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selbst zu verschiedenartigen
Zwecken benutzt, oder nach außen abgeleitet wird, um zu trocknen, zu heizen etc. Bei den
Öfen
der ersten Art, welche im einzelnen ungemein verschiedenartige Einrichtungen besitzen, kommt der zu erhitzende
Körper
entweder in Berührung mit dem zu erhitzenden Brennmaterial selbst (und dann müssen an letzteres oft sehr
hohe Anforderungen gestellt werden, um Verunreinigungen des zu erhitzenden
Körpers [mit
Schwefel, Aschebestandteilen etc.]
zu vermeiden), oder er wird nur von der
Flamme
[* 2] getroffen oder ist auch von dieser getrennt, und die
Übertragung der
Wärme
[* 3] geschieht durch Vermittelung einer Wand aus
Metall,
Mauerwerk,
Thon etc. Hiernach unterscheidet man
Herd- und
Schachtöfen
, Flammöfen und Gefäßöfen. Die Zuführung der zum Verbrennen der
Brennmaterialien erforderlichen
Luft geschieht
entweder in gewöhnlicher
Weise
(Rost,
Esse) oder durch ein
Gebläse,
[* 4] welches komprimierte, bisweilen erhitzte
Luft in den Ofen treibt.
Nicht selten hat diese
Luft neben der
Verbrennung des Brennmaterials noch den
Zweck, den erhitzten
Körper zu
oxydieren.
1) Die Herdöfen
sind kasten- oder zirkelförmig ausgetiefte Feuerstätten, entweder ganz offen
oder an einer oder mehreren
Seiten mit niedrigen
Mauern, Eisenplatten,
Gestübe etc. geschlossen. Das mit den
Erzen in Berührung befindliche Brennmaterial
wird durch natürlichen Luftzug oder Gebläseluft verbrannt, aber obwohl man hier mitunter eine höhere
Temperatur als
in
Flamm- und Gefäßöfen
erzielt, wird doch nur ein geringer Teil der entwickelten
Wärme nutzbar. Die Herdöfen
ohne
Gebläse
dienen zum Auflockern,
Rösten, Kalcinieren,
Herde mit
Gebläse zur Erzeugung höherer
Temperatur, zum
Schmelzen und zur Hervorbringung
einer oxydierenden (selten einer reduzierenden)
Wirkung. Ein
Beispiel eines Herdofens zeigt
[* 1]
Fig. 1 unsrer Tafel,
ein Feineisenfeuer (s.
Eisen,
[* 5] S. 414).
2) Schachtöfen
bestehen aus einem gemauerten, mehr hohen als weiten
Raum
(Schacht), in welchem eine Glühung, Röstung oder
Schmelzung der
Erze etc. vorgenommen wird.
Letztere sind entweder mit dem Brennmaterial in unmittelbarer Berührung, wie bei
dem
Hochofen,
[* 1]
Fig. 2, oder werden nur durch dessen
Flamme erhitzt, welche von einer oder mehreren zur Seite
oder im Innern des
Schachts gelegenen
Feuerungen in denselben eintritt oder durch
Generator- oder
Gichtgase (s.
Feuerungsanlagen,
[* 6] S. 216) gebildet wird.
Man unterscheidet am
Schachtofen:
[* 7] die obere Mündung
(Gicht) zum
Eintragen von
Erz und Brennmaterial, eine zweite
(Auszieh- oder
Stichöffnung,
Stich,
Auge)
[* 8] am tiefsten
Punkte des
Schachts zum
Ausziehen oder
Ablassen der
Produkte und etwas
höher als diese eine dritte Öffnung (Formöffnung) zum
Einführen der Verbrennungsluft. Bei Schachtöfen
ohne
Gebläse fehlt
die Formöffnung, und man läßt die
Luft durch die Ausziehöffnung zum Brennmaterial gelangen.
Die Zugschachtöfen
dienen seltener zu Schmelzungen (z. B. für leichtschmelzige
Weißbleierze) als zum Kalcinieren
(Eisenstein,
Galmei) oder
Rösten
(Eisenstein, Schwefelungen) bei geringerer
Hitze, wie namentlich
die Kiesöfen
oder
Kilns (s. Tafel »Kupfergewinnung«,
[* 9] Fig.
7). Sie gewähren im
Vergleich zu Herdöfen
eine bessere Ausnutzung des Brennmaterials, eine
genauere Regulierung der
Hitze
und einen kontinuierlichen Betrieb; sie fördern mehr, erfordern aber auch höhere
Arbeitslöhne.
Die Gebläseschachtöfen
werden hauptsächlich zu Schmelzprozessen benutzt, und es kommt dabei entweder nur die erzeugte
Wärme zur
Wirkung (der Kupolofen
[* 10] zum Umschmelzen des Roheisens) oder gleichzeitig auch die reduzierende
Kraft
[* 11] der im O. emporsteigenden
Gase
[* 12] (Roheisenbereitung,
Darstellung von
Kupfer,
[* 13]
Zinn,
Blei
[* 14] etc.). Während man früher dem
Schacht meist prismatischen
Querschnitt und gerade
Wände gab, zieht man neuerdings nach
oben erweiterte Öfen mit prismatischem (Rachetteöfen) oder kreisrundem
Querschnitt (Pilzscher Ofen,
[* 1]
Fig. 3) vor, weil dieselben infolge der verminderten
Geschwindigkeit der ausziehenden heißen
Gase
eine bessere Ausnutzung des Brennmaterials gestatten, weniger
Flugstaub bilden, und weil bei dem im
Verhältnis
zur
Gicht engern und somit stärker erhitzten Schmelzraum ein reineres Ausschmelzen der
Metalle stattfindet, sich also ärmere
Schlacken erzeugen.
Auch in betreff der äußern Gestalt der Schachtöfen hat man neuerdings in ökonomischer Beziehung dadurch wesentliche Fortschritte gemacht, daß man das innere feuerfeste Ofengemäuer (Kernschacht), statt mit massigem Rauhgemäuer, mit einem eisernen Mantel umgibt (Pilzscher Ofen), wozu die schottische Eisenhochofenkonstruktion Veranlassung gewesen ist. Ein wesentlicher Fortschritt ist noch der, daß man auch die Öfen zum Schmelzen von Metallen außer Eisen mit Chargiervorrichtungen und Rauchabzugskanälen, wie sie bei Eisenhochöfen üblich sind, versehen hat.
Nach ihrer Höhe teilt man die Schachtöfen, ohne dabei eine scharfe Grenze innezuhalten, in Krummöfen von 1,3-2,2 m Höhe, in Halbhochöfen von 2,2-4,4 m Höhe und Hochöfen mit über 4,4 m Höhe. Nach der Art des Zumachens oder Zustellens, worunter man die Herrichtung des Schmelzraums unterhalb der Formen versteht, unterscheidet man Sumpf-, Spur- und Tiegelöfen. Bei den Sumpföfen sammeln sich die geschmolzenen Massen sowohl innerhalb des Ofens als außerhalb desselben im Vorherd an, bei den Tiegelöfen nur innerhalb des Ofens, von dessen Sohle sie dann durch einen Stichkanal von Zeit zu Zeit abgelassen werden; bei den Spurofen fließen die geschmolzenen Produkte durch eine Öffnung (Auge) in der Ofenbrust in einen Vorherd, ohne sich gleichzeitig im Ofeninnern anzusammeln. Zu den Schachtöfen gehört auch der Kupolofen, in welchem in Eisengießereien das Gußeisen geschmolzen wird. Er besitzt einen meist cylindrischen Schacht, Formöffnungen und meist einen Vorherd, in welchem das flüssige Eisen sich sammelt.
Besonders gebräuchlich ist der Krigarsche Kupolofen. Eigentümlicher Art sind die Öfen zum Rösten pulverförmiger geschwefelter Erze nach der Staubstrommethode. Die Schliche fallen in dem schachtförmigen Ofen, durch horizontale Bänke aufgehalten, langsam herab, während ein heißer Luftstrom ihnen von unten entgegentritt (Textfig. 4). Die Temperatur muß hoch genug sein, um die Schliche zu entzünden. Es ist mithin kein besonderes Brennmaterial erforderlich, der verbrennende Schwefel erzeugt Wärme genug, um den Prozeß im Gang [* 15] zu erhalten.
[* 1] ^[Abb.: Fig. 4 Gerstenhöferscher Ofen.] ¶
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3) Flammöfen (auch Reverberieröfen genannt von dem Zurückstrahlen der Wärme von dem erhitzten Gewölbe) [* 17] sind mehr lange und weite als hohe Räume, in welchen das Röst- oder Schmelzgut nicht in unmittelbarer Berührung mit dem Brennmaterial sich befindet, sondern von demselben durch eine Mauer (Feuerbrücke) getrennt ist, so daß es nur von dessen Flamme getroffen wird [* 16] (Fig. 5 u. 6). Die meisten Flammöfen (Zugflammöfen) bestehen aus drei Hauptteilen, dem Feuerungsraum (Windofen, Heizraum), dem mit einem Gewölbe überdeckten Herd- oder Arbeitsraum und der Esse.
Letztere ist mit dem Arbeitsraum entweder unmittelbar durch einen Kanal [* 18] (Fuchs) [* 19] verbunden, oder es sind zwischen letzterm und der Esse noch Flugstaubkammern oder Kondensatoren zur Verdichtung aus dem Herdraum entweichender Gase u. Dämpfe vorhanden. Man konstruiert aber auch die Flammöfen mit Gebläsevorrichtungen, um die Essen [* 20] zu ersparen, u. leitet dann komprimierten Wind (Unterwind) unter den Rost oder läßt das Gebläse hinter dem Fuchs als Exhaustor saugend wirken (Puddelöfen).
Bei Gasflammöfen verbrennt man die Gase in der Regel unter Anwendung von Regeneratoren. Je nach der im Flammofen hervorzubringenden Temperatur und der beabsichtigten oxydierenden oder reduzierenden Wirkung der Feuerungsgase erhalten die Öfen verschiedene Konstruktion. So gibt man den Glühöfen, in welchen Metalle erhitzt werden sollen, ohne sich zu oxydieren, eine hohe Feuerbrücke, damit das Metall von der Stichflamme nicht getroffen werde. Flammöfen zeichnen sich den Schachtöfen gegenüber durch größere Übersichtlichkeit des Betriebs, Anwendbarkeit eines rohen Brennmaterials, Entbehrlichkeit eines Gebläses und durch die Vorteile einer beliebig anzuwendenden oxydierenden und reduzierenden Flamme aus.
Sie gestatten auch unter Umständen ein größeres Durchsetzquantum, allein man kann in ihnen gewöhnlich keine so hohe Temperatur erzeugen wie in den Schachtöfen; nur bei Verbrennung von stark erhitzten Generatorgasen mit stark erhitzter Gebläseluft gelingt es, die im Gestell der Eisenhochöfen herrschende Temperatur zu erreichen. Die Flammöfen mit direkter Feuerung gestatten eine nur geringe Ausnutzung des Brennmaterials, denn es kommt fast nur die strahlende Wärme zur Verwendung, es geht viel Hitze in die Esse, man heizt das Gewölbe stärker als die Sohle, und die Ofenwände strahlen viel Wärme aus.
Zur möglichst vollständigen Ausnutzung der Wärme legt man über oder neben den Hauptherd einen Vorwärmherd (Doppelöfen), teilt auch wohl den Herd in mehrere terrassenförmig übereinander liegende Abteilungen (Fortschaufelungsöfen), um verschiedene Rösttemperaturen zu erzeugen, und benutzt die obere Fläche des Ofens zuweilen zum Trocknen der Erze. Um beim Rösten an Zeit- und Kraftaufwand zu sparen, läßt man den Herd rotieren, wie beim Tellerofen von Gibb u. Gelstharp [* 16] (Fig. 7) oder bei den Öfen mit liegendem Cylinder, durch welchen die Flamme hindurchschlägt, während derselbe mittels eines Zahnrades und einer Dampfmaschine [* 21] in Rotation versetzt wird [* 16] (Fig. 8). Hierbei erfolgt eine gründliche Mischung des Materials, welche sonst durch Handarbeit bewirkt werden müßte. Zu den Schmelzflammöfen gehören unter andern die Puddelöfen, die man ebenfalls mit rotierendem Herd und mit Regenerativgasfeuerung baut. Einen Gasofen zum Schmelzen von Platin zeigt Textfig. 9. Derselbe besteht aus zwei dicht aufeinander passenden ausgehöhlten Stücken von gebranntem Kalk. Das obere besitzt eine Öffnung zur Einführung des Knallgasgebläses, während eine seitliche Öffnung zur Ableitung der Verbrennungsprodukte und zum Ausgießen des geschmolzenen Metalls dient.
4) Gefäßöfen sind schacht- oder flammofenähnliche Öfen, in denen die zu behandelnden Substanzen in feuerfesten Gefäßen durch Glüh- oder Flammenfeuer erhitzt werden. Hierbei wird die Wirkung des Brennmaterials auf den zu erhitzenden Körper durch die dazwischen befindliche Gefäßwandung geschwächt, und nur mittels eines größern Aufwandes an Brennmaterial ist es möglich, bestimmte Hitzgrade in den Gefäßen hervorbringen. Dagegen wird die Einwirkung von Brennmaterial und Luft auf die zu behandelnde Substanz vollständig ausgeschlossen, und hierauf beruht der Wert der Gefäßöfen.
Nach der Form der Gefäße unterscheidet man Tiegel-, Muffel-, Röhren-, Retortenöfen, oder nach den darin vorzunehmenden Prozessen Röst-, Schmelz-, Sublimier-, Destillier-, Seiger- und Zementiergefäßöfen. Beispiele solcher Öfen zeigen [* 16] Fig. 10 u. 11. Die Gefäße bestehen seltener aus Guß- und Schmiedeeisen als aus feuerfestem Thon, welcher meist aus dem Kohlengebirge gewonnen wird. Die Röstgefäßöfen kommen unter angegebenen Verhältnissen bei der Verarbeitung von Arsenerzen, Zinkblende, Kupfererzen, Kupfersteinen etc. zur Anwendung; die Erhitzung geschieht meist durch direkte oder Gasfeuerung [* 22] in einem mit Zügen umgebenen gemauerten oder aus Gußeisen hergestellten muffelförmigen Raum, und häufig kombiniert man mit einem solchen Ofen noch einen gewöhnlichen Flammofen, um das in den Muffeln geröstete Gut vollständiger nachrösten zu können.
Die Schmelzgefäßöfen bestehen gewöhnlich aus einem schachtförmigen Raum (und heißen auch wohl Windöfen im Gegensatz zu den ebenso genannten Zimmeröfen [* 23] und dem Heizraum an Treiböfen), in welchem Schmelzgefäße am häufigsten durch sie umgebende verkohlte Brennstoffe erhitzt werden. Man wendet aber auch flammengebende Brennmaterialien an (Gußstahlöfen, Silberschmelzöfen, Messingöfen) und verstärkt in beiden Fällen die Temperatur wohl durch Gebläse.
Ein Schmelzgefäßofen für nur einen Tiegel ist der Sefströmsche Ofen. Dieser besteht aus einem Cylinder aus Eisenblech, in welchem ein zweiter derartiger Cylinder hängt, der aber mit feuerfester Masse ausgeschlagen ist. Zwischen beide Cylinder wird durch ein im äußern angebrachtes Rohr Luft eingeblasen, und diese gelangt durch mehrere Öffnungen in den innern Cylinder, in welchem der Tiegel, von Holzkohle umgeben, auf einer feuerfesten Thonunterlage steht. In ähnlichen Öfen mit Gasfeuerung kann
[* 16] ^[Abb.: Fig. 9. Platinschmelzofen mit Knallgasheizung.] ¶