammenziehen der.Ofenwände möglich
ist. Es sei darauf hingewiesen, daß Graphit hohe Schmierei-enschaften und damit
die Reibung vermindernde Eigenschaften bei Erwärmung auf Weißglut hat. Die Enden
der Widerstände sind mittels aus Graphit bestehender Kupplungsmuffen 127 an aus
Graphit bestehende, einen größeren Durchmesser aufweisende Verlängerungen 129 angeschlossen,
die durch in dem benachbarten Kohlenstofiblock 73
vorgesehene Öffnungen 131
hindurchtreten, wobei ein Abstand mit Bezug auf die Wandung der Öff-
nung
vorhanden ist. In Ausrichtung mit den Öffnungen 131 sind in den Ofenwänden
und in dem Gehäuse Öffnungen vorgesehen, durch die hindurch der im Durchmesser vergrößerte
Teil i3o des Anschlußstückes 1,29 auf die Außenseite des Ofens tritt. Die Öffnungen
durch das Mauerwerk werden, wie dargestellt, durch die Rohrmuffen133 (Fig. I) gebildet,
die aus wärrnebeständigem, elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Tonerde,
bestehen. Der Raum zwischen den Wandungen jeder Muffe und dem zugehörigen Anschlußstück
ist mit einer nachgiebigen Lage 135 aus Asbest oder einem anderen nachgiebigen,
wärmebeständigen Material ausgestopft, so daß die Anschlußstücke trotz der Packung
hinsichtlich ihres Abstandes zu den umgebenden Wänden in dein Sinne arbeitsfähig
verbleibt, daß eine quer zum Anschlußstück gerichtete Relativbewegung zwischen diesen
Teilen nicht verhindert wird.
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Wie aus Fig. 8 erkenntlich, ist auf dem im Durchmesser vergrößerten
Endteil 130 jedes Anschlußstückes,129 die vorzugsweise aus Kupfer bestehende Kappe
137 einer Klemme 139 aufgeschraubt, wobei die Kappe von den Wänden des metallischen
Ofengehäuses durch eine aus nachgiebigem, feuerfestem Isoliermaterial, z. B. Asbest,
bestehende Unterlagscheibe 141 isoliert ist. Die Kappe 137 weist radiale
Wasserdurchlässe 142 auf, mit denen die Wasserzuleitung 143 und die Wasserableitung
144 in Verbindung stehen, die zur Endfläche der Klemme zwecks Anschlusses an geeignete
Rohre führen. Das durch die Kappe und die Klemme umlaufende Wasser kühlt diese Teile
und die angrenzenden Teile der Anschlußstücke. Infolge der Verwendung des Kühlwassers
und infolge des größeren Durchmessers der Anschlußstücke, verglichen mit dem Durchmesser
der Widerstandserhitzer, werden die Klemmen und die angrenzenden Teile der Verlängerungen,
einschließlich der innerhalb der M#uffen 133 liegenden Teile der Anschlußstücke,
trotz der Erwärmung der Widerstände auf Weißglut verhältnismäßig kühl gehalten.
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Wie dargestellt, erstreckt sich jede Klemme 139 durch eine Öffnung
#i45 einer aus Isoliermaterial bestehenden Platte 146 hindurch, an die derKappenteil
137 der Klemme mittels einer auf die Klemme aufgesehraubten -Mutter angeklemmt
wird. Diese Platte ist verhältnismäßig dick, beispielsweise 25 Inm, so daß
sie eine beträchtliche Festigkeit hat. Vorzugsweise ist das Material der Platte
ein Material, wie es für Schaltbretter von Radioinstrumenten verwendet wird und
wie es z. B. unter dem Namen Micarta verkauft wird. Die Kappe der Klemme wird von
einer Muffe 147 umgeben, die schwer biegsam in Ouerrichtung zu ihrer Achse und nicht
ausdelinbi-r ist. Diese Muffe kann im Aufbau die in Fig. 9 dargestellte Ausführung
haben, d. h. sie kann spiralförmig aufgewickelte, ineinandergreifende Teile
149 haben, die mit Asbest od. dgl., wie bei 151 dargestellt, ausgestopft sind,
um
die Muff e luftdicht zu machen. An ihrem Außenende ist die Muffe, wie bei 153 dargestellt,
an einem Metallring 155 angeschweißt, der an der Platte 146 mittels Schraubenbolzen
157 befestigt ist. Ein vorzugsweise aus Asbest bestehender Dichtungsring
159 liegt zwischen dem Ring 155 und der Platte 146, um die Verbindung zwischen
diesen Teilen luftdicht zu machen. An ihrem anderen Ende ist -die Muffe bei 161
an einem Metallring 1-6-3 angeschweißt, der an dem metallischen Ofengehätise befestigt
ist, und zwar vorzugsweise durch eine Schweißnaht 165.
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Die Muffen,147 -in Verbindung mit den Dich tungen r35
sichern die Ofenkammer gegen einen Eintritt von- Luft -durch die in der Of enwand
befindlichen öffnungen hindurch, durch die die Widerstände hindurchgeführt sind.
Gleichzeitig -verhüten die seitlich nachgiebigen Muffen unzulässige Beanspruchungen,
Dieb auf die Anschlußstücke der Widerstände beim Ausde#hnen des Ofengehäuses wirken,
und ermöglichen den Anschlußstücken der Widerstände, sich relativ zum Gehäuse zu
bewegen, soweit diese Bewegung durch die relative Ausdehnung zwischen dem Metallgehäuse
und den innerhalb des,Gehäuses liegenden Wänden des Ofens hervorgerufen wird.
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# Um die Klemmen 139 und die Anschlußstücke derNiderstände
gegen Beanspruchungen zu halten, die durch die mit den Klemmen verbundenen Kabel
entstehen, sind gemäß der dargestellten Durchführungsform der Erfindung. zwei Isolierplatten
146 an den Enden einer Schiene #r67 befestigte die fest -durch -Pfosten
1,69 (Fig. 4) getragen wird. Die Pfosten stehen auf einer Platte T7#[ (Fig.
3) auf, deren Befestigung an den vorspringenden Enden der für den Ofen bestimmten
Doppel-T-Träger 9
erfolgt. Metallplatten 173 sind bei 175 an
den Enden der Schiene 167 angeschweißt, während die Isolierplatten 146 an diesen
Metallplatten durch Schraubenbolzen 177 gesichert werden. Die Lochungen179 in den
Platten'173, durch die die Schzaubenbolzen hindurchtreten, sind in Richtung der
feststehenden Schiene r67 verlängert, so daß in Längsrichtung des Ofens eine Relativbewegung
zwischen den Platten 145 und der Schiene 167 möglich ist. . -
Die zur Heizung
der Widerstände üblicherweise verwendeteStromstärke liegtimBereichvon6ooobis io
ooo Amp. Handelt es sich um Wechselstrom, so entsteht, ein starkes elekromagnetisches
Wechselstromfeld in den Klemmen sowie in den Anschlußstücken v29. Durch dieses Feld
können die neben den Anschlußstücken der Widerstände liegenden Teile der Gehäiusewände
überhitzt werden, wenn das Gehäuse aus Stahl besteht, und zwar wegen der Hysteresiserscheinung.
Um diese Wirkung zu verhüten, wird in der vorliegenden Durchführung der Erfindung
der neben jedem Anschlußstück liegende Teil der Seitenwände 5 des Gehäuses
durch einen Einsatz iSi aus nichtmagnetischern Material, vorzugsweise aus Siliciumbronze,
gebildet, die eine Zugfestigkeit im Bereich von Stahl hat.-, Wie dargestellt, hat
jeder Einsatz die gleiche Dicke wie der übrige Teil der Seitenwände des Gehäuses
und ist an der Seitenwand durch einen 11etällrahmen 183 befestigt, der an dem Einsatz
und der Seitenwand angeschweißt ist. Die Einsätze sind von den Klemmen nach der
Mitte des Ofens länger als nach den Enden des Ofens zu, weil das elektromagnetische
Feld am stärksten zwischen den beiden Klemmen ist. BeiVerwendung vonWechselstroin
wird die Schiene 167 mit einem aus nichtmagnetischem Material, z. B, Kupfer oder
Siliciumbronze, bestehenden Einsatz 185 ausgerüstet, um den magnetischen Pfad zwischen
den neben den Klemmen liegenden Bereichen zu unterbrechen, da andernfalls die Schiene
167 überhitzt und zerstört Nverden kann.
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Unter dem Ausdruck hitzebeständiges kohlenstoffhaltiges -Material
sind Stoffe handelsüblicher Zusammensetzung und in der Ofenbautechnik bekannter
Art zu verstehen, wie Kohlenstoff und Graphit.
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Obwohl eine Ofenkammerauskleidung aus nicht graphitischem Kohlenstoff
in dem er:findungsgemäßen Ofen als das am meisten geeignete Nfaterial gegen die
Einwirkung hoher Temperatur und für Verschleißfestigkeit verwendet wird, können
selbstverständlich *auch Blöcke anderer Arten von hitzebeständigem Kohlenstoff,
z. B. Graphit, verwendet werden. Wenn auch Blöcke aus Material, das frei liegende
Innenflächen von Kohlenstoff an der Oberflächenebene des in der Of enkammer befindlichen
Metallherdes besitzt, verwendet werden müssen, sobald der Ofen zur Durchführung
des in der genannten amerikanischen Patentschrift erwähnten Verfahrens bei allen
Möglichkeiten diesesVerfahrens verwendet werden soll, können ebensogut aus Kohlenstoff
oder Graphit zusammengesetzte Blöcke oder Blöcke anderer elementarer Zusammensetzung
verwendet -werden, sobald der Ofen für andere Zwecke verwendet wird. Es ist offensichtlich,
daß Blöcke aus jedem feuerfesten Material, das für die Verwendung, zu der der Ofen
bestimmt ist, und der Temperatur, bei der der Ofen betrieben wird, geeignet ist,
verwendet werden können. Weiter ist offensichtlich, daß, obwohl der hier beschriebene
und dargestellte Ofen eine Ofenkammer hat, die einen länglichen, rechteckigen, waagerechten
Querschnitt aufweist, der Ofen gewünschtenfalls juadratisch im Ouerschnitt sein
kann, und daß der in diesem Zusammenhang in den Ansprüchen verwendete Ausdruck rechteckig
in dem Fall gebraucht wird, in dem der Sinn des Wortlautes allgemein sowohl einen
rechteckigen als auch einen quadratischen Ouerschnitt umfaßt.
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Innerhalb des Bereiches der Ansprüche können viele Abweichungen von
der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.