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Drehofen mit elektrischer Heizung.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehofen mit elektrischer Heizung, dessen Einbau aus mehreren Schichten besteht, von denen eine beispielsweise als Heizung dienende Schicht aus beweglichem Material besteht, das unter Einwirkung der Zentrifugalkraft verteilt wird. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass bei entsprechend rascher Drehbewegung des Ofens kleinstückige
Materialien, ohne zu schmelzen, durch Zentrifugalwirkung in der gewünschten gegenseitigen
Schichtung in die dementsprechend aufeinanderfolgenden hohlkörperförmigen Schichten verteilt sind und dass hiebei zur Vermeidung der schädlichen Wirkung unvollkommenen Massenausgleichs der Ofenkörper derart nachgiebig hängend gelagert ist, dass er nach allen Richtungen die not- wendigen Ausgleichsbewegungen ausführen kann.
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht durch Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, bei welchen das Ofenfutter aus einer festen und einer zentrifugal angelagerten Schicht besteht.
Bei beiden Ausführungen ist der äussere zylindrische Ofenmantel mit 1 bezeichnet. Derselbe besteht aus Metall und ist an seinen Enden zweckmässig mit aufgeflanschte Verschlussplatten- ausgestattet, von denen mindestens eine mit einer zentralen Öffnung von genügender Weite versehen ist, damit das Ofeninnere zugänglich ist.
In diesen Öfen, von denen derjenige nach Fig. 1 vertikalachsig, jener nach Fig. 2 horizontalachsig ist, wird das Heizelement durch eine elektrische Widerstandsschicht 3 gebildet. Fig. 1 zeigt die Beheizung eines Hohlraumes, in dem sich zu erhitzende ruhende Körper befinden, durch das diesen Hohlraum umschliessende Heizelement 3, welches, aus leichtbeweglichen Materialien bestehend, durch Zentrifugalwirkung an das Ofenfutter 2-2'angelagert ist. Fig. 2 zeigt ein Beispiel, wo die Erhitzung von kleinstückigem Material 8, das an der Rotation teilnimmt und analog wie die Heizmasse 3 durch Zentrifugalwirkung zu einem mit dem Ofen umlaufenden, rohrförmigen Körper geformt wird, durch eine innerhalb des zu erhitzenden Materials 8 liegende Widerstandsschicht 3 erfolgt.
Die Heizschicht 3 kann auch ganz in das Innere des zu erhitzenden Materials hineinverlegt werden.
Das wärmeisolierende Ofenfutter 2-, 2' ist von solcher Dicke, dass der Ofenmantel 1 gegen die Hitzewirkung des Heizelementes 3 geschützt ist. Ausserdem übernimmt es die elektrische Isolation des Heizelementes 3 gegen den Ofenmantel 1. Es kann als Formkörper in bekannter Weise fest aufgebaut sein. Zweckmässig besteht es aber. wie hier, aus einer festen Futterschicht 2 und einer zentrifugal angelagerten Futterschicht 21.
Das wärmeerzeugende zentrifugal angelagerte Heizelement 3 des Ofens hat die Form eines Hohlzylinders. Seine Erzeugung erfolgt dadurch, dass das leichtbewegliche, weil kleinstückige Widerstandsmaterial z. B. mit der rasch umlaufenden Innenfläche des Ofenfutters in Berührung gebracht wird, z. B. durch Aufwerfen, wobei es von dieser in der Drehung mitgerissen, verteilt und schliesslich festgehalten wird. Es kann für das Heizelement prinzipiell jedes kleinstückige leitende Material verwendet werden, beispielsweise Kohlegriess, Metalle in Griessform usw.
Die Stromzufuhr zum Heizelement. 3 erfolgt durch mindestens zwei fest mit dem Ofen-
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platten l'des Ofenmantels 1 befestigt. Die Elektroden 4 bestehen aus plattförmigen elektrisch leitenden Körpern, z. B. Kohle, welche das rohrförmige Heizelement 3 an den Stirnseiten berühren. Damit das Ofeninnere zugänglich ist, besitzt mindestens eine dieser Elektrodenplatten 4 eine zentrale Öffnung.
Die Elektroden sind im Ofeninnern durch das Heizelement 3 leitend verbunden ; nach aussen dürfen sie nur über das Kraftnetz geschlossen sein. Eine Verbindung über den leitenden Ofenkörper muss durch an geeigneten Stellen am Ofenmantel angebrachte Isolationen vermieden werden. Hiefür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Naheliegend ist z. B., die Elektroden 4 unmittelbar von dem sie tragenden Teil des Ofenmantels 1 zu isolieren, die Zuleitungen ebenfalls isoliert nach aussen zu führen und mit auf dem Ofenkörper isoliert befestigten Schleifringen zu verbinden. Zweckmässig sind die in der Zeichnung zur Darstellung gebrachten Anordnungen einer Zwischenisolation 5. Hiebei sind die Elektroden 4 mit den Teilen des Ofenmantels 1 leitend verbunden.
Dagegen sind diese Mantelteile gegeneinander, am besten an den Verbindungflanschen, isoliert. In Fig. 1 liegt die Isolation 5 zwischen einer Verschlussplatte l', die eine Elektrode trägt, und dem Ofenkörper 1. In Fig. 2 tragen beide Versehlussplatten die Elek- troden 4 und sind durch die Isolationen 5 gegen den Ofenmantel 1 isoliert.
Die Verbindung der Elektroden 4 mit dem speisenden Kraftnetz erfolgt über Schleifringe 6 und Bürsten 6'. Die Schleifringe 6 sitzen entweder an den beiden Verschluss-
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selbst (Fig. 1).
Das Vorstehende kennzeichnet im wesentlichen die Ausbildung des eigentlichen Ofenkörpers. Um diesen mit den nötigen relativ hohen Drehzahlen betreiben zu können, bedarf es einer besonders zweckmässigen Lagerung und Antriebsweise. Es ist ein Merkmal des Zentrifugalofens, dass die in ihm auftretenden Wirkungen auf lose Körper bei jeder Lage der Ofen achse vorhanden sind, so dass man diesen Ofentypus sowohl stehend als liegend, wie auch in Schräglage betreiben kann. Dagegen ist die Lagerung und der Antrieb des Ofens je nach der Stellung der Ofenachse zweckmässig zu wählen.
Beim stehenden Ofen gemäss Fig. 1 ist der Ofenkörper an einem Stehkugellager 10 hängend gelagert und mittels nicht dargestellter Zahnräder
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aufgehängt, etwa derart, dass die den Tragrädern 12 durch motorischen Antrieb erteilte Drehbewegung über den Weg geschlossener Tragschleifen 13 auf den Ofenkörper übertragen wird, so dass Tragrad und Ofenkörper nach Art einer mechanischen Transmission in Beziehung zu- einander stehen, wobei die im Tragrad aufgehängte und den Ofenkörper umschlingende Tragschleife 13 das Transmissionsmittel ist. Als Tragschleifen können die üblichen Transmissionsmittel, z. B. Ketten, Riemen usw., verwendet werden.
Je nach der Art der Tragschleife erhält der Ofenkörper an den Stellen, wo er von der Schleife gestützt ist, eine zweckentsprechende Ausgestaltung durch Anbringen von Rillen, z. B. für Seile und Riemen, oder durch Anbringen von Zähnen für Ketten. Entsprechende Ausgestaltung erfahren auch die Tragräder.
Bei einer gemäss'dem Vorstehenden bewerkstelligten Lagerung verhält sich der rasch umlaufende Ofenkörper wie ein Kreisel. Es besteht demnach das Bestreben des Ofenkörpers, die freie Achse der Drehung im Raume festzuhalten, woraus eine fast vollkommene Stabilität des rasch rotierenden Ofenkörpers hinsichtlich seiner Lage resultiert. Unvollkommener Massenausgleich macht sich nur in kleinen unschädlichen Schwingungen bemerkbar.
Die Vorteile, die durch diese Lagerung erreicht werden, sind die folgenden : Zunächst sind die beiden Stirnseiten des Ofens unbeschränkt zugänglich. Dann ergibt sich eine über- raschend einfache Antriebsweise.
Statt nämlich den Antrieb des Ofens unmittelbar am Ofen selbst entweder an der Achse oder am Ofenumfang vorzunehmen, wie das bei den bisher bekannten Drehofenkonstruktionen gemacht wird, erfolgt hier der Antrieb des Ofens indirekt. Der Antriebsmotor wirkt zunächst auf die Tragräder 12 ; von diesen wird die Drehbewegung vermittelst der Tragschleifen 13 auf den Ofenkörper übertragen, entsprechend dem Vorgang bei einer Transmission. Versuche haben gezeigt, dass man auf diese Weise auch schwere Drehöfen in rasche, sehr stabile Rotation versetzen kann. Für diese Antriebsweise ist natürlich das bedeutende Gewicht des beschickten Drehofens von Vorteil.
Es ist zweckmässig, den motorischen Antrieb an einem einzigen Tragrad angreifen zu lassen, die übrigen dagegen als blosse Mitläufer auszubilden, wie dies in Fig. b gezeigt ist.
Da die Tragschleife 13 die Tragräder 12 und den metallischen Ofenmantel ! über grosse Teile der beziehungsweisen Umfänge mit kräftiger Pressung berührt, ergibt sich ausserdem eine bequeme Art der Stromzuführung. Verwendet man nämlich als Tragschleifen metallische Bänder, z. B. Drahtseile, Stahlbänder oder Ketten, so können diese ohne weiteres dazu dienen, dem Ofen den elektrischen Strom aus dem Netz über die Tragräder zuzuführen, wozu es genügt, an den Tragrädern. ? stromzuführende Schleifbürsten anzubringen.
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Das beschriebene Lagerung-und Antriebssystem lässt sich dann nicht ohne weiteres anwenden, wenn es sich um Drehöfen von sehr grossem Durchmesser handelt, z. B. 2 mund darüber, weil in diesem Falle hohe Umgangsgeschwindigkeiten und daher unter Umständen unzulässig hohe Geschwindigkeiten der Tragschleifen, also des Transmissionsmittels, resultieren.
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stirnseitigen Rohrstutzen-Z"des Ofenkörpers (Fig. 2) oder sonst verjüngte Teile des Ofen- körpers wirken lässt.
Mit Rücksicht auf die zulässige Höchstgeschwindigkeit des Transmissions- mittels sind Querschnittsverjüngungen des Ofenkörpers auf 0-5-1 bei den erforderlichen
Drehzahlen vollkommen ausreichend, so dass die Weite der stirnseitigen Öffnungen für die Zwecke ) der Ofenbeschickung, der eventuellen Gaszu-und-abfuhr vollkommen ausreichend ist. Trag- sehleifen sind in diesen Fällen demnach nur an beiden Enden des Ofens anzuordnen. Man wird daher zweckmässig nicht allzugrosse Baulängen der Drehofen verwenden, sondern, falls es sich um sehr grosse Leistungen handelt, eine Reihe von Einzelöfen zu einem Ofenstrang zusammenfügen bzw. in Serie schalten. Ein solches Zusammenschliessen ist gerade bei dem i vorliegenden Lagerungssystem leicht und bequem durchzuführen.
Dabei ergibt sich noch der besondere betriebstechnische Vorteil, dass die Einzelofen leicht auch während des Betriebes zwecks Beschickung und Entleerung dem Ofenstrang zu bzw. von ihm abgeschaltet werden können.
Für den Betrieb von Zentrifugalöfen, insbesondere grosser Dimensionen, ist es mit Rücksicht auf die durch mangelhaften Massenausgleich am Ofenkörper 1 auftretenden Kräfte wichtig. diesem keine völlig starre Lagerung zu geben, sondern eine gewisse Abweichung von der strengen Kreiselbewegung zuzulassen mit Rücksicht auf die Lagerbeanspruchung. Es ist daher vorteilhaft, zwischen den feststehenden Teilen der Lager und dem Ofenkörper Verbindungsteile von einer gewissen elastischen Nachgiebigkeit anzubringen. Aus diesem Grunde ist in Fig. 1 der Ofenkörper auf dem Kugellager 10 mit federndem Tragbügel 7 aufgehängt, so dass er axial und seitlich entsprechend den notwendigen Ausgleichsbewegungen nachgeben kann. Die Pendel- aufhängung des Ofenkörpers gemäss Fig. 2 gestattet eine ähnliche Nachgiebigkeit desselben nach allen Richtungen.
Der im vorstehenden beschriebene elektrische Widerstandsofen kann sowohl zur Erhitzung ruhender Körper als auch zur Erhitzung von Körpern, die an der raschen Drehung des Ofens teilnehmen, angewendet werden. Letztere Anwendung bietet vor allem dann Vorteile, wenn die zu erhitzenden Körper als kleinstückige, leicht bewegliche Masse vorliegen. Dieser Fall bietet sich häufig bei chemischen Reaktionen. Im Falle der Behandlung kleinstückiger oder eventuell flüssiger Massen mit Gasen bei hoher Temperatur kann durch Anbringen von Rohrstutzen auf den stirnseitigen Verschlussplatten l'deys Ofenmantels 1, welche über geeignete Organe, z. B.
Stopfbüchsen, den Anschluss an ruhende Gasbehälter, Gasleitungen usw. ermöglichen. der
Zentrifugalofen zu einem geschlossenen, für Gasreaktionen geeigneten Reaktionsgefäss gestaltet werden. Bei genügend kräftiger Ausführung des Ofenmantels und der Verbindungsteile mit den ruhenden Gasbehältern kann dann der geschlossene Zentrifugalofen als Vakuum-oder Druckofen
Verwendung finden.
Es ist ein Merkmal des Zentrifugalofens gemäss vorliegender Erfindung, dass er sich während des Betriebes in rascher Umdrehung befindet. Im allgemeinen wird dies jeweils für die ganze
Dauer einer Charge zutreffen. Es gibt jedoch Fälle. in denen man sich darauf beschränken kann, den Ofen bloss während einer gewissen Anfangsperiode in Umdrehung zu erhalten. Das ist dann möglich, wenn die in den Ofen eingesetzten lockeren Massen bei den angewandten Tempera- turen durch Sinterung zu relativ festen Körpern zusammenbacken.
Es kann der Fall eintreten, dass das Ofengut, zwecks Vermeidung unerwünschter Reaktionen, mit dem Heizwiderstand nicht in direkte Berührung gebracht werden darf. In diesem Falle wird zwischen dem Ofengut und dem Heizelement 3 eine Trennungsschicht aus wärmeleitendem und vom Ofengut nicht angreifbarem Material durch Zentrifugalwirkung gebildet, die unter
Umständen unter dem Einfluss der Hitze gesintert wird. In ähnlicher Weise kann beispielsweise im Ofeninnern eine Stützschicht für das eingeführte Reaktionsgut gebildet werden.
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