DE2916846A1 - Hochtemperaturofen - Google Patents

Description

Ludwig Riedhanuner GmbH & Co KG, 8500 Nürnberg

Hochtemperaturofen

Die Erfindung betrifft einen Hochtemperaturofen mit den Misrkiaalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 (DE-OS 21 55 838).

Heizstäbe und Zuleiter der Heizelemente derartiger Öfen bestehen aus Molybdändisilizid. Unter Betriebstemperatur werden die Heizstäbe plastisch und geben unter seinem Eigengewicht nach. Daher werden normalerweise horizontal im Ofen angeordnete Heizstäbe abgestützt.

Die Zuleiter eines jeden Heizelements führen im Betrieb zu einem Widerstandsverlust von etwa 15t der gesamten Heizleistung. Deswegen ist man in der Praxis auch dazu übergegangen, die Heizstäbe zwischen ihren beiden Zuleitern mehrfach, insbesondere dreifach U- bzw. haarnadelförmig zu biegen, um möglichst große Heizstablänge zwischen zwei Anschlüssen zu schaffen.

Die Brennkapazität eines den Erfindungsgegenstand bildenden Ofens hängt wesentlich von der Höhe der Muffel bzw. des Tunnels - nachstehend kurz ^MMuffelhöhe" genannt - ab. Mit größerwerdender Muffelhöhe bereitet die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über den

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Muffelquerschnitt zunehmende Schwierigkeiten. Mit zunehmendem Muffelquerschnitt wird außerdem der Wärmebedarf je Längeneinheit in Ofenlängsrichtung größer.

Während zur Beheizung von öfen mit geringerer Muffelhöhe neben der Deckenheizung eine zusätzliche Bodenheizung ebenfalls mittels elektrischer Heizelemente ausreicht, ist man bei größeren Muffelhöhen dazu übergegangen, die Seitenbereiche der Muffel durch weitere, gesonderte Heizelemente zu beheizen, die hängend im Ofen angeordnet sind.

Diese zusätzlichen elektrischen Heizelemente für die Muffelseiten bedeuten nicht nur einen zusätzlichen baulichen Aufwand sondern auch praktisch eine Verdoppelung der Zuleiter-Widerstandsverluste der Heizleistung des gesamten Ofens, Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einem Ofen der eingangs genannten Art die Seitenbeheizung der Muffel zu vereinfachen und zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruches 1 niedergelegt. Durch die Erfindung ist es also möglich, die Seitenbeheizung beidseitig durch das Deckenheizelement vorzunehmen, ohne daß dadurch die Anzahl der Heizelemente des Ofens und somit auch die Anzahl ihrer Zuleiter vergrößert wird. Eine Erhöhung des Widerstandsverlustes durch zusätzliche Zuleiter wird also vermieden.

Das Kennzeichen des Anspruches 2 geht davon aus, daß bei den in der Praxis üblichen Heizelementen die Heizstäbe dreifach U- bzw. haarnadelförmig gebogen sind, so daß sie eine ungerade Anzahl von Verbindungsbögen zwischen benachbarten Heizstäben aufweisen. Durch sein Kennzeichen wird gewährleistet, daß trotz der von einem einzigen Heizele-

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ment ausgehenden ungleichmäßigen Seitenheizleistung eine gleichmäßige Seitenbeheizung über die Heizstrecken-* länge erfolgt. Das Kennzeichen des Anspruches 3 ermöglicht ein Abbiegen der Langschenkelenden der Heizstäbe nach unten erst nach dem Einlegen der Heizstäbe in den Ofen/ was Montage und Austausch erheblich erleichtert.

Das Kennzeichen des Anspruches 4 zeigt, daß die Herstellung der Heizelemente abgesehen von der größeren Heizstablänge keine zusätzlichen Schwierigkeiten bereitet. Die Heizelemente können in der herkömmlichen Weise hergestellt und bis zu ihrem Abbiegen raumsparend transportiert werden.

Die Lehre nach Anspruch 5 zeigt/ daß das Abbiegen der für die Seitenbeheizung der Muffel bestimmten Bereiche des Heizelements ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand selbsttätig erst nach dem Einbau der Heizelemente in den Ofen vollzogen wird/ wodurch sich auch noch die einfache Montage der Heizelemente von derjenigen herkömmlicher Heizelemente nicht zu unterscheiden braucht. Das Gegenteil ist der Fall: Durch das Eigengewicht der beiderseits der Auflagen im Betrieb nach unten hängenden Heizstabbereiche mit den Verbindungsbögen werden die im Uberbrückungsbereich der Muffel liegenden Teile der Langschenkel der Heizstäbe unter Zugspannung gesetzt derart, daß zusätzliche Arretierungen in Form von z.B. Fingern gemäß DE-OS 21 55 838 nicht mehr notwendig sind. Vielmehr bilden die selbsttätigen Abbiegungen eine Verschiebesicherung auch für die die Muffel überspannenden Teile der Heizstäbe. Hierbei ist es gleichgültig, ob die die Muffel überspannenden Bereiche der Heizstäbe frei durchdrängen, durch zusätzliche Auflagen abgestützt sind oder aber über ihre ge-

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Samte Uberbrückungslänge auf keramischen Auflegeplatten aufliegen.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Deckenheizelement,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Heizelements gemäß Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Draufsicht auf das in der Muffel auf einer Auflage aufliegende Deckenheizelement vor dem Abbiegen seiner über die Auflage hinausstehenden, mit einem Verbindungsbugen versehenen Überstehenden,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht analog Fig. 3 nach dem Abbiegen der überstehenden nach unten,

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V in Fig. 4 durch die im Ofen befindliche Auflageplatte des Deckenheizelements,

Fig. 6 eine modifizierte Ausführungsform der Heizelementauflage analog Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt entsprechend der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Querschnitt durch den Deckenbereich des Ofens mit in seiner Endstellung befindlichem Deckenheizelement,

Fig. 9 eine Darstellung analog Fig. 8 mit einer modifizierten Auflage für das Deckenheizelement entsprechend Fig. 6 und 7,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Anordnung von in Ofendurchgangsrichtung nebeneinanderliegenden Deckenheizelementen.

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Ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Deckenheizelement besteht im wesentlichen aus einem Heizstab 2, der im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dreifach U- bzw. haarnadelförmig gebogen ist, wobei die einzelnen Langschenkel 3 der U-Bögen in einer Ebene nebeneinanderliegen. An seinen beiden Enden ist der Heizstab 2 mit jeweils einem Zuleiter 4 versehen. Die Zuleiter 4 stellen jeweils eine Verlängerung der außen liegenden Langschenkel 3 des Heizelements 1 dar. Die Zuleiter 4 liegen ebenfalls in der Ebene der Langschenkel 2. Ihr Durchmesser beträgt ein Mehrfaches des Heizstabdurchmessers. Heizstab 2 und Zuleiter 4 bestehen aus Molybdändisilizid, einem Werkstoff, der unter Betriebstemperatur plastisch wird und insbesondere bei einem dem Heizstabdurchmesser entsprechenden Durchmesser unter seinem Eigengewicht nachgibt.

Bei einem Tunnelofen überspannt eine Vielzahl solcher Deckenheiz-elernente 1 in Ofenlängsrichtung 5 nebeneinanderliegend die Ofenmuffel bzw. den Ofentunnel. Dabei verlaufen die Langschenkel 3 quer zur Ofenlängsrichtung 5. Die Deckenheizelemente, mit denen sich die Erfindung im Gegensatz zu den Bodenheizelementen 7 befaßt, stützen sich dabei auf einer Auflage 6 ab, für deren Ausbildung es eine Reihe von Möglichkeiten gibt, von denen in den Zeichnungen jedoch nur zwei dargestellt sind. Zum einen ist in den Fig. 3-5 und 8 eine Plattenauflage dargestellt. Bei dieser liegen die Heizelemente 1 auf einer Unterstützungsplatte 8 aus keramischem Werkstoff auf, die die Ofenmuffel 9 überspannt. Im Falle der Fig. 6,7 und 9 ist die Auflage 6 durch Unterstützungsrohre 10 gebildet, die in Ofenlängsrichtung 5 verlaufen und mit ihren Enden auf Abwinklungen an Deckensteinen 11 der Ofenauskleidung aufliegen.

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Die Enden der Langschenkel 3 stehen - soweit sie in Verbindungsbögen 12 ausmünden - über ihre Auflage 6, d.h. über die Endkanten 1.3 der Unterstützungsplatte 8 bzw. die äußeren Unterstützungsrohre 10 beidseitig hinaus. Mit den Verbindungsbögen 12 sind die überstehenden 14 etwa rechtwinklig gegenüber den Langschenkeln 3 nach unten um die Endkante 13 bzw. die äußeren Unterstützungsrohre 10 gewissermaßen als Knickachsen derart abgebogen, daß die Verbindungsbögen 12 im Seitenbereich der Muffel 9 liegen (Fig. 8 und 9). Die hierzu erforderliche überstehlänge der Überstehenden 14 über die Endkanten 13 der Auflage 6 bzw. die an den Seiten befindlichen Unterstützungsrohre 10 ist mit 15 bezeichnet. Bei mehreren im Tunnel nebeneinander angeordneten Deckenheizelementen 1 mit einer ungeraden Mehrzahl von Verbindungsbögen 12 sind in Ofenlängsrichtung 5 abwechselnd die Zuleiter 4 benachbarter Heizelemente 1 auf unterschiedlichen Seiten der Muffel 9 angeordnet. Die die Seitenwände 16 der Muffel 9 bildenden Teile der Ofenausmauerung sind in ihren den Verbindungsbögen 12 zweier Langschenkel 3 eines Deckenheizelements 1 gegenüberstehenden Bereichen mit einer vertikalen, nutartigen Ausnehmung 17 von solchen Abmessungen versehen, daß sie ein ungehindertes Hinunterschwenken oder -biegen der über die Auflagen 6 (Unterstützungsplatte 8, Unterstutzungsrohre 10) seitlich hinausstehenden überstehenden 14 in Pfeilrichtung 21 ermöglichen.

Die zwischen den beiden Zuleitern 4 liegenden Langschenkel 3 sind so ausgebildet, daß sie mit ihrem Überstehende 14 seitlich neben einem Zuleiter 4 liegen (z.B. Fig. 1).

Der Einbau der Deckenheizelemente und das Abbiegen ihrer Überstehenden 14 nach unten wird wie folgt vorgenommen:

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Ein Deckenheizelement 1 wird mit noch vollständig in etwa einer Ebene liegendem Heizstab 2 bzw. noch vollständig in einer Ebene liegenden Langschenkeln 3 auf ihre Auflage (Unterstutzungsplatte 8 bzw. Unterstützungsrohre 10) aufgelegt derart, daß sie beidseitig der Auflage 6 mit ihren Langschenkelenden und den ihnen zugeordneten Verbindungsbögen 12 um die gleiche überstehlänge 15 hinausstehen. Sodann werden die Heizelemente 1 auf Betriebstemperatur aufgeheizt. Die nicht unterstützten überstehenden 14 der Langschenkel 3 biegen aufgrund der Plastifizierung ihres Werkstoffes unter ihrem Eigengewicht nach unten um etwa 90° aus und erreichen nach unten hängend ihre in Fig. 4,6 und 8-9 dargestellte Montageendstellung. Hierbei liegen die überstehenden 14 in den Ausnehmungen 17 ein.

Das in der Muffel 9 auf Platten 18 aufliegende Brenngut ist mit 19 bezeichnet. Die Platten 18 ruhen ihrerseits auf Abwinklungen 20 der Seitenwände 16. Sie werden in Ofenlängsrichtung 5 durch den Ofen hindurchgeschoben. Unterhalb der Platten 18 sind die Bodenheizelemente 7 angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7 kann z.B. das mittlere Unterstützungsrohr 10 ohne Funktionseinbuße entfallen. Dann hängen dort die Langschenkel 3 etwas nach unten durch. Das Gewicht der nach unten abgebogenen überstehenden 14, die auf den äußeren Unterstützungsrohren 10 aufliegen, reicht aus, um eine Verschiebung des Heizelements 2 in Längsrichtung der Langschenkel 3 zu verhindern.

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Claims (5)

Ludwig Riedhammer GmbH & Co KG, 8500 Nürnberg Ansprüche:

1. Hochtemperaturοfen, insbesondere Tunnelofen, für die keramische Industrie.

1. Die Muffel bzw. der Tunnel des Ofens enthält elektrische Deckenheizelemente.

2. Die Deckenheizelemente bestehen aus U- oder haarnadelförmig, insbesondere aus dreifach U- bzw. haarnadelförmig gebogenen, im wesentlichen in einer Ebene liegenden Heizstäben, die

2.1) mit ihren im wesentlichen zueinander parallellaufenden Langschenkeln die Muffel bzw. den Tunnel quer zur Ofenlängsrichtung überspannen,

2.2) mindestens im Bereich der beiden Muffeloder Tunnelseitenwände durch Auflage abgestützt sind und

2.3) an ihren beiden Enden mit jeweils einem Zuleiter versehen sind.

Kennzeichen:

3. Die Langschenkel (3) stehen beidseitig über ihre Auflage (6) hinaus und sind nach unten abgebogen.

4. Die Überstehlänge (15) ist so bemessen, daß die Ver-bindungsbögen (12) zwischen benachbarten

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Lang-schenkeIn (3) im Seitenbereich der Muffel (9) bzw. des Tunnels liegen.

2. Ofen nach Anspruch 1 mit einer ungeraden Zahl von mehreren Verbindungsbögen zwischen den U- oder Langschenkeln, dadurch gekennzeichnet/ daß in Muffel- oder Tunnellängsrichtung (5) abwechselnd die Zuleiter (4) benachbarter Heizelemente (1) auf unterschiedlichen Seiten der Muffel (9) bzw. des Tunnels liegen.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Seitenwände (16) der Muffel (9) bzw. des Tunnels bildende Ofenausmauerung in ihren den Verbindungsbögen (12) zweier Langschenkel (3) des Heizelements (1) gegenüberstehenden Bereichen mit einer vertikalen, nutartigen Ausnehmung (17) von solchen Abmessungen versehen ist, daß sie ein ungehindertes Hinunterschwenken oder -biegen derjenigen über die Auflagen hinausstehenden überstehenden (14) ermöglichen, die durch zwei mittels eines Verbindungsbogens (12) miteinander verbundene Langschenkelenden gebildet sind.

4. Heizelement für den Einbau in einen Ofen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem mindestens doppelt U- oder haarnadeiförmig gebogenen Heizstab, dadurch gekennzeichnet, daß die Langschenkel (3) der Heizstäbe (2) mit einem Verbindungsbögen (12) vor ihrem Abbiegen nach unten um das Maß etwa ihrer Uberstehlänge (15) seitlich neben einem Zuleiter (4) oder zwischen beiden Zuleitern (4) liegen.

5. Verfahren zum Einbau eines Heizelements in einen Ofen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet» daß das Deckenheizelement (1) mit noch vollständig in etwa einer Ebene liegenden Heizstäben (2) und über die Auflagen (6) beidseitig hinausstehenden Langschenkelenden und Verbindungsbogen (12) auf die Auflage (6) aufgelegt und sodann auf Betriebstemperatur aufgeheizt wird, so daß die nicht unterstützten Außenbereiche (überstehende 14) der Langschenkel (3) mit ihren Verbindungsbogen (12) aufgrund der Plastifizierung ihres Werkstoffes unter ihrem Eigengewicht nach unten ausbiegen und nach unten hängend ihre Montageendstellung erreichen.

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