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"Four électrique. à résistance pour hautes températures."
Pour obtenir des températures élevées dans les fours électriques à résistance, à défaut de conducteurs électri- ques dont la température de fusion serait supérieure à celle qu'on désire atteindre, il a déjà été proposé d'utiliser des métaux à l'état liquide, mais on-n'a jamais obtenu de lasorte un rendement industriel satisfaisant.
Cette faiblesse du rendement utilitaire provient, en grande partie, de ce que les métaux à l'état liquide ont été employés à l'air libre ou en tout cas-en les protégeant insuf- fisamment contre l'oxydation, ce qui provoque- une désagrégation par transformation chimique.
On a également proposé d'utiliser les métaux sous forme de serpentins enrobés dansées matières réfractaires desti- nées à les maintenir lorsqu'ils sont à l'état liquide, mais les résultats obtenus ont étalement été,décevants sans doute du fait que les matières réfractaires employées étaient perméables à l'air et que le métal en fusion s'oxydait rapidement.
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La présente invention a pour objet un four électri- que à résistance pour haute température dans lequel on utilise des résistances électriques métalliques filiformes à l'état liqui- de, maintenues dans une gaîne en matière réfractaire à point de fusion élevé qui leur conserve la forme désirée, par exemple '-celle d'un serpentin, caractérisé, en ce que cette gaine est cons- tituée par un tube en matière réfractaire imperméable à l' air.
C'est ainsi que des résultats. excellents ont été obtenus en'utilisant une gaîne constituée par un tube de stéati- te, et mieux -, encore, p'our obtenir des températures plus élevées par un tube de silice vitreux.
Ce tube en matière réfractaire est mis à l'abri --des ruptures et des déformations par un enrobement en matière réfractaire à point de fusion très. élevé tel que l'oxyde d'alumi- neou de silice en poudre.L'ensemble est entouré d'une masse en matière réfractaire, à pointa de'fusion' très élevé, qui peut également être de l'oxyde d'alumine ou de la silice en poudre.
,Les' déformations, sous Inaction de 'la chaleur, des parties de cet ensemble ayant des coefficients de dilatation différents risquent de produire des ruptures,' notamment au moment de la fu- sion du métal conducteur. Pour éviter ce danger on prend la pré-- caution 'de chauffer l'ensemble au préalable au moyen d'une ré- sistance additionnelle en chrome-nickel'par exempl e, et de ne faire passer le courant principal dans le métal conducteur qu'a- près fusion de ce dernier. ,
Suivantune autre caractéristiquede l'invention le chauffage est'réalisé au moyen de courantsà haute fréquence; de la sorte, au chauffage par convection et pas conduction s'ajoute le chauffage par rayons induits;
une électrode en étain est par- ticulièrement avantageuse à cet effet en raison de ce qu'elle n'offre qu'une faible résistance 'ohmique' aux courants oscillants
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Le creuset Ini=mêàé. pent .êt1'Q., én graphite,auquel cas des .courants induits intenses' se développent en lui, qui augmentent le chauffage.
Suivant une'autre caractéristique de l' invention,
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pour éviter toute possibilité d'oxydation du métal aonàuot@µ,#,4y;:;<;11(gà" ¯ , , En:;,ß,,w,;,c#a4.rt;;y aux extrémités du conduit .le contenant un. peut faire le vide
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dans ledit condui t.- Une autre caractéristique, dEl l'invention consiste a' prévoir -des moyens, susceptible.-; de. créer à volonté dans le-tube de quartz, un courant de' métal. en 'fus:Lon,d.6tain en particulier,.' capable d'entraîner jusqu'aux-extrémités dudit tube en quartz.. les poches qui ont pu -se former'et qui gênent le passage du cou- rant électrique.
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A'cet effet on peut prévoir une oupule"b, chaque-extrémité du tube de quartz et'hâe autre ,cupule communiquant avec la partie médiane du tube-précité, par. un tronçon 'complémentaire dudit tube et des moyens,-qui peuvent être pneumatiques,pour chasser le'métal en fusion contenu dans cette troisième cupule de
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façon qu'ils prennent'la .place du métal r'éparti'dans ce tube lequel -est chassé dans ces deux, autres cupules en entraînant les poches qu'il peut contenir .
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Une autre caractéristique de 1-inveii-ion consiste à disposer les cupules a.un niveau suffisant pour créer une près-. sion hydrostatique'qui s'oppose à! la foimation.de vapeurs de mé- tal avant que ce dernier n'atteigne sa température de'vaporisation. ;
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L'invention sera mieux.,comori'se à 12 lecture de la lecture de la description ci-après'enL se référant e;ux schémas. annexés dans lesquels:
La fig.1 est- une- vue schématique faite suivant une
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coupe e v-ertiee du. four. I
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Lp. fig,,'2 est une. vue de face de la. résistance du four suivant un autre mode de z'a.l.-S'10i7 ,CiC l'invention..
Ha :tig*3 est une vue en pl$l1'" %'±.tain 1, ou. une autre 'matière conductrice analogue fondant à b2GSe tel.:;pértur et se volatilisant a teilperatura i;:cè: élevée z.;rt de conducteurs il est contenu dans un tube de quarts 2* Ce tube de quartz est en forme de serpentin ou boudin oylin- élritJ.l1é" Il est ouvert à ses deux extrémités pàr des éVaCGL:l811ts t:i en :;"ol'll2.e d'entonnoir disposes au même niveau et qui empêchent l'ëtain liquide 'de r.;iéilln8.pper lorsqu'il se dilate sous l'effet du chauffage. L'ensemble du tube de 'quartz est enrobé dans une souche annulaire 4 en poudre de gilide.
Un 'deuxième enrobage 5 en poudre de sili'de entoure le
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to ut.
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Les ëlactrodea 6 sont placées dans les entonnoirs 5,
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au contact de !,étain 1.
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Un conducteur ? en chrome-nickel entoure le four et
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les cupule:', pour le chauffage préalable de l'ensemble avant'.
'le passage du courant dans la résistance principale.
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Dans le mode de xLGL.1.W'ü:LOn ,mol1tJ:J au=# fiG!JJ.'C3 2 et; 5, la résistance est consituce par un' C",eY'p 2i'çYt ''GLIbLl.^.1.2.'e on i},u-s,rtz 21, :cG'.!1pli d'etain 22,dans l'axe duquel est le creuset, non repî" ^#lûr. Les deux etxïï.Clll:, du serp.entin sont raccordées par des tronçons tubulaircs é:;o.l<:r:J.;,)l1t' en cuartz 2s, de hauteur i:u.±frisante, aboutissant a des cupules fixes ou non 24 dont la capacité est <?.u moins la m'cime aue celle du tube 2lw Les électrodes d'amenus de courant 25 plongent dans ces cupules qui sont normalement à moitié/c1.eméto,l. ,La métal peut être recouvert.d'une
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matière protectrice.
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A la partie médiane du serpentin de quarts est xaccorde un tronçon' supplémentaire, de tube.:do quartz 26 aboutissant
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à une troisième cupule 27 au même niveau que les cupules 24.
Des moyens .pneumatiques. 28, permettent de chasser brusquement tout le '../étal on fusion contenu dans la cupule 27, qui .prend la place du métal reparti dans tout le serpentin. 31,le- quel remplit alors les deux cupules 24. Toutes les poches qui ont'pu se produire dans le métal du tube 21 sont .alors, chassées et s'échappent desdites cupules 24; il suffit de faire cesser la pression pneumatique ou autre s'exerçcant ¯sur le- liquide contenu dans la cupule 27 pour que le métal reprenne sa position initiale,. le tube étant rempli de métal sans poche et chacune des cupules 24 et 27 à moitié pleines.
-On pourrait prévoir deux cupules seulement, ou plus de trois cupules, s.ans sortir-du cadre de la présente invention.
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"Electric resistance oven for high temperatures."
In order to obtain high temperatures in electric resistance furnaces, in the absence of electric conductors whose melting point would be higher than that which one wishes to reach, it has already been proposed to use metals in the liquid state, but no satisfactory industrial performance has ever been obtained from this kind.
This weakness of the utility yield results, in large part, from the fact that the metals in the liquid state have been used in the open air or in any case - with insufficient protection against oxidation, which causes - a disintegration by chemical transformation.
It has also been proposed to use the metals in the form of coated coils in refractory materials intended to maintain them when they are in the liquid state, but the results obtained have been generally disappointing, no doubt because the refractories. used were permeable to air and the molten metal oxidized quickly.
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The present invention relates to an electric resistance furnace for high temperature in which filiform metallic electric resistances in the liquid state are used, maintained in a sheath of refractory material with a high melting point which retains their shape. desired, for example that of a coil, characterized in that this sheath is constituted by a tube of refractory material impermeable to air.
This is how results. Excellent results have been obtained by using a sheath constituted by a tube of soapstone, and better still, in obtaining higher temperatures by a tube of vitreous silica.
This refractory material tube is protected --from breaks and deformations by a coating of refractory material with a very melting point. such as powdered aluminum or silica oxide. The whole is surrounded by a mass of refractory material, with a very high 'melting point', which can also be aluminum oxide or silica powder.
The deformations, under the inaction of the heat, of the parts of this assembly having different coefficients of expansion are liable to produce ruptures, in particular when the conductive metal melts. To avoid this danger, we take the precaution of heating the assembly beforehand by means of an additional chromium-nickel resistor, for example, and of only passing the main current through the conductive metal. 'a- near merger of the latter. ,
According to another characteristic of the invention the heating is carried out by means of high frequency currents; in this way, heating by convection and not conduction is added to heating by induced rays;
a tin electrode is particularly advantageous for this purpose due to the fact that it offers only low 'ohmic' resistance to oscillating currents
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The Ini crucible = melee. pent .et1'Q., graphite, in which case intense induced currents develop in it, which increase heating.
According to another characteristic of the invention,
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to avoid any possibility of oxidation of the metal aonàuot @ µ, #, 4y;:; <; 11 (gà "¯,, En:;, ß ,, w,;, c # a4.rt ;; y at the ends of the duct .containing one. can empty
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in said condui t.- Another characteristic, dEl the invention is to 'provide -means, susceptible.-; of. create at will in the quartz tube, a current of 'metal. in 'fus: Lon, d.6tain in particular ,.' capable of driving to the ends of said quartz tube, pockets which may have formed and which obstruct the passage of electric current.
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For this purpose there can be provided an apule "b, each end of the quartz tube and another, cup communicating with the middle part of the aforementioned tube, by a section 'complementary to said tube and means, -which can be pneumatic, to drive out the molten metal contained in this third cup of
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way that they take the place of the metal r'parti 'in this tube which is driven into these two, other cups by dragging the pockets that it can contain.
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Another feature of 1-inveii-ion is to arrange the wells a.a sufficient level to create a near-. hydrostatic zion 'which opposes! the foimation of metal vapors before the latter reaches its vaporization temperature. ;
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The invention will be better understood on reading the following description with reference to the diagrams. appended in which:
Fig. 1 is a schematic view taken along a
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cut and v-ertiee of. oven. I
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Lp. fig ,, '2 is a. front view of the. resistance of the furnace according to another mode of z'a.l.-S'10i7, CiC the invention.
Ha: tig * 3 is a view in pl $ l1 '"%' ± .tin 1, or. Some other similar conductive material melting at b2GSe tel.:;pertur and volatilizing at teilperatura i;: ce: high z. ; rt of conductors it is contained in a tube of quarters 2 * This quartz tube is in the form of a coil or coil oylin- élritJ.l1é "It is open at both ends by the éVaCGL: l811ts t: i en:;" funnel ol'll2.e arranged at the same level and which prevent the liquid tin 'from r.; iéilln8.pper when it expands under the effect of heating. The whole of the quartz tube is embedded in an annular strain 4 in powder form of gilide.
A second sili powder coating 5 surrounds the
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all.
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The ëlactrodea 6 are placed in the funnels 5,
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in contact with !, tin 1.
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A driver ? in chrome-nickel surrounds the oven and
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the cups: ', for the preliminary heating of the assembly before'.
'the flow of current through the main resistor.
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In the mode of xLGL.1.W'ü: LOn, mol1tJ: J au = # fiG! JJ.'C3 2 and; 5, the resistance is made up of a 'C ", eY'p 2i'çYt' 'GLIbLl. ^. 1.2.'e on i}, us, rtz 21,: cG'.! 1 tin ply 22, in the 'axis of which is the crucible, not repî "^ # lûr. The two etxïï.Clll :, of the serp.entin are connected by tubular sections é:; ol <: r: J.;,) L1t 'in cuartz 2s, of height i: u. ± curling, resulting in fixed cups or not 24 whose capacity is <?. u minus the mcime aue that of the tube 2lw The current supply electrodes 25 dip into these wells which are normally half / c1.eméto, l. , The metal may be coated.
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protective material.
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To the middle part of the quarter coil is attached an additional section, of quartz tube 26 terminating
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to a third cup 27 at the same level as the cups 24.
Pneumatic means. 28, allow all the '../étal on fusion contained in the cup 27, which takes the place of the metal distributed throughout the coil. 31, which then fills the two cups 24. All the pockets which have been able to occur in the metal of the tube 21 are then expelled and escape from said cups 24; it suffices to stop the pneumatic or other pressure exerted on the liquid contained in the cup 27 so that the metal returns to its initial position. the tube being filled with metal without a pocket and each of the wells 24 and 27 half full.
-We could provide two wells only, or more than three wells, without departing from the scope of the present invention.