SE518582C2 - Värmningsugn i vilken värme överförs genom strålning - Google Patents

Description

40 518 582 2 Det är även känt att använda värmare i vilka värmekällan är lR-radiatorer med wolframlampor och luftkylda reflektorer. Användningsomràdet för dessa är begränsat till typiska lågtemperaturapplikationer, upp till 4-500 grader, t.ex. förvärmning av aluminiumämnen före extrudering. Redan vid denna temperatur är dock "motstrålningen" ett problem, luftkylningen måste ökas för att klara lampor och reflektorer, med låg total verkningsgrad som följd.

Avsikten med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning för ämnesvärmning och annan värmning av metalliska material med vilken ovannämnda nackdelar kan undvikas eller väsentligt reduceras. Det är således ett ändamål med uppfinningen att möjliggöra snabb och homogen uppvärmning av ämnet eller materialet så att tiden för utjämning av temperaturen efter avslutad uppvärmning blir så kort som möjligt. Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att möjliggöra snabba temperaturomställningar och annan anpassning till olika ämnen och legeringar. Ännu ett ändamål är att snabbt uppnå värmebalans. Det är även ett ändamål med uppfinningen genom en god totalverkningsgrad åstadkomma energibesparingar i förhållande till andra typer av anordningar för värmning. Med ämne och ämnesvärmning skall i det följande förstås även andra former av metalliska material och olika tillfällen av uppvärmning av metalliskt material inför bearbetning.

En värmninhsugn enligt uppfinningen innefattar moduler i form av huvar vilka i erforderligt antal, en eller flera, placeras över det ämne som skall värmas. En modul enligt uppfinningen innefattar en huv av fibröst isoleringsmaterial. l huven är ett eller flera elektriska motståndselement inbyggda så att genom reflektion av IR-strålning från väggarnas isolation kommer värmningen att ske symmetriskt på alla sidor av ämnet. Elementmodulerna och väggarna år utformade så att jämnast möjliga värmeöverföring till ämnet skall åstadkommas. Multiplar av elementmoduler används beroende på ämnets längd om det är fråga om en satsugn, eller erforderlig tid i ugn om det är en kontinuerlig ugn. Modulerna eller huvarna placeras över en ugnsbotten så utformad att den kan reflektera värmestrålning mot sidorna och undersidan av ämnet förutsatt att detta placerats på lämpliga stöd eller andra anordningar och inte vilar direkt på ugnens botten. För att uppnå detta är anordningen så utförd att väsentliga delar av modulernas och ugnsbottnens väggar bildar en vinkel mot vertikalplanet så att den reflekterade strålningen riktas mot ämnet.

En fördel med den föreslagna konstruktionen är möjligheten till snabba temperaturomställningar och flexibilitet. Detta är speciellt viktigt i produktion där det förekommer flera legeringar som kräver olika temperaturer. Dessutom är det, genom att en optimalt lätt och effektiv isolering valts, möjligt att snabbt uppnå värmebalans.

Detta leder också till energibesparing, eftersom inställd driftstemperatur nås snabbt 10 15 20 25 30 35 518 582 3 utan föregående varmhàllning. Konsekvenserna av stillestånd på grund av elementbyte och renovering av infodring blir lindriga jämfört med när en stor ugn av stegbalks- eller genomskjutningstyp används. Ett flertal enheter enligt den föreslagna konstruktionen är tänkta att ersätta en större ugn av nämnda typer. För högre temperaturer är keramiska element med reflektorer av keramiska fibrer den bästa och mest ekonomiska lösningen.

En värmningsugn enligt uppfinningen och utföringsformer av denna har de kännetecknande egenskaper som anges i patentkraven.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning det exempel på utförande som visas i bifogade figurer.

Figur 1 visar en elementenhet till en ämnesvärmare.

Figur 2 visar ett lock till en ämnesvärmare.

Figur 3 visar en underdel till en ämnesvärmare.

Figur 4 visar från undersidan ett lock med insatt elementenhet.

Figur 5 visar ett tvärsnitt genom en ugn enligt uppfinningen.

Figur 6 visar ett exempel på ett elektriskt motstàndselement för en ugn enligt figurerna 1-5.

Fig 7 visari diagramform temperaturutjämningen i ett ämne som värms enligt uppfinningen.

Figur 8 visar i diagramform effekten av reflektion mot ämnets undersida.

En uppvärmningsanordning enligt uppfinningen innefattar principiellt de enheter som visas i figurerna 1-5. De väsenliga komponenterna är en bottendel 1 ivilket ämnet placeras för uppvärmning. Bottendelen innefattar en bottenyta 2 som omges av en upphöjd runtomgående kant 3 vilken bildar de fyra sidoväggarna hos bottendelen.

Företrädesvis läggs ämnet på bottenytan på någon form av stöd så att strålning kan reflekteras mot ovansidan av underdelens botten upp mot ämnets undersida. Därefter placeras en eller flera överdelar 4 som lock på bottendelen. Överdelens sidoväggar 5, 6, 7, 8 är snedställda sà att motstàende väggar lutar inåt mot varandra. 10 15 20 25 30 35 40 518 582 4 I överdelens övre del är anordnat ett eller flera stàlningselement vilka utsträcker sig inom den volym som definieras av de snedställda väggarna. Strålningselementen är inmonterade i hållare 10 och bildar en enhet med dessa. Företrädesvis är strålningselementen elektriska motståndselement med arbetstemperatur som är högre än 1400°C, företrädesvis ca 1450°C. l varje överdel anordnas ett stràlningselement som tillsammans med underdel och Överdelar avgrånsar en sluten volym. I en annan utföringsform av uppfinningen avgränsar underdelar och Överdelar tillsammans en tunnel med in- och utloppsöppningar.

Det i figur 5 visade tvärsnittet av en ugn innefattar en bottendel 1 ovanpå vilken två ovandelar 4A, 4B placerats. I varje ovandel finns ett elektriskt motståndselement i en elementenhet 10A, 1GB. Ett ämne 11 är placerat i ugnen på två stöd 12A, 12B.

Ugnens underdel är rektangulär och har, såsom framgår av figuren, inre sidoväggar som är snedställda på liknande sätt som ovandelarnas sidoväggar. Ämnet 11 kan på alla sidor nås av reflekterad strålning. Värmekälloma kan koncentreras till ett fåtal ställen, ett i varje överdel, och genom reflektionen sprids värmen över ämnet så att en jämn och likformig uppvärmning uppnås. Företrädesvis är mer än 50% av den totala värmestrålning som träffar ämnet reflekterad strålning.

Strålningselementen måste ha hög effekt för att avge erforderlig mängd strålningsvärme per tidsenhet. De utförs därför företrädesvis som elektriska motståndselement i form av tråd eller band som bockats så att ett elements heta del 14 innefattar minst åtta skänklar (14A-14D). Elementen har två tilledare 13, 15.

Skänklarna är förenade med varandra i tredimensionell meanderform för att åstadkomma hög effekt per tidsenhet. För att tillräckligt höga temperaturer skall kunna uppnås är elementen företrädesvis utförda av molybdendisilicid eller annat keramiskt material.

Genom uppfinningen uppnås mycket god temperaturjämnhet på ett ämne på kort tid, vilket framgår av diagrammet i figur 7. Detta visar den största uppmätta temperaturskillnaden i ämnet T som funktion av tiden h varvid förhållandena i en ugn enligt uppfinningen visas med heldragen linje och i samma ugn men med ugnsbotten avskärmad för att förhindra reflektion mot ämnets undersida visas med streckad linje.

Det kan som jämförelse nämnas att temperaturen på ämnena i en eluppvärmd stegbalksugn kan variera betydligt. I en gas- eller oljeeldad ugn är variationerna ännu större.

Betydelsen av refiexionen mot ämnets undersida framgår av diagrammet i figur 8, som visar temperaturskillnaden AT, mellan ämnets över- och undersida som funktion av tiden h. Det framgår att vid normal värmning enligt uppfinningen, kurva t1, utan 518 582 5 avskärmning av reflexionen mot ämnets undersida, blir temperaturjämnheten väsentligt bättre än om reflexionen mot ämnets undersida förhindras, kurva tz.

Uppvärmningen går dessutom snabbare.

Ovan beskrivna utföringsformer av uppfinningen är inte på något sätt begränsande och inom ramen för uppfinningstanken kan utförandet varieras på olika sätt utöver det som beskrivits.

Claims (5)

10 15 20 25 518 582 6 PATENTKRAV.

1. Vårrnningsugn i vilken värme överförs till ett i ugnen placerat ämne genom strålning och en väsentlig del av strålningen träffar ugnens väggar och reflekteras mot dessa innan den överförs till ämnet kännetecknad av att den innefattar minst en ugnsunderdel (1) och minst en ugnsöverdel (4) med sidovåggar (5, 6, 7, 8) varvid åtminstone delar av överdelens sidovåggar är snedstållda så att motstående väggar lutar inåt mot varandra samt att vännekälloma är koncentrerade till ett fåtal ställen varvid i vardera av överdelama (4) år anordnat ett eller flera strålningselement (9) i fonn av stång eller band (14) med tredimensionell utsträckning inom den volym som definieras av de snedställda våggama.

2. Ugn enligt krav 1 kånnetecknat av att vårmestrålning reflekteras även mot ugnens botten.

3. Ugn enligt krav 1 eller 2 kånnetecknat av att minst 50% av strålningen som träffar ämnet år reflekterad strålning.

4. Ugn enligt något av föregående patentkrav kånnetecknad av att elementens (9) arbetstemperatur år högre ån 1400°C, företrädesvis ca 1450°C.

5. Ugn enligt något av föregående patentkrav kånnetecknat av att ett eller flera element innefattar minst åtta meanderformade skänklar (14A-14D).