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Elektrischer Ofen zur Herstellung verdichtbarer Produkte Die Erfindung
betrifft einen elektrischen, in reduzierender Atmosphäre arbeitenden Dreh- oder
Schwingofen für die Herstellung von Stoffen, insbesondere von Metallen, wie Magnesium,
durch Kondensation ihres Dampfes nach vorangegangener chemischer Reaktion.
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Der Ofen nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen eine Reaktionskammer
von im großen und ganzen zylindrischer Form und mit waagerecht liegender Achse,
.die derart gelagert ist, daß sie eine Dreh- oder Schwingbewegung um diese Achse
erfahren kann, einen oder mehrere Heizwiderstände, welche aus einer in der Achse
der Reaktionskaminer oder in der Nähe' dieser Achse angeordneten und an ihren Enden
von den Zuführungselektroden für den elektrischen Strom ab:geistützten. Stange aus
Graphit oder ähnlichem Stoff bestehen, und, einem ,abnehmbaren Kondensator mit Kühleinrichtungen
zum Sammeln und Niederschlagen; der durch die Reaktion frei gewordenen Dämpfe.
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Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung besteht der Kondensator
aus einem metallischen Mantel, der abnehmbar an einer dicht, aber ebenfalVS. lösbar
an die Reaktionskammer angesetzten Haube angebracht ist, die an. ihrer Wandung die
Kühleinrichtungen, beispielsweise Was:serumlaufrohre, trägt.. Diese Ausbildung ermöglicht
einen besonders leichten Austausch des Kondensators
während des
Betriebs des Ofens. Der eigentliche Kondensator kann von der ihn tragenden Haube
für eine spätere Behandlung des niedergeschlagenen Stoffes, z. B,. für die iSahmelzung,
getrennt werden. Außerdem gestattet die gleichzeitige Unterdruckbildung in Haube
und Kondensator eine Ausfiibrung des letzteren mit dünnen Wandungen, die eine gute
thermische Leitfähigkeit ergeben.
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Die soeben beschriebene Bauart,des abnehmbaren Kondensators is:t besonders
vorteilhaft, wenn der Kondensator axial an einfies der Enden der Reuktionskamtner
des Ofens angesetzt wird; -die Stromzuführung an diesem Ofenende erfolgt dann durch
die den Kondensator tragende Haube. Man kann aber diese Bauart auch bei einem Kondensator
anwenden, der seitlich in der Beschickungstür des Ofens angeordnet ist.
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In allen Fällen können die an der den Kondensator tragenden Haube
anäeordn-ten Kühlmiftel vielfältig und mit Regeleinrichtungen ausgestattet sein,
die die Möglichkeit einer Bestimmung der Zonen des Kondensators ergeben, in denen
sich die Absetzung des niederzuschlagenden Stoffes vollziehen soll.
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Nach einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung wird die Stromzuführungselektrode,
die den Heizwiderstand auf der dem Kondensator gegenüberliegenden Seite trägt, zweckmüßig
mit einer gewellten biegsamen Membran an den Ofenmantel angesichlosse:n, um eine
freie Ausdehnung des Widerstandes zu gestatten, dabei aber doch einen dichten Abschluß
des Ofens sicherzustellen. Dabei werden: regelbare Federn vorgesehen, um die Wirkung
Zles - atmosphärischen Druckes auf die biegsam Membran und damit auf den Heizwiderstand
auszugleichen.
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Ein Ausführungsbeispiel einen Ofens nach der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt.
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Abb. i gibt einen schematischen Längsschnitt des Ofens wieder; Abb.
2 zeigt die den abnehmbaren Kondensator tragende Haube in vergrößerter .Stirnansioht;
Abb. 3 ist ein axialerLängsschnitt der biegsamen und ausgeglichenen, die Stromzuführungselektrode
auf .der :dein Kondensator gegenüberliegenden Seite tragenden Verbindung, ebernfalls:
in größerem Maßstab.
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Bei dem dargestelltenAusführungsbeispielbesitzt der Ofen nach der
Erfindung eine zylindrische Reaktionskätnmer i, deren Achse waagerecht liegt. Die
Wand i11 dieser Kammer ist aus feuerbeständigen Stoffen aufgebaut. Die Kammer besitzt
in der zylindrischen Wandung noch eine Bieschickungs-und Entleerungsöffnung 2, die
durch eine Tür abgeschlossen ist. Diese Tür besteht zweckmäßig aus einem iStopf
en 3, der an eine Platte 4 angesetzt ist. Die Platte wird durch schnell zu bedienende
Verschraubungen 5 festgelebt. Sie sichert gleichzeitig das Anziehen einer plastischen
Dichtung 6 gegen einen Einfassungsrahmen 7, der um die Öffnung 2 herumgelegt ist.
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Die Reaktionskammer i ist außen mit Rollbahnen 811 und 8b versehen,
die auf (Rollen 911 und 9b aufliegen und es ermöglichen, der iKamm@; r eine Dreh-
oder Schwingbewegung um ihre Achse zu übermitteln.
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Die Reaktionskammer i besitzt an ihren Enden zwei axiale Öffnungen
ioa und lob, in welche zwei Blöcke i r11 bzw. i ib aus Graphit oder einem entsprechenden
Stoff eingreifen, die zur Abstützung eines ebenfalls aus Graphit beistehenden und
in :dic Achse des Ofens verlegten; Heizwiderstandes 12 dienen. Statt des einen Heizwiderstandes
könnte man. natürlich auch mehrere vorsehen, die dann rings um die Achse des Ofens
zu verteilen. wären. Die Blöcke ira und iib stehen in fester Verbindung mit zwei
metalliischen Hohlelektroden 13a bzw. 13b, die mit ihren freien Enden mit metallischen
Scheiben 14a bzw. i4b in Verbindung stehen, welche in Bäder aus flüssigem. Metall,
das sich in Näpfen i511 bzw. i5b befindet, eintauchen. An diese Näpfe sind die Leiter
1611 bzw. 16b angeschlossen, die die Verbindung mit den Klemmen einer nicht dargestellten
elektrischen. Stromquelle herstellen. Diese Anordnung sichert die Stromzuführung
zum Widerstand 12 auch während der Dreh- oder Schwingbewegung des Ofens um seine
Achse. In die Elektroden 13a bzw. 13b sind noch Rohre 17a bzw. 17b eingeführt, die
im Innern der Elektrode einen Kühlwasserkreislauf herstellen.
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An einem Ende des Ofens ist ein abnehmbarer Kondensator 18 angeordnet,
der dünnte metallische Wände besitzt und beispielsweise kugelförmige Gastalt hat.
Dieser Kondensator ist in, die Achse des Ofens gelegt und besitzt, eine Öffnung
ig, die über die Öffnung tob des Ofens mit dem Innern, der Reaktioniskammer in Verbindung
steht. Der Kondensator wird in einer Ausnehmung ib des Ofens von einer metallischen
Haube 2o festgehalten, die sich mit Konsolen 2,i auf .dem @Kondensator a,1) -stützt
und durchdichte iSchraubverbindungen 22 an die Stirnwand des Ofens anges; tzt ist.
Eine Dichtung 23 aus Gummi od. dgl. sichert die Dichtigkeit der Verbindung.
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Die Haube 2o (Abb., i und 2) trägt außerdem die entsprechende Hohlelektrode
13b, um die eine Isolierhülle 24 gelegt ist. Sie führt weiter ein Rohr
25 in den Kondensator ein, an das die die Luftleere erzeugende, in der Zeichnung
nicht dargestellte Apparatur angeschlossen ist. Das Rohr 25 wird durch Ablenkbleche
26 geschützt, die in zweckentsprechender Weise im .Kondensator vorgesehen sind.
Auf die Seitenwand der Haube: sind Wasserumlaufrohre 27 und 28 aufgesetzt, die mit
Regelhähnen versehen und zur Kühlung des Kondensators bestimmt sind.
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Die Öffnung ioa auf der dem Kondensator i8 gegenüberliegenden Seite
des Ofens wird durch einen Deckel 2,9 (Abb.3) abgedeckt, der an die entsprechende
Wand des -Ofens angesetzt ist. Der Deckel setzt sich nach außen in einer an ihn
angeschweißten. welligen und biegsamen Membran 30 fort, deren anderes Ende dicht
mit einer Hülse 31 verbunden ist, die starr und ebenfalls dicht auf die Stromzuführungselektro:de
1311 aufgesetzt wird. Auf diese Weise ist nicht nur ein dichter Ofenabschluß
geschaffen,
sondern es wird auch eine freie Ausdehnung des Heizwiderstandes 12 gewährleistet,
da sich die Elektrode 13(-' infolge der Ausdehnungsmöglichkzit der sie tragenden
gewellten Membran 3o axial verschieben kann.
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Clm die Wirkung des atmosphärischen Druckes auf den Heizwiderstand
12 beim Vorhandensein eines Unterdruckes in der Reaktionskammer i auszugleichen
und dadurch eine mögliche Formveränderung -des Heizwiderstandes zu verhindern, sind
Druckfedern 32 vorgesehen, die auf die Elektrod: 13a eine der Wirkung des atmosphärischen
Druckes entgegengesetzte Wirkung ausüben. Diese Federn stützen sich einerseits gegen
Anschläge 33 der um die Elektrode 13a herumgelegten und f:st mit dem Deckel 29 verbundenen
Stangen 34 und anderersei ts gegen eine Scheibe 35 ab, die lose auf der Hülse 31
sitzt, sich aber gegen ein Handrad 36 abstützt, welches auf die Hülse aufgeschraubt
ist. Durch mehr oder `weniger starkes V-.rdrehen .des Handrades 3(j auf der Hülise
31 läßt sich der Zusammendrüekungsgrad der Federn 32 verändern und dadurch die Ausgleichwirkung
der Federn regeln.
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Der in dieser Weise aufgebaute Ofen wirkt, ;wenn er beispielsweise
für die Herstellung von Magxn"sium Verwendung findet, in folgender Weise: -Man setzt
den abnehmbaren Kondensator 18 in. die Ausnehmung ib der Ofenwand eint und zieht
die Schraubverbindung .der Haube 2o dicht an.. Hat man vorher oder nach Herstellung
dieser Verbindung die zu behandelnden: tStoffe, die beispielsweise aus einem Gemisch
von Oxyden oder sauerstoffaufnehmenden, mehr oder weniger mit Mägnes,ium angereicherten
alkalischen Erden und aus Reduktionsmitteln wie Siliciumverbindungen, Ferrosilicium
usw. bestehen, eingeführt, so stellt man den. Grad des in der Reaktionskammer gewünschten
Unterdruckes ein. Hierauf schickt man elektrischen Strom in den Heizwiderstand 1Z
und bringt den Ofen in Bew zgung.
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Die aus der Reaktionsmasse frei werdenden Magneslumdämpfe treten durch
die Öffnungen iob aus und schlagen sich im Innenraum des Kontdensators nieder. Will
man den Kondensator abnehmen, so hat man zunächst den Atmosphärendruck 2m Innern
der Reaktionskammer herzustellen, worauf man die Schraubverbinidung 22 löst, die
Haube 2o des Ofens abnimmt und dann .den Kondensator 18 abhebt, um dann das niedergeschlagene
Magnesium zu sammeln oder für die weitere -Behandlung zu verwenden,. Durch Einwirkung
auf .das Arbeiten der verschiedenen Kühleinrichtungen 27 und 28 während der Reaktion
kann man nach Belieben die Zonen. des Kondensators bestimmen, in denn sich der Niederschlag
des Dampfes vollziehen soll. Selbstverständlich ist .die Erfindung, wie schon aus
der ganzen Darstellung hervorgeht, nicht auf die geschilderten besonderen Einrichtungen
beschränkt. Beispielsweise kann der Kondensator eine von der Kugelform abweichende
Gzstalt haben, auch kann die ganze aus Haube und Kondensator bestehende Einheit
an eine andere Stelle des: Ofens, beispiels-Nveise an die Beschickungsöffnung 2,
verlegt werden, wobei dann die Einheit gleichzeitig den dichten Ab.-schluß di-es,Ir
öffnrang übernimmt und die oben geschilderte Tür aus den Stopfen 3 und der Platte
4 entbehrlich wird.