DE4303458C1

DE4303458C1 - Brennofen

Info

Publication number: DE4303458C1
Application number: DE19934303458
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Hintenberger
Original assignee: Hinterberger Dr Karl
Current assignee: INDIG, BARUCH, HOLON, IL
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2013-02-09

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennofen zum Brennen von dental-keramischen Auftragsmassen auf bei erhöhter Tempe ratur oxydierendem, metallischem Trägermaterial, insbe sondere Titan, bestehend aus einer hitzebeständigen, wär meisolierenden, die Brennkammer des mit einem Entlüf tungsanschluß versehenen Ofengehäuses begrenzenden Aus kleidung, aus einem relativ zum Ofengehäuse verstellbaren Zahnersatzaufstell- und Brennkammerverschlußsockel, aus einem längs der Brennkammerwand angeordneten Heizelement und aus einem in die Brennkammer ragenden Thermosensor.

Derartige Brennöfen sind hinlänglich bekannt und bezüg lich ihrer jeweils speziellen Ausbildungsform in unter schiedlichen Konstruktionen in Benutzung. Verwiesen sei hierzu auf die DE-PS 10 81 816 und die DE-AS 19 26 875, welche Brennöfen allerdings keine Entlüftungs- bzw. Vaku umanschlüsse aufweisen, was aber für solche Brennöfen ebenfalls bekannt ist, um damit durch angelegtes Vakuum die Luft der Auftragsmasse entziehen und damit bessere Brandergebnisse erzielen zu können.

Als preiswertes und bzgl. Gewebefreundlichkeit optimales metallisches Trägermaterial für die Auftragsmassen hat sich inzwischen Titan erwiesen, das jedoch bei erhöhten Temperaturen schnell oxydiert. Mit oxydierten Titanober flächen gehen die keramischen Auftragsmassen beim Bren nen jedoch keine dauerhafte Bindung ein und man hat schon versucht, diesem Nachteil durch sogenannte Bondingbe schichtungen abzuhelfen. Wie sich aber gezeigt hat, ist damit auch keine dauerhafte Bindung herzustellen und die Keramik getragener Prothesen oder Prothesenteile brechen bei höheren Kaubelastungen regelrecht aus. Dies ist der Grund, weshalb Titan zur Ausbildung metallischer Träger teile trotz seiner günstigen Eigenschaften bisher nicht in größerem Umfang zur Anwendung gekommen ist, bzw. bei Verwendung unter Anwendung herkömmlicher Brennmethoden als geradezu leichtfertig eingeordnet werden muß, da es für den Prothesenträger früher oder später zu Beschädi gungen der Prothese kommt.

Hier Abhilfe zu schaffen ist Aufgabe der vorliegenden Er findung, d. h., es soll ausgehend von Brennöfen der ein gangs genannten Art ein Brennofen geschaffen werden, mit dem sich insbesondere bei erhöhter Temperatur stark oxy dierendes metallisches Trägermaterial verwenden läßt und darauf aufgetragene keramische Massen dauerhaft aufge brannt werden können.

Diese Aufgabe ist mit einem Brennofen der eingangs ge nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteil hafte Ausgestaltungen ergeben sich nach den Unteransprü chen. Bevorzugt wird dabei eine Ausführungsform in Kombi nation der Ansprüche 1 bis 3, 7 und 10.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Brennofens ist die Voraussetzung geschaffen, das Brennen bzw. das Auf brennen der Auftragsmasse in einer Schutzgasatmosphäre durchzuführen, die verhindert, daß bei angehobenen Tempe raturen in der Brennkammer eine Oxydation des Trägermate rials stattfinden kann. Wesentliche Voraussetzung ist da bei die Ausstattung der Brennkammer mit einer Abschir mung, die verhindert, daß in der wärmeisolierenden Aus kleidung vorhandene Luft, die auch mit einem angelegten Vakuum nicht restlos entfernt werden kann, nicht während des Brennens in die Brennkammer gelangen kann.

Abgesehen davon, daß es möglich ist, auch ohne Evakuie rung der Brennkammer zu arbeiten und die zunächst in der Brennkammer vorhandene Luft durch einströmendes Schutzgas zu verdrängen, wird jedoch die Ausstattung des Brennofens mit einem Vakuumanschluß bevorzugt, wobei nach Schließen der Brennkammer mit dem Verschlußsockel das angelegte Va kuum den Weg des geringsten Widerstandes geht und die Brennkammer luftfrei macht und dabei das Brennkammervolu men mit Schutzgas gefüllt und dank der Abschirmung keine Luft mehr aus der mehr oder weniger porösen Auskleidung nachströmen kann.

Der Brennofen in seiner bevorzugten Ausführungsform wird dabei und bei entsprechend programmierter Regelung wie folgt betrieben:

Einfahren des Brenngutes mit dem Zabnersatzaufstellungs- und Verschlußsockel und damit Schließen der Brennkammer bei gleichzeitiger Einschaltung des Heizelementes und Hochfahren der Temperatur bis 100°C, bei der dann eben falls über die Regelung die Vakuumpumpe eingeschaltet wird. Nach Erreichen der für die Oxydation kritischen Temperatur von ca. 300°C wird dann die Brennkammer mit Schutzgas geflutet, so daß dann das Aufbrennen bei stei gender Temperatur in der Schutzgasatmosphäre erfolgt. Als Schutzgase kommen bspw. Argon oder Stickstoff in Frage, wobei die Verwendung von Stickstoff insbesondere dann er folgt, wenn ein gelbes Anlaufen des Titans erwünscht sein sollte.

Der erfindungsgemäße Brennofen und dessen vorteilhafte Ausgestaltung werden nachfolgend anhand der zeichneri schen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläu tert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 teilweise im Schnitt und in Seitenansicht die bevorzugte Ausführungsform des Brennofens;

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3, 4 Schnitte für verschiedene Ausführungsformen längs Linie III-III in Fig. 1.

Der Brennofen besteht in bekannter Weise aus einer hitze beständigen, wärmeisolierenden, die Brennkammer 1 des mit einem Entlüftungsanschluß 2′ versehenen Ofengehäuses 2 begrenzenden Auskleidung 3, aus einem relativ zum Ofenge häuse 2 verstellbaren Zahnersatzaufstell- und Brennkam merverschlußsockel 4, aus einem längs der Brennkammerwand 5 angeordneten Heizelement 6 und aus einem in die Brenn kammer 1 ragenden Thermosensor TS.

Für einen solchen Brennofen ist nun wesentlich, daß in der Brennkammer 1 zwischen dem Heizelement 6 und der Brennkammerwand 5 ein bis zum Umfangsrand 7 der Sockeleinfahröffnung 8 des Ofengehäuses 2 reichende und sich über die ganze Brennkammerlänge L erstreckende Quarzglasabschirmung 9 und zwischen dem Endrand 10 der Abschirmung 9 und der Brennkammerabschlußauskleidung 3′ eine weitere Quarzglasabschirmung 9′ mit Thermosensor durchgriffsöffnung 11 angeordnet sind.

Der Entlüftungsanschluß 2′ ist dabei oben am Ofengehäuse 2 angeordnet und der Boden 2′′ des Ofengehäuses 2 ist mit mindestens einem im Tiefstbereich TB der Brennkammer 1 ausmündenden Schutzgaseinlaßkanal 12 mit Schutzgaszufuhranschluß 13 und einem durch die Ofenregelung 14 betätig- und steuerbaren Schutzgaseinlaßventil 15 versehen.

Dargestellt ist die bevorzugte Ausführungsform, bei der die Brennkammer 2 mit ihrer Längsachse A vertikal orien tiert und der Brennkammerverschlußsockel 4 vertikal auf und ab verstellbar angeordnet sind. Außerdem ist der Ent lüftungsanschluß als Vakuumanschluß 2′ ausgebildet und das Ofengehäuse 2 sitzt auf drei Säulen 19 (Fig. 2) über einem unteren, die Ofenregelung 14, die Vakuum- und Schutzgassteckanschlüsse 20, 21 und eine Lifteinrichtung 14′ für den Brennkammerverschlußsockel 4 enthaltenden Ge rätegehäuse 22, wobei zwei Schutzgaszufuhrleitungen 18 zwischen dem Gerätegehäuse 22 frei nach oben zum Schutz gaseinlaßkanal 12 im Boden 2′′ des Ofengehäuses 2 geführt sind.

Die Lifteinrichtung 14′ bedarf keiner näheren Erläute rung, da für derartige Brennöfen hinlänglich bekannt. Die Schutzgaszufuhranschlüsse 13 sind am Gehäuse 2 als Steck anschlüsse ausgebildet, von denen aus Verbindungsleitun gen zu Schutzgasdruckflaschen (beides nicht dargestellt) geführt sind.

Bei geschlossener Brennkammer 1, wie in Fig. 1 darge stellt, wird nach Maßgabe der vorerwähnten Temperaturfüh rung die Kammer 1 zunächst evakuiert, wobei dann über den Thermosensor TS und die nur gestrichelt angedeutete Rege lung 14 gesteuert bei Erreichen der für die Oxydation kritischen Temperatur das eine oder andere Ventil 15 ge öffnet und die Brennkammer 1 von unten her geflutet wird. Bei weiterlaufender Vakuumpumpe oder geöffnetem Entlüf tungsventil strömt dann während der weiteren Brennperiode ständig Schutzgas nach und nimmt den mit Pfeilen angedeu teten Weg durch die Brennkammer. Dieses Nachströmen ist außerdem mit dem Vorteil verbunden, daß der Zuströmbe reich des Bodens 2′′ am Ofengehäuse 2 ständig gekühlt wird. Dies ist insofern von Interesse, als sich dort auch eine Ringdichtung D für die Abdichtung des in Schließstel lung gefahrenen Verschlußsockels 4 befindet. In Rücksicht darauf ist, wie in Fig. 4 dargestellt, im sockelseitigen Boden 2′′ des Ofengehäuses 2 eine Schutzgasringleitung 12′ mit Zuströmkanälen 17 zum Tiefstbereich TB der Brennkam mer 1 angeordnet.

An der Gehäuseauskleidung 3 ist in Höhe der Sockelaufstellebene E bei eingefahrenem Sockel 4 und unmittelbar unter dem Heizelement 6 ein Ring 23 ebenfalls aus Quarzglas vorge sehen, der mit dem oberen Sockelrand R einen Ringspalt 24 begrenzt, durch den das von unten zuströmende Schutzgas nach oben in die eigentliche Brennkammer 1 gelangen kann. Dieser Ring 23 dient dabei als Auflage für das in Form einer Wendel ausgebildeten Heizelement 6.

Das via Spalt 13′ angelegte Vakuum findet im übrigen ohne weiteres Zugang zur Brennkammer 1, da dafür ausreichende Passagen bspw. zwischen den Auskleidungen 3, 3′, dem Thermosensordurchgriff und der unmittelbar unter der Quarzglaskreisscheibe seitlich herausführende Heizelemen tenkabel (nicht dargestellt) vorhanden sind.

Unter Beibehaltung der als wesentlich beschriebenen Merkmale wäre es auch möglich, bei entsprechender Aus bildung und Zuordnung des Zahnersatzaufstell- und Ver schlußsockels 4 zum Ofengehäuse 1 diesen mit seiner Längsachse A horizontal aufzustellen, wobei insbeson dere dafür Sorge zu tragen ist, daß die Einleitung des Schutzgases von unten her erfolgt und sich der Vakuum- bzw. Entlüftungsanschluß oben befindet.

Claims

1. Brennofen zum Brennen von dental-keramischen Auf tragsmassen auf bei erhöhter Temperatur oxydieren dem, metallischem Trägermaterial, insbesondere Ti tan, bestehend aus einer hitzebeständigen, wärmeiso lierenden, die Brennkammer (1) des mit einem Entlüf tungsanschluß (2′) versehenen Ofengehäuses (2) be grenzenden Auskleidung (3), aus einem relativ zum Ofengehäuse (2) verstellbaren Zahnersatzaufstell- und Brennkammerverschlußsockel (4), aus einem längs der Brennkammerwand (5) angeordneten Heizelement (6) und aus einem in die Brennkammer (1) ragenden Ther mosensor (TS), dadurch gekennzeichnet,
daß in der Brennkammer (1) zwischen dem Heizelement (6) und der Brennkammerwand (5) eine bis zum Umfangs rand (7) der Sockeleinfahröffnung (8) des Ofengehäu ses (2) reichende und sich über die ganze Brennkam merlänge (L) erstreckende Quarzglasabschirmung (9) und zwischen dem Endrand (10) der Abschirmung (9) und der Brennkammerabschlußauskleidung (3′) eine weitere Quarzglasabschirmung (9′) mit Thermosensor durchgriffsöffnung (11) angeordnet sind,
daß der Entlüftungsanschluß (2′) oben am Ofengehäuse (2) angeordnet ist und
daß der Boden (2′′) des Ofengehäuses (2) mit mindestens einem im Tiefstbereich (TB) der Brennkammer (1) ausmündenden Schutzgaseinlaßkanal (12) mit Schutzgaszufuhran schluß (13) und einem durch die Ofenregelung (14) betätig- und steuerbaren Schutzgaseinlaßventil (15) versehen ist.

2. Brennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) mit ihrer Längsachse (A) vertikal orientiert und der Brennkammerverschluß sockel (4) vertikal auf und ab verstellbar angeord net sind.

3. Brennofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungsanschluß (2′) als Vakuumanschluß ausgebildet ist.

4. Brennofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Vakuumanschluß (2′) führende Vakuuman schlußleitung (VL) in einen Spalt (13′) zwischen den Auskleidungen (3, 3′) und dem Ofengehäuseendabschluß (16) ausmündend angeordnet ist.

5. Brennofen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im sockelseitigen Boden (2′′) des Ofengehäuses (2) eine Schutzgasringleitung (12′) mit Zuströmkanä len (17) zum Tiefstbereich (TB) der Brennkammer (1) angeordnet ist.

6. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutzgaseinlaßkanal (12) oder zur Schutz gasringleitung (12′) zwei Schutzgaszuleitungen (18) für unterschiedliche Schutzgase geführt sind.

7. Brennofen nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Ofengehäuses (2) auf Säulen (19) über einem unteren, die Ofenregelung (14), die Vakuum- und Schutzgassteckanschlüsse (20, 21) und eine Lifteinrichtung (14′) für den Brennkammerver schlußsockel (4) enthaltenden Gerätegehäuse (22) die mindestens eine Schutzgaszufuhrleitung (18) zwischen dem Gerätegehäuse (22) frei nach oben zum Schutz gaseinlaßkanal (12) im Boden (2′′) des Ofengehäuses (2) geführt ist.

8. Brennofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzgaszufuhrleitung (18) zwischen zwei Säulen (19) angeordnet ist.

9. Brennofen nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abschirmung (9) in Höhe der Sockelauf stellebene (E) bei eingefahrenem Sockel (4) und un mittelbar unter dem Heizelement (6) ein Ring (23) ebenfalls aus Quarzglas angeordnet ist, der mit dem oberen Sockelrand (R) einen Ringspalt (24) begrenzt.

10. Brennofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnete, daß die Brennkammer (1) zylindrisch ausgebildet ist und die Quarzglasabschirmung (9) ein Zylinder und die weitere Abschirmung (9′) eine Quarzglaskreis scheibe ist