DE3520615A1

DE3520615A1 - Brennofen mit elektrischer beheizung

Info

Publication number: DE3520615A1
Application number: DE19853520615
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing.(FH) 8501 Schwanstetten Munzert
Original assignee: MUNZERT KARL HEINZ
Current assignee: MUNZERT KARL HEINZ
Priority date: 1985-06-08
Filing date: 1985-06-08
Publication date: 1986-12-11
Also published as: DE3520615C2

Description

Karlheinz Munzert MZT 1/85 PGH

Falkenstraße 1
8501 Schwanstetten

Brennofen mit elektrischer Heizung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Brennofen der genannten Art gibt es solche, die als Wärmeisolation Mineral-, insbesondere Keramikfasern enthalten. Diese besitzen einen guten Wirkungsgrad, da kein Mauerwerk vorhanden sein muß. Bei Wänden aus Keramikfasermatten werden diese durch besondere Metallanker gehalten Diese bestehen aus hochhitzebeständigenm Material_/ da sie auch in Zonen mit sehr hoher Temperatur vorhanden sein müssen. Außerdem ist Metall gut wärmeleitend, so daß die Halteanker durch Wärmeleitung den Wirkungsgrad des Brennofens verschlechtern .

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad eines Brennofens der genannten Art zu erhöhen und dabei Mittel anzuwenden, die die Wärmespeicherkapazität des Brennofens zumindest nicht erhöhen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Hierdurch ist kein teueres Material für die

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Halteanker notwendig und da die Wärmeleitung von Keramik wesentlich schlechter ist als diejenige von Stahl wird eine Wärmeableitung nach außen stark vermindert. Dadurch kann auch im Brennraum eine höhere Temperatur erhalten und diese Temperatur unter Umständen schneller erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Brennofens mit gesteckten Isolierträgern von vorn im Schnitt, Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Schnitt

A-B der Fig. 1, Fig. 3 eine Eckverbindung gemäß dem

Schnitt C-D der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 eine Ansicht der Heizwendelanordnung eines Brennofens mit endseitig aufgelegten Isolierträgern ,
Fig. 5 eine Ansicht gemäß dem Schnitt

E-F der Fig. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht gemäß dem Schnitt. G-H der Fig. 5 und Fig. 7 einen Halteanker in perspektivischer Ansicht.

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Mit 1 ist ein Teil eines elektrisch beheizten Brennofens bezeichnet. Dieser besitzt ein Metallgehäuse 2 z.B. aus Stahlblech mit den Seitenwänden 3, der Rückwand 4 und der Deckedwandung 5. Vorzugsweise im Abstand 6 vom Metallgehäuse 2 sind die wärmeisolierenden Wände 7,8 und die wärmeisolierende Decke 9 angebracht. Der Abstand beträgt etwa 0,5 bis 4 cm, insbesondere 2 cm, um eine Luftzirkulation in diesem Bereich möglichst zu vermeiden und damit die Wärmeabgabe an das Metallgehäuse 2 gering zu halten. Hierdurch wird einmal Energie eingespart und so der Wirkungsgrad des Brennofens erhöht und außerdem die Außenwandtemperatur des Metallgehäuses 2 niedrig gehalten.

Als Material für die Wände 7,8 und die Decke 9 dient Mineralfaser, insbesondere für hohe Temperaturen Keramikfaser, insbesondere in Form von Keramikfasermatten 10. Die Wände 7,8 bestehen dabei aus liegenden, ubereinandergestapelten Keramikfasermatten 10 und die Decke 9 ist durch hochkant gestellte Keramikfasermatten 10 gebildet.

Zur Verankerung, also zum Halt der Wände 7,8 und der Decke 9 sind erfindungsgemäß senkrecht bzw. waagrecht angeordnete, durch die Wände 7,8 und die Decke 9 hindurchragende oder zumindest in diese hineinragende stabförmige Stützen 11 aus Keramik unmittelbar oder mittelbar im Metallgehäuse 2 gehaltert. Hierdurch sind die Keramikfasermatten 10 in ihrer Lage fixiert und es tritt keine hohe Wärmeleitung von innen nach außen auf, da die keramischen Stützen 11 eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die Stützen 11 können als

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Rohre oder Vollstäbe ausgeführt sein. In ersterem Fall erhält man noch eine geringere Wärmekapazität. Zusätzlich können die Rohre mit Keramikfaserwolle ausgestopft werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Isolierträger 12 für die Heizwendel 13 aus Keramikstäben oder- rohren hergestellt. Gegenüber den bisher bei ausgemauerten Brennofen vorhandenen Rinnensteinen, in die die Heizwendel eingelegt werden, erhält man eine ganz bedeutende Verringerung der Wärmespeicherkapazität des Brennofens. Dies bedingt eine geringere Aufheizzeit und besonders eine geringere Verlustenergie in der Abkühlphase, da nach Entnahme des Brenngutes nicht mehr viel Restenergie gespeichert ist.

Besonders zweckmäßig ist es, die Stützen 11 zugleich als Halter für die Isolierträger 12 zu benutzen. Da die Stützen 11 aus Keramik bestehen, können diese mit ihrem Endabschnitt 14 (Fig. 5 und 6) bis in den Brennraum 15 reichen, wenn die verwendete Keramikmasse entsprechend hoch temperaturbeständig ist. Ansonsten dienen als Träger im Brennraum 15 angeordnete senkrechte Keramiksäulen 16 und Keramikecksäulen 17. Diese sind oben in der Deckeawandung 5 und unten im aus feuerfestem, insbesondere Feuerleichtsteinen bestehenden Boden 18 des Brennraums 15 fixiert. Von den Keramiksäulen 16 bzw.- ecksäulen 17 können ebenfalls waagrechte Stützen 11,z.B. Keramikstäbe, die in die Säulen 16,17 einsteckbar sind, in die Keramikfasermatten 10 hineinreichen und zur Halterung der entsprechenden Wand 7,8 dienen.

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In den Keramiksäulen 16 sind entsprechend dem einzuhaltenden Abstand der Isolierträger 12 Sacklöcher oder durchgehende Bohrungen oder bei Rohren gegenüberliegende Löcher 19 vorgesehen. In diese können die Isolierträger 12 unmittelbar eingesetzt werden. Zum besseren Ausgleich von Wärmespannungen infolge Dehnung des Materials und zur leichteren Austauschbarkeit reperaturbedürftiger Teile sind in die Löcher 19 Keramikstifte 20 eingesetzt, die in die rohrförmigen oder mit einer entsprechenden Bohrung versehenen Isolierträger eingreifen. Der Abstand zweier Keramiksäulen 16 oder 16 und 17 ist zweckmäßig so gewählt, daß der Isolierträger 12 etwas in Längsrichtung verschiebbar ist, so daß er eventuell nach Verschieben nach einer Seite auf der anderen Seite entnommen werden kann.

Die Bohrungen oder Löcher 19 der Keramikecksäulen 17 sind übereinander abwechselnd um 90° versetzt waagrecht angeordnet. Dadurch sind zwar die Isolierträger der angrenzenden Wände 3,4 in der Höhe gegeneinander versetzt, die Keramikstifte 20 können aber durch die Keramikecksäule 17 ganz hindurchgesteckt werden. Dies sichert einen besseren Halt derselben.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Isolierträger 12 gegenüber den in Säulen eingesteckter Ausführung der Fig. 1 bis 3 auf Stützen aufgelegt. Diese Stützen 11 sind hierbei am außenseitigen Ende 22 in Führungsbuchsen 21 eingesteckt, die am Metallgehäuse 2 befestigt sind.

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Zweckmäßig sind die Führungsbuchsen 21 an einem Traggurt 23, z.B. einem Eisenband von etwa 5 bis 10 cm Breite und 2 bis 8 mm Dicke,angeschweißt. Der Traggurt 23 wird dann innen oder außen auf die Wand 3 des Metallgehäuses 2 aufgeschweißt oder aufgenietet oder abnehmbar befestigt, z.B. verschraubt. Nach dem Anbringen der Traggurte 23 werden dann die notwendigen Löcher in das Metallgehäuse 2 gebohrt.Zweckmäßig ragen die Führungsbuchsen 21 nach innen bis in die Keramikfasermatten 10.

Um die Lage der Stützen 11 in den Führungsbuchsen 21 definiert festzulegen, ist auf das Ende 22 der Stützen 11 eine Keramikhülse 24 aufgebracht, z.B, mittels eines keramischen Binders aufgeklebt. Die Stütze 11 kann dann von außen durch das mit einem entsprechenden Loch versehen Metallgehäuse 2 bis zu dem durch die Keramikhülse 24 gebildeten Bund 25 eingeschoben werden.

Zur Verbesserung der Fixierung der die Wand 7 bzw. 8 bildenden Keramikfasermatten 10 kann an den Führungsbuchsen 21 ein Halteanker, insbesondere ein Stahlanker 26 aus hochhitzebeständigem Stahl angebracht ζ.B. durch Punktschweißen angepunktet sein. Dieser besitzt nach oben oder insbesondere nach unten gerichtete Krallen 27. Im Ausführungsbeispiel besteht er, wie anhand der Fig. 7 veranschaulicht, aus einem U-förmig gebogenen Drahtabschnitt 28, der an den Enden senkrecht zur U-Ebene abgebogene Endstücke 29 aufweist. Letztere bilden die Krallen 27, die in die Keramikfasermatten lagefixierend eingreifen.

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Bei dieser Ausführung ist eine senkrechte,die Wand 7 bzw. 8 durchsetzende Stütze 11 nicht unbedingt notwendig, weshalb sie in Fig. 5 nur gestrichelt angedeutet ist.

Um eine geringe Wärmeübertragung von den Isolierträgern 12 nach außen zu gewährleisten, sitzen diese mit den Enden 30 auf je einem Endabschnitt 14 einer waagrechten Stütze 11 auf. Zur Lagefixierung ist im Endabschnitt 14 oben ein Loch 31 vorgesehen, in das ein Keramikstift 20 von oben einsteckbar ist. Im Bereich der Enden 30 sind die Isolierträger 12 mit einer durchgehenden Bohrung bzw. bei Rohren an gegenüberliegenden Seiten mit je einem Durchbruch 32 versehen, die z.B. über das Loch 31 gelegt werden, wonach der Keramikstift 20 eingesteckt wird.

Bei als Rohr ausgebildeten waagrechten Stützen 11, die die Isolierträger 12 tragen, dient diese zugleich als Durchführung für den Anschluß 33 der Heizwendel Zur Vermeidung von Wärmeleitung über die eingeschlossene Luft ist zweckmäßig der Rohrdurchlaß der rohrförmigen Stütze 11 mit Keramikfaserwolle ausgestopft. Dies kann auch bei einer die Keramikfaserwand 7,8 oder •decke 9 durchragenden rohrförmigen Stütze 11 vorgenommen werden.

Vorteilhaft sind die Wände 7,8 und die Decke 9 mit falzartig ineinandergreifenden Ausschnitten versehen. Beispielsweise sind in die die Wände 7,8 bildenden Keramikfasermatten 10 oben auf die Höhe der Breite der die Decke 9 bildenden Keramikfasermatten 10 schmaler geschnitten, so daß ein Innenfalz 34 entsteht. Dieser

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dient als Auflage der ersten Schichten von Keramikfasermatten 10 der Decke 9. Hierdurch ist die Dichtheit des Brennraumes 15 gewährleistet.

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Claims

Karl-Heinz Munzert Falkenstraße 1 MZT 1/85 PGH Schwanstetten Brennofen mit elektrischer Beheizung Ansprüche.

1. Brennofen, bestehend aus einem Metallgehäuse, einer innerhalb desselben vorgesehenen Wandung mit Decke, die zumindest zum Teil aus Mineraloder Keramikfasermaterial besteht, insbesondere mit elektrischer Heizung mit im Brennraum vorgesehenen, übereinander auf Isolierträgern gehalterten Heizwendeln, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wände oder Innenwände (7,8) und die Decke (9) oder Innenseite der Decke aus Keramikfasermaterial bestehen und die Wände (7,8) und gegebenenfalls auch die Decke (9) durch aus Keramik bestehende stabförmige Stützen (11) gehalten sind, indem diese das Keramikfasermaterial zumindest zum Teil durchsetzen.

2. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennezeichnet, daß die Stützen (11) als Rohre ausgebildet sind.

3. Brennofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützen (11) als Stäbe ausbegildet sind.

4. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierträger (12) der Heizwendel (13) aus Keramikrohren oderstäben bestehen.

5. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Stützen (11) zugleich als Halter für die Isolierträger (12) der Heizwendel (13) dienen.

6. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (11) das Keramikfasermaterial der Wände (7,8) senkrecht und/oder waagrecht durchsetzen.

7. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,daß die Stützen (11) das Keramikfasermaterial der Decke (9) waagrecht durchsetzen.

8. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,daß die Wände (7,8) und die Decke (9) aus Matten (10) aus Keramikfasermaterial bestehen.

9. Brennofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet ,daß die Wände (7,8) aus gestapelten Keramikfasermatten (10) bestehen und dazwischen waagrechten Stützen (11) eingelagert sind, die im Metallgehäuse (2) und/oder in Keramikträgern (16,17), die im Brennraum (15) angeordnet sind, gehaltert sind.

10.Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ^^H^^il-.-SL^.'SfJini-^iiJlD^i-!. ^{daß die} Decke (9) aus senkrecht angeordneten Keramikfasermatten (10) besteht und die Stützen (11) diese waagrecht durchsetzen.

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11. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennraum (15) nahe der Wand (7,8) übereinander die keramischen stabförmigen Isolierträger (12) der Heizwendel (13) in Bohrungen ( 19 ) von senkrechten Keramiksäulen (16,17) gehaltert sind und die Keramiksäulen (16,17) zumindest durch die Decke (9) hindurchragen und unmittelbar oder mittelbar auf einer Seite in der Decke des Metallgehäuses (2) und auf der anderen Seite im Boden (18) des Brennraums (15) gehaltert sind.

12. Brennofen nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet , daß Keramiksäulen (16,17) durchgehend Bohrungen oder auf gegenüberliegenden Seiten Bohrungen oder Löcher (19) aufweisen, so daß sie als Mittelsäule zu beiden Seiten Isolierträger (12) aufnehmen kann.

13. Brennofen nach Anspruch 11 oder 12,dadurch gekennzeichnet,daß in den Ecken des Brennraums (15) Keramiksäulen (17) mit übereinander angeordneten, abwechselnd um 90 gegeneinander versetzten Löchern (19) vorgesehen sind und die Löcher (19) einer Richtung zur Halterung der Isolierträger (12) der einen angrenzenden Wand (7) und die in der anderen Richtung verlaufenden Löcher (19) zur Halterung der Isolierträger (12) der anderen Wand (8) dienen, so daß die Isolierträger (12) der die Ecke bildenden Wände (7,8) in der Höhe gegeneinander versetzt sind.

-ΑΙΑ. Brennofen nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Enden der Isolierträger (12) je ein Keramikstift (20) einsteckbar ist, der seinerseits in bzw. durch die zugehörigen Löcher (19) der entsprechenden Keramiksäule (16) bzw. Keramikecksäule (17) eingesteckt ist.

15. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (11) einseitig in je einer am Metallgehäuse (1) angebrachten metallischen Führungsbuchse (21) gehaltert sind und die Stützen (11) die Keramikfaserwand (7,8) vollkommen durchsetzen.

16. Brennofen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützen (11) mit einem Endabschnitt (14) in den Brennraum (15) ragen und als Auflager für die Isolierträger (12) der Heizwendel (13) dienen.

17. Brennofen nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchsen (21) an einem gemeinsamen Traggurt (23) entsprechend dem Raster der einzubauenden Heizwendel (13) befestigt sind und der Traggurt (23) am Metallgehäuse (2) gegebenenfalls abnehmbar befestigt ist.

18. Brennofen nach Anspruch 15 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchsen (21) nach innen ragen und in entsprechende Aussparungen in der Keramikfaserwand (7,8) hineinragen.

19. Brennofen nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (11) am äußeren Ende (22) einen Bund (25) aufweisen.

20. Brennofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Bund (25) aus einer mit einem keramischen Binder aufgeklebten Keramikhülse (24) besteht.

21. Brennofen nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß an den nach innen ragenden Führungsbuchsen (21) ein hitzefester Stahlanker (26) mit nach oben und/oder unten ragenden, in das Keramikfasermaterial eingreifenden Krallen (27) angebracht sind.

22. Brennofen nach Anspruch 21,dadurch gekennzeichnet , daß die Stahlanker (26) aus einem U-förmig gebogenen Drahtabschnitt (27) bestehen, dessen Enden senkrecht zu der vom U gebildeten Ebene abgebogene , die Krallen (27) bildende Endstücke (29) aufweisen und je ein Stahlanker (26) mit der Basis des U an je einer Führungsbuchse (21) insbesondere durch Punktschweißen angebracht ist.

23. Brennofen nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (14) der Stützen (11) oben mit einem Loch (31) versehen sind, in die ein Keramikstift (20) eingesteckt ist, der jeweils das Ende (30 eines Isolierträgers (12) mittels einer in diesem angebrachten insbesondere durchgehenden Bohrung bzw. zwei gegenüberliegenden Durchbrüchen (32) bei als Rohr ausgebildetem Isolierträger (12) in seiner Lage fixiert.

24. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (11) als Rohr ausgebildet sind und durch diese der Anschluß (33) für wenigstens eine Heizwendel (13) hindurchgeführt ist.

25. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß vom Brennraum (15) bis nach außen ragende rohrförmige Stutzen (11) und/oder Keramiksäulen (11) mit keramischer Faserwolle ausgestopft sind.

26. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 25 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Metallgehäuse (2) und den Wänden (7,8) und gegebenenfalls auch der Decke (9) ein Abstand (6) von 0,5 bis 4 cm, insbesondere 2 cm, vorgesehen ist.

27. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfasermatten (10) der Wände (7,8) oben auf eine Höhe, die der Breite der Matten (10), die die Decke (9) bilden, schmäler sind als die darunter befindlichen Matten (10), so daß ein Innenfalz (34) für die Auflage der Deckenmatten (10) gebildet ist.