PL32450B1 - fljax Electric Company, Inc., Filadelfia, Pensylwania Piec elektryczny do kapieli solnej - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy konstrukcji pieca elektrycznego do kapieli solnej z elektro¬ dami zanurzomymi w materiale kapieli.Wedlug wynalazku elektrody przynajmniej na pewnej czesci swej dlugosci sa umiesz¬ czone równolegle i tak blisko wzgledem siebie, aby wytworzyc elektromagnetycz¬ ne krazenie materialu kapieli i uzyskac za¬ sadniczo jednakowe temperatury w ka¬ pieli.Ponadto wedlug wynalazku elektrody w piecu do kapieli solnej sa tak umiesz¬ czone, ze posiadaja wzajemny odstep mniejszy od odstepu, przy którym wyste¬ puja miejscowe przegrzania miedzy sasied¬ nimi elektrodami.W piecu wedlug jednej z postaci wy¬ konania wynalazku elektrody sa umiesz¬ czone w ten sposób, aby mogly byc prze¬ stawiane w celu wyrównywania zmian od¬ stepów miedzy elektrodami, powstajacych wskutek zuzycia sie powierzchni elektrod.Elektrody w piecu wedlug wynalazku sa wykonane np. w ten sposób, ze czesci elektrod zanurzone w kapieli i umieszczo¬ ne blisko obok siebie sa wykonane z ma¬ terialu magnetycznego, dzieki czemu sku¬ pianie sie pradu elektrycznego na po¬ wierzchni elektrod jest zwiekszone przez zjawisko naskórkowosci, co powoduje od¬ powiedni wzrost ruchu kapieli.Wedlug innej postaci wykonania wyna¬ lazku elektrody w poblizu dna kapieli sa umieszczone tuz obok siebie i zasadniczo równolegle, natomiast w górnej czesci jak równiez powyzej kapieli sa bardziej od-dalone od siebie; np. sasiednie równolegle powierzchnie elektrod, powodujace elek¬ tromagnetyczne ruchy materialu kapieli, powinny przy gestosci pradu od 7 do 28 A/cm2 byc umieszczone we wzajemnym odstepie wynoszacym okolo 1,3 do 4,0 cm.Znane sa piece do kapieli solnej, w któ¬ rych ogrzanie materialu kapieli nastepuje wskutek pradu przeplywajacego np. mie¬ dzy jedna elektroda i zbiornikiem prze¬ wodzacym albo miedzy jedna elektroda, zbiornikiem przewodzacym i druga elek¬ troda lub miedzy dwiema elektrodami, przy czym prady przechodzace przez sól sa tak przeprowadzane, aby znajdujacy sie w ka¬ pieli przedmiot metalowy nie znajdowal sie na drodze pradu grzejnego. W dawniej¬ szych konstrukcjach elektrodowych pie¬ ców do kapieli solnej, które pracowaly przy stosunkowo wysokim napieciu mie¬ dzy elektrodami, calkowity lub znaczna czesc pradu grzejnego plynela przez czesc kapieli przewidziana dla przedmiotu ogrzewanego. Ten sposób pracy wykazywal co prawda tendencje równomiernych tem¬ peratur kapieli, posiadal natomiast te wa¬ de, ze prad sie skupial i przeplywal przez przedmioty obrabiane, wskutek czego zda¬ rzaly sie miejscowe przegrzania i uszko¬ dzenia zwlaszcza cienszych przekrojów przedmiotów obrabianych.Gdy elektrody byly osadzane przy bo¬ kach zbiornika metalowego lub w poblizu jednej strony w zbiorniku metalowym albp niemetalicznym, to obrabiane przedmioty znajdowaly sie poza liniami pradu, a ogrze¬ wanie kapieli odbywalo sie miedzy zbior¬ nikiem i elektrodami albo miedzy elektro¬ dami. Temperatura kapieli w jej czesciach oddalonych od drogi pradu elektrycznego stawala sie bardziej równomierna, a wy¬ równanie temperatur odbywalo sie na sku¬ tek naturalnej konwekcji, powodujacej wznoszenie sie ku górze ogrzanej czesci soli oraz zastepowania jej przez czesci chlodniejsze. W mniejszych piecach, a zwlaszcza w piacach o wysokiej tempe¬ raturze albo ze stosunkowo znacznym do¬ puszczalnym zakresem rozpietosci tempe¬ ratur, ujednostajnienie temperatury bylo dostateczne. Odleglosc i osadzenie elek¬ trod uzalezniano na ogól jedynie od tego, aby zapobiec przeplywowi pradu przez przedmiot obrabiany. Przez naturalne pra¬ dy konwekcyjne oraz powiekszanie licz¬ by elektrod umieszczanych w róznych miejscach kapieli osiagano pozadane ujed¬ nostajnienie temperatury. W wielu wczes¬ niejszych konslrukcjach zarzucono blizsze dosuwanie elektrod, które oddalano od sie¬ bie dostatecznie daleko, aby zapobiec po¬ wstawaniu miejsc goracych, których przy¬ czyna jest to, ze czesc soli nagrzewa sie szybciej, niz cieplo moze byc rozdzielone przez konwekcje naturalna.Pod naturalna lub zwykla konwekcja rozumie sie przeplyw, którego przyczyna sa zm'any temperatury i gestosci powsta¬ jace przez zwykle ogrzanie materialu, np. za pomoca palnika lub drutu oporowego, umieszczonych ponizej lub wewnatrz tego materialu. Ten przeplyw odbywa sie zaw¬ sze do góry od czesci ogrzanej, na ze¬ wnatrz na górnym koncu i w dól na bo¬ kach czesci ogrzanej. Aby osiagnac rów¬ nomierna temperature musi byc odpowied¬ ni ruch cieczy kapieli; im silniejszy jest ten ruch, tym bardziej równomierna jest temperatura.W piecu wedlug wynalazku przez odpo¬ wiednie umieszczenie elektrod powoduje sie ruch elektromagnetyczny materialu ka¬ pieli, przy czym ruch cieczy powodowany przez konwekcje cieplna zastepuje sie ru¬ chem elektromagnetycznym, który znacz¬ nie skuteczniej powoduje wymieszanie ma¬ terialu kapieli.Pod ruchem elektromagnetycznym ro¬ zumie sie przy tym ruch mogacy byc do¬ wolnie regulowany i kierowany, a pole¬ gajacy na ruchu przewodnika prowadzace¬ go prad i umieszczonego w polu elektrycz- — 2 -nym, podobnie do ruchu powstajacego w silniku elektrycznym.W piecu indukcyjnym Northrupa, opi¬ sanym np. w patencie amerykanskim nr 1.286.395, w górnej czesci stopionej kapie¬ li metalu ruch w góre odbywa sie posrod¬ ku, a w dól na bokach; w srodkowej cze¬ sci kapieli ruch cieczy odbywa sie do we¬ wnatrz, natomiast w dolnej czesci kapieli ruch w dól odbywa sie posrodku, a wzwyz na bokach.W piecu oporowym Wyatta, opisanym np. w patencie amerykanskim nr 1.201.671, elektromagnetyczne dzialanie ruchu wzwyz odbywa sie w zewnetrznych pionowych czesciach kapieli, a w dól na wewnetrz¬ nych pionowych czesciach.W silniku odpowiednie pole elektro¬ magnetyczne powoduje obracanie sie wir¬ nika dokola jego osi, a w rozwinietym po¬ lu silnikowym odpowiedni narzad poruszac sie bedzie ruchem prostoliniowym lub tez ruchem odpowiadajacym ksztaltowi roz¬ winietego pola. Podobnie w piecu wedlug wynalazku sila elektromagnetyczna jest zastosowana do poruszania cieczy kapieli.Piec wedlug wynalazku wytwarza nie tylko temperatury równomierne w malej kapieli o wysokiej temperaturze, lecz umozliwia tez Glosowanie obróbek ciepl¬ nych w solach czulych na temperature, np. w cyjanku sodu. Jak wiadomo, przy dosu- waniu do siebie elektrod energia pobiera¬ na przez piec z przewodów glównych zna¬ cznie wzrasta i w kapieli wytwarzaja sie miejsca gorace. Gdy jednak, jak to jest w piecu wedlug wynalazku, przesunac elektrody jeszcze bardziej do siebie, to ma miejsce nowe zjawisko. Mianowicie miej¬ scowe przegrzania zaczynaja sie zmniej¬ szac, a ruch cieczy kapieli odmienia sie ze zwyklego przeplywu konwekcyjnego, po¬ wodujacego obieg cieczy w góre i na ze¬ wnatrz, na obieg elektromagnetyczny, w którym ruch cieczy odbywa sie w dól i na zewnatrz w stosunku do kazdej pary lub grupy elektrod. Jak wykazaly doswiad¬ czenia, ruch cieczy kapieli w piecu wedlug wynalazku jest bardzo energiczny.Przyklad wykonania wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pieca wzdluz linii L—L na fig. 2, fig. 2 — rzut poziomy pieca wedlug fig. 1 i schemat przewodów, fig. 3 — schemat pieca, sluzacy do wyjasnienia ru¬ chu kapieli, fig. 4, 5, 6a i 6b przedstawia¬ ja kilka ukladów elektrod pieca wedlug fig. 1 i 2 oraz ich polaczen przy pradzie wielofazowym, fig. 7 przedstawia górna czesc elektrod wedlug fig. 1 w celu wyjas¬ nienia sposobu rozpoczynania topnienia, gdy sól jest stezona, a fig. 8 — dolna czesc elektrod wedlug fig. 1 w celu wyjasnie¬ nia sposobu rozpoczynania topnienia, gdy sól jest chlodna i ziarnista.Jesli elektrody w kapieli solnej wedlug fig. 1 sa umieszczone obok siebie z ma¬ lym tylko odstepem i sa dolaczone do na¬ piecia elektrycznego, wówczas prad ply¬ nie od jednej elektrody do drugiej poprzez sól przewodzaca, przy czym dzialanie grzejne jest zalezne od przylaczonego na¬ piecia i od oporu kapieli. Gdy napiecie przylaczone jest stale, a sól wykazuje sta¬ ly opór wlasciwy, wówczas energia pobie¬ rana przez kapiel na ogól zmienia sie od¬ powiednio do odstepu miedzy elektrodami.Przy duzym odstepie miedzy elektrodami nagrzanie bedzie nieznaczne, podczas gdy przy blizszym dosunieciu elektrod do sie¬ bie plynie wiekszy prad, wskutek czego ogrzewanie jest znaczniejsze. Jesli ogrzac sól znajdujaca sie miedzy elektrodami, to staje sie ona lzejsza, dzieki czemu usiluje ona wzniesc sie na powierzchnie. W ten sposób wytwarza sie konwekcyjny ruch cieczy kapieli, dzieki czemu osiaga sie mniej lub wiecej równomierna temperatu¬ re. Im wyzsza jest temperatura materialu miedzy elektrodami, az do pewnej grani- — 3 —cy, ponad temperature pozostalej czesci kapiel M tym szybszy jest ruch cieczy ka¬ pieli.W piecu wedlug wynalazku wystepuje opisane dzialanie elektrodynamiczne, po¬ wodujace ruch cieczy, przy czym dziala¬ nie to jest jeszcze wspierane zarówno dzie¬ ki rozszerzaniu sie linii pradu od konców elektrod na zewnatrz jak i przez dziala¬ nie odpychajace, jakie wywieraja na sie¬ bie prady o kierunkach odwrotnych. Sil¬ niejszy ruch kapieli zezwala przy pozosta¬ lych jednakowych warunkach na stosowa¬ nie kapieli o wiekszych .rozmiarach od do¬ tychczas zwykle stosowanych. Dalsze po¬ wiekszenie tych rozmiarów jest oczywiscie mozliwe przez zastosowanie wiecej jak jednej pary elektrod. Poza tym przedmio¬ ty umieszczane w piecu moga byc bez wplywu na jego dzialanie szybciej wkla¬ dane do pieca i wyjmowane zen, niz to sie czyni w piecach stosowanych zwykle dotychczas.Do kapieli mozna doprowadzac te sa¬ ma energie przy duzym pradzie, niewiel¬ kim napieciu i iprzy elektrodach osadzo¬ nych w niewielkim odstepie od siebie, jak i przy pradzie malym, duzym napieciu i przy elektrodach osadzonych w wiekszym odstepie od siebie, przy czym maly odstep miedzy elektrodami powoduje skuteczny elektromagnetyczny ruch kapieli. W tym celu elektrody nalezy osadzic w niewiel¬ kim miedzy soba odstepie, a mianowicie az do polozenia, w którym wystepuje prze¬ grzanie i zamiast je wtedy rozsunac nale¬ zy je jeszcze bardziej zblizyc do siebie; wówczas gestosc pradu jest dostateczna, aby wywolac silne dzialanie elektrodyna¬ miczne. Miejsca gorace znikaja i wystepu¬ je inny rodzaj ruchu kapieli. Elektroma¬ gnetyczny ruch cieczy kapieli moze wyste¬ powac przy róznych odstepach miedzy elektrodami i jest zalezny od opornosci i od lepkosci cieczy kapieli jak równiez od przylaczonego napiecia. W szczególnosci stwierdzono, ze przy uzyciu kapieli z cy¬ janku sodu w temperaturze wynoszacej 816' C oraz przy zastosowaniu mocy 25 kW o napieciu 10 V i pradzie 2500 A osiagano ruch cieczy kapieli dostateczny do zapo¬ biegania powstawaniu miejsc goracych, je¬ zeli elektrody byly od siebie oddalone o 3,8 cm; przy odleglosci miedzy elektro¬ dami wynoszacej 6,2 cm nie mozna bylo zauwazyc elektromagnetycznego ruchu cieczy kapieli.Sole zawierajace skladniki rozkladaja¬ ce sie, np. cyjanek sodu, nie powinny byc przegrzewane ze wzgledu na szybka strate materialu, jaka wystepuje w temperatu¬ rach nieco wyzszych od punktu krytyczne¬ go, wobec czego dotychczas soli takich nie mozna bylo stosowac w piecach elektrodo¬ wych. Natomiast w piecu wedlug niniej¬ szego wynalazku ruch cieczy kapieli jest tak znaczny, ze i takie sole mozna z ko¬ rzyscia stosowac. Cyjanek sodu topnieje w temperaturze mniej wiecej 538"C, a sto¬ suje sie go w temperaturze mniej wiecej 816'C. Szybki rozklad nastepuje w tem¬ peraturze mniej wiecej 927nC.Kazdy przewodnik, przez który prze¬ plywa prad, jesli znajduje sie w polu ma¬ gnetycznym, usiluje poruszac sie pod ka¬ tem prostym wzgledem pola magnetyczne¬ go i pod katem prostym wzgledem kierun¬ ku przeplywu pradu wedlug znanej reguly lewej reki. Jesli regule te zastosowac do kapieli solnej wedlug niniejszego wyna¬ lazku, to wedlug fig. 3 uzyskuje sie co na¬ stepuje. Elektrody A i B zanurzaja sie pio¬ nowo i tuz obok siebie w stopionej soli S, a miedzy nimi przeplywa prad o kilku ty¬ siacach amperów. Kazda elektroda jest otoczona mniej wiecej okraglymi liniami D sily. Prad o gestosci w przyblizeniu rów¬ nomiernej pirzeplywa miedzy elektrodami we wszystkich punktach od powierzchni kapieli do ich konców. Jesli obserwowac element pradowy P posrodku miedzy obie¬ ma elektrodami w dowolnej odleglosci od _ 4 —powierzchni kapieli, to przy pradzie sta¬ lym przeplywajacym od A do B, uwzgled¬ niajac wypadkowe pole elektromagnetycz¬ ne miedzy dwiema elektrodami, otrzyma¬ my, ze przewodnik albo ciekly, przepro¬ wadzajacy prad, element solny, znajdujacy sie miedzy elektrodami, jest spychany do dolu w kierunku oznaczonym strzalkami.Jesli na fig. 3 kierunek przeplywu pradu bedzie odwrotny, to odwraca sie samo¬ czynnie takze (kierunek pola magnetycz¬ nego, dzieki czemu ruch jest skierowany równiez do dolu. Poniewaz niezaleznie od biegunowosci elektrod sila jest skierowa¬ na do dolu, do wywolywania ruchu kapie¬ li mozna stosowac prad staly albo prad zmienny.Energia ruchu jest najwieksza tam, gdzie elektrody wynurzaja sie z powierzch¬ ni kapieli; zmniejsza sie ona powoli, gdy zwieksza sie glebokosc zanurzenia elek¬ trod. Wynika to z faktu, ze calkowity prad plynie przez elektrody na ich górnym kon¬ cu, a coraz mniejszy przez punkty nizej polozone, a mianowicie dzieki przeplywo¬ wi pradu przez przestrzen miedzy elek¬ trodami. Dlatego pole linij D sily, jak uwi¬ doczniono, jest znacznie silniejsze na gór¬ nym niz na dolnym koncu elektrod. Ge¬ stosc pradu wzdluz obu elektrod jest pra¬ wie niezmienna, gdyz praktycznie biorac, mozna zaniedbac spadek napiecia w elek¬ trodach.W dawniejszych piecach do kapieli sol¬ nej, w których ruch cieczy byl powodo¬ wany tylko przez konwekcje, wyrówny¬ wanie temperatury przy pojedynczym ze¬ spole elektrod bylo bardzo ograniczone, wobec czego wielkosc kapieli byla bardzo ograniczona; aby zwiekszyc wielkosc trze¬ ba bylo stosowac elektrody dodatkowe.Kapiel wedlug niniejszego wynalazku przy zastosowaniu jednego zespolu elek¬ trod jest znacznie wieksza od kapieli, w której mieszanie sie cieczy polega na czy¬ stej konwekcji, a mozna ja jeszcze powiek¬ szyc, jesli dodac dalsze zespoly elektrod, które mozna wlaczac równolegle wedlug fig. 4 i osadzac w róznych punktach kapie¬ li, dzieki czemu szerokosc i dlugosc ka¬ pieli moga byc duzo wieksze.W duzych kapielach stosuje sie najko¬ rzystniej prady w^lofazowe, jak uwidocz¬ niono na fig. 5, 6a i 6b. Mozna zastoso¬ wac uklad wedlug fig. 6a i 6b lub tez uklad w2dlug f g. 5 przy czym ruch cieczy ka¬ pieli jest powodowany przez prad miedzy dowolnymi dwiema sasiednimi elektroda- •mi. Zastosowanie pola wielofazowego nie daje specjalnych korzysci. Uklady wedlug fig. 6a i 6b mozna uwazac jako odmiany specjalne ukladu wedlug fig. 5, przy czym kazda elektroda wedlug fig. 6a lub 6b jest polaczeniem dwu odpowiednich elektrod wedlug fig. 5, a ile chodzi o efekt ruchu cieczy. Np. elektroda 11 fig. 6a odpowia¬ da elektrodom 5 i 10 wedlug fig. 5, elek¬ troda 13 — elektrodom 8 i 9, a elektro¬ da 12 — elektrodom 6 i 7. Trzy elektrody wedlug fig. 6a dzialaja jak trzy pary elek¬ trod pojedynczych, przy czym ruch kapie¬ li odbywa sie np. dzieki przeplywowi pra¬ du w kierunku do dolu w elektrodzie 11 i do góry w elektrodzie 13 albo tez do do¬ lu w elektrodzie 13 a do góry w elektro¬ dach 11 i 12, zgodnie z chwilowym prze¬ plywem pradu w okreslonych okresach czasu. Fig. 4 uwidacznia rozmieszczenie grup elektrod przy pracy równoleglej przy jednej fazie. Na fig. 4—6b uzwojenia wtór¬ ne transformatora sa oznaczone literami Tu T, T3 i T\, a elektrody liczbami 1—16 Jakkolwiek najkorzystniej jest stoso¬ wac elektrody o plaskich powierzchniach, umieszczone równolegle wzgledem siebie, to cecha ta nie jest konieczna dla pieca wedlug niniejszego wynalazku. Stwierdzo¬ no, ze erozja powierzchni jest mniejsza i ze osiaga sie wlasciwiej skierowany efekt ruchu cieczy, jesli elektrody sa osadzone w sposób poprzednio opisany. Mimo to efekt ruchu cieczy jest równiez jeszcze — 5 —wybitny, jesli powierzchnie elektrod nie sa równolegle albo jesli stosuje sie inne formy. Np. urzadzenie wedlug fig. 6b oka¬ zalo sie skuteczne.Odstep miedzy elektrodami nie moze byc ustalony tak, aby go mozna bylo za¬ stosowac we wszystkich piecach; odstep ten musi posiadac wymiar odpowiedni do rodzaju soli, do temperatury kapieli, do energii pobieranej przez piec i do wymia¬ rów zbiornika. W wiekszosci pieców do kapieli solnej, stosowanej do utwardzania malych narzedzi lub np. kól, których wy-, miary rzadko przekraczaja 90 cm szero¬ kosci, 60 cm wysokosci i 180 cm dlugosci i których zapotrzebowanie mocy przy trzech parach elektrod nie przekracza 150 kW, stosuje sie najkorzystniej odstep miedzy elektrodami wynoszacy od 1,2 do 3,8 cm i gestosci pradu wynoszace mniej wiecej 20 A/cm" na bokach elektrod prze¬ ciwleglych. Dla kapieli wyzej opisanego rodzaju bardzo odpowiednia dlugosc elek¬ trod wynosi mniej wiecej 30 cm; przepro¬ wadzono równiez z korzyscia próby z elek¬ trodami o dlugosci mniej wiecej 18 cm.Elektrody te posiadaly przekrój poprzecz¬ ny wynoszacy mniej wiecej 12 cm", Stwier¬ dzono, ze przy gestosci pradu wynoszacej 20 A/cm2 ruch cieczy w wiekszosci kapie¬ li jest dostateczny. Stwierdzono jednak, ze niekiedy i gestosci pradu wynoszace 8 A/cm" sa odpowiednie. Z calego zapo¬ trzebowania mocy do ogrzania kapieli, moc potrzebna dla ruchu cieczy • kapieli stanowi nieznaczna tylko jego czesc.Poddawane doswiadczeniom tempera¬ tury kapieli wahaly sie w granicach od 149°C dla azotanów do 1260°C dla chlorku baru i boranów, stosowanych do utwar¬ dzania stali szybkotnacej. Dla niskich tem¬ peratur kapieli granice odstepu miedzy elektrodami sa znacznie szersze niz dla ka¬ pieli o temperaturach wysokich. Im znacz¬ niejsza jest gestosc pradu, tym wiekszy moze byc odstep miedzy elektrodami.Z istniejacymi gestosciami pradu wypróbo¬ wano odstepy miedzy elektrodami az do 10 cm, przy czym stwierdzono, ze wieksze odstepy miedzy elektrodami nie sa tak po¬ zadane jak mniejsze odstepy.Wynalazek niniejszy znacznie zmienia wymagania stawiane budowie elektrod i ich ksztaltowi i umozliwia stosowanie ko¬ rzystnego sposobu przygotowywania top¬ nienia w piecu badz gdy sól jest chlodna i ziarnista, badz tez gdy jest stezala.Ze wzgledu na niewielki odstep miedzy elektrodami i na plynace miedzy nimi sil¬ ne prady, zuzywanie sie elektrod ma miej¬ sce prawie calkowicie na powierzchniach wewnetrznych. Stanowi to wielka zalete w stosunku do konstrukcyj, w których prad przeplywa przy scianie lub przez sciane zbiornika, gdyz w stosunku do ko¬ sztów zbiorników elektrody sa tanie i mo¬ zna je latwo wymieniac bez potrzeby unie¬ ruchamiania pieca w celu przeprowadzenia reperacji. Ponadto elektrody mozna od czasu do czasu do siebie zblizac, a miano¬ wicie w miare ich zuzywania sie. W pie¬ cach, w których prad plynie od elektro¬ dy do zbiornika przewodzacego, nie moz¬ na osiagnac skutecznego elektromagne¬ tycznego ruchu cieczy kapieli, jakkolwiek istnieja tam niewielkie miejscowe prady wirowe.Na fig. 1 i 2 uwidocznione sa glówne czesci pieca wedlug niniejszego wynalaz¬ ku. Elektrody 1 i 2 sa zanurzone w cie¬ czy S, umieszczonej w metalowym lub ogniotrwalym naczyniu C. Elektrody sa sztywno zamocowane i moga byc regulo¬ wane miedzy podporami izolacyjnymi 17, 18 za pomoca trzpieni 19, a koncza sie w plytach lacznikowych 20, polaczonych z zaciskami wtórnego uzwojenia transfor¬ matora T, którego uzwojenie pierwotne jest polaczone ze zródlem 22 pradu za po¬ moca wylacznika 21. Element cieplny 23 rozrzadza urzadzeniem regulacyjnym 24, które moze otwierac i zamykac wylacz- — 6 —nik 21 w celu utrzymywania pozadanej temperatury kapieli.W tych przykladach wykonania elek¬ trody sa osadzone w niewielkim odstepie miedzy sdba, a powierzchnie ich sa zwró¬ cone do siebie równolegle. Odstep miedzy powierzchniami elektrod wynosi najko¬ rzystniej od 1,2 do 5 cm; mozna jednak tez stoisowac kazdy inny odstep, jesli ge¬ stosc pradu i przylaczona moc sa dosta¬ teczne do wywolywania w kapieli skutecz¬ nego ruchu elektromagnetycznego.Strzalkami 'oznaczony jest ruch cieczy kapieli, jaki powstaje gdy odstep miedzy elektrodami jest niewielki przy duzym przeplywajacym pradzie. Ruch ten odbywa sie w kierunku na dól miedzy elektroda¬ mi, na zewnatrz przy dolnych koncach elektrod i w kierunku do góry na bokach kapieli. Czestokroc ruch cieczy kapieli jest tak znaczny, ze na powierzchni cieczy po¬ wstaje mala wkleslosc, jak uwidoczniono na rysunku liczba 25.Najkorzystniej jest, gdy powyzej po¬ wierzchni kapieli, przy niej i nieco pioni- zej tej powierzchni elektrody sa umiesz¬ czone w wiekszym odstepie niz wewnatrz, kapieli, jak to uwidoczniono na fig. 1, na której uwidoczniono lekkie zwiekszenie odstepu miedzy przeciwleglymi powierzch¬ niami 26, 27 elektrod ponizej powierzchni kapieli. To samo ma miejsce i przy trzech elektrodach (fig. 6a i 6b) i sluzy do uzu¬ pelniania elektrod dodatkowym metalem przy zuzywajacych sie powierzchniach i do zapobiegania gromadzeniu sie zanie¬ czyszczen, zuzli, skroplonych par z kapieli, które znajduja sie w tej czesci elektrod na powierzchni kapieli. Gdy elektrody roz¬ szerzaja sie powyzej kapieli (fig. 1), wów¬ czas zapobiega sie uszkodzeniom elektrod, jakie moglyby powstac na skutek przewo¬ dzacego pomostu z zuzli lub zanieczysz¬ czen miedzy, elektrodami powyzej po¬ wierzchni kapieli. Równiez i moc calkowi¬ ta pobierana przez kapiel malo zmienia sie, jesli poziom kapieli podniesie sie po¬ nad te czesc elektrod, w której znajduja sie one w niewielkim odstepie od siebie.Podczas pracy przy zanurzaniu przedmio¬ tu w kapieli poziom kapieli podnosi sie odpowiednio do objetosci przedmiotu i ka¬ pieli; uwidoczniony ksztalt elektrod zapo¬ biega jednak znacznej zmianie? mocy na skutek zmian poziomu cieczy.Jak uwidoczniono na rysunku, elektro¬ dy sa zamocowane miedzy podporami izo¬ lacyjnymi 17 i 18 i moga byc regulowane, dzielki czemu odleglosc miedzy nimi mozna regulowac tak, aby wystepowal pozadany ruch cieczy kajpiieli; powierzchnie elektrod mozna tez bardziej do siebie zblizyc, jesli na skutek zuzycia sie ich zmniejszyla sie moc pobierana.Wlasciwe elektrody moga byc wyko¬ nane z kazdego odpowiedniego materialu; ze wzgledu jednak na niewielki odstep i na silne prady dobór materialu winien byc do¬ konany jak najstaranniej. Nalezy unikac stosowania materialów magnetycznych na czesci elektrod powyzej powierzchni ka¬ pieli jak równiez materialów wchodzacych w dzialanie wymienne z ciecza kapieli.Z duza korzyscia mozna istosowac elektro¬ dy ze stali ausitenitowych lub nierdzew¬ nych, a takze elektrody skladane. W przy¬ padkach szczególnych mozna uzywac elek¬ trody z grafitu i innych materialów nie¬ metalicznych. Stopy niemagnetyczne sto¬ suje sie najkorzystniej na czesci elektrod powyzej powierzchni kapieli, gdyz przez te czesci przechodza prady silne, zwykle prady zmienne, a material magnetyczny bardzo poteguje zjawisko naskórkowosci.Przy stosowaniu materialów niemagnetycz¬ nych prad jest lepiej Rozlozony w przekro¬ ju elektrody i nawet przy wiekszym opo¬ rze wlasciwym opór rzeczywisty moze byc mniejszy niz przy stosowaniu elektrod z materialu magnetycznego. Cieplo [J'2R) powstajace w górnych czesciach elektrod — 7 —stanowi strate i zmniejsza sprawnosc ka¬ pieli.Podczas gdy stosowanie magnetycz¬ nych materialów na czesci elektrod powy¬ zej powierzchni kapieli jest niekorzystne, to ich stosowanie ponizej powierzchni ka¬ pieli moze byc korzystne. Poniewaz cie¬ plo [J2R] wytworzone w dolnej czesci elektrod jest wykorzystywane do ogrze¬ wania kapieli, przewodnictwo powierzch¬ niowe w tej czesci elektrody nie odgrywa zadnej roli, jesli chodzi o ogrzewanie; wo¬ bec tego materialy do tych czesci elek¬ trod mozna stosowac jedynie odpowiednio do odpornosci na zuzywanie sie. Przewod¬ nictwo powierzchniowe mozna tu uwazac jako zalete, gdyz niezaleznie od gromadze¬ nia sie pradu w zewnetrznych czesciach elektrod niewielki odstep miedzy elektro¬ dami powoduje dodatkowe zwiekszenie gestosci pradów przy przyleglych bokach elektrod, co poteguje sily powodujace ruch cieczy kapieli. Podczas gdy przewod¬ nictwo powierzchniowe i zwiekszenie ge¬ stosci ipradu przy przeciwleglych bokach elektrod w elektrodach z materialów nie¬ magnetycznych sa znaczne, sa one obydwa bardzo silnie zwiekszone przy stosowaniu materialów magnetycznych.Magnetyczne stopy zelaza sa zwykle tansze od stopów niemagnetycznych, wo¬ bec czego stosowanie elektrod zlozonych moze byc korzystne. W tych elektrodach dolna czesc z materialu magnetycznego, czyli tanszego, mozna polaczyc przez spa¬ wanie lub tez przylutowac do górnej cze¬ sci z materialu austenitowego czyli droz¬ szego, przy czym dolna czesc mozna od czasu do czasu wymieniac zaleznie od zu¬ zywania sie. Dalsza zalete elektrod skla¬ danych stanowi to, ze czesc wymienna mo¬ ze stanowic stosunkowo prosty i tani od¬ lew, podczas gdy jednolita elektrode sta¬ nowi zwykle odlew drogi i bardziej skom¬ plikowany.Jesli kapiel solna uruchamia sie np. w temperaturach wynoszacych mniej wiecej 1093"C, wówczas zanurzona czesc elektro¬ dy zlozonej moze byc wykonana ze zwyk¬ lego stopu chromu i zelaza, a górna czesc z niemagnetycznego stopu niklu i zelaza chromowego. Obydwa te materialy daja sie latwo spawac, dzieki czemu w razie po: trzeby mozna nowe czesci z zelaza chro¬ mowego polaczyc z górnymi czesciami z ni¬ klu i zelaza chromowego. Elektrody we¬ dlug fig. 1 sa ze soba polaczone w miej¬ scu oznaczonym na rysunku liczba 28; po¬ laczenie to mozna tez wykonac w dowol¬ nym innym miejscu powyzej powierzchni kapieli.Choc stopy magnetyczne sa korzystne, o ile chodzi o ruch cieczy kapieli, to trze¬ ba ijednak podkreslic, ze korzysc ta znika w kapielach o wysokiej temperaturze, wówczas gdy temperatura lezy powyzej magnetycznego punktu przeksztalcania stosowanych stopów zelaza.Niewielki odstep miedzy elektrodami w piecach wedlug niniejszego wynalazku umozliwia stosowanie znanego sposobu przygotowywania topnienia. Jest rzecza znana, ze sól w stanie chlodnym jest zlym przewodnikiem pradu i ze nie mozna przez nia przeprowadzac dostatecznej ilosci pradu, aby topnienie sie rozpoczelo. W tym celu nalezy usunac sól stezona lub ziarnista albo przesunac ja w dól, jak to uwidoczniono na fig. 7 w miejscu ozna¬ czonym liczba 29. Powstale wydrazenie wypelnia sie weglem ziarnistym lub innym podobnym materialem 30, dzieki czemu m:edzy elektrodami ustanowiony zostaje pomost; poniewaz materialy te sa lepszy¬ mi przewodnikami, to miedzy elektrodami przeplynie dostateczna ilosc pradu, aby spowodowac topnienie. Po rozpoczeciu topnienia soli, stopiona czesc soli staje sie przewodzaca, tak ze od tego miejsca roz¬ przestrzenia sie ogrzewanie i topnienie ca¬ lej kapieli. Materialy przewodzace prad, — 8 —stosowane do rozpoczecia topnienia, ply¬ waja na powierzchni, skad moga byc usu¬ niete, np. za pomoca lyzki, albo tez opa¬ daja na spód zbiornika. Rozpoczecia top¬ nienia mozna tez dokonac bez opisanego wyzej wydrazenia, a mianowicie tak, ze materialy przewodzace prad kladzie sie miedzy elektrodami na powierzchni ka¬ pieli.Powyzej opisano jedynie zasadniczy sposób umieszczenia elektrod, jaki mozna stosowac z korzyscia w piecach wedlug, wynalazku. Z objasnien wynika jednak, ze skuteczny elektromagnetyczny ruch cie¬ czy kapieli mozna równiez osiagnac przy stosowaniu innych sposobów umieszczania elektrod. Np. elektrody moga wchodzic do kapieli pod róznymi katami, z boków lub od spodu kapieli; elektrody moga tez prze¬ biegac na spodzie ukosnie wzgledem siebie albo tez ukosnie na ich górnym koncu. Po¬ nadto elektrody moga byc zgiete pod pew¬ nym katem albo wygiete wedlug krzywej, dzieki czemu osiaga sie skutek mieszania rózny, lecz w niektórych przypadkach praktyczny. Oczywiscie w kapielach gle¬ bokich elektrody nie potrzebuja przebie¬ gac równolegle i z nieduzym odstepem miedzy soba od górnego konca do spodu, co spowodowaloby zly podzial ciepla i zle regulowanie mocy. Moga one posiadac du¬ zy odstep na górnym koncu i moga prze¬ biegac równolegle w odpowiednim odste¬ pie i na odpowiedniej dlugosci w srodko¬ wej lub dolnej czesci kapieli. Oczywista, ze przy tego rodzaju rozmieszczeniu elek¬ trod czesci ich bardziej oddalone od siebie biora nieznaczny tylko udzial w zapotrze¬ bowaniu ogólnej mocy. Gdyby w anormal¬ nie glebokiej kapieli elektrody byly umie¬ szczone przez cala swoja dlugosc równo¬ legle, wówczas aby utrzymac potrzebna wielkosc pradu napiecie przylozone mu¬ sialoby byc tak niskie, ze wynikajaca z te¬ go konstrukcja nie nadawalaby sie do uzytku.W piecu wedlug wynalazku o takiej glebokiej kapieli ciecz jest skutecznie pod¬ grzewana i wprawiana w ruch w poblizu spodu, a temperatura kapieli jest jednako¬ wa w calej masie. Sklonnosc do wytwa¬ rzania sie na spodzie miejsc chlodnych nie istnieje. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. i. Piec elektryczny do kapieli solnej z elektrodami zanurzonymi w materiale kapieli, znamienny tym, ze elektrody, rów¬ nolegle wzgledem siebie przynajmniej na czesci swej dlugosci, sa umieszczone w tak malych odstepach od siebie, aby przy da¬ nym natezeniu pradu wytworzyc elektro¬ magnetyczne krazenie materialu kapieli i uzyskac zasadniczo jednakowa tempera¬ ture w kapieli. 2. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sasiednie elektrody sa umieszczo¬ ne wzgledem siebie w odstepie mniejszym od odstepu, przy którym wystepuje miej¬ scowe przegrzewanie materialu kapieli miedzy sasiednimi elektrodami. 3. Piec wedlug zastrz. 1, 2, znamienny tym, ze czynna dlugosc elektrod, tj. ta dlu¬ gosc elektrod, która powoduje elektroma¬ gnetyczny ruch materialu kapieli, jest wieksza od okolo 15 cm oraz ze powierzch¬ nie elektrod, znajdujace sie wzgledem sie¬ bie w odstepie wymaganym do wytworze¬ nia elektromagnetycznych ruchów mate¬ rialu kapieli, sa zasadniczo równolegle wzgledem siebie ponizej zwierciadla ma- .erialu kapieli na odcinku elektrod o dlu¬ gosci przynajmniej 15 cm, przy czym przed i za tym odcinkiem elektrody posiadaja korzystnie znacznie wiekszy odstep wza¬ jemny. 4. Piec wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze przy gestosci pradu wynoszacej od 7 do 28 A/cm2 powierzchni elektrod, sa¬ siednie równolegle powierzchnie elektrod, znajdujace sie wzgledem siebie w odstepie — 9 —wymaganym do wytworzenia elektroma¬ gnetycznych ruchów materialu kapieli, sa umieszczone w odstepie wynoszacym od 1,3 do 4,0 cm. 5. Piec wedlug zastrz. 1—4, znamienny tym, ze elektrody sa umieszczone prze¬ stawnie np. w celu wyrównywania zmiany odstepu wskutek zuzycia, sie pracujacych powierzchni elektrod. 6. Piec wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze jest zaopatrzony w elektrody, któ¬ rych jedna czesc, znajdujaca sie powyzej powierzchni kapieli, jest wykonana z ma¬ terialu odpornego na zzeranie, niemagne¬ tycznego i odpornego na goraco, a czesc elektrody siegajaca do kapieli i polaczona z górna czescia badz rozlacznie, badz przez lutowanie lub spawanie jest wykonana z materialu magnetycznego, wykazujacego duza odpornosc na zuzycie. Ajax Electric Company,' Inc. Zastepca: inz. J. Wyganowsld rzecznik patentowy 40848 - 100 - 11.44Do opisu patentowego Nr 32450 Ark. 1 nq.2Do opisu patentowego Nr 32450 Ark.

2 Fiq. 3 nq. 5 Fiq. 7 Fiq. a Fiq.Gb PL