DE201567C

DE201567C -

Info

Publication number: DE201567C
Application number: DENDAT201567D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

oder anderen Stoffen.or other substances.

die Prioritätthe priority

—=^—-^A—+
14. Dezember 1900- = ^ - - ^ A - +
December 14, 1900

Die Erfindung betrifft die Erhitzung hitzebeständiger Stoffe durch einen Lichtbogen im Vakuum und besteht darin, daß als Lichtbogen der Quecksilberdampflichtbogen verwendet wird, für welchen der zu schmelzende oder sonstwie zu behandelnde Stoff die Anode bildet. Es gelingt so bei genügender Stromstärke, die hitzebeständigen Stoffe zum Sintern oder selbst zum Schmelzen zu bringen. Die durch den Quecksilberlichtbogen hervorgerufene Erhitzung wird hierbei auf die Elektrode konzentriert, wodurch das ganze Verfahren sehr wirksam wird und schnell verläuft. The invention relates to the heating of heat-resistant materials by means of an electric arc Vacuum and consists in the fact that the mercury vapor arc is used as the arc for which the substance to be melted or otherwise treated is the anode forms. With sufficient amperage, it is possible to sinter the heat-resistant materials or melt it yourself. The one caused by the mercury arc Here, heating is concentrated on the electrode, which makes the whole process becomes very effective and quick.

Das Verfahren kann zum Schmelzen oder Reinigen besonders schwer schmelzender Metalle, wie Wolfram, Thorium, Osmium usw., benutzt werden, indem man aus dem pulver förmigen Metall Stäbchen preßt und diese als Anoden für den Quecksilberdampflichtbogen verwendet.The process can be used for melting or cleaning particularly difficult-to-melt metals, such as tungsten, thorium, osmium, etc., can be used by making from the powder-shaped Presses metal rods and uses them as anodes for the mercury vapor arc.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen des den Gegenstand der Erfindung bildenden Vakuumofens, welche zum Schmelzen von Wolfram geeignet sind, und von welchen namentlich die zweite die Anwendung großer Stromstärken zuläßt.The drawing shows, for example, two embodiments of the subject matter of Invention forming vacuum furnace, which are suitable for melting tungsten, and of which the second, in particular, permits the use of great currents.

Der Vakuumofen der Fig. 1 besteht aus einem entlüfteten Gefäß 1 aus Glas oder einem anderen geeigneten Stoffe mit einer Quecksilberkathode 2 und einer Kühlkammer 3. Die seitliche Abzweigung 4 endigt in einer Anodenkammer 5, welche eine verhältnismäßig große Quecksilbermenge 6 enthält und am Boden. durch einen Kautschukstopfen 7 abgeschlossen ist. Ein Stäbchen 8 aus dem durch die hohe Temperatur des Lichtbogens zu schmelzenden oder zu sinternden Stoffe ist mit dem durch den Stopfen tretenden Stromzuführungsdraht 9 verkittet oder anderweitig verbunden. Es ist zweckmäßig, daß das Niveau des Quecksilbers in der Anodenkammer vor Inbetriebsetzung des Apparates nur etwas tiefer ist als das obere Ende des Stäbchens 8, da hierdurch die er hitzende Wirkung des Lichtbogens auf dieses · Ende konzentriert wird und der Stab dadurch rasch zum Schmelzen gebracht wird. Das Quecksilberniveau kann durch einen Sperrhahn 10 geregelt werden, welcher die Verbindung mit einem Abflußgefäß 11 herstellt. Wenn das Ende des Stäbchens 8 geschmolzen ist, kann man so allmählich Quecksilber ablassen und dadurch bewirken, daß .die erhitzte Zone allmählich abwärts wandert. Der Draht 9 muß ständig vom Quecksilber bedeckt bleiben, damit er nicht vom Lichtbogen getroffen wird. Durch das beschriebene Glühverfahren erhält man einen kleinen Klumpen von geschmolzenem oder gesintertem Me- g₀ tall, welcher frei von flüchtigen Verunreinigungen ist. Da der Stab 8 aus einem der-The vacuum furnace of Fig. 1 consists of a vented vessel 1 made of glass or another suitable substance with a mercury cathode 2 and a cooling chamber 3. The lateral branch 4 ends in an anode chamber 5, which contains a relatively large amount of mercury 6 and at the bottom. is closed by a rubber stopper 7. A rod 8 made of the material to be melted or sintered by the high temperature of the arc is cemented or otherwise connected to the power supply wire 9 passing through the plug. It is advisable that the level of the mercury in the anode chamber is only slightly lower than the upper end of the rod 8 before the apparatus is put into operation, since this concentrates the heating effect of the arc on this end and thereby quickly melts the rod will. The mercury level can be regulated by a stopcock 10 which connects to a drainage vessel 11. When the end of the rod 8 has melted, one can gradually release the mercury and thereby cause the heated zone to gradually move downwards. The wire 9 must remain covered by the mercury at all times so that it is not hit by the arc. By the described annealing method is obtained a small lump of molten or sintered metal tall g _0, which is free of volatile impurities. Since the rod 8 is made of one of the

jenigen Metalle gepreßt oder geformt sein kann, welche gewöhnlich nur in Pulverform erhältlich sind, so kann das Verfahren dazu dienen,' diese Metalle in eine zusammenhängende Masse überzuführen oder sonstwie zu verändern.those metals can be pressed or molded, which are usually only in powder form are obtainable, so the process can serve 'these metals in a coherent Transfer mass or otherwise change.

Um die Zündung des Quecksilberlichtbogens zu erleichtern, ist wie bei den Quecksilberdampflampen eine Hilfsanode 12 in unmittelbarer Nähe der Kathode 2 vorgesehen, so daß zwischen beiden durch schwaches Schütteln ein Hilfslichtbogen gebildet werden kann, worauf auch der Hauptlichtbogen einsetzt. Hilfsanode und Kathode sind durch eine Leitung 13 verbunden, die eine geeignete Stromquelle enthält, welche auch diejenige sein kann, die den Strom für den Hauptlichtbogen liefert. Der Hauptstrom ist gewöhnlich Gleichstrom, welcher von einem Stromerzeuger 14 geliefert und durch einen Widerstand 15 oder sonstwie geregelt wird. Da der Strom gewöhnlich groß ist, ist es zweckmäßig, die Kathode 2 mit mehreren Stromzuführungsdrähten zu' versehen, um die Gefahr zu mindem, daß das Glas infolge Erhitzung der Drähte springt. Es ist ferner zweckmäßig, aus der Oberfläche der Kathode einen Platindraht 16 etwas hervorragen zu lassen, da hierdurch die gesamte, von der Kathode verdampfende Quecksilbermenge vermindert und damit verhindert wird, daß die Anode durch Berührung mit einer außergewöhnlich großen Quecksilberdampfmenge abgekühlt wird.To facilitate the ignition of the mercury arc, is the same as with the mercury vapor lamps an auxiliary anode 12 is provided in the immediate vicinity of the cathode 2, so that an auxiliary arc can be formed between the two by gently shaking them, whereupon the main arc also starts. Auxiliary anode and cathode are through a line 13, which contains a suitable power source, which also be the one that supplies the current for the main arc. The main current is usually direct current, which is supplied by a power generator 14 and through a resistor 15 or otherwise regulated. Since the current is usually large, it is convenient to use the Provide cathode 2 with several power supply wires in order to reduce the risk of that the glass cracks as a result of the heating of the wires. It is also useful to let a platinum wire 16 protrude somewhat from the surface of the cathode, there this reduces the total amount of mercury evaporating from the cathode and thus preventing the anode from coming into contact with an exceptionally large one Amount of mercury vapor is cooled.

Beim Betriebe des Ofens zeigt sich, daß das Metallstäbchen im wesentlichen den ganzen Strom führt, daß also das Quecksilber, welches das Stäbchen umgibt, nicht zur Anode wird. Diese Erscheinung dürfte einem Unterschied in der Polarisation zwischen einer Quecksilber- und einer festen Oberfläche zuzuschreiben sein, indem die Polarisation der letzteren geringer ist; daher wirkt das Stäbchen unter Ausschluß des umgebenden Quecksilbers als Anode.When operating the furnace, it is found that the metal rod is essentially the whole Electricity is carried so that the mercury surrounding the rod does not go to the anode will. This phenomenon is likely to be a difference in polarization between one Mercury and a solid surface can be attributed to the polarization of the the latter is lower; therefore the rod acts with the exclusion of the surrounding mercury as an anode.

Der ganze Apparat kann erforderlichenfalls durch ein Luftgebläse oder Wasserkühlung gekühlt werden.The whole apparatus can be cooled by an air blower or water cooling if necessary will.

Die Ausführungsform Fig. 2 gestattet, wie bereits erwähnt, die Durchleitung besonders starker Ströme. Von dem das entlüftete Gefäß 17 oben abschließenden Kautschukstopfen 18 hängt ein die Kathode aufnehmender Napf aus Quarz, Tonerde oder aus einem anderen nichtleitenden hitzebeständigen Stoffe herunter.' Dieser Napf, ist mit Quecksilber gefüllt und mit einer Stromleitung durch die Quecksilbersäule 20 verbunden, welche in ein Rohr eingeschlossen ist, durch dessen unteres Ende mehrere Zuführungsdrähte 21 treten. Der Stopfen 18 trägt ferner ein Glasrohr 22, in welchem eine Hilfsanode 23 herunterhängt. Die Zündung erfolgt durch Öffnen des Sperrhahnes 24 am oberen Ende des Rohres 22, wodurch Quecksilber aus dem Trichter 25 herabfließt und für einen Augenblick eine leitende Verbindung zwischen der Hilfsanode und der Kathode herstellt und so einen Stromkreis über den Widerstand 26 schließt.As already mentioned, the embodiment of FIG. 2 allows the passage in particular strong currents. From the rubber stopper closing off the vented vessel 17 at the top 18 hangs a cup made of quartz, alumina or some other that holds the cathode non-conductive, heat-resistant materials. ' This bowl is filled with mercury and connected to a power line through the mercury column 20, which is enclosed in a tube is, through the lower end of which a plurality of lead wires 21 pass. Of the Stopper 18 also carries a glass tube 22 in which an auxiliary anode 23 hangs down. The ignition takes place by opening the stopcock 24 at the upper end of the tube 22, whereby mercury flows down from the funnel 25 and for an instant one Establishes a conductive connection between the auxiliary anode and the cathode and so one Circuit via resistor 26 closes.

Die Hauptanode des Ofens sitzt am unteren Ende des Ofens und besteht aus dem Stab 27 aus gepreßtem Metall oder einem anderen zu erhitzenden Stoffe. Sie ist vom Quecksilberkörper 28 umgeben, der durch die barometrische Säule 29 mit der freien Luft Verbindung hat. 30 ist die Stromquelle.The main anode of the furnace sits at the bottom of the furnace and consists of the Rod 27 made of pressed metal or a other substances to be heated. It is surrounded by the mercury body 28, which is through the barometric column 29 has connection with the open air. 30 is the power source.

Indem die Kathode in einem Quarzbecher untergebracht ist, der von den Gefäßwänden beträchtlich entfernt ist, wird der Lichtbogen gehindert, letztere zu berühren, und es kann die Stromdichte sehr hoch getrieben werden, ohne Gefahr, daß die Glaswände bersten.In that the cathode is housed in a quartz cup that is attached to the walls of the vessel is considerably removed, the arc is prevented from touching the latter, and it can the current density can be driven very high without the risk of the glass walls bursting.

Im vorhergehenden ist Quecksilber als geeigneter Lichtbogenbildner genannt. Statt dessen können aber auch Amalgame oder ähnliche Legierungen benutzt werden, welche bei der Gebrauchstemperatur des Ofens verdampfen und nicht auf den zu behandelnden Stoff chemisch einwirken.In the foregoing, mercury is mentioned as a suitable arcing agent. Instead of but amalgams or similar alloys can also be used evaporate at the service temperature of the oven and do not act chemically on the substance to be treated.

Claims

Patent-to sayings:

1. Procedure. for heating heat-resistant Metals, such as tungsten, or other substances, characterized that a metal vapor arc for heating, z. B. a mercury vapor arc, is used, for which the body to be heated serves as an anode.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that the anode is made of mercury or amalgam or another alloy that evaporates at the furnace temperature is surrounded in such a way that the anode is initially almost completely covered and only gradually is exposed.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the Cathode in a special, located inside the vacuum furnace away from its walls, expediently Quartz existing bowl is included.

1 sheet of drawings.