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Elektrisch geheizter Trommelofen
In Trommelöfen werden in der Regel chemische Reaktionen zwischen festen und gasförmigen
Stoffen durchgeführt. Verläuft die Reaktion exotherm, so kann die frei werdende Wärme benützt werden, um die notwendige Reaktionstemperatur im Ofen aufrechtzuerhalten. Verläuft sie aber endotherm, so müssen die verbrauchte Wärme und die Wärmeverluste des Ofens durch Zufuhr von Wärme ausgeglichen werden.
Bei bekannten Trommelöfen wurde versucht, diese Wärme durch im Innern des Ofens eingebaute elektrische Widerstände mit relativ kleinem Leiterquerschnitt zu erzeugen, was aber deshalb zu Misserfolge führte, weil diese Widerstände sich zu rasch abnützen. Diese Art der Heizung ist, insbesondere für hohe Reaktionstemperaturen von 900 bis 1100 C, praktisch nicht verwendbar.
Es wurde auch versucht, durch elektrische Lichtbögen im Innern des Ofens die notwendige Wärme zu erzeugen. Diese Heizung ist aber für Reaktionen, bei welchen gleichbleibende und nicht zu hohe Temperatur notwendig ist, nicht anwendbar, weil die Temperatur des Lichtbogens so hoch ist, dass die Gefahr der Sinterung besteht, und weil ferner die Wärmeverteilung zu unregelmässig und ausserdem eine genaue Regelung der Temperatur unmöglich ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch geheizten Trommelofen, der ermöglicht, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden bzw. abzuschwächen. Er ist, was an sich bekannt ist, drehbar und geneigt angeordnet und zeichnet sich gegenüber bekannten Trommelöfen erfindungsgemäss dadurch aus, dass er auf wenigstens einem Teil seiner Länge mindestens einen Transformator aufweist, von welchem mindestens einer der bewickelten Schenkel senkrecht zur Drehachse den Ofen durchsetzt und welcher Transformator ferner eine durch einen als Heizkörper dienenden Metallzylinder gebildete Sekundärwicklung aufweist, welcher Zylinder einen Teil der Ofeninnenwand bildet.
Durch diese Anordnung ist es möglich, Heizkörper mit grosser Heizfläche zu erhalten und deren Temperatur genau einzustellen und zu regeln. Eine grosse Heizfläche im Innern des Ofens ermöglicht, die Wärme gleichmässig zu verteilen und zwischen Heizgut und Heizkörper eine verhältnismässig kleine Temperaturdifferenz zu erhalten, so dass bei richtiger Einstellung niemals schädliche Übertemperaturen entstehen können.
Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise schematisch eine Ausführungsart des Erfindunggegenstandes bei Verwendung von DreiphasenWechselstrom.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Heizelement mit Dreiphasentransformator im Längsschnitt und im Querschnitt und die Fig. 3 zeigt in kleinerem Massstabe einen Trommelofen im Längsschnitt mit zwei Heiztransformatoren.
Der einen Teil der Trommel bildende Körper A des Heizelements ist aussen zylinderförmig und besitzt eine äussere Umhüllung 1, eine Schicht 2 aus wärmeisolierendem Material und einen inneren Mantel 3.
Im Körper A ist ein Magnetgestell 4 eines Transformators für Dreiphasen-Wechselstrom derart angeordnet, dass die die Primärwicklung 6 tragenden Schenkel 5 des Gestells 4 den Trommelteil A diametral durchsetzen. Jeder Schenkel 5 ist in einem in seiner Längsrichtung mit elektrisch isolierenden Stücken unterteilten, an seinen beiden Enden offenen Schutzrohr 7 untergebracht, welches von einer Schicht 8 aus wärmeisolierendem Material umgeben ist. Diese Schicht 8 liegt zwischen dem Schutzrohr 7 und einem geschlossenen Metallmantel 9, vorzugsweise aus Eisen, welcher die Sekundärwicklung des Transformators und gleichzeitig einen Teil der Ofeninnenwand bildet.
Die Teile 7, 8, 9 gehören zum Körper A. Über einem Ende jedes Schenkels 5 des Magnetgestells 4 ist ein Ventilator 10 vorgesehen, um die zugehörige Primärwicklung 6 und den Eisenkern 5 zu kühlen.
Der Körper A ist aussen mit Laufringen 11 versehen, durch welche er sich auf Rollen 12 abstützt, welche ihm bei Betrieb eine Drehbewegung erteilen.
In Fig. 3 ist eine aus zwei Heizteilen A'und zwei Vorwärmeteilen B und C zusammengesetzte Trommel dargestellt. Die Teile B, C bestehen je aus einem hohlzylinderförmigen Körper mit einer äusseren Umhüllung, einem Innenmantel und dazwischen angeordneter Schicht aus wärmeisolierendem Material.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die beiden Vorwärmteile B, C von etwas kleinerem Durchmesser als die Heizteile A'.
Die Ofentrommel B---C ist leicht geneigt und bildet ein einziges auf Rollen 12 gelagertes Stück, und die Transformatoren der beiden Heizteile A'sind in bezug aufeinander um 900 versetzt.
Die beiden offenen Enden der Trommel drehen sich in feststehenden Lagern 13, 14, an welchen Dichtungsvorrichtungen vorgesehen sind, so dass trotz der Drehbewegung an diesen Stellen ein Ausströmen von Gas ausgeschlossen ist. Jedes Lager 13 bzw. 14 bildet einen Bestandteil eines Gehäuses 15 bzw. 16. Am Gehäuse 15 ist eine Gaszuführungsleitung 17 und am Gehäuse 16 eine Gasableitung 18 angeschlossen.
In das offene Ende des Vorwärmeteiles C mündet ein an einen Fülltrichter. M angeschlossener Zufuhrkanal 20 für das Gut.
Das Gehäuse 15 ist in seinem unteren Teil trichterförmig ausgebildet und an einen Kanal 21 angeschlossen, durch welchen das behandelte Gut einer Kammer 22 zugeführt wird.
Den Transformatoren wird der Strom durch am Teil C vorgesehene Schleifringe 23 zugeführt.
Die Arbeitsweise des Ofens ist folgende : Wenn die Primärwicklungen 6 unter Spannung gesetzt werden, so entsteht durch Induktion in den Metallmänteln 9 ein Induktionsstrom, der sie erhitzt. In den Schutzröhren 7 kann dagegen, infolge ihrer elektrisch isolierendenunterteilung, ein Induktionsstrom nicht entstehen. Die entstehende Wärme wird auf den Innenraum des Trommelofens übertragen. Durch Regulierung der Spannung kann die Temperatur im Innern des Ofens genau auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Auf der linken Seite wird das Gas durch die Leitung 17 in den Ofen eingeführt, durchströmt den Ofen und tritt aus demselben durch die Leitung 18 nach rechts aus. Der feste Stoff (Behandlungsgut) wird rechts aus dem Fülltrichter 19 durch den Kanal 20 eingeführt.
Das feste Material wird infolge der Drehung der Trommel langsam nach links befördert und fällt durch den Kanal 21 in die Kammer 22.
Im Vorwärmeteil C wird das Material durch die aus den HeizteilenA'austretenden heissen Gase vorgewärmt und in diesen Heizkörpern auf die Reaktionstemperatur gebracht. Das eintretende Gas wird im Vorwärmeteil B durch das heisse, aus den Heizkörpern austretende Material ebenfalls vorgewärmt und dann in den Heizkörpern auf die Reaktionstemperatur erwärmt, wonach die chemische Reaktion stattfindet.
Zu beachten ist, dass der Ofen an beiden Enden durch das in den Kanälen 20 und 21 befindliche
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zur Behandlung des Gutes z. B. leicht flüchtige Gase, wie Wasserstoff, ohne Entweichungsgefahr verwendet werden können.
Der Ofen kann natürlich mehr als zwei Heizteile A'besitzen und die Transformatoren können auch für Ein-oder Zweiphasenstrom vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisch geheizter, drehbarer und geneigter Trommelofen, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens auf einem Teil seiner Länge mindestens einen Transformator aufweist, von welchem mindestens einer der bewickelten Schenkel senkrecht zur Drehachse den Ofen durchsetzt und welcher Transformator ferner eine durch einen als Heizkörper dienenden Metallzylinder gebildete Sekundärwicklung aufweist, welcher Zylinder einen Teil der Ofeninnenwand bildet.