Elektroofen, insbesondere Plasmaofen

Abstract

 Um bei einem Elektroofen (1) mit einer in einer Elektrodenhalterung (6) axial verschiebbaren und verschwenkbaren Elektrode (7) eine molichst große Bewegungsfreiheit der Elektrode (7) zu gewährleisten und so eine örtliche Überhitzung des zu erwärmenden bzw. zu schmelzenden Materials zuverlässig zu vermeiden und um weiters den Ofen kompakt und mit einer niedrigen Bauhöhe ausbilden zu können, ist die Elektrode (7) an der Elektrodenhalterung (6) mittels eines sphärischen Lagers (11) allseits beweglich gelagert, wobei die Elektrode (7) im Lager (9, 11) axial verschiebbar geführt und mittels mindestens einer einerseits am Lager (9,11) und andererseits an der Elektrode (7) angreifenden Stelleinrichtung (15. 16) gegenüber dem Lager (9, 11) verschiebbar ist und wobei weiters mindestens zwei in Achsrichtung der Elektrode (7) gesehen im Winkel zueinander gerichtete Stelleinrichtungen (13) einerseits an der Elektrodenhalterung (6) und andererseits am Lager (9, 11) angelenkt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Elektroofen, insbesondere Plasmaofen, mit einer in einer Elektrodenhalterung axial verschiebbaren und verschwenkbaren Elektrode, insbesondere einem Plasmabrenner.

[0002] Ein Plasmaofen dieser Art ist aus der DE-A - 2 207 048 bekannt. Die Elektrode weist bei diesem Elektroofen eine zur Vertikalen geneigte Achse auf und ist in einer gegenüber dem Ofen drehbaren Zylinderbüchse eingesetzt, wodurch die Achse der Elektrode bei Drehen der Zylinderbüchse entlang eines Kegelmantels bewegt wird. Am oberen äußeren Ende der Elektrode greift unter Zwischenschaltung einer mittels Kreuzgelenken an der Elektrode angelenkten Zugstange eine Kolbenstange eines Druckmittelzylinders an, wodurch die Elektrode gegenüber der Zylinderbüchse gehoben und gesenkt werden kann.

[0003] Dieser bekannte Elektroofen weist den Nachteil auf, daß er eine relativ große Bauhöhe bedingt und einen großen freien Raum oberhalb des Ofengefäßes erfordert. Weiters ist die Elektrode nur entlang eines Kegels mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel, der unveränderbar ist, bewegbar, so daß das Elektrodenmundstück bei Positionierung der Elektrode in einer bestimmten Höhe nur entlang eines Kreises mit einem ganz bestimmten Durchmesser bewegt werden kann.

[0004] Da die Wärmeeinbringung in das zu erwärmende bzw. zu schmelzende Material an den Stellen erfolgt, an denen der Lichtbogen auf das Material auftrifft, kann es, falls die Elektrode nicht genügend Bewegungsfreiheit gegenüber dem zu erwärmenden bzw. schmelzenden Material aufweist, zu einer unerwünschten örtlichen Überhitzung des erschmolzenen Materials kommen.

[0005] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Elektroofen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Elektrode eine möglichst große Bewegungsfreiheit aufweist und örtliche Überhitzungen des zu erwärmenden bzw. zu schmelzenden Materials zuverlässig vermeidbar sind. Mit dem erfindungsgemäßen Elektroofen soll eine möglichst gleichmäßige Wärmeeinbringung über einen Großteil der Oberfläche des Materials möglich sein. Weiters soll der Elektroofen kompakt sein und eine niedrige Bauhöhe aufweisen.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode an der Elektrodenhalterung mittels eines sphärischen Lagers allseits beweglich gelagert ist, wobei die Elektrode im Lager axial verschiebbar geführt und mittels mindestens einer einerseits am Lager und andererseits an der Elektrode angreifenden Stelleinrichtung gegenüber dem Lager verschiebbar ist und wobei weiters mindestens zwei in Achsrichtung der Elektrode gesehen im Winkel zueinander gerichtete Stelleinrichtungen einerseits an der Elektrodenhalterung und andererseits am Lager angelenkt sind.

[0007] Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das sphärische Lager als Kugelgelenk ausgebildet ist, dessen Kugel in Achsrichtung der Elektrode mit einer die Elektrode über einen Teil ihrer Länge umgebenden Hülse verlängert ausgebildet ist, an der einerseits die Stelleinrichtung zur Axialverschiebung der Elektrode und andererseits die Stelleinrichtungen zur Verschwenkung des Lagers angreifen.

[0008] Vorzugsweise ist die Elektrode im Deckel des Ofens geführt, d.h. mit anderen Worten, daß der Deckel des Ofens als Elektrodenhalterung fungiert.

[0009] Zur Kompensierung des mit zunehmender Elektrodenauslenkung länger werdenden Strompfades von der Kathode zu einer Bodenelektrode des Elektroofens (und zur Vermeidung des daraus resultierenden Spannungsabfalles im Bad) ist zweckmäßig die Bodenelektrode an der tiefsten Stelle einer muldenförmigen Vertiefung des Bodens angeordnet, wobei vorteilhaft die muldenförmige Vertiefung gegenüber dem übrigen Boden eine Tiefe aufweist, die etwa gleich ist der maximalen Badtiefe des Bades gemessen vom Boden.

[0010] Um die Stromzufuhrkabel von Torsionsbeanspruchungen frei zu halten, ist zweckmäßig das Lager mittels einer Verdrehsicherung an der Elektrodenhalterung gegen Verdrehen um die Achse der Elektrode, insbesondere mittels einer an dem Lager starr montierten Halterung, die an der Elektrodenhalterung beweglich abgestützt ist, gesichert.

[0011] Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Plas" maofen und _Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 3 stellt eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 2 dar. Fig. 4 zeigt in zu Fig. 2 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform.

[0012] Ein _Plasmaofen 1 weist ein mit einer feuerfesten Auskleidung 2 versehenes Ofengefäß 3 auf und ist von einem Deckel 4 bedeckt. Im Deckel 4 ist zentral eine Öffnung 5 vorgesehen, durch die eine an einer knapp oberhalb des Deckels 4 in Stellung gebrachten Elektrodenhalterung 6 gelagerte, wassergekühlte Elektrode 7, u.zw. ein Plasmabrenner, in den Ofeninnenraum 8 ragt.

[0013] Die Elektrode 7 ist in einer Führungshülse 9 in Richtung ihrer Achse 10 verschiebbar geführt. Die Führungshülse 9 weist an ihrem unteren Ende einen kugelförmigen Lagerteil 11 auf, der an der Elektrodenhalterung 6 in einer horizontal teilbaren sphärischen Pfanne 12 allseits schwenkbar gelagert ist. Hierdurch kann die Elektrode 7 in jede gewünschte Winkelstellung gegenüber der Vertikalen geneigt werden. Zum Verschwenken der Elektrode 7 dienen zwei im Grundriß einen Winkel von vorzugsweise 90⁰ einschließende und als Druckmittelzylinder 13, 14 ausgebildete Stelleinrichtungen, die einerseits an der Elektrodenhalterung 6 und andererseits im vertikalen Abstand davon am oberen Ende der Führungshülse 9 angelenkt sind.

[0014] Für das axiale Verschieben der Elektrode 7 sorgen -"zwei einerseits jeweils an der Führungshülse 9 und andererseits jeweils an der Elektrode 7 über Laschen 17 angelenkte und achsparallel zur Elektrode 7 ausgerichtete Druckmittelzylinder 15, 16.

[0015] Um ein Verdrehen der Elektrode 7 und damit eine Torsionsbeanspruchung des Stromzuführkabels 18 und der Kühlmittelleitungen zu verhindern, ist an der Führungshülse 9 eine gabelförmige, sich radial nach außen erstreckende Verdrehsicherung 19 angeordnet, in die ein an der Elektrodenhalterung 6 fixierter Zapfen 20 eingreift.

[0016] Das Ofengefäß 3 weist einen mit einer zentralen muldenförmigen Vertiefung 21 versehenen Boden 22 auf, wobei an der tiefsten Stelle der Vertiefung 21 eine Bodenelektrode (Anode) 23 angeordnet ist. Die sphärische Vertiefung 21 weist gegenüber dem übrigen, etwa horizontalen Boden 22 eine Tiefe 24 auf, die ungefähr gleich ist der maximalen Badtiefe 25 des Bades 26, gemessen vom etwa horizontalen Boden 22. Durch die Anordnung der Bodenelektrode 23 in der zentralen Vertiefung 21 wird der mit zunehmender Auslenkung der Elektrode 7 länger werdende Strompfad um ein geringeres Ausmaß verlängert als bei einem Boden 22 ohne Vertiefung 21, wodurch der aus dem verlängerten Strompfad resultierende Spannungsabfall im Bad 26 geringer gehalten werden kann als bei einem Boden ohne vertiefte Anordnung der Anode.

[0017] Zum Auswechseln der Elektrode 7 werden die Druckmittelzy_- linder 15, 16 oder die Laschen 17 von der Elektrode 7 gelöst; danach kann die Elektrode 7 aus der Führungshülse 9 herausgezogen werden.

[0018] Gemäß _Fig. 4 ist die Führungshülse 9 mit ihrem kugelförmigen Lagerteil 11 direkt am Deckel 4 des Plasmaofens 1 angeordnet. Weiters weist die Elektrode 7' gemäß Fig. 4 ein Mundstück 27 mit gegenüber dem Schaft 28 der Elektrode 7' vergrößertem Durchmesser auf. Um die Elektrode 7' in einfacher Weise auswechseln zu können, ist in die Führungshülse 9 ein Gleitkörper 29 eingesetzt und mittels Schnellspanneinrichtungen 30 an der Führungshülse 9 fixiert. Zum Wechseln der Elektrode 7' genügt es, die Schnellspanneinrichtungen 30 zu lösen und die Elektrode 7' gemeinsam mit dem Gleitkörper 29 aus der Führungshülse herauszuziehen.

[0019] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern sie kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So kann beispielsweise stelle der Druckmittelzylinder 13, 14 und/oder 15, 16 auch eine andere Stelleinrichtung, wie z.B. eine Gewindespindel, verwendet werden. Weiters können auch mehrere (beispielsweise drei) Elektroden vorgesehen sein, die unabhängig voneinander verschwenkt werden können. Die Erfindung eignet sich nicht nur für Plasmabrenner, sondern auch für herkömmliche Elektroden.

Ansprüche

1. Elektroofen, insbesondere Plasmaofen (1), mit einer in einer Elektrodenhalterung (6) axial verschiebbaren und verschwenkbaren Elektrode (7, 7'), insbesondere einem Plasmabrenner, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7, 7') an der Elektrodenhalterung (6) mittels eines sphärischen Lagers (11, 12) allseits beweglich gelagert ist, wobei die Elektrode (7, 7') im Lager (9, 11) axial verschiebbar geführt und mittels mindestens einer einerseits am Lager (9, 11) und andererseits an der Elektrode (7, 7') angreifenden Stelleinrichtung (15, 16) gegenüber dem Lager (9, 11) verschiebbar ist und wobei weiters mindestens zwei in Achsrichtung der Elektrode (7, 7') gesehen im Winkel zueinander gerichtete Stelleinrichtungen (13, 14) einerseits an der Elektrodenhalterung (6) und andererseits am Lager (9, 11) angelenkt sind.

2. Elektroofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sphärische Lager (11, 12) als Kugelgelenk ausgebildet ist, dessen Kugel (11) in Achsrichtung der Elektrode (7, 7') mit einer die Elektrode (7, 7') über einen Teil ihrer Länge umgebenden Hülse (9) verlängert ausgebildet ist, an der einerseits die Stelleinrichtung (15, 16) zur Axialverschiebung der Elektrode und andererseits die Stelleinrichtungen (13, 14) zur Verschwenkung des Lagers (9, 11) angreifen.

3. Elektroofen nach .Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (7') im Deckel (4) des Ofens (1) geführt ist.

4. Elektroofen mit einer Bodenelektrode (23) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenelektrode (23) an der tiefsten Stelle einer muldenförmigen Vertiefung (21) des Bodens (22) angeordnet ist.

5. Elektroofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die muldenförmige Vertiefung (21) gegenüber dem übrigen Boden (22) eine Tiefe (24) aufweist, die etwa gleich ist der maximalen Badtiefe (25) des Bades (26) gemessen vom Boden (22).

6. Elektroofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (9, 11) mittels einer Verdrehsicherung (19, 20) an der Elektrodenhalterung (6) gegen Verdrehen um die Achse (10) der Elektrode (7, 7'), insbesondere mittels einer an dem Lager (9, 11) starr montierten Halterung (19), die an der Elektrodenhalterung (6) beweglich abgestützt ist, gesichert ist.

Zeichnung