Elektrischer Glüh-, Härte- und Schmelzofen. Die bis jetzt bekannten Kohlengriesöfen (siehe auch u. a. "Der elektrische Ofen im Dienste der keramischen Gewerbe und der Glas- und Quarzglaserzeugung" von J. Bronn, Halle a.
S. 1910, Monographien über ange wandte Elektrochemie, Bd. 34) haben folgende Nachteile Ihr Strombedarf ist ein verhältnismässig sehr hoher, weil die ziemlich dicke Wider standsmasse, die in ihrem ganzen Querschnitt dieselbe Temperatur aufweist, einen grossen Umfang erreicht im Verhältnis zum Heizraum, wodurch die Wärmeabgabe nach aussen andert halb bis zweimal so gross ist wie nach dem Heizraum; ferner wird bei stehenden Öfen, wenn die Widerstandsmasse eine gewisse Höhe erreicht, deren Widerstand ein verschiedener, bedingt durch das Gewicht der obern Massen, so dass die untern Partien des Ofens immer heisser werden und eine gleichmässige Tem peratur auf einem grössern Ofenraum nicht zu erreichen ist.
Diese Übelstände sind beim Gegenstand vorliegender Erfindung vermieden, indem der elektrische Glüh-, Härte- und Schmelzofen ein elektrischer Kohlengriesofen ist, bei dem die Widerstandsmasse und die Elektroden in bezug auf die zu 'erhitzende Kammer derart angeordnet sind, dass der Stromweg in der Umfangsrichtung der zu erhitzenden Kammer, z. B. Muffel, verläuft derart, dass der kleinste Stromweg an der Oberfläche der Kammer und der grösste Stromweg am äussern Umfang der Widerstandsmasse liegt.
Der kleinste Stromweg liegt am Umfang der zu heizenden Kammer, also z. B. an der Aussenfläche der Muffel und der grösste Strom weg an der Ofenwandung, bezw. am äussern Umfang der Widerstandsmasse. In gewissen Fällen ist es angezeigt, zur Erzielung einer gleichmässigen Temperatur, in allen Zonen der zu heizenden Kammer die Querschnitts umfänge derselben z. B. der Muffel den auf tretenden verschiedenen spezifischen Wider ständen der Widerstandsmasse, welche um die Kammer herumliegt, anzupassen.
Auf der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in vertikalem Längsschnitt; wozu Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt dar stellt.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbei spiel in vertikalem Längsschnitt, wozu Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt dar stellt.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbei spiel in vertikalem Längsschnitt, wozu Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt dar stellt.
Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbei spiel in vertikalem Querschnitt und Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel in vertikalem Querschnitt.
In Fig. 1 und 2 hat der Ofen eine Grund platte 1 mit aufrechtstehenden Seitenwänden 3. Diese Wände bestehen aus dem üblichen feuer festen Material, z. B. Chamotte und umschlies sen einen Hohlraum, in welchen eine Muffel 2 eingesetzt ist. Der Raum zwischen der Muf fel 2 und der Seitenwand 3 ist mit Kohlen gries 7 als Widerstandsmasse beschickt. In dieser Wiederstandsmasse 7 stehen zwei als Stromzuführung dienende Elektroden 5 und 6, die voneinander durch feuerfestes Material 4 getrennt und isoliert sind.
Diese Elektroden erstrecken sich über die ganze Höhe der Widerstandsmasse und über die ganze Quer schnittsbreite, wie aus der Zeichnung ersicht lich ist, also von der Muffelwandung 2 bis zur Seitenwandung 3 des Ofens. Der Ofen ist mittelst einer Ringplatte 8 aus feuerfes tem Material abgedeckt, welche eine Öffnung entsprechend dem Querschnitt der Muffel 2 freilässt. Diese Öffnung ist durch eine Platte aus feuerfestem Material 9 abgedeckt. In der Muffel steht ein Tiegel 10 auf einem beweg lichen feuerfesten Stempel 13. Die Elektro den 5 und 6 können aus Eisen bestehen, für hohe Temperaturen bestehen sie zweckmässig aus Kohle.
Durch Einschalten des Stromes wird die Widerstandsmasse sich erhitzen und ihre Hitze der Muffelwandung mitteilen, von wo aus die Wärme sich dem Innern der Muf fel mitteilt. Da der elektrische Strom be kanntermassen das Bestreben hat, den kürze sten Weg zu nehmen, so werden diejenigen Kohlenteile, die an der Muffel anliegen, den kürzesten Weg bilden und am heissesten wer den. Die Hitze der Widerstandsmasse 7 nimmt nach aussen hin entsprechend dem grössere Stromweg ab, so dass diejenigen Kohlenteile, die an der innern Ofenwandung 3 anliegen, bedeutend kälter bleiben, als die an der Muf fel 2 anliegenden.
Dadurch ist der Wärme verlust durch Strahlung nach aussen dement sprechend bedeutend kleiner und kann dabei die Hitze bis zur äussersten Grenze für das Material der Muffel 2 gesteigert werden, ohne dass dabei die äussere Ofenwandung 3 und die beiden Platten 1 und 8 denselben Hitze graden ausgesetzt sind, wie bei den bekann ten Öfen, was neben der bedeutenden Energie ersparnis eine bedeutend längere Lebensdauer des Ofens gewährleistet.
Der Stempel 13 dient dazu, den Tiegel leicht aus der Muffel entfernen zu können. Die eingezeichneten Pfeile in Fig. 2 zeigen die verschiedenen Stromwege in der Wider standsmasse 7 an. Für tiegellose Öfen kann der ganze Ofen kippbar eingerichtet werden.
Da das Kohlengries lose aufgeschichtet ist, kommt es vor, dar die untern Partien der Widerstandsmasse eine grössere' Dichte aufweisen als die obern, wodurch sich auch die Hitzeentwicklung um gewisse Prozent sätze verschieden gestaltet.
In Fig. 3 und 4 ist nun ein Ofen dar gestellt, bei dem durch die Form der Muffel 2 eine möglichst gleichmässige Temperatur innerhalb der Muffel erzielt werden kann. Die Muffel 2 hat an ihrem untern Ende einen grössere Umfang als an ihrem obern Ende. Wenn nun diese Umfangszunahme mit der Wiederstandsabnahme in jeder Höhe über einstimmt, so wird dadurch die Muffel auf ihrer ganzen Höhe gleich warm, was für Glüh-, Einsatz- und Härteöfen unbedingt erforderlich ist.
Bei solchen Öfen braucht man unbedingt eine gleichmässige Temperatur in der zu hei zenden Kammer, also innerhalb der Muffel 2, was bei Schmelzprozessen gewöhnlich nicht notwendig ist, wo die Temperaturunterschiede zwischen den obern und untern Teilen der Widerstandsmasse vernachlässigt werden kön nen. In Fig. 5 und 6 ist ein liegender Röhren ofen nach demselben Grundsatz dargestellt. Das Kohlengries kann durch Öffnungen 12 eingefüllt werden, wie ersichtlich. Die Muf fel 2 wird durch nicht ringsum gänzlich durchgehende Scheidewände 11 gestützt, die die Widerstandsmasse 7 unterteilen. Diese Scheidewände bestehen zweckmässig aus Cha- motte oder dergleichen.
Die Elektroden 5 und 6 erstrecken sich auch hier über die ganze Länge der Widerstandsmasse und über die ganze Breite. 4 ist wiederum eine Iso lation.
Die Scheidewände 11 könnten auch rings um gänzlich durchgehen, so dass vollständig selbständige Abteilungen in der Widerstands- nnasse geschaffen würden. In diesem Fall würde jede Abteilung für sich zwei Elektro den besitzen müssen; auch wäre es so mög lich, einen langen Röhrenofen ganz oder ab teilungsweise zu heizen.
In Fig. 7 und 8 ist der Querschnitt eines halbrunden Muffelofens 2 in zwei Varianten gezeichnet; in Fig. 7 liegt Wiederstandsmasse 7 rings um die Muffel 2, so dass eine gleich mässige Erhitzung stattfindet. In Fig. 8 be findet sich keine Widerstandsmasse unterhalb der Muffel, sondern liegt diese gleich auf der Bodenplatte 1 des Ofens auf. In letzterem Falle geschieht die Stromzuführung durch die Elektroden 5 und 6, die schienenförmig flach sind und aus Kohle bestehen. Die Beheizung des Muffelinnern erfolgt nur von der Seite und von oben.
Auch in diesen beiden Fällen ist der Grundgedanke derselbe; der kürzeste Stromweg liegt an der Muffeloberfläche.
Der Ofen gemäss vorliegender Erfindung lässt sich bei Anbringung von drei Elektroden. auch mit Dreiphasen-Drehstrom betreiben.