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Elektrisch beheizter Kammer-Glühofen mit Schutzgasfüllung Die Erfindung
betrifft einen. Schutzgas-Glühofen, in dem ein vorzugsweise metallischer Stoff geglüht
wird, wobei dieser von einem Schutzgas umhüllt wird, das eine auf das Glühgut selbst
und den Glühvorgang abgestellte Zusammensetzung aufweist.
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Es ist bekannt, Schutzgase bei vielerlei Glühvorgängen zu verwenden,
um schädliche Einwirkungen der -normalen Ofenatmosphäre auf das zu glühende Gut
zu verhindern.
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Nach bekanntem Verfahren wird das gereinigte Schutzgas in kaltem Zustande
direkt der Heizkammer des Ofens zugeführt. Diese Maßnahme hat verschiedene schwerwiegende
Nachteile. So kann das glühende Glühgut abgeschreckt oder die Temperaturverteilung
innerhalb des Ofens gestört werden, oder die Temperatur in dem Ofen wird in unzulässiger
Weise gesenkt, bzw. die vorgenannten Wirkungen treten zusammen ein, so daß die Regelung
des Glühvorganges sehr erschwert wird. Um diese Nachteile zu beseitigen, könnte
man daran denken, die durch die Heizelemente des Ofens erzeugte Wärmemenge wesentlich
zu vergrößern. Diese Maßnahme bringt jedoch große Energieverluste
und
eine entsprechende Erhöhung der Betriebskosten mit sich. Es ist auch möglich, die
vorgenannten Nachteile könnten auch dadurch ausgeschaltet werden, daß man das Schutzgas
erwärmt, bevor es den Einsatz in der Heizkammer des Ofens umgibt.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Kammer-Glühofen
mit Schutzgasdurchleitung durch die Ofenwandungen, insbesondere Einsatz-Glühofen.
Erfindungsgemäß sind die Ofenwandungen bildende, feuerfeste und mit Rillen in den
Seiben versehene Bausteine so angeordnet, daß das Ofenmauerwerk von einem Kanalnetzwerk,
das in die Schutzgaszuführung zum Glühraum des Ofens eingeschaltet ist, durchsetzt
ist. -Der Gegenstand der Erfindung ist einfach im Aufbau sowie billig und wirtschaftlich
in_. seiner Herstellwng und Arbeitsweise: Zweckmäßig werden die `Schutzgase der
Kammer mit einem Druck zugeführt, der etwas höher als der atmosphärische Druck liegt.
Das Gas strömt dann zwischen den Stoßstellen in den Ofenwänden von innen nach außen.
Auf diese Weise treibt das Schutzgas alle unerwünschten Gase oder. Dämpfe aus der
Ofenkammer heraus, die. in den Wänden vorhanden oder in den zum Bau verwendeten
Steinen eingeschlossen sind oder auf andere Weise in die Heizkammer .gelangten.
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Der Gegenstand der Erfindung- kann auch mit besonderen einfachen und
für die Gase leicht durchströmbaren Kanälen für die Vorwärmung des zugeführten Schutzgases
versehen werden.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise und in
.schematischer Form dargestellt. _ Fig. i zeigt einen Längsschnitt eines Ofens;
Fig. 2 stellt einen .Querschnitt längs der Linie II-II des Ofens nach Fig: i dar;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Ofenbausteines; Fdg. 4 -ist eine teilweise Draufsicht
eines Ofenbausteines; Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt eines Ofens anderer Bauart,
und in Fig: 6 ist ein Querschnitt des Ofens nach Fig. 5 längs der Linie VI-VI dargestellt.
' -Der in den Fig. i und 2 gezeigte Ofen besitzt eine Heizkammer 2, die durch eine
obere Wand, eine untere sog. Einsatzträgerwand, durch Seitenwände sowie durch eine
hintere und eine vordere Wand begrenzt ist, wobei .die vordere Wand eine durch eine
Tür verschließbare Öffnung aufweist. Der Ofen isst- von einem gasdichten Metallmantel
4 umgeben, wie es bei Glühöfen mit Schutzgasfüllung üblich ist-. Die obere und hintere
Wand und die Seitenwände des Ofens enthalten eine 'Umkleidung aus Mineralwolle 6
und eine daran anschließende Schicht aus feuerfesten Steinen B. Dann folgt eine
zweite Schicht io, vorzugsweise aus einem feuerfesten Werkstoff, welcher die innere
'Auskleidung der Heizkammer 2 bildet. Die untere Wand des Ofens ist im wesentlichen
dieselbe wie die anderen Wände mit dem Unterschied, daß anstatt der Mineralwolle
eine Außenschicht 12 aus feuerfesten Steinen angeordnet ist, die einen kräftigen
Unterbau sowohl für den Ofen als auch für die Einsätze bildet. Als Heizelemente
können entweder elektrische oder mit Gas betriebene Vorrichtungen verwendet werden.
In der gezeigten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind füx diesen Zweck
elektrische Widerstandsheizelemente 14 verwendet, die von geeigneten Haken 16 getragen
werden, welche in Rillen in den feuerfesten Steinen. io der Seitenwände und in geeigneten.
Vertiefungen in der unteren Wand angeordnet sind. Die vordere Wand des Ofens hat
die übliche öffnung 18, duxch welche das Gut eingesetzt oder herausgenommen werden
kann und die durch eine in Führungen 22 gleitende Tür 2o verschließbar ist.
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Die oberen, unteren und die Seitenwände der inneren Auskleidung der
Heizkammer bildenden feuerfesten Steine sind besonders geformt, wodurch die Vorwärmkanäle
für das Gas entstehen. Ein Hauptzuführungskanal 24 befindet sich in dem vorderen
Teil der Heizkammer, und von diesem Zuführungskanal aus erstrecken sich in die Kammerwände
Längskanäle, und zwar die Kanäle 26 und 28 in die obere Wand, die Kanäle
30 und 32 in je eine der Seitenwände und die Kanäle 34 und 36 in die untere
Wand. Für jeden der Längskanäle sind Austrittskanäle und -Öffnungen vorgesehen.
Die Fig. i zeigt den Austrittskanal 38 für einen Längskanal in der oberen Wand,
den. Austrittskän.al 40 für einen Längskanal in einer Seitenwand und den Austrittskanal
42 für einen Längskanal in der unteren Wand.
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Um diese Kanäle zu bilden, können die feuerfesten Steine der Auskleidung
der Heizkammer in geeigneter Weise geformt sein. In Fig. 3 ist eine Seitenansicht
des vorderen Steines der Auskleidung der oberen Wand .gezeigt, . dessen Schnittansicht
aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dieser Stein 44 hat obere Rinnen 26', die einten Teil
der Kanäle 26 und 28 bilden, welche sich in der Längsrichtung erstrecken, d. h.
längs zu der Heizkammer 2, und welche in eine Vertiefung 46 münden, die einen Teil
des Kanals 24 bildet. Die anderen feuerfesten Steine der oberen Auskleidung, wie
z. B. die Steine 47 und 48, sind dem Stein 44 ähnlich ausgebildet. Sie weisen lediglich
keine Rinnen auf, da bei dem gezeigten Ofen ein einziger Zuführungskanal genügt.
Die Steine den- oberen Auskleidung sind so aneinandergefügt, daß ihre oberen Flächen
an die Steinschicht 8 grenzen, so daß, wenn in ihnen Rillen vorhanden sind, durchgehende
Kanäle für die Vorwärmung des hindurchströmenden Gases gebildet werden.
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Der Ofen wird vorzugsweise so gebaut, daß die Gesamtlänge der oberen
Auskleidungssteine etwas geringer als die Länge der Heizkammer ist, wodurch der
Austrittskanal 38 an der hinteren Wand gebildet wird. Zux räumlichen Trennurig der
oberen Auskleidung und der hinteren Wand können Abstandsstücke (in der Figur nicht
dargestellt). in geeigneter Weise verwendet werden.' Die Gesamtlänge kann auch anstatt
etwas kleiner als die Länge der Heizkammer dieser gleich sein. In diesem Falle
ist
der hinterste Stein 48 mit Endrinnen 5o versehen, welche sich vertikal zu den Rinnen
26" und 28" erstrecken, die einen Teil der Kanäle 26 und 28 bilden, wie in Fig.
4 gezeigt ist. Bei dieser Konstruktion bilden die Rillen 5o die Austrittskanäle
38.
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Um die übrigen Kanäle zu vervollständigen, werden die Steine der Seitenwände
und der unteren Wand in ähnlicher Weise wie vorstehend mit Vertiefungen versehen
und sind in geeigneter Weise zusammengefügt. Dieser Aufbau der feuerfesten Steine
ist verhältnismäßig einfach, und der Kürze und Einfachheit halber sind die Einzelheiten
der Rinnen für die besonderen Steine deT Auskleidungsschicht nicht gezeigt oder
näher beschrieben.
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Eine Ei.nlaßleitung 52 geht durch eine der Ofenwände, in diesem Falle
durch die untere Wand, hindurch und führt zu dem Zuführungskanal 24. Dieser erstreckt
sich im wesentlichen vollkommen um den Ofen herum. Das Gas aus der Leitung 52 wird
diesem Kanal zugeführt, von wo aus es durch die Kanäle 26, 28, 30, 32, 34 und 36
zu den zugeordneten Austrittsöffnün@gen 38, 40 und 42 an der Rückseite der Heizkammer
strömt.
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Bei dem dargestellten Ofen ist die Tiefe der Rinnen in dem Stein und
die der entsprechenden Längskanäle abgestuft, um eine gleichmäßige Verteilung des
Flusses längs des oberen Teiles, der Seiten und des Bodens zu erzielen. So sind
die Querschnitte der oberen Kanäle 26 und 28 absichtlich kleiner gemacht als die
Querschnitte der Seitenkanäle 30 und 32, welche ihrerseits wieder größer
als die unteren Kanäle 34 und 36 sind. Selbstverständlich kann der Ouerschnitt irgendeiner
Rinne wie gewünscht geformt werden. Dadurch kann das Volumen des durch die einzelnen
Kanäle strömenden Gases in zweckmäßiger Weise bemessen werden.
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Bei den meisten Glühöfen und insbesondere bei Öfen, die mit hohen
Temperaturen betrieben -werden, entweicht normalerweise um die Tür herum so viel
Gas, daß eine dauernde Zuführung von frischem Gas erfolgen kann. Entweicht nicht
genügend Gas, um den Glühraum rein zu halten, so kann eine zusätzliche Austrittsleitung
54 vorgesehen werden, die durch ein Ventil 56 geregelt wird.
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Die Arbeitsweise der Vorwärmeeinrichtung des Ofens nach den Fig. r
und 2 ist folgende: Das Schutzgas wird der Leitung unter Druck zugeführt, und die
Gasmenge kann durch ein Ventil 58 gesteuert -werden. Das Gas aus der Leitung
strömt zu dem Zuführungskanal 24 und füllt ihn vollkommen aus. Die Längskanäle 26,
28, 30, 32, 34 und 36 erstrecken sich von dem Zuführungskanal 24 aus und bilden
einen Weg für die in dem Zuführungskanal befindlichen Gase zu den Austrittsöffnungen
38, 40, 42. Die Gase nehmen vor ihrer Einführung in die Heizkammer in der Auskleidung
der Kammer Wärme auf, welche sonst verlorengeht.
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Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ofen erfolgt der Einsatz des Glühgutes
an einem Ofenende, während das Gut am anderen Ende aus dem Ofen entfernt wird. Dieser
Ofen hat auch den üblichen äußeren Metallmantel 61, unter dem sich eine Mineralwolleschicht
63 befindet. Die Porosität der Mineralwolle wird bei diesem Ofen ausgenutzt, um
Gase um die äußere Fläche der Steinwände herum zu verteilen. Die unter Druck stehenden
Gase dringen durch die Steinwände in die Heizkammer 65. Die Steine dieses Ofens
sind sehr porös. Für diesen Zweck haben sich unter anderem :Magnesium- oder Zirkonsteine
bewährt. Bei diesem Ofen wird, wie auch bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel,
die Mineralwolle an der unteren Wand weggelassen, um dem Ofenboden die notwendRge
Festigkeit zu geben. In der unteren Steinschicht sind ein oder mehrere Eintrittsleitungen
67, die durch Ventile 69 geregelt werden, vorgesehen. Abzweigleitungen 73 und 75
befördern das Gas nach oben in die Seitenwände etwas unterhalb des Mittelpunktes
des Ofens und enden in offenen Kniestücken 77 und 79. Es können so viele Eintrittsleitungen,
ähnlich wie 67, vorgesehen werden, wie durch die Länge des Ofens erforderlich sind;
zwei von ihnen sind in Fig. 5 dargestellt.
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Austrittsleitungen 81, die durch Ventile 83 geregelt werden, können
dann vorgesehen werden, wenn nicht genügend Gas um die Ofentüren herum entweicht
oder wenn eine große Menge Schutzgas durch die Glühkammer hindurchgeleitet werden
muß.
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Im Betriebe teilt sich das unter Druck durch die Leitungen 67 zugeführte
Gas, wobei etwas davon nach der Abzweigleitung 73 geht und an dem offenen Ende 77
entweicht, während ein anderer Teil durch die Abzweigleitung 75 strömt und an dem
offenen Knie 79 entweicht. Selbstverständlich verhindert der äußere Metallmantel,
daß das Gas aus dem Ofen herausströmt, und durch die große Porosität der Mineralwolle
63 wird das aus den offenen Kniestücken 77 und 79 strömende Gas vollständig um die
Seitenwände und über die obere Wand verteilt. Da das Gas unter Druck steht, wird
es durch die porösen Schamottesteinwände in -das Innere der Kammer 65 hineingedrückt
und nimmt dabei Wärme auf. Außerdem werden irgendwelche schädlichen Gase in den
Poren der feuerfesten Steine durch das hindurchströmende Schutzgas weggespült. Es
hat sich gezeigt, daß nach einer kurzen Spülzeit das Schutzgas verhältnismäßig rein
ist. Da schädliche Gase, die in den Steinen eingeschlossen waren, während des Betriebes
in die Glühkammer gelangen können, werden durch das dauernde Hindurchdringen des
Schutzgases durch die Wände .diese Gase aus der Ofenkammer herausgetrieben. Auf
diese Weise ist ein Ofen geschaffen worden, bei dem alle schädlichen Wirkungen -der
verunreinigenden Gase ausgeschaltet sind.
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Ein dritter Gasaustritt 85 kann noch in der unteren Ofenwand vorgesehen
werden. In diesem Falle dringt das Gas durch die untere Steinwand hindurch, die
zu diesem Zweck porös ist. Selbstverständlich hängt die Anzahl und Anordnung der
Gasaustritte insbesondere von der Größe des Ofens
ab. Die Schutzgase
können auch über die versetzt angeordneten Ausgleichsfugen 87 in den Ofenwänden
in die Heizkammer strömen, so daß kein direkter Weg für das Gas von der Mineralwolleschicht
nach der Heizkammer vorhanden ist. Die Ausgleichsfugen können auch mehr oder weniger
hintereinander- in einer Linie liegen, um Austrittskanäle für das Schutzgas aus
der Mineralwolle 63 nach dem Innern des. Ofens hin zu bilden, wobei die Gase, während
sie hindurchströmen, vorgewärmt werden. Die Ausgleichsfugen werden. jedoch vorzugsweise
versetzt angeordnet, um ein Durchdringen der - Schutzgase, durch die Steine selbst
zwecks schneller Entfernung der in den Steinen eingeschlossenen Gase sowie eine
längere Berührung des Gases mit den erwärmten Steinen zu gewährleitsten.
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Der Ofen der erstgenannten Ausführungsform kann sowohl mit porösen
als auch mit nichtporösen Steinen ausgekleidet sein, wobei unter porösen Steinen
solche zu verstehen sind, die das DuTchdTingen des Gases in größerem oder geringerem
Maße-gestatten. Wenn die Steine der Ausführungsform der Fig. i und 2 porös sind,
wird natürlich Gas durch sie nach dem Innern des Ofens. hindurchdringen. Dieser
Umstand ist deswegen vorteilhaft, weil zusätzliche Kanäle für das Vorwärmen des
Schutzgases geschaffen werden.
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Der Gegenstand der Erfindung kann noch in verschiedener Weise abgewandelt
werden. Wenn z. B. der Ofen nur eine einzige Tür für das Ein- und Ausbringen des
Einsatzes hat, werden die Schutzgase den Kanälen vorzugsweise auf der Vorder-oder
Türseite des Ofens zugeführt, wobei die Kanäle sich nach rückwärts zu den Austrittsöffnungen
an dem hinteren Ende der Heizkammer erstrecken. Auf dem Wege dorthin nehmen die
Gase von den Wänden der Kanäle Wärme auf, so daß sie beim Austritt vorgewärmt sind,
und zwar entsprechend den Größen der Kanäle. Außerdem ergibt sich dadurch, daß die
Gase mit einem Druck austreten, der etwas über dem Atmosphärendruck liegt, daß das
Gas die Neigung hat, aus der Heizkammer zwischen der Ofentür und ihrem Rahmen oder
ihren Führungen zu entweichen. Auf diese Weise vertreibt *das Schutzgas die Luft,
Feuchtigkeit oder andere schädliche Gase aus der Heizkammer, die in dieser wegen
des vorhergehenden Einschlusses dieser Stoffe in der Ofenwandung oder in dem Einsatz
selbst vorhanden sein können oder vielleicht beim Einsetzen oder Entfernen des Einsatzes
in die Ofenkammer gelangt sind.
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Bei Öfen mit Türen an beiden Enden. ist es ratsam, die Schutzgase
der Ofenkammer ungefähr im Mittelpunkt derselben zuzuführen, um die Wirksamkeit
sicherzustellen.