DE2716384A1 - Induktiv beheizbarer strahlungsheizkoerper - Google Patents
Induktiv beheizbarer strahlungsheizkoerperInfo
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- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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Description
ALKEM GMBH Unser Zeichen
% VPA 77 P 8508 BRD
Induktiv beheizbarer Strahlungsheizkörper
Die vorliegende Erfindung betrifft einen induktiv beheizbaren Strahlungsheizkörper, insbesondere in Hochtemperaturöfen für
Laboruntersuchungen. Solche Strahlungsheizkörper werden benötigt, wenn die zu erwärmenden Körper für die Induktionserwärmung
nicht ausreichend elektrisch leitend sind. Solche können z.B. aus oxidkeramischen Materialien, wie z.B. Aluminiumoxid,
Porzellan oder Kernbrennstofftabletten bestehen. Die Erhitzung
solcher Körper hat z.B. die Aufgabe, Gasreste oder Feuchtigkeit auszutreiben oder auch physikalische Zustandsänderungen
herbeizuführen. Die für solche Aufgaben benötigten Temperaturen liegen dabei oftmals weit über 10000C, für Kernbrennstoff
tabletten z.B. bei 17000C.
Die für die Erwärmung solcher Körper auf derart hohe Temperaturen benötigten Strahlungsheizkörper müssen selbst wiederum aus
hochtemperaturfesten Materialien bestehen, solche sind z.B. Grafit, Tantal, Molybdän. Da im allgemeinen solche Aufheizvorgänge
nur unter einem inerten Schutzgas durchgeführt werden können und dürfen, sind Strahlungsheizkörper und aufzuheizendes
Werkstück, z.B. in einem schutzgaserfüllten Quarzrohr untergebracht. Dieses wiederum durchsetzt eine Induktionsspule, die zur
Aufheizung des Strahlungsheizkörpers an einen Hochfrequenzgenerator
angeschlossen ist. Es hat sich dabei herausgestellt,
Mü 2 Ant / 5.4.1977
809842/0285
VPA 77 P 8508 BRD
daß infolge der dadurch bedingten relativ großen Abstände von Strahlungsheizkörper und Induktionsspulen keine günstigen Anpassungsverhältnisse zwischen Widerstand des Strahlungsheizkörpers und Innenwiderstand des Generators hergestellt werden
können, so daß bei gegebener Generatorleistung die erwünschten Temperaturen nicht erreicht werden können.
Es stellte sich daher die Aufgabe, diese Anpassungsverhältnisse
zu verbessern, ohne an den gegebenen geometrischen Verhältnissen zwischen Strahlungsheizkörper und Induktorspule etwas zu ändern.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlungsheizkörper aus Kohlenstoffilz oder Grafitfilz gefertigt
ist und innerhalb einer Inertgasatmosphäre angeordnet ist. Diese
Verhältnisse seien nun anhand der Fig. 1-3 näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die übliche Anordnung einer Induktionserwärmungsanlage. Mit 1 ist der Hochfrequenzgenerator bezeichnet, an
diesen ist die Induktionsspule 2 angeschlossen und umgibt mit möglichst enger Kopplung das zu erhitzende Werkstück 3. Letztes
besteht normalerweise aus einem elektrisch mehr oder weniger gut leitendem Material. Sollte dieses Material 3 Jedoch elektrisch so schlecht leitend sein, daß es sich auf direktem Wege
nicht mehr induktiv erwärmen läßt, ist eine indirekte Erwärmung desselben notwendig. Eine solche Anordnung ist in Fig. 2 ge
zeigt. Der zu erwärmende Körper 4, der aus einem Material besteht,
das sich induktiv nicht erwärmen läßt, ist von einem Strahlungsheizkörper 5 umgeben, der seinerseits wieder über den Induktor
induktiv erwärmt wird. Die zu erwärmende Anordnung befindet sich dabei innerhalb eines Quarzgefäßes 6, das mit einem inerten
Leitung 7 zugeführt und evtl. zusammen mit ausgetriebenen Stoffen
über die Leitung 8 abgeführt sowie evtl. zu einer nichtdargesteilten Untersuchungseinrichtung geleitet. Der Strahlungsheizkörper 5 besteht entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht aus
massivem Grafit oder einem hochschmelzenden Metall, wie z.B.
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VPA 77 P 8508 BRD
Molybdän oder Tantal, sondern aus einem Kohlenstoffilz oder einem Grafitfilz. Beide sind hochtemperaturbeständig, unterscheiden
sich jedoch durch ihren elektrischen Widerstand, der beim Kohlenstoffilz etwa doppelt so groß ist wie beim Grafitfilz.
In beiden Fällen ist der elektrische Widerstand aber höher als bei den bekannten Materialien Grafit oder Tantal oder
Molybdän. Infolgedessen ist der transformatorisch an den Schwingungskreis des Hochfrequenzgenerators übertragene Widerstand
des Strahlungsheizkörpers höher als bei diesen bekannten Materialien, so daß damit die Anpassungsverhältnisse des Außenwiderstandes
an den Innenwiderstand des Generators beeinflußt werden können. Bei den vorgeschlagenen Materialien Kohlenstofffilz
oder Grafitfilz ist diese unterschiedliche Anpassungsmöglichkeit durch die erwähnten Unterschiede des jeweiligen
elektrischen Widerstandes einstellbar.
Der praktische Aufbau eines solchen Strahlungsheizkörpers ist in Fig. 3 dargestellt. Hier hat der Strahlungsheizkörper 5 tiegelförmige
Gestalt und ist aus Scheiben a, b, c, d und e aus Kohlenstoff- bzw. Grafitfilz aufgebaut. Die einzelnen Scheiben liegen
dabei lose aufeinander. Selbstverständlich wäre auch ein einteiliger Aufbau eines derartigen Heizkörpers 5 möglich. Wesentlich
ist in allen Fällen die neue Verwendung des an sich bekannten Materials, das aufgrund seines strukturellen Aufbaues
auf besonders einfache Art die Energieauskopplung von HF-Generatoren zu beeinflussen erlaubt.
Zur besseren Veranschaulichung der Wirkung der Anpassungsänderung an den Hochfrequenzgenerator seien die bei gleicher Einstellung
des Hochfrequenzgenerators erreichten Temperaturen der Strahlungsheizkörper erwähnt: bei Molybdän und Tantal ließen sich
12500C erreichen, bei Grafit 15200C, bei Grafitfilz dagegen
über 18000C. Aus diesen Daten geht auch hervor, wie die unterschiedliche
Struktur des Grafits, auf der einen Seite Massivgrafit,
auf der anderen Seite Grafitfilz, die Anpassung des Hochfrequenzgenerators und damit seine Leistungsabgabe beeinflußt.
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-ς VPA 77 P 8508 BRD
Diese Verbesserungsmöglichkeit der Anpassung eines Strahlungsheizkörpers
an den Hochfrequenzgenerator ist selbstverständlich nicht auf die Verwendung in Laboröfen beschränkt, vielmehr sind
auch noch andere Anwendungen dieser indirekten Heiztechnik denkbar. Dabei sei außerdem noch darauf hingewiesen, daß sich
weitere Temperaturerhöhungen durch das zusätzliche Anbringen an sich bekannter Wärmereflektoren und Wärmeisolationsmaterialien
erzielen lassen.
3 Patentansprüche
3 Figuren
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L e e r s e i f e
Claims (3)
- 77 p 8508 BRDPatentansprücheA* Induktiv erhitzter Strahlungsheizkörper, insbesondere in Hochtemperaturöfen für Laboruntersuchungen, d a d u r ch gekennzeichnet , daß er aus Kohlenstoffilz oder Grafitfilz besteht und innerhalb einer Inertgasatmosphäre angeordnet ist.
- 2. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Heizkörper tiegelförmige Gestalt hat und zum Ausheizen von oxidkeramischen bzw. für die induktive Erwärmung nicht ausreichend elektrisch leitenden Körpern dient.
- 3. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsanpassung des Strahlungsheizkörpers an den Innenwiderstand des Hochfrequenzgenerators außer durch die an sich bekannten geometrischen Kopplungsverhältnisse zum Induktor über die Werkstoffwahl - Kohlenstoffoder Grafitfilz - erfolgt.809842/0265
Priority Applications (5)
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