-
Elektrischer Lichtbogenofen Die Erfindung betrifft elektrische Ofen
für Dreiphasenstrom, insbesondere Ofen mit indirekten Lichtbogen, d. h. solchen,
die sich außerhalb der Beschickung bilden.
-
In dem Ofen nach der Erfindung bilden sich drei Lichtbogen zwischen
einer Nullpunktelektrode und den drei mit je einer Phase gespeisten Elektroden,
so daß die Lichtbogen in Sternform angeordnet sind.
-
Die Nullpunktelektrode kann von einer den drei Elektroden gemeinsamen
Hilfselektrode gebildet werden oder von drei Hilfselektroden, die den Stromführungselektroden
entsprechen und untereinander oder mit dem Ofenboden verbunden sein können. Infolge
der sternförmigen Anordnung der Lichtbogen wird die Spannung zwischen den Stromzuführungselektroden
erheblich höher als die Lichtbogenspannung. Wenn nämlich U" die Spannung des Bogens
ist, so beträgt die Spannung zwischen den Elektroden U" 1% 3 . Man müßte also befürchten,
daß die Lichtbogen sich mehr von einer Stromzuführungselektrode zu einer anderen
einstellen als zwischen diesen Elektroden und der Nullpunktelektrode, und gegen
diese Möglichkeit muß man Vorkehrungen treffen.
-
Ein Mittel in dieser Richtung besteht darin, daß man, Stromleitungselektroden
verwendet, die untereinander parallel und um eine ,Achse in genügendem Abstand von
dieser verteilt sind, ein Abstand, der
übrigens. regelbar gemacht
werden kann, unabhängig von der Länge der Lichtbogen.
-
Immerhin erfordert die Ionisierung der Ofenatmosphäre durch die von
den Lichtbogen erzeugten Gase und Dämpfe eine beträchtliche Vergrößerung des Abstandes
der Elektroden für eine gegebene Spannung. Im Falle eines Ofens mit großer Leistung,
also auch hoher Spannung würden infolgedessen .die Lichtbogen noch immer Gelegenheit
finden, sich zwischen den, Elektroden der Stromzuleitizng zu bilden. Dieser Übelstand
läßt sich vermeiden, wenn man: den Ionisationsgrad der Ofenatmosphäre unterhalb
eines gegebenen Wertes hält. Das kann man erreichen durch eine passend geregelte
Absaugung der Ofenatmosphäre.
-
Bei drei Stromzuführungselektroden, die unter sich parallel rund um
eine Achse verteilt sind, ist es vorteilhaft, eine aus drei Hilfselektroden gebildete
Nullpunktelektrode zu verwenden, mit entsprechenden Hilfselektroden für jede der
Stromzuführungselektroden.
-
Man kann dann die Elektroden voneinander entfernen von der Achse,
um welche sie gruppiert sind. Man gelangt auf diese Weise dazu, im Ofen drei Erhitzungszonen
zu schaffen, derenVerlegung nach Bedarf gewählt werden kann.
-
Hierdurch wird es möglich, entweder die Heizung des Ofeninnern zu
vergleichmäßigen, oder im Gegenteil diese oder jene Zone gegen eine andere zu überhitzen.
-
Die Zeichnung stellt schematisch als Beispiel eine Ausführungsform
eines Ofens nach der Erfindung dar' Abb. i ist ein Ouerschnitt; Abb. 2@ ein Längsschnitt
nach der Linie II-II der Abb. i ; Abb. 3. ist ein Schaltungsschema; Abb. 4 ist ein
Teilschnitt nach der. Linie IV-IV der Abb. i ; Abb. 5 und' 6 zeigen in Axialschnitt
Abwandlungen dieser Einzelheit.
-
In den gewählten Beispielen handelt es sich um einen waagerechten
Kippofen. Der zylindrische Ofenmantel i, der mit einer Gießschnauze 2 ausgestattet
ist, ruht auf Rollen 3. Die Stromzuführungselektroden 4, 5, 6 gehen durch eine der
Ofenwände hindurch. Sie liegen parallel zur Ofenachse, um die sie verteilt sind.
Die hTullpunktelektrode wird ebenfalls von drei Elektroden. 7, 8, g gebildet, die
durch die aridere Ofenwand hindurchgeführt sind und mit je einer Stromzuführungselektrode
in Reihe liegen. In dem als Beispiel genommenen Ofen sind die neutralen Elektroden
elektrisch unter sich verbunden.
-
Der Abstand zwischen den- Stromzuführungselektroden, ebenso wie der
Abstands zwischen den Elektroden der Nullpunktelektrode kann geregelt werden, indem
man 'diese Elektroden mehr oder weniger in radialer Richtung von. der Ofenachse
entfernt, zu welchem Zweck die Eintrittsöffnungen io der genannten Elektroden eine
längliche Form haben. Feuerfeste Stücke iss, die an Flammenfängern 12 sitzen, sorgen
für den Verschluß dieser Öffnungen. Irgendeine geeignete nicht bezeichnete Vorrichtung
stellt die Elektroden in geeigneter Entfernung von der Achse des Ofens fest.
-
Wenn die Ofenwanne allein beweglich ist und die Elektroden feststehen,
so. ergeben sich daraus erhebliche Vorteile für die Regelung und den Batt des Ofens.
Man braucht weder große biegsame Kabel vorzusehen, die auf die Dauer entzweigehen,
noch Kollektoren, sondern einfache biegsame Kabel von der Länge, die für den Gang
der Elektroden notwendig und ausreichend sind.
-
Der Bau des Ofens wird dadurch wirtschaftlicher. Abb. 5 gibt ein Beispiel
dieser Anordnung.
-
Ein feststehendes Hilfsgewälbe 13 bedeckt die Öffnung, durch welche
die Elektroden die Verkleidung des Ofens durchdringen, eine Verkleidung, die der
größeren Festigkeit wegen in Gewölbeform ausgeführt ist. Dieses Gewölbe 13 trägt,
an. einem Ring 14 befestigt, Vorsprünge 15 aus nichtrostendem Stahl, die in entsprechende
Aussparungen 16 eindringen, die in die gewölbte Wand des Ofens i eingelassen sind.
Das Ofeninnere ist auf diese Weise verschlossen, obgleich die freie Ausdehnung der
beiden Gewölbe gesichert ist. Das Hilfsgewölbe 13 trägt die Flammenfänger
und ist mittelbar mit dem Mechanismus verbunden, der die Elektroden 7, 8 stützt,
bedient und regelt.
-
Welchen Zusammenbau man. auch für den Ofen wählen möge: feststehende
oder drehbare Elektroden, es ist wichtig, ihn, so zu bauen, daß er nach Abb.6, zerlegbar
ist. Die Ausführung der Verkleidung wird einerseits durch den Flansch 17 erleichtert,
der die Hilfswand! ißi aus gegossenem oder gewalztem Stahl hält, die den eigentlichen,
ebenfalls, abnehmbaren Boden ig trägt. An dieser beweglichen Wand ist der Mechanismus
zum Tragen, Bedienen und Regeln der Elektroden befestigt. Die Ausführung ist leicht,
die Bauart der Verkleidung in Gewölbeform macht keine Schwierigkeiten mehr, und
die drei Mechanismen, können getrennt angebracht und sicher an der Ofenwanne befestigt
werden, da das Ganze mit Rippen vereehen und leicht zusammenzubauen ist. Der Grad
der Ianisierung der Ofenatmosphäre ist durch einen leichten Unterdruck im Innern
des Ofens auf einen Wert beschränkt, der das Überspringen von Lichtbogen zwischen
den Stromzuführungselektroden ausschließt. Zu diesem Zweck scann ein Druckmesser
oder eine Vorrichtung zum Überwachen der Ionisierung der Gase den. Gang eines Motors
beeinflussen, der einen Lüfter antreibt. Dieser tritt infolgedessen von. selbst
in Tätigkeit. Er kann auch so geregelt werden, daß er dauernd eine kleine gleichbleibende
Gasmenge absaugt, was ebenfalls die Aufrechterhaltung eines bestimmten Ionisierungsgrades
im Innern des Ofens bewirkt. Unter diesen Umständen verlängern sich die Lichtbogen
im Laufe der Zeit nicht unter dem zusammenwirkenden Einfluß der Temperatur und Konzentration
der Atmosphäre des Ofens an leitenden Bestandteilen, sondern sie behalten dauernd
eine bestimmte Länge.
Der Ofen arbeitet also, abgesehen von der
Regelung, mit gleichbleibender Länge und Spannung des Lichtbogens, wodurch es möglich
wird, darin leicht einen gegebenen Wärmebetrieb aufrechtzuerhalten. Wie die Abb.
2 und 3 zeigen, können die Lichtbogen an verschiedenen Punkten der Ofenlänge liegen,
so daß man die Heizung nach Bedarf verteilen kann.
-
Der Ofen kann in Dreiecks- oder Sternschaltung (-Nbb.3) gespeist werden,
je nach den Bedingungen, unter denen er betrieben werden soll. Man kann, wie es
bekannt ist, ohne Schwierigkeiten von einer Schaltung zur anderen übergehen durch
Umschaltung, um die Leistung des Ofens durch Änderung der Schaltung zu regeln. Ein
Transformator mit mehreren Anzapfungen ermöglicht es außerdem, die Leistung .durch
Änderung der Spannung zu regeln.
-
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
läßt sich mannigfach abwandeln. So kann statt eines Kippofens ein Drehofen, ein.
fester oder auch ein nur teilweise dreh- und kippbarer Ofen verwendet werden. Der
Ofen kann ferner mit waagerechter oder schiefer Achse ausgeführt werden, oder er
kann auf ein Gestell gesetzt werden, das selbst in verschiedenen Ebenen kippbar
ist, und die Elektroden können unabhängig von ,dem Ofenmantel sein. Die Elektroden
können statt unter sich parallel zu sein, so gerichtet sein, daß ihre Verlängerungen
in einem Punkt zusammenlaufen, wobei dieser Punkt entweder die einzige Anschiußstelle
der Nullpunktelektrode ist, oder er wird von den drei untereinander vereinigten
oder getrennten, die Nullpunktelektrode bildenden. Knöpfen gebildet. Im letzten
Fall ist der angenommene Schnittpunkt in das Innere der Wanne verlegt.