DE3113347C2 - Elektrischer Widerstands-Heizofen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Formkörper aus Isoliermaterial mit einem elektrischen Widerstands-Heizelement, wobei das Heizelement (2) für sich oder zusammen mit dem das Heizelement haltenden Formkörper (1) von der Außenseite eines aus derartigen Elementen aufgebauten Ofens her leicht auswechselbar ist.

Description

2. Elektrischer Widerstands-Heizofen nach Anspruch 1, Jadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (3)aisllinterschneidungen ausgebildet sind.

3. Elektrischer Widerstands-Heizofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (9) als Löcher ausgebildet sind.

4. Elektrischer Wideretands-Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (4) zur Verankerung im Formkörper (1) seitliche Fortsätze haben.

5. Elektrischer Widerstands-Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltev'emente (4) zur Verankerung im Formkörper (1) Löcher (7) haben.

6. Elektrischer Widerstands-Heizofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Löcher (7) Stangen (6Λ, 6SJeingesteckt sind.

7. Elektrischer Widerstands-Heizofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Stützen (tO) aus keramischem Material für die Heizelemente (2) vorgesehen sind.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstands-Heizofen mit Heizelementen, die an der Innenseite des Ofens mit Hilfe von hitzebeständigen Halteelementen aus Keramik beabstandet von der Innenfläche von Formkörpern aus Isoliermaterial gehallen sind, wobei die Anschlußleiterenden der Heizelemente zur Außenseite des Ofens derart geführt sind, daß jedes der Heizelemente, ggfs. zusammen mit seinem Formkörper, leicht auswechselbar ist.

Einen solchen Widerstands-Heizofen beschreibt die DE-AS 23 21 125. Die Heizelemente sind dort in sich gewendelt. Die Wendeln sind in einer Keramikmasse eingebettet und in die Masse eingebrannt, die plattenförmig mit Füßen ausgebildet ist. Die Füße reichen durch Löcher in einer Tragplatte und sind dort durch Sicherungsstifte gehalten. Hieran ist aber die Wärmeab-,stiiihlniij; uer Heizelemente, bedingt durch deren F.inbettung indie keramikmasse, begrenzt mill iiisbcsoiulc rc füllt ins Gewicht, daß die Aufnahnioöffnimgcn in der Tragplatte für die Rille der Halteplaite notwendigerweise Wamiebriickeii darstellen.

Die US-PS 40 88 823 beschreibt einen anderen elektrischen Widerstands· Heizofen mit Heizelementen, die in Gestalt von »ändern miianderförmig über Rollen ge li'üt sind. Pie Rollen sind an ilen freien l'.iulcn von Trag stäben gehalten, deren andere Enden mit einer Halteplatte verschweißt sind, die in eine Aufnahme eines Formkörpers eingesetzt ist. Die Halteplatte wird dort über sich quer zu ihr erstreckende Stifte gehalten, die im Isoliermaterial gehalten sind. Derartige Heizelemente lassen sich aber nicht im Deckenbereich eines Ofens verwenden, weil die Heizelemente dort von den Rollen herunterfallen würden. Auch sind die plattenförmigen Halteelemente gute Wärmeleiter, so daß in i^rem Bereich ebenfalls Wärmebrücken ausgebildet werden. Schließlich besteht die Gefahr, daß die Schweißverbindung zwischen den Haltestäben und der Halteplatte im Betrieb bereits nach kürzerer Lebensdauer sich löst Demgegenüber liegt, der Erfindung die Aufgabe zu-

ir gründe, einen elektrischen Widerstands-Heizofen der

eingangs genannten Art vorzuschlagen, der sich durch

eine besonders gute Wärmeisolation, auch im Bereich der Halteelemente für die Heizelemente auszeichnet.

verbunden mit einer leichten Auswechselbarkeit eventuell beschädigter Heizelemente, ggfs. zusammen mit ihren Fonnkörpern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente plattenförmig ausgebildet sind und an ihrem einen Ende Aufnahmen zum Halten der Heizelemente aufweisen und daß sie mit ihrem anderen Ende direkt in den Formkörper eingesetzt und dort versiikeri sind.

Man vermeidet somit jegliche Wärmebrücke im Bereich der Halteelemente, weil diese aus dicht gebrannter Keramik bestehen, d. h. aus einem relativ gut wärmeisolierendem Material, und direkt in die Faserkeramik des betreffenden Formkörpers eingesetzt und dort verankert sind. Dennoch sind die Heizelemente leicht auswechselbar an den Halleelementen gehalten, weil sie hierzu nur aus ihren Aufnahmen in den plattenförmigen Halteelemenien herausgezogen werden müssen.

Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die Aufnahmen als Hinterschneidungen ausgebildet sind. Sie können aber auch als Löcher ausgebilde! sein. Bei beiden Ausführungsformen können die Heizelemente leicht aus den Aufnahmen der Haltcelemente herausgezogen und anschließend wieder in sie eingeschoben werden. Sie werden dort so sicher gehalten, daß entsprechend ausgebildete Formkörper auch im Deckenbereich eines Ofens eingesetzt werden können. Auch kann der Ofen im Betrieb ggfs. gekippt werden, ohne daß hierunter die Funktionsfähigkeit der Heizelemente leidet, weil diese lagesicher in den Aufnahmen der Halteelemente gehalten sind.

so Zur Verankerung der Halteelemente im Formkörper können diese seitliche Fortsätze haben. Alternativ ode.· zusätzlich können die Halteelemente zur Verankerung im Formkörper auch Löcher haben.

Bei dieser Ausführungsform werden in die Löcher vorzugsweise Stangen eingesteckt. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig, weil die Verankerung auch durch das in die Löcher eindringende Material des Formkörpers erfolgen kann.

Es können auch zusätzliche Stützen aus keramischem mi Material für die I leizelemenle vorgesehen sein, die dann die llci/clciiienic an besonders kritischen SlelK-ii /U siit/lii-h stützen, beispielsweise im liereich von bogen foimigcii Führungen der I lei/elenienie.

Die l-rfindimg wird im folgenden anhand von Ausitilit,-, rimgsheis|)ieleii naher erläutert. l"s zeigt

I'ig. I perspektivisch und schematisch eine erste Aiisführimgsionn eines Iormkorpcrs mil ClCkUiSChCm Wiilcrsl.iiuls-ilei/elemeiil n.icli der l'.ifiiKliiiig. das an

einem Stopfen gehalten ist;

F i g. 2 eine geschnittene Stirnansicht des blockförmigen Formkörpers nach F i g. 1;

Fig.3 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers nach F i g. I;

Fig.4 bis 7 Ansichten verschiedener Ausführungsformcn der Haltcelemcntc mit eingesetzten Widerstiinds-Hei/clcmcnlcn:

Fig.8 perspektivisch eine Ansicht eines Formkörpers, wobei ein an einem Stopfen gehaltenes Widerstands-Heizelement sich über mehrere Formkörper erstreckt;

F i g. 9A eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform mit rechtwinkligem Abgang der Anschlußleiter;

Fig.9B eine Draufsicht auf den Formkörper von F i g. 9A, von der Innenseite des Ofens her gesehen;

F i g. 10 eine abermals abgeänderte Ausführungsform eines Halteelements mit eingesetztem Heizleiter;

F i g. 11 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsforrn lies Forrnkörpcrs mit einem stabförmigcn Heizelement;

Fig. 12 eine Seitenansicht des Formkörpers mit Heizelement nach F i g. 11;

Fig. 13 eine Ansicht des bei der Ausführungsform nach Füg. Π und 12 verwendeten Halteelementes mit eingesetztem Heizelement;

F i g. 14 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Formkörpers mit mäanderförmig geführtem Heizelement in lotrechter Anordnung;

Fig. 15 eine horizontale Schnittansicht durch den Formkörper nach F i g. 14;

Fig. 16 perspektivisch einen Teil eines Ofens, dessen Mantel aus den neuartigen Formkörpern mit Heizelementen zusammengesetzt ist;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht ähnlich Fig. 16 bei einer anderen Ausführungsform, wobei die Decke des Ofens mit einem neuartigen Formkörper mit Heizelementversehen ist.

F i g. 1 zeigt einen blockförmigen Formkörper 1 aus keramischem Fasermaterial mit einem Aufnahmeraum 5. Halteelemente AA, AB aus hoch temperaturfestem Material sind im Formkörper befestigt. Teile der Halteelemente stehen in den Aufnahmeraum 5 vor. Diejenigen Teile der Halteelemente, die sich im Formkörper befinden, haben Löcher 7, in die Stangen 6/4, 6ß eingesteckt sind. Die Halteelemente tragen ein Widersiands-Heizelement 2, das mäanderförmig gebogen ist und zwei Schenkel hat. Das Heizelement besteht aus Molybdänsilizium. Anschlüsse 8/4, SB des Heizelementes erstrecken sich durch einen Stopfen 3, der aus demselben keramiscnen Fasermaterial besteht wie der Formkörper 1. Soll das Heizelement ausgetauscht werden, so kann es aus dem Formkörper zusammen mit dem Stopfen herausgezogen werden.

F i g. 2 ist eine geschnittene Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 1. Fig.2 zeigt noch deutlicher die Schenkel des Heizelementes, die in Hir.terschneidungen oder Ausschnitten 9 der Halteelemente angeordnet sind,

F i g. 3 ist eine geschnittene Seitenansicht dieser Vorrichtung. In F i g. 3 ist der Stopfen 3 nicht eingezeichnet.

Die F i g. 4 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Halteelemente. Fig.4 zeigt ein solches Halteelement, wie es zusammen mit der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 verwendet wird. Das Halteelement ist im Formkörper bedingt durch seine unregelmäßige Gestalt befestigt, wie auch durch Stangen, die durch die Löcher 7 mehrerer Halteelemente hindurchgesteckt sein können. Die Halteelemente können auch so konstruiert werden, daß sie Heizelemente mit einer abweichenden Anzahl von Schenkeln tragen. Für jeden Schenkel ist eine Hinterschneidung9 im Halteelement vorgesehen.

F i g. 5 zeigt ein Halteelement, das zum Halten eines geraden, stengcnförmigen Heizelementes gedacht ist. Dieses wird in ein kreisförmiges Loch 9 des Halteclemenles eingeführt. Dieses Halteelcmeni wie auch dasjenige nach Fig.6 wird im Formkörper durch durch die Löcher 7 hindurchgesteckte Stangen gehalten.

F i g. 6 zeigt ein ähnliches Halteelement, das für ein U-förmiges oder haarnadelförmiges Heizelement konstruiert ist

In F i g. 7 ist ein Halteelement gezeigt, das zwei Heizelemente 2/4,2J3 trägt Es ist natürlich auch möglich, die Halteelemente so auszubilden, daß drei oder mehr Heizelemente von jedem Halteelement getragen werden.
F i g. 8 zeigt, daß ein einziges Halteelement von vier Formkörpern IA, IB, lCund IDgifialten wird, die jeweils die erwähnten hoch iecnperaturfcstcn Haiteeiemente haben. Bei der gezeigten Ausführungsform nach F i g. 8 hat jeder der vier Formkörper ein Halteelement AA bis AD. Jeder Formkörper kann natürlich auch mehrere solcher Halteelemente haben. Die beiden mittleren Formkörper sind gleich ausgebildet Der erste Formkörper \A ist mit einem herausziehbaren Stopfen 3 ausgerüstet, so daß das Widerstandselement leicht ausgetauscht werden kann. Die ersten Formkörper 1/4—IC haben durchgehende Aufnahmeräume. Der letzte Formkörper 1D hat einen Aufnahmeraum, der sich nicht über dessen ganze Länge erstreckt.

Die Abmessungen der Haltevorrichtung variieren je nach den jeweils gegebenen Bedingungen. Die Länge eines Formkörpers in Richtung parallel zum Widerstandselement liegt im allgemeinen zwischen 03 und 1 m. Der Durchmesser der Widerstandselemente liegt etwa bei 3 bis 15 mm. Die Länge schwankt zwischen etwa 0,1 m und mehreren Metern. Mäanderförmige Widerstandselemente können mehrere Mäanderwindungen haben.

Nach F i g. 9A und F i g. 9B sind die Anschlußleiterenden 8/4 und 8B (vgl. auch Fig. 1) rechtwinklig zur Längserstreckung der mäanderförmigen Heizelemente nach außen geführt

Fig. 10 zeigt ein Halteelement 4 mit einem Langloch 9 zur Aufnahme der Heizelemente 2.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine andere Ausführungsform, wobei ein gerades Heizelement 2 in die Aufnahme 5 des Formkörpers eingesetzt ist Dieser Formkörper kann beispielsweise das Dach des Ofens nach Fig. 17 ausbilden, weil er als Ganzes mit seinem Heizelement leicht ausgewechselt werden kann, beispielsweise unter Verwendung eines Ankers nach der erwähnten DE-PS 28 11 369.

Die Ausführungsform nach Fi g. 14 und 15 ist für die Wand eines Ofens geeignet. Hier sind zusätzliche stabförmige Stützen 10 in das keramische, faserförmig Material des Formkörpers 1 eingesteckt, und zwar anliegend an dem oberen Halteelement 2. Die Stützen 10 legen sich an die Abbiegungen des Mäanders des Heizelementes an und stützen diese besonders gut. Auch bei dieser Ausführungsform ist kein Stopfen 3 vorgesehen, so daß dieser Fomkörper ähnlich wie in Fig. 16 angedeutet als Ganzes mit seinem Heizelement ausgewechselt werden kann. Abweichend von der Ausführungsform nach F i g. 8 erstreckt sich daher das Heizelement mit seinen Anschlußleitern nur über einen einzigen

Formkörper.

Fig. 16 zeigt als Beispiel den Aufbau eines Ofens mit den neuartigen Formkörpern mit Heizelementen. Hier sind nur die Wände des Ofens beheizt.

Bei der Ausführungsform natm Fig. 17 ist nur die Decke beheizt. Es sind natürlich auch Kombinationen möglich, so daß der Ofen gegebenenfalls allseitig bzw. an beliebig vorgegebener Stelle beheizt wird. Wesentlich ist es, daß stets ein Auswechseln eines beschädigten Heizelementes von außen möglich ist, ohne daß dazu — in mit Ausnahme des beschädigten Heizelementes — der Ofen abgeschaltet werden muß. Das beschriebene keramische Fasermaterial ist so gut wärmeisolierend, daß es mit einem Schutzhandschuh von Hand an der Rückseite gefaßt und nach außen herausgezogen werden kann, und zwar zusammen mit seinem Heizelement. Alternativ wird das Heizelement zusammen mit dem Stopfen 3 nach außen herausgezogen. Nach dem Austausch des ucbuiiäuigieii Hci/icicn'icfiics uZw. rOnVikörpcfS wird das neue Heizelement, gegebenenfalls mit seinem Stopfen bzw. Formkörper, wieder eingesetzt und eingeschaltet. Dies ist in wenigen Minuten möglich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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bO

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Widerstands-Heizofen mit Heizelementen, die an der Innenseite des Ofens mit Hilfe von hitzebeständigen Halteelementen aus Keramik beabstandet von der Innenfläche von Formkörpern aus Isoliermaterial gehalten sind, wobei die Anschlußleiterenden der Heizelemente zur Außenseite des Ofens derart geführt sind, daß jedes der Heizelemente, ggfs. zusammen mit seinem Formkörper leicht auswechselbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (4) plattenförmig ausgebildet sind und an ihrem einen Ende Aufnahmen (9) zum Halten der Heizelemente (2) aufweisen und daß sie mit ihrem anderen Ende direkt in den Formkörper (1) eingesetzt und dort verankert