-
Elektrischer Salzbadofen Die Erfindung bezieht sich auf elektrische
Salzbadöfen und bezweckt eine Vervollkommnung dieser Ofengattung. Salzbadöfen werden
benutzt sowohl zum Schmelzen irgendwelcher Salze, um das geschmolzene Salz dann
zu irgendeiner Verwendung aus dem Schmelztiegel auszugießen, als auch, um irgendwelche
metallenen Körper in dem geschmolzenen Salz irgendeiner Wärmebehandlung zu unterwerfen.
Insbesondere eignen sich Salzbadöfen zum Erhitzen von Metallteilen, um sie nach
Entfernung aus dem Salzbad nach Erreichen der erforderlichen Temperatur durch Abschrecken
in eine Kühlflüssigkeit oder auf andere Weise zu härten. Solche Salzbadöfen wurden
bisher entweder durch Widerstandsheizung von außen oder mittels in den Tiegel eingetauchter
Elektroden von innen geheizt. Bei der ersten Heizungsart von außen muß die gesamte
Wärme durch die Tiegelwandung zum Salz hindurchgeführt werden, was eine erhebliche
Überhitzung der Außenwand des Tiegels gegenüber der im Bad anzustrebenden Temperatur
notwendig macht. Bei den durch Elektroden beheizten Salzbadöfen, den sogenannten
Elektrodensalzba,döfen, besteht dieserNachteil nicht; dafür läßt es sich aber nicht
vermeiden, daß ein Teil des den Elektroden zugeführten Stromes durch das Salzbad,
also auch durch das etwa eingetauchte Werkstück fließt. Dabei
besteht
die Gefahr einer ungleichmäßigen Erhitzung und auch einer 1=lberhitzung des Werkstückes
an solchen Stellen, die sich in der unmittelbaren Nähe der Elektroden befinden.
Außerdem müssen bei diesen beiden Ofengattungen zum Anheizen besondere Hilfsmittel,
beispielsweise in Gestalt besonderer Hilfselektroden, vorgesehen sein, da ein Anheizen
des Ofens bei starrem Salz nicht ohne weiteres möglich ist.
-
Die Erfindung schafft eine neue Gattung von elektrisch beheizten Salzbadöfen,
die die Nachteile der bekannten Gattungen von Salzbadöfen vermeidet und verschiedene
Vorteile diesen gegenüber aufweist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß außerhalb des Tiegels eine oder mehrere
Induktionsspulen vorgesehen und im Bad ein oder mehrere metallene Körper so angeordnet
sind, daß sie durch die Spulen induktiv erhitzt werden und ihre Wärme an das Bad
abgeben. Es wird somit für den neuen Salzbadofe-n die Induktionsheizung angewendet.
-
Die Erfindung hat folgende Vorteile: Es kann bei entsprechender Wahl
der Frequenz eine große Zusammenballung der elektrischen Energie in den Metallheizkörpern,
also ein schnelles Aufheizen erzielt werden; besondere Anheizhilfselektroden oder
andere Anheizeinrichtungen sind nicht erforderlich, da die Metallheizkörper auch
dann induktiv geheizt werden können, wenn sie in festem Salz oder in erstarrtem
Salzbad eingebettet sind; die Heizung läßt sich beliebig regeln, so daß der gleiche
Ofen für die verschiedensten Heiztemperaturbereiche benutzt werden kann; irgendwelche
Ströme fließen durch das Salzbad nicht: so daß weder eine Überhitzungsgefahr für
Teile der Werkstücke noch eine ungleichmäßige Erhitzung des Bades vorkommen kann;
durch entsprechende Bemessung und Anordnung der Metallheizkörper kann auch jedes
erwünschte Maß der Badbewegung an jeder Stelle des Bades erzeugt werden; die Erfindung
eignet sich sowohl für keramische als auch für metallene Tiegel, wobei es bei metallenen
Tiegeln möglich ist, durch entsprechende Bemessung der Wanddicke des Tiegels und
der Entfernung der Metallheizkörper von der Tiegelwand jedes Maß der Erhitzung zu
erzielen und die Erhitzung weitestgehend zu regeln; die ,erfindungsgemäße induktive
Heizung kann auch für bereits vorhandene Salzbadöfen ohne große Schwierigkeiten
nachträglich vorgesehen werden; zur Anwendung kann sowohl Hochfrequenz- als auch
Niederfrequenzström gelangen, je nach den Verhältnissen des einzelnen Falles; insbesondere
eignet sich die Erfindung auch für langgestreckte und große Salzbadöfen, da durch
geeignete Anordnung und Wahl der Induktionsspulen und der ihnen im Bad gegenüberliegenden
Metallheizkörper sowohl eine gleichmäßige Beheizung des gesamten Bades als auch
eine beliebige unterschiedliche Beheizung verschiedener Stellen des Bades möglich
ist; besonders vorteilhaft ist auch die Tatsache, daß das Ein- und Ausbringen des
Behandlungsgutes keinen Einfluß auf die Stromaufnahme des Bades hat, so daß das
Netz stets gleichmäßig belastet wird.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Einzelheit der Erfindung können
Flachspulen benutzt werden, denen gegenüber im Bad Metallheizkörper angeordnet sind.
Ferner können entweder im Bad oder bei keramischen Tiegeln eingebettet in der Tiegelwand
zusätzliche Widerstandsheizkörper vorgesehen sein, beispielsweise, um vorübergehende
Spitzen der Erhitzung zu übernehmen.
-
Als eine weitere vorteilhafte Einzelheit der Erfindung kann zwischen
den Spulen und dem Tiegel eine Relativbewegung erfolgen, die nach einer weiteren
Einzelheit der Erfindung so bemessen sein kann, daß beim Abschluß eines bestimmten
Weges eine bestimmte Beschickungsstelle des Bades in die Ursprungslage zurückkehrt,
somit auch die Behandlungsdauer für das Gut beendet ist. Hierdurch wird ein fortlaufender
Behandlungsbetrieb, etwa nach Art eines laufenden Bandes; erzielbar.
-
Erfindungsgemäß kann der induktiv beheizte Salzbadofen nach außen
durch eine elektrische oder magnetische Abschirmung abgeschirmt sein. Die Induktionsspulen
können Eisenkerne besitzen. Der Ofen kann in einem druck- und luftdichten Gehäuse
eingeschlossen sein.
-
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind näher beschrieben.
-
Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
an Querschnitten oder Grundrissen verschiedener Bauarten des Salzbadofens.
-
Bei dem Salzbadofen nach Fig. i ist der Tiegel i von einer Induktionsspule
2 umgeben, während im Bad 3 metallene Heizkörper q. in beliebiger Anzahl und Anordnung
so vorgesehen sind, daß sie von der Spule 2 induktiv erhitzt werden und damit auch
das Bad erhitzen. Die Metallheizkörper sind vorzugsweise so angeordnet, daß ihre
oberen Ränder noch unterhalb des Badspiegels 5 liegen und ihre unteren Ränder nicht
bis zu dem Tiegelboden gelangen, so daß dem freien Umlauf des Bades kein Hindernis
entgegensteht. Bei keramischem Tiegel können die Metallheizkörper q. entweder an
der Tiegelzvand anliegen oder in geringer Entfernung von ihr angeordnet sein, während
bei einem metallenen Tiegel die Wanddicke des Tiegels so bemessen sein muß, daß
auch in den Metallheizkörpern .4 durch die Spule induzierte Ströme erzeugt werden.
Bei einem Metalltiegel wirkt auch die Tiegelwand selbst als Heizkörper mit. .
-
Die Heizkörper können als einzelne Stäbe oder Platten oder als ein
Gitterwerk oder als ein der Tiegelgestalt ähnlicher, oben und unten offener massiver
oder gitterförmiger Hohlkörper ausgebildet sein. So zeigt beispielsweise die Fig.
2 im Grundriß einen rechteckigen Salzbadofen länglicher Gestalt, bei dem der Tiegel
6 von einer Spule ; umgeben ist und der Metallheizkörper ein ebenfalls rechteckiger,
oben und unten offener Hohlkörper 8 ist.
-
Nach Fig. 3 ist die Spule 9 ungleichmäßig gewickelt, und zwar liegen
die Windungen am unteren
Ende der Spule dichter beisammen, so daß
die Metallheizkörper io im Tiegel 12 am unteren Ende stärker erhitzt werden als
am oberen. Hierdurch wird im Bad eine gewisse Badbewegung erzielt, die beispielsweise
beim Schmelzen von Salzen eine bessere Durchmischung oder beim Erhitzen von eingetauchten
Werkstücken eine gleichmäßigere Durchmischung des Bades und damit eine gleichmäßigere
Erhitzung des Werkstückes an allen Stellen zur Folge hat.
-
Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, d=enn der Abstand zwischen
Spule und Metallheizkörper an verschiedenen Stellen verschieden ist. So zeigt Fig.
q. einen Ofen, bei dem bei gleichmäßiger Wicklung der Spule 13 die Metallheizkörper
14 schräg zur Spule angeordnet sind, und zwar so, daß die unteren Enden der Heizkörper
14 näher zur Spule liegen als die oberen. Auch hierdurch wird im unteren Teil des
Bades intensiver geheizt als im oberen, wodurch auch ein gewisser Badumlauf erzeugt
wird.
-
Falls aus irgendeinem Grund im oberen Teil des Bades stärker geheizt
werden soll als unten, «-erden nach Fig. 5 die Metallheizkörper 15 so angeordnet,
daß die oberen Enden näher zur Spule liegen als die unteren. Es wird dann oben auch
kräftiger geheizt als unten.
-
Nach Fig.6 sind die Metallheizkörper 16 so gestaltet, daß sie im mittleren
Teil näher zur Spule liegen, so daß etwa in der Höhenmitte des Tiegels am kräftigsten
geheizt wird.
-
Die gleiche verschiedene Heizwirkung kann auch erzielt werden, wenn
nach Fig. 7 die Spule 17 und die im Bad befindlichen Metallheizkörper 18 parallel
verlaufen, dafür aber die Wanddicke des metallenen Tiegels nicht überall die gleiche
ist, sondern beispielsweise von oben nach unten abnimmt oder irgendeinen anderen
Verlauf hat. Bei dem in Fig. 7 veranschaulichten Ofen wird dabei in dem oberen Teil
der Metallheizkörper ein geringerer Strom induziert als im unteren Teil, so daß
auch die Heizwirkung der Metallheizkörper oben geringer ist als unten. Dafür wird
in der Tiegelwandung oben ein größerer Strom induziert als unten. Durch entsprechende
Wahl der Wanddicke des metallenen Tiegels kann auch ein beliebiger Verlauf der Erhitzung
des Bades in verschiedenen Höhen erzielt werden.
-
Bei langgestreckten Tiegeln können an Stelle einer den ganzen Tiegel
umfassenden Induktionsspule auch mehrere Flachspulen angeordnet sein, wie das in
Fig. 8 gezeigt ist. Der Tiegel i9 ist hier in Seitenansicht dargestellt. Am Tiegel
sind außen drei Flachspulen 2o vorgesehen, denen gegenüber im Tiegel entsprechend
bemessene Metallheizkörper 21 (Fig. 9) angeordnet sind, so daß jede Flachspule einen
zu ihr gehörenden Metallheizkörper induktiv erhitzt. Die einzelnen Spulen können
einzeln geschaltet und geregelt werden, so daß auch die Heizwirkung im Bad beliebig
geregelt werden kann.
-
Fig. 9 zeigt den gleichen Ofen im Grundriß, wobei an beiden Längsseilen
des Tiegels außen Flachspulen 2o und ihnen gegenüber Metallheizkörper 21 vorgesehen
sind. Durch eingesetzte entfernbari Zwischenwände 22 kann der Tiegel in mehren Abteile
unterteilt werden, wodurch die 'Möglichkei gegeben ist, den gleichen großen Tiegel
auch darr zu benutzen, wenn das zu behandelnde Stückgu nicht so groß oder so zahlreich
ist, daß der gesamte Tiegel geheizt zu werden braucht. Auch kann in der einzelnen
Abteilen eine verschiedenartige Behandlung durchgeführt werden, da die einzelnen
Spuler einzeln schalt- und regelbar sind.
-
Fig. io zeigt im Grundriß einen Salzbadofer ähnlicher Bauart wie nach
den Fig. 8 und 9, jedoch mit dem Unterschied, daß zwischen dem metallenen Tiegel
23 und den Metallheizkörpern 24 besondere zusätzliche Widerstandsheizkörper 25 vorgesehen
sind, die entweder einzeln oder gemeinsam an einer Stromquelle angeschlossen sind
und unabhängig von der Heizung der Spulen 26 geheizt werden können. Hierdurch wird
die Möglichkeit gegeben, durch diese zusätzlichen Widerstandsheizkörper vorübergehend
schnelle und starke Überhitzungen herbeizuführen, beispielsweise wenn beim Eintauchen
eines großen Werkstückes die Temperatur des Salzbades plötzlich absinkt.
-
Bei einem keramischen Tiegel 27 des Ofens nach Fig. ii können diese
zusätzlichen Widerstandsheizkörper 28 in der keramischen Tiegelwand eingebettet
sein.
-
Es können auch die Metallheizkörper selbst an eine Stromquelle angeschlossen
sein und als zusätzliche Widerstandsheizkörper dienen.
-
Bei dem Ofen nach Fig. 12 ist der Tiegel 29 rund und durch radiale
Zwischenwände 30 in eine Reihe von sektorförmigen Kammern 31 unterteilt.
Jede Kammer besitzt außen eine eigene flache Induktionsspule 32, die entsprechend
dem Umfang des Tiegels gebogen ist, sowie innen einen Metallheizkörper 33. Die Spulen
können unabhängig voneinander geschaltet und geheizt werden, so daß auch jede Kammer
einzeln und unabhängig von den anderen Kammern benutzbar ist.
-
Dieser Ofen kann aber auch zum fortlaufenden Betrieb nach Art eines
Wandertisches oder laufenden Bandes benutzt werden, indem er beispielsweise in Richtung
des Pfeiles 34 mit einer bestimmten Geschwindigkeit gedreht wird. Zu diesem Zweck
ist in der Mitte des Tiegels eine angetriebene und den Tiegel tragende Welle 35
vorgesehen. Statt dessen kann auch die Welle 35 feststehen und der Tiegel auf irgendeine
andere Weise um die Welle gedreht werden.
-
Befindet sich nun der Beschickungstisch 36 beispielsweise an der in
Fig. 12 gezeigten Stelle und der Entnahmetisch 37 daneben, so kann die Drehgeschwindigkeit
des Tiegels so gewählt werden, daß ein bei langsamer stetiger oder absatzweiser
Drehung des Ofens in eine gegenüber dem Beschickungstisch 36 befindliche Kammer
eingebrachtes Werkstück 38 beim Erreichen des Entnahmetisches 37 die Wärmebehandlung
im Salzbadofen vollendet hat und entnommen werden kann.
-
Ein solcher Wandersalzbadofen kann auch jede beliebige andere Gestalt
besitzen, beispielsweise
eine längliche, wobei entweder die Spulen
feststehen und der Tiegel bewegt wird oder umgekehrt der Tiegel feststeht und die
Spulen bewegt werden. Auch bei einem länglichen Ofen kann ein ununterbrochener Betrieb
nach Art eines laufenden Bandes erzielt werden, indem der Tiegel oder die Spulen
stetig oder absatzweise hin und her bewegt werden, so daß nach Vollendung eines
bestimmten Weges das eingetauchte Gut entnommen werden kann.
-
Es kann vorkommen, daß die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der
Erhitzung sehr hoch sind oder der Tiegel derartige Abmessungen besitzt. daß die
Heizung an der Tiegelwand allein für eine ausreichende Gleichmäßigkeit oder für
das in Frage kommende Werkstück nicht genügt. In diesem Fall kann nach Fig.13 außer
der den Tiegel 39 außen umgebenden Spule 40 mit den dazugehörigen im Bad
befindlichen Metallheizkörpern 41 am Boden eine weitere Spule q.2 mit ihrem Heizkörper
43 und am Deckel 44 eine Flachspule 45 mit ihrem Metallheizkörper 46 vorgesehen
sein. Hierdurch kann jedes beliebige Maß der Gleichmäßigkeit der Erhitzung auch
bei den längsten Tiegeln erzielt werden. .
-
Um die Umgebung des Ofens vor der Einwirkung der Induktionsspule zu
schützen und dadurch Verluste zu vermeiden, kann der Ofen nach außen abgeschirmt
sein. Fig. 13 zeigt eine solche Abschirmung in Gestalt eines Kupfermantels d.7,
der den Ofen einschließt.
-
Bei dem Ofen nach Fig. 1¢ ist eine eiserne Abschirmung 48 aus lamellierten
Eisenblechen vorgesehen, die zugleich auch Kerne 49 für die Spule 5o besitzen kann.
-
Falls eine Abschirmung nach außen nicht erforderlich ist, können nach
Fig. 15 die Spulen 51 lediglich mit Eisenkernen 52 versehen sein.
-
Dieser induktiv beheizte Salzbadofen kann auch zum Schmelzen von beliebigen
Stoffen benutzt werden, Salzen od. dgl. sowie zum Erzeugen von Mischungen verschiedener
Stoffe. Dabei kann es vorkommen, daß die partiellen Drücke der einzelnen Stoffe
derartig sind, daß der Ofen bei der erforderlichen Mischungs- oder Heiztemperatur
einen Überdruck aufweist. Es sind auch Fälle möglich, wo die zu schmelzenden Salze
oder anderen Stoffe giftige Gase entwickeln, vor denen die Umgebung geschützt werden
muß. Für solche Fälle ist ein Ofen nach Fig. 16 anwendbar, der vollständig in einem
druck- und luftdichten Gehäuse 53 eingeschlossen ist, das von einem Deckel 54 verschlossen
wird. Zum Absaugen der etwa entstehenden .giftigen oder anderen Gase kann am Gehäuse
53 oder am Deckel 54 ein Ventilator 55 angebracht sein.