Titel: | Elektrotechnik.Elektrische Oefen. |
Fundstelle: | Band 307, Jahrgang 1898, S. 36 |
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Elektrotechnik.Elektrische Oefen.
(Fortsetzung des Berichtes S. 14 d.
Bd.)
Mit Abbildungen.
Elektrische Oefen.
Die Grundform der zweiten hierher gehörigen Art von elektrischen Oefen ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Ein schlechter Leiter
der Elektricität – ein dünner Kohlenstab – ist zwischen zwei dicke Kohlestäbe, die
mit den beiden Polen einer elektrischen Leitung leitend verbunden sind, eingespannt.
Wird ein genügend kräftiger Strom hindurchgeschickt, so versetzt dieser in Folge des
bedeutenden Widerstandes den dünnen Kohlestab in das intensivste Glühen. Werden die
zu verarbeitenden Rohstoffe um den glühenden Kohlestab geschichtet, so wird ihnen
die gesammte in dem Widerstände erzeugte Wärme mitgetheilt. Bereits 1891 wies Dr.
W. Borchers in der ersten Auflage seiner Elektrometallurgie auf die grosse Bedeutung dieser
Ofenart hin. Thatsächlich lassen sich mit diesem Ofen ganz ausserordentlich hohe
Temperaturen erzeugen, die hoch genug sind, um sämmtliche früher für unreducirbar
gehaltene Oxyde in Gegenwart von Kohlenstoff zu reduciren. Vor dem zuerst erwähnten,
von Depretz zuerst benutzten Ofensystem besitzt diese
zweite Ofenart den Vortheil der denkbar günstigsten Ausnutzung der durch den
elektrischen Strom entwickelten Wärme; denn der Erhitzungskörper liegt vollkommen in
dem zu verarbeitenden Materiale und muss somit seine gesammte Wärme an dasselbe
abgeben. Bei der Depretz'schen Ofenform umschloss
hingegen der Erhitzungskörper das Arbeitsgut und verlor mithin stets einen grossen
Theil seiner Wärme nach aussen durch Ausstrahlung. Auch ist es bei dieser Ofenart
niemals möglich mit so kleinen Querschnitten des elektrischen Kohlewiderstandes zu
operiren, wie bei der Anwendung eines dünnen Kohlestiftes. Es folgt hieraus
unmittelbar, dass es, um mit einem Ofen der Depretz'schen Art denselben Effect wie mit einem solchen des zuletzt
beschriebenen Systems zu erzielen, einer weit grösseren elektrischen Kraft bedarf,
da bei derselben Art von Widerstand sich die erzeugten Wärmemengen umgekehrt
proportional zu den Querschnitten der Widerstände verhalten.
Textabbildung Bd. 307, S. 36
Fig. 6.Elektrischer Ofen.
Allerdings lässt sich eine Aufnahme von Kohlenstoff durch die Reductionsproducte –
sofern sie Kohlenstoff aufzunehmen vermögen – nicht gut vermeiden. Diese Ofengattung
hat sich deshalb trotz ihrer sonstigen grossen Vorzüge für die Reindarstellung von
Aluminium und anderer gleichfalls Kohlenstoff
aufnehmender Metalle nicht verwenden lassen, hingegen ist sie für die Gewinnung der
Metallcarbide geradezu typisch geworden.
Wie bereits ausgeführt, ist bei allen Oefen der vorliegenden Art die
Dimensionirung des die Hitze liefernden Kohlestiftes für den Verlauf bezieh. die
Durchführbarkeit des beabsichtigten Processes von allergrösster Bedeutung. Ein
etwaiges Misslingen desselben wird in erster Linie auf einen Fehler in der Wahl des
Kohle Widerstandes in Bezug auf die Grösse des zur Verfügung stehenden Stromes und
der innezuhaltenden Temperatur zurückzuführen sein. Es erscheint deshalb angebracht,
bevor auf die Oefen dieser Gattung näher eingegangen wird, diesen Punkt etwas
ausführlicher zu erörtern, zumal auf diesem Gebiete bereits ein sehr ausgiebiges und
zuverlässiges Beobachtungsmaterial vorliegt. Wir folgen hierbei den Ausführungen des
Dr. Borchers in einem kürzlich veröffentlichten
Werkchen.Dr. W. Borchers,
„Entwickelung, Bau und Betrieb der elektrischen Oefen zur Gewinnung von
Metallen, Carbiden und anderen metallurgisch wichtigen Producten“.
Halle a. d. S. 1897. Verlag von Wilhelm Knapp.
Die nachfolgenden Versuche sind mit Stäben aus reinster, sehr aschenarmer, elektrisch
ausgeglühter Kohle, die vom praktischen Standpunkt als rein erklärt werden konnte,
von Dr. Borchers selbst angestellt worden. Allerdings
geben auch diese Zahlen keine vollkommen sicheren Anhaltspunkte, denn die in der
nachfolgenden Tabelle zusammengestellten Zahlen haben nur für Erhitzungen von kurzer
Dauer annähernde Gültigkeit und geben bei Schmelzprocessen längerer Dauer nur
Anhaltspunkte für die erste provisorische Zusammenstellung des Ofens. Genauere
Bedingungen für specielle Fälle, meint Borchers, lassen
sich nur durch den Versuch ermitteln. Die Rechnung wird uns hier stets im Stich
lassen.
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
Durch-messerinmm
Längeinmm
Gewichtvon 10 mmLänge
Potential-differenzauf 10 mm Länge
Stromdichteauf 1
qmmQuerschnitt
Wattverbrauchauf 1
qmmQuerschnitt und10 mm Länge
Auf jedes Grammtechnisch
reinenKohlenstoffs in10 mm Wider-standslänge
in g
in Volt
Stromst.in Amp.
Wattver-brauch
a
4
20
0,21
2,5
10
25,0
595
1487
b
4
30
0,21
2,3
8
18,4
476
1095
c
4
50
0,21
2,2
5
11,0
297
655
d
4
100
0,21
2,0
3
6,0
178
357
e
6
60
0,52
1,8
2,14
3,85
115
207
f
6
200
0,52
0,85
1,43
1,21
77
65
g
10
200
1,26
0,70
0,64
0,448
40
28
h
10
300
1,26
0,47
0,57
0,268
34
16
Besonders werthvoll sind nach Borchers Ansicht die in
den Spalten VII und VIII enthaltenen Zahlen, da für den Grossbetrieb die Kenntniss
der Stromdichte, bezogen auf die Gewichtseinheit des in der Längeneinheit des
Erhitzungswiderstandes enthaltenen leitfähigen Materiales, gewöhnlich werthvoller
ist, als die Kenntniss der Stromstärke, bezogen auf die Flächeneinheit der als
Widerstand gewählten Substanz. „Bei leitfähigem, kohlenstoffhaltigem Material,
wie z.B. Graphit, Retortenkohle, sogen. Elektrodenkohle und Koks, wird in dem
Maasse, wie die Dimensionen der Apparate wachsen, die Möglichkeit der Verwendung
zusammenhängender Kohlekörper immer geringer. Man muss schliesslich die
Widerstandskohle, mag sie einen chemisch mitwirkenden Bestandtheil der
Beschickung bilden oder nicht, in Form mehr oder weniger grob gekörnter Massen
verwenden, und diese entweder der Ofenbeschickung gleichmässig beimischen oder
gesonderte, quer durch die Beschickung gehende Erhitzungskerne in die
Ofenbeschickung einstampfen. Wie verschieden ist nun die Dichte oben genannter
Stoffe, wie verschieden selbst wird der Widerstand eines Heizkörpers z.B. sein,
wenn bei gleichem Material die Körnung eine gröbere oder feinere war oder wenn
selbst bei gleicher Körnung der Kern durch einen kräftigen oder weniger
kräftigen Arbeiter eingestampft wurde. Da kann nur eine gleichzeitige Controle
durch Raummaasse und Wage vor Störungen schützen; da genügt es nicht zu wissen,
welchen Querschnitt der gewählte Widerstand hat; da muss der Betriebsführer auch
die Gewissheit haben, dass in einer bestimmten Widerstandslänge auch ein
bestimmtes Widerstandsgewicht vorhanden ist, denn danach muss er sich mit der
Wahl der Stromstärke richten, will er Gewähr für die Erzielung einer gewünschten
Temperatur haben.“
Ueber die Höhe der erzielten Temperaturen macht Borchers
folgende Angaben: Bei Stromdichten von über 15 Ampère auf 1 qmm Kohlequerschnitt,
also von mehr als 900 Ampère auf 1 g in 1 cm Widerstandslänge, enthaltenen
Kohlenstoffes wurden sehr reine Kohlestäbe schwach biegsam und Kohlenstoff begann
sich zu verflüchtigen. Es dürfte dies einer Temperatur von etwa 3500° C.
gleichkommen. Bereits bei einer Stromdichte von 10 Ampère auf 1 qmm Kohlequerschnitt
wird auch das hartnäckigste Oxyd reducirt. Kalk wird schon bei Stromdichten von 4
bis 5 Ampère reducirt. Bei Stromstärken von etwa 0,5 Ampère auf 1 qmm
Kohlequerschnitt (also 34 Ampère auf 1 g Kohlenstoff in 1 cm Widerstandslänge) wird
die Kohle kaum bis auf Rothglut erhitzt. Allerdings werden die Arbeitsbedingungen
bei grösseren Abmessungen günstigere. Die Cowles Syndikate
Company (England) arbeitete mit 5 bis 6000 Ampère. Die benutzten Kohlestäbe
hatten einen Durchmesser von 64 mm, so dass auf 3216 qmm Querschnitt höchstens 6000
Ampère oder auf jeden Quadratmillimeter weniger als 2 Ampère kamen. Die hierdurch
erzeugte Hitze war vollkommen ausreichend, Aluminiumoxyd zu Metall zu reduciren.
Textabbildung Bd. 307, S. 37
Fig. 7.Elektrischer Ofen von Hasslacher.
Als Vertreter dieser Gruppen von elektrischen Oefen mag zuerst der Ofen von Franz Hasslacher in Frankfurt a. M. (D. R. P. Nr.
85021) aus dem Jahre 1895 genannt werden, der zur Ueberführung von Schmirgel in
Corund dient (Fig. 7). Derselbe bildet einen
länglichen viereckigen Trog a aus Chamottemauerwerk.
Unter dem Ofen ist ein Hohlraum b vorgesehen. Der Ofen
selbst hat eine Bodenöffnung d, die beim Beschicken
desselben mit einer dünnen Platte aus Glas o. dgl. abgedeckt wird. Dann schiebt man
durch die Ofenwände die Kohlestäbe c und nähert
sie einander ungefähr bis auf 4 bis 5 cm. Hierauf wird der Ofen mit Schmirgel und
Kohlestaub beschickt, wobei zwischen die Polspitzen einige Kohlestückchen als
Stromvermittler gebracht werden. Der Ofen wird mit einem Wechselstrom von 250 bis
300 Ampère und einer Spannung von 40 bis 50 Volt betrieben. Sobald sich eine
genügende Menge Corund gebildet hat, schmilzt dieser die Platte d und fliesst in den Raum b ab. Die obere Beschickung, die man dem Verbrauche entsprechend ergänzt,
sinkt dann nach und fliesst im Maasse ihrer Umwandelung in Siliciumcarbid in den
Raum b ab.
Bei diesem Ofen wird demnach der elektrische Strom nur im Anfange des Betriebes
seinen Weg durch die zwischen den Polspitzen befindlichen Kohlestückchen nehmen,
sobald diese aber aufgezehrt oder aber nach dem Abfliessen der ersten Menge fertigen
Siliciumcarbids entfernt sind, direct durch die Beschickung.
Einen derartigen Verlauf des Processes hält Acheson
nicht für zweckmässig. Abgesehen von den beträchtlichen Schwankungen der Stromstärke
und dem durch die wesentlich geringere Leitungsfähigkeit der Beschickung gegenüber
Kohle bewirkten grösseren Aufwände an elektrischer Energie glaubt Acheson, dass auch die Güte des erschmolzenen
Siliciumcarbids (Carborund) beeinträchtigt werde, wenn der elektrische Strom seinen
Weg direct durch die Beschickung nimmt. Er gibt deshalb dem Kohlewiderstand eine
derartige Form, dass der Strom während der ganzen Dauer des Processes zuversichtlich
seinen Weg nur durch den Kohlewiderstand nehmen wird.
Ein solcher Ofen ist in Fig. 8 wiedergegeben. Der auf
einem soliden Fundament a0 angeordnete Ofentrog besteht aus losem Steinwerk, welches den während
des Betriebes entstehenden Gasen (Kohlenoxydgas) leichten Abzug gestattet. Die Gase
werden bei ihrem Austritt entzündet, um durch ihre Verbrennung dem Processe von
aussen Wärme zuzuführen. An den beiden Schmalseiten a
sind die aus Stäben oder Platten bestehenden Kohleelektroden b eingelagert. Eine Anzahl von Stäben geht durch mit Asbest ausgefütterte
Oeffnungen in den Ofenwänden. Ihre Aussenenden sind in bekannter Weise mit der
Polklemmenplatte b1
leitend verbunden. Sie enden in einem Kohleblock c.
Zwischen beide Blöcke c wird ein Körper e aus feuerbeständigem Material von grossem
elektrischen Widerstand, immerhin aber von geringerem Widerstand als das zu
behandelnde Material d, aus gekörnter Kohle
eingestampft.
Textabbildung Bd. 307, S. 37
Fig. 8.Elektrischer Ofen von Acheson.
Acheson schlägt bei 2,5 m Länge und einem Durchmesser
von 25 cm für den Widerstand eine Korngrösse von 4 bis 5 mm vor. Der weitere
Arbeitsgang ist derselbe wie bei allen übrigen Oefen dieser Gattung.
Der Betrieb dieser Art von Oefen erfolgt bekanntlich in der Weise, dass nach
Fertigstellen der Ofenbeschickung eines Ofens der elektrische Strom durch den
Kohlewiderstand geschickt wird, bis der um ihn liegende Theil der Beschickung in
Carbid umgewandelt worden ist. Dann wird der Ofen ausser Betrieb gesetzt, abkühlen
gelassen, ausgeräumt und von Neuem mit einem Kohlestift und dem Oxyd-Kohlegemisch
versehen, worauf der Process der Carbidbildung wiederum durch Schliessen des
Stromkreises eingeleitet wird. Durch das langsame Abkühlen der weissglühenden
Carbidmasse wird nun der Verlauf des Processes ganz wesentlich verlangsamt. Aus
diesem Grunde werden auf den Carbidwerken stets eine ganze Anzahl von Oefen
betrieben, bei denen sich dann in regelmässigem Turnus jene Operationen bei jedem
Ofen abspielen.
Textabbildung Bd. 307, S. 38
Fig. 9.Elektrischer Ofen von King und Wyatt.
W. R. King und Fr. Wyatt in
New York schlagen nun in ihren amerikanischen Patenten Nr. 562402 und Nr. 562403
vor, die Leistung der Calciumcarbidöfen dadurch zu vergrössern, dass gar nicht
gewartet wird, bis die erschmolzene weissglühende Masse genügend abgekühlt ist,
sondern diese sofort nach dem Stoppen des elektrischen Stromes mittels einer Zange
aus dem Ofen herauszuholen und in einem besonderen Raum erkalten zu lassen, den Ofen
aber sofort wieder für eine neue Beschickung herzurichten. Als besonders geeignet
für einen derartigen Betrieb halten King und Wyatt den in Fig. 9
schematisch dargestellten Ofen. Es bedeutet a das
Ofengemäuer, b und c die
Elektroden aus Kohle oder ähnlichem Material, zwischen die der dünne Kohlestift d eingespannt wird. Um dies leicht bewerkstelligen zu
können, ist die obere Elektrode an einer Kette e heb-
und senkbar aufgehängt. Mit der Stromquelle steht sie durch die Stangen f in Verbindung.
Ist aus der Beschickung eine genügende Menge Kalk reducirt worden, so wird die
Elektrode b mittels der Kette e angehoben und mit dem drehbaren Ausleger g
zur Seite gedreht. Es wird dann die an einem zweiten drehbaren Ausleger h heb- und senkbare Zange i über die Ofenmitte geführt, die Zange i um
das obere Ende des Calciumcarbidblockes gelegt, dieser mittels einer
Schraubenspindel aus dem Ofen gehoben und in einem besonderen Raum abkühlen
gelassen. Elektrode b wird inzwischen wieder über die
Ofenmitte zurückgedreht, ein neuer als Erhitzungswiderstand dienender Kohlestift d eingesetzt und durch vorsichtiges Senken der oberen
Elektrode eingespannt. Nach dem Auffüllen der Beschickung ist der Ofen bereits
wieder betriebsfertig. Da das Calciumcarbid nach dem Stoppen des elektrischen
Stromes sehr schnell zu einem festen Körper erstarrt, so kann die Herausschaffung
des dargestellten Carbidblockes fast unverzüglich nach dem Entfernen der Elektrode
b erfolgen.
Bei Oefen dieser Art, wo also der Strom einen schlechten Elektricitätsleiter (dünner
Kohlestab) zum Glühen bringt und dessen Wärme auf das umgebende Reactionsgemisch
(Kohle und Kalk) zersetzend und umbildend einwirkt, verläuft nun für gewöhnlich der
Process derartig, dass anfänglich, solange der Kohlestab noch intact und die
umliegende Beschickung noch nicht geschmolzen ist, der Strom seinen Weg
ausschliesslich durch den Kohlestab, als den besseren Leiter, nimmt. Sehr bald tritt
aber unter Einwirkung der Bestandtheile des Reactionsgemisches (Kalk und Kohle)
unter Bildung eines neuen Körpers (Calciumcarbid) eine Schmelzung ein, während der
Kohlestab von dem flüssigen Körper langsam aufgezehrt wird. Gleichzeitig ersteht
jedoch in dem Carbide, dessen Ausgangsproducte den Strom nicht zu leiten vermochten,
ein guter Elektricitätsleiter. Mit dem Anwachsen desselben in der Breite wird der
elektrische Widerstand beständig geringer, und um Kurzschluss zu vermeiden, sieht
man sich in diesem sehr bald eintretenden Zeitpunkte gezwungen, entweder in der
Leitung einen künstlichen Widerstand einzuschalten, oder den Process zu unterbrechen
und die erschmolzene Masse (Calciumcarbid) aus dem Ofen zu entfernen.
Textabbildung Bd. 307, S. 38
Fig. 10.Elektrischer Ofen von Patten.
Um nun die jedesmalige Schmelzdauer des Processes zu verlängern oder, mit anderen
Worten, die Ausbeute an Carbid aus jeder Charge zu vermehren und die Anzahl der
Stillstände dieser Art von Carbidöfen zu vermindern, gibt Patten seinen elektrischen Oefen neuerdings (Amerikanisches Patent Nr.
586824) die aus den Fig. 10 und 11 zu ersehende Gestalt. Patten macht hierbei von der Eigenschaft des Magneten, die Richtung des
elektrischen Stromes zu beeinflussen, Gebrauch. Es mag gleich bemerkt werden, dass
die Anwendung von Solenoiden und Elektromagneten für ähnliche Zwecke bei
elektrischen Oefen durchaus nicht mehr neu ist. Bereits im J. 1879 machte der
geniale Charles William Siemens bei dem von ihm
erfundenen elektrischen Tiegelofen den Vorschlag, die Neigung des elektrischen Lichtbogens,
von der Kohleelektrode zu den Tiegel wänden überzuspringen, dadurch
entgegenzuwirken, dass man den Tiegel mit einem von einem elektrischen Strome
durchflossenen Drahtsolenoide umgebe. Bei dem 1887 von Rogerson, Statter und Stevenson erfundenen
elektrischen Schmelzofen (D. R. P. Nr. 42022) sollte der zwischen zwei in den Ofen
hineinragende Kohleelektroden überspringende Lichtbogen durch einen
Hufeisenelektromagneten auf die Herdsohle des Ofens hingelenkt werden. Schliesslich
darf auch die bekannte elektrische Schmelzvorrichtung von Dr. Zerener, die ursprünglich nur für das Löthen und
Schweissen von Metallen bestimmt war, nicht unerwähnt bleiben. Auch hier wird der
elektrische Lichtbogen durch Elektromagnete Stichflammen artig nach unten
abgelenkt.
Textabbildung Bd. 307, S. 39
Fig. 11.Elektrischer Ofen von Patten.
Patten ordnet bei seinem Ofen einfacherer Ausführung
(Fig. 10) einen Hufeisenmagneten SN so an, dass dessen Kraftlinien senkrecht zur
Stromrichtung verlaufen. Der Strom soll hierdurch nach der Aufzehrung des
Kohlewiderstandes p nicht länger den directen Weg
zwischen den beiden Kohleelektroden c1 und c2 durch die centrale Achse des geschmolzenen
Materials nehmen, sondern sich unter dem Einflüsse der magnetischen Kraftlinien die
durch r gekennzeichnete curvenförmige Bahn wählen.
Diese Bahn ist nicht nur länger als die geradlinige, sondern leitet auch den Strom
an noch nicht geschmolzenem Material vorbei, dessen Reducirung bewirkend. Um
möglichst viel Carbid bei jeder Schmelzung zu gewinnen, wird es sich empfehlen, den
Magneten um die Achse des Kohlestabes p rotiren zu
lassen, wodurch dann der elektrische Strom gezwungen wird, gleichfalls in Form eines
Ellipsoides zu rotiren.
Statt eines sich drehenden Magneten verwendet man am vortheilhaftesten einen
Magnetring, in dem man mit Hilfe eines Zweiphasenstromes das magnetische Feld in
Drehung versetzt. Ein derartiger Ofen ist in Fig. 11
schematisch dargestellt. Es bezeichnet in derselben r
den geschlossenen Ringmagnet, der von dem Drahte d
umwickelt ist; wird durch denselben ein Zweiphasenstrom geleitet, so veranlasst
dieser eine Wanderung der Magnetpole, die wiederum den zwischen den Elektroden c1 und c2 durch das
geschmolzene Carbid circulirenden Strom zwingen, sich unter stetiger seitlicher
Ausbiegung zu drehen und hierbei immer neue Partien der Beschickung zu berühren.
Textabbildung Bd. 307, S. 39
Fig. 12.Elektrischer Ofen von Patten.
Patten hofft durch Anordnung einer grösseren Anzahl von
Kohlestiften in einem Ofen, indem er dadurch den
Wirkungsbereich eines jeden Widerstandes verkleinert, an elektrischer Energie sparen
und gleichzeitig die Productionsfähigkeit steigern zu können. Wenngleich in der
Benutzung mehrerer Widerstände an sich nichts Neues liegt, diese vielmehr z.B. schon
von BorchersElektrometallurgie, II. Auflage 1896 S. 85,
Braunschweig, Harald Bruhn. in Vorschlag gebracht worden sind, so
unterscheidet sich der Patten'sche Ofen doch durch
eigenartige Einrichtungen, welche dazu dienen, ein und denselben elektrischen Strom
in schneller Folge nach einander durch sämmtliche Widerstände zu schicken, von
seinen Vorgängern. Der Ofen ist in den Fig. 12 und
13 in einem Horizontal- und einem Verticalschnitt
dargestellt. Es bedeutet b das kreisrunde Ofengemäuer,
welches innen mit einer Kohleschicht c ausgekleidet
ist. Auch der Boden besteht aus einer Kohleplatte e,
die auf einer starken Metallplatte f aufruht. Durch
diese steht die Bodenplatte und damit auch die Seitenwand des Ofens mit dem einen
Pole der Dynamomaschine D in leitender Verbindung. P1 bis P8 sind die Widerstände
aus Kohle, die mit ihrem unteren Ende in entsprechenden Aushöhlungen der Bodenplatte
e stecken. Die oberen Enden der acht Kohlestäbe,
die symmetrisch im Kreise angeordnet sind, ragen aus dem Ofen heraus. Jeder
derselben ist mit einer besonderen Leitung L1 bis L8 leitend verbunden; gegen einander sind sämmtliche
Stifte P1 bis P8 isolirt. In
der Mittelage des Ofens ist ein dickerer Kohlestift k,
der gleichfalls in einer Aussparung der Bodenplatte e
sitzt, angeordnet. Sämmtliche Stifte werden, wie das in Fig. 12 angedeutet ist, durch Stützen g in
ihrer Lage zu einander unverrückbar festgehalten.
Textabbildung Bd. 307, S. 39
Fig. 13.Elektrischer Ofen von Patten.
Die Kabel L1 bis L8 enden in
Metallplatten S1 bis
SS1 die auf der Innenwand eines runden Gefässes A symmetrisch zu einander befestigt sind; das Gefäss selbst besteht
aus den elektrischen Strom nicht leitender Masse. In der Mittelage des Gefässes A befindet sich eine Welle I, auf der eine Riemenscheibe R und ein
Stromempfänger H sitzen. Durch erstere wird die Welle
I von M aus in
schnelle Drehung versetzt, während ihr mittels des Ringes H durch eine Schleifbürste, die mit dem positiven Pole der Dynamomaschine
D leitend verbunden ist, Strom zugeführt wird. Mit
dem Ringe H ist ein Arm S9 leitend verbunden, der mit einem
breiten Schilde fast bis an die Platten S1 bis S8 heranreicht. W ist
ein Gegengewicht. Das Gefäss A ist mit angesäuertem
Wasser gefüllt und wird am passendsten als Flüssigkeitscommutator bezeichnet. Der
elektrische Strom muss nun seinen Weg durch das angesäuerte Wasser nehmen, wobei er
stets den kürzesten Weg wählt. Es hat dies natürlich eine Zersetzung des
angesäuerten Wassers zur Folge. Wird nun die Welle I in
Rotation versetzt, so gelangt die Platte S9 in schneller Folge nach einander an sämmtlichen
Platten S1 bis S8 vorbei, wobei ein
Stromübergang durch die Flüssigkeit zwischen S9 und der jedesmal nächstliegenden der Platten S1 bis S8 stattfindet. In dem
elektrischen Ofen wird somit bei jeder vollen Umdrehung der Welle I jeder der Kohlestifte einmal vom Strome durchflössen,
der theils durch den betreffenden Kohlestift direct in die Platte e, theils durch die Beschickung nach den diesem Stifte
zunächst liegenden Theilen der Kohleausfütterung c und
nach dem mittleren, dicken Kohlestift k seinen Weg
nimmt.
Patten rühmt an seinem Ofen eine ausserordentlich
gleichmässige Erwärmung der Beschickung und demzufolge einen sehr sparsamen
Stromverbrauch. Der Werth des Flüssigkeitscommutators, der nach der Behauptung des
Erfinders in vorzüglichster Weise elektrische Ströme von hoher Spannung ohne Verlust
leiten soll, ist hingegen wohl nur ein sehr zweifelhafter, wenn man erwägt, dass das
angesäuerte Wasser nur durch seine Zersetzung, die auf Kosten des Stromes erfolgt,
den Strom zu leiten vermag.
Zum Schlusse mag auch noch als Vertreter dieser Gruppe von elektrischen Oefen der von
Dr. Karl Gustav Patrik de Laval in Stockholm angeführt
werden. Dient auch bei demselben kein dünner Kohlestab als Erhitzungswiderstand,
sondern ein schmelzflüssiger Körper, so ist doch, wenn auch in etwas modificirter
Weise, dasselbe Erhitzungsprincip zur Anwendung gebracht, de
Laval will mit seinem Ofen aus Erzen die Metalle gewinnen oder Metalle
schmelzen und raffiniren. Der Ofen ist in den Fig. 14 und 15 in zwei senkrechten,
rechtwinklig zu einander stehenden Schnitten dargestellt. Der untere Theil des
Ofenraumes ist durch eine wallartige, den Ofen von einer Seite bis zur anderen
durchquerende Erhöhung c aus feuerfestem Material in
zwei Theile getheilt, in deren jedem je eine Elektrode d bezieh. e einmündet. Dieselben bestehen aus
dicken Metallstangen. Die Brücke c ist hohl und kann
durch das abgeplattete Rohr c1, welches mit Wasserein- und -auslassen c2 bezieh. cd versehen ist, nach Bedarf gekühlt
werden.
Durch die Deckenöffnung b werden die zu schmelzenden
Materialien eingetragen, f und g sind Ablässe für das geschmolzene Metall, welches, wenn dieselben offen
bleiben, ohne Störung für den Schmelzprocess im Maasse seiner Verflüssigung
continuirlich abfliesst, h ein Abstich für die
fallende Schlacke. Selbstredend können die Ablässe auch geschlossen gehalten
und das geschmolzene Metall in Intervallen abgestochen werden.
Textabbildung Bd. 307, S. 40
Elektrischer Ofen von Patrik de Laval.
Als Widerstand benutzt de Laval einen schmelzflüssigen
Körper von sehr geringem elektrischen Leitungsvermögen, der durch den elektrischen
Strom so stark erhitzt wird, dass er sich verflüssigt. Die in diesem Körper während
der Dauer des Durchleitens des Stromes beständig erzeugte Wärme, die je nach der
Intensität des Stromes analog wie beim Kohlewiderstand verschieden gross ist, dient
zum Schmelzen der eingebrachten Metalle u. dgl., die in Folge ihres grösseren
specifischen Gewichtes in dem schmelzflüssigen Widerstände untersinken und durch
dessen Wärme geschmolzen werden. Soll Eisen geschmolzen werden, so wendet de Laval als Widerstand Eisenoxyduloxyd an, für Zink
und Blei Schwefeleisen (?). Zur Vermeidung unbeabsichtigter elektrischer Wirkungen
benutzt de Laval zur Erhitzung Wechselstrom. (D. R. P.
Nr. 80462.)
(Fortsetzung folgt.)