Lichtbogenofen zum Auschluss an Ein- oder Mehrphasenstrom. Der Wechselstrom - Hochspannungslicht bogen ist ein labiles. Gebilde. Zu seiner Erhaltung müssen besondere Massnahmen getroffen werden. Eine solche Massnahme ist die Vorschaltung genügender Induktivitäten. Damit ergibt sich aber eine Netzbelastung mit schlechtem Leistungsfaktor.
Einen besse ren Leistungsfaktor erhält man, wenn. der Lichtbogen in einem verhältnismässig engen Rohr eingeschlossen und zur Stabilisierung ein Luftstrom schraubenförmig um denselben geführt wird. Diese Anordnung wurde früher vielfach in der Stickstoffindustrie ange wandt. Will man aber den Lichtbogen un mittelbar zur Erhitzung eines flüssigen, pul verförmigen oder festen Materials verwen den, so ist ein in einem Rohr eingeschlossener Lichtbogen ungeeignet.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäss dadurch behoben, dass der Lichtbogenofen derart gebaut und ausge rüstet ist, dass bei seinem Betrieb ein Licht bogen zwischen zwei ineinandergeschobenen, zylindrischen Elektroden brennt und dass er eine Einrichtung besitzt, um den Lichtbogen durch eine künstliche, die Elektroden bestrei chende Gasströmung gegen das offene Ende der äussern Elektrode zu blasen.
F'ig. 1 bis 7 der beiliegenden Zeichnung zeigen schematisch und im Schnitt verschie dene Elektrodenanordnung von Ausführungs beispielen des. Erfindungsgegenstandes.
Beim Beispiel nach F'ig.l endigen die Elektroden 1 und 2 in der gleichen Ebene, und beim Beispiel F'ig. 2 steht die Mittel- elektrode 1 gegenüber der äussern Elektrode vor. Die zylindrische Mittelelektrode 1, die ein voller Körper ist, besitzt auf der Licht bogenseiteeine Verdickung. Die rohrförmige Elektrode 2 ist auf der Lichtbogenseite innen wulstförmig ausgebildet, so dass die Elektro den 1, 2 auf der Lichtbogenseite zwischen sich den engsten Durchlass bilden. Diener Wulst und die Verdickung der Elektrode 1 bilden einen Ringspalt v.
Hier durchschlägt bei nichtbrennendem Lichtbogen die Be triebsspannung die Luftstrecke, und der so eingeleitete Lichtbogen wird nach. aussen ge blasen. Mit 3 ist die Zuführung eines Luft- oder Gasstromes angedeutet. Die künstliche, die Elektroden bestreichende Gasströmung wird gegen das offene Ende der Elektroden geblasen. Der schraubenförmige Drall der zwischen den Elektroden befindlichen Luft bewirkt, dass die Lichtbogenfusspunkte um die Elektroden wandern, womit der Elek- trodenabbrand stark herabgesetzt wird.
Der Abstand v kann auch so gewählt werden, dass die Strecke nur durchschlagen wird, wenn keine Luft- bezw. Gasströmung stattfindet. In diesem Falle wird man den Luft- oder Gasstrom nach dem Löschen ab stellen und nach dem Zünden wieder ein schalten. Zur Steuerung des Luft- bezw. Gasstromes kann der Lichtbogenstrom ver wendet werden.
Fig. 3 zeigt eine Elektrodenanordnung, bei welcher auch die Mittelelektrode 1 rohr- förmig ausgebildet ist. Mit 4 ist die Zufüh rung eines Luft- oder Gasstromes für die Mittelelektrode 1 bezeichnet.
Fig. 4 zeigt eine Elektrodenanordnung, bei der eine äussere Elektrode 2 auf der Licht bogenseite trichterförmig und die rohrför mige Mittelelektrode 1 am offenen Ende eine Verdickung aufweist. 3 und 4 sind wieder die Zuführungen für den Blasstrom.
Eine weitere Elektrodenanordnung zeigt Fig. 5. Eine äussere Elektrode 2 ist von einem Mantel 15 zur Führung eines weiteren künst lichen Gasstromes umgeben, so dass der zwi schen den Elektroden 1 und 2 herausgebla sene Lichtbogen eingehüllt und geführt wird.
Es kann natürlich gleichzeitig auch die rohr- förmige Mittelelektrode 1 mit Luft oder Gas (4nschluss 4) durchblasen werden, so dass der Lichtbogen auch von innen von einem wei teren künstlichen Gasstrom umhüllt und ge führt wird. Die Luft- bezw. Gas2tromzufüh- rang des Mantels 15 ist durch das Rohr 5 angedeutet. Die Mittelelektrode 1 ist von einer auf der Lichtbogenseite trichterförmig gestalteten Elektrode 2 umgeben.
Fig. 6 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 4, jedoch mit Wasserkühlungseinrichtun- gen 6, 7 für die Elektroden 1, 2. Das Beispiel nach Fig. 7 ist gleichfalls ähnlich wie das Beispiel F'ig.4, jedoch sind hier beide Elektroden auf der Lichtbogenseite trichterförmig.
Bei allen Figuren ist die isolierte Fassung und Befestigungsart der Elektroden weg gelassen. Das Schliessen und öffnen des Hahns für den Luft- oder Gaszustrom kann selbsttätig in Abhängigkeit des Belastungs stromes ei,-folgen. Die Elektroden können z. B. aus hitzebeständigem Stahl oder aus Graphit bestehen. Das Ofengehäuse und die Bedienungsteile können geerdet sein.
Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung für dreiphasigen Betrieb, wobei die Primärwick lung in Stern und die Sekundärwicklung 11 bis 13 offen ist. 10 ist der Ofenmantel. Natürlich kann die Primärwicklung auch andern Schaltbildern entsprechen. Ferner ist es möglich, Scott'sche-Schaltung oder Ein phasen-Schaltung anzuwenden.
Arc furnace to exclude single or multi-phase electricity. The alternating current high-voltage arc is an unstable one. Structure. Special measures must be taken to preserve it. One such measure is the upstream connection of sufficient inductances. However, this results in a network load with a poor power factor.
You get a better power factor if. the arc is enclosed in a relatively narrow tube and an air stream is guided helically around it for stabilization. In the past, this arrangement was widely used in the nitrogen industry. But if you want to use the arc un indirectly for heating a liquid, powdery or solid material, an arc enclosed in a tube is unsuitable.
According to the invention, this disadvantage is remedied in that the arc furnace is built and equipped in such a way that an arc burns between two nested, cylindrical electrodes when it is in operation and that it has a device to generate the arc through an artificial gas flow that brushes the electrodes to blow against the open end of the outer electrode.
F'ig. 1 to 7 of the accompanying drawings show schematically and in section various electrode arrangements of embodiment examples of the subject of the invention.
In the example according to FIG. 1 the electrodes 1 and 2 end in the same plane, and in the example in FIG. 2, the center electrode 1 protrudes opposite the outer electrode. The cylindrical center electrode 1, which is a full body, has a thickening on the arc side. The tubular electrode 2 is bead-shaped on the inside on the arc side, so that the electrodes 1, 2 on the arc side form the narrowest passage between them. Diener bead and the thickening of the electrode 1 form an annular gap v.
Here, when the arc is not burning, the operating voltage breaks through the air gap, and the arc initiated in this way is after. blown outside. With 3 the supply of an air or gas stream is indicated. The artificial gas flow sweeping the electrodes is blown against the open end of the electrodes. The helical swirl of the air between the electrodes causes the arc roots to move around the electrodes, which greatly reduces the amount of electrode burn-off.
The distance v can also be chosen in such a way that the route is only penetrated when there is no air or Gas flow takes place. In this case, the air or gas flow will be switched off after extinguishing and switched on again after ignition. To control the air resp. Gas flow, the arc flow can be used ver.
3 shows an electrode arrangement in which the center electrode 1 is also tubular. 4 with the supply of an air or gas stream for the center electrode 1 is designated.
Fig. 4 shows an electrode arrangement in which an outer electrode 2 on the arc side funnel-shaped and the tubular central electrode 1 has a thickening at the open end. 3 and 4 are again the feed lines for the blowing stream.
Another electrode arrangement is shown in FIG. 5. An outer electrode 2 is surrounded by a jacket 15 for guiding a further artificial gas flow so that the arc blown out between the electrodes 1 and 2 is enveloped and guided.
Of course, air or gas (connection 4) can also be blown through the tubular center electrode 1 at the same time, so that the arc is also enveloped and guided from the inside by a further artificial gas flow. The air resp. Gas2tromzufüh- rang of the jacket 15 is indicated by the pipe 5. The center electrode 1 is surrounded by an electrode 2 which is funnel-shaped on the arc side.
FIG. 6 shows an arrangement similar to FIG. 4, but with water cooling devices 6, 7 for the electrodes 1, 2. The example according to FIG. 7 is also similar to the example in FIG. 4, but here both electrodes are funnel-shaped on the arc side.
In all figures, the insulated socket and type of fastening of the electrodes are omitted. The closing and opening of the valve for the air or gas inflow can automatically follow, depending on the load flow. The electrodes can e.g. B. made of heat-resistant steel or graphite. The furnace housing and the operating parts can be earthed.
Fig. 8 shows a circuit arrangement for three-phase operation, the primary winding in star and the secondary winding 11 to 13 is open. 10 is the furnace shell. Of course, the primary winding can also correspond to other circuit diagrams. It is also possible to use Scott's circuit or one-phase circuit.