Anordnung der Heizelemente in einem elektrisch beheizten Ofen

Abstract

 Elektrisch beheizter Ofen mit einem Ofenraum, an dessen senkrechten Innenwänden stabförmige Heizelemente horizontal parallel übereinanderliegen, wobei sich die Enden der Heizelemente auf Tragvorrichtungen abstützen, die mit muldenförmigen Vertiefungen versehen sind und aus feuerfestem Material bestehen. Die Tragvorrichtungen sind als stapelbare Einzelemente ausgebildet. Die Einzelelemente (12) besitzen eine im wesentlichen L- oder T-förmige Grundseite. In wenigstens eine Wandung ist eine muldenförmige Vertiefung eingearbeitet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Ofen mit einem Ofenraum, an dessen senkrechten Innenwänden stabförmige Heizelemente horizontal parallel übereinanderliegen, wobei sich die Enden der Heizelemente auf Tragvorrichtungen abstützen, die mit muldenförmigen Vertiefungen versehen sind und aus feuerfestem Material bestehen. ,

[0002] Ein elektrisch beheizter Ofen der bezeichneten Art, ausgebildet als Durchlauf-Retortenofen, ist aus der DE-OS 2 754 034 bekannt. Wegen der geringen Bauhöhe der Retorten-Heizkammer lagen bei diesem Ofen an den Seitenwänden jeweils nur zwei Heizelemente parallel übereinander. Die Hauptheizleistung wurde am Boden und an der Decke aufgebracht. Die seitlich angeordneten Heizleiter beim Ofen gemäß Stand der Technik lagen in E-förmigen Tragsteinen. Derartige Tragsteine können aber wegen der Wärmeausdehnung und wegen hoher Produktionskosten nicht mit beliebig vielen Mulden versehen sein.

[0003] Gegenüber dem bekannten Ofen stellt sich die Aufgabe, die Seitenwände in einfacher Weise mit zahlreichen, grundsätzlich beliebig vielen stabförmigen Heizelementen, die horizontal parallel übereinander liegen, auszustatten.

[0004] Zum Stand der Technik ist in Bezug auf eine Problemlösung auch die DE-PS 372 789 zu nennen, die einen elektrisch beheizten Ofen mit auswechselbaren, stabförmigen Heizelementen beschreibt, wobei Heizplattenelemente, in deren Nuten Widerstandsleiter liegen, auf Köpfen von doppel-T-förmigen Schienenstücken ruhen, die mit ihren Füßen frei verschiebbar in den die Ofenwandungen durchlaufenden Nuten lagern. Der letztgenannte Ofen hat jedoch den Nachteil, daß die Lagerung der Schienenstücke nur in sehr festem Material erfolgen kann. Die dazu geeigneten Werkstoffe, beispielsweise Schamotte, ist jedoch relativ kostspielig und erfordert insbesondere hohe Stundenleistungen bei Einbau (Mauerung) und Abbau bei Verschleißerscheinungen.

[0005] Gegenüber der letztgenannten Patentschrift stellt sich daher weiterhin die spezialisierte Aufgabe, einen Ofen der eingangs genannten Art zu bauen, bei dem das in der Ofenwandung liegende Isolationsmaterial aus nichttragenden, relativ wenig festem Material bestehen kann. Trotzdem soll der Ofen die Möglichkeit bieten, daß die Seitenwände eine gleichmäßige Beheizung aufweisen. Daneben soll nicht vernachlässigt werden, daß eine einfache Konstruktion es ermöglichen soll, bei Aufbau und Reparatur die Heizelemente in einfacher Weise auszuwechseln.

[0006] Diese Aufgabe wird gelöst bei einem elektrisch beheizten Ofen der eingangs genannten Art, bei dem die Tragvorrichtungen, auf denen sich die Enden der Heizelemente abstützen, als stapelbare Einzelelemente ausgebildet sind, die, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Versteifungselementen, zu einer Säule stapelbar sind.

[0007] Im Gegensatz zum eingangs zitierten Stand der Technik bilden die Tragvorrichtungen Säulen, die in festgelegten Abständen, die vorzugsweise der Höhe des Elementes entsprechen, Mulden aufweisen, in denen die Heizelemente in Abstand voneinander ruhen. Die Tragelemente benötigen auch keine tragende Verbindung mit der Wand. Lediglich bei größeren Stapelhöhen ist es erforderlich, das Zusammenfallen der Säulen dadurch zu verhindern, daß eine Verbindungsstrebe zu dem außenliegenden Ofengerüst eingebaut wird.

[0008] Um den Stapel zu verfestigen, sind, wie bereits angedeutet, Versteifungselemente, wie Bolzen oder Stäbe, geeignet. Vorzugsweise sind daher die Einzelelemente mit Bohrungen und/oder Nuten versehen, die im Stapel fluchten. Derartige Nuten, vorzugsweise an der dem Ofeninneren abgewandten Seite angebracht, dienen auch als Kabelschächte für die Zuführungen der Stromleitungen. Als Heizelemente eignen sich insbesondere diejenigen, die auch bereits in der eingangs genannten DE-OS 2 754 034 beschrieben worden sind, nämlich röhrenförmige Elemente, auf die in Spiralform ein Widerstandsdraht locker gewickelt ist. Die Trageelemente bestehen aus einem hochfeuerfestem Material auf Schamotte-Basis mit Beimischungen von Aluminium- und Zirkon-Oxiden. Ein solches Material ist beispielsweise unter dem Warenzeichen "LUCARIET" der Firma Nederlandse Keramische Bedrijven im Handel.

[0009] Als Tragsteine eignen sich verschiedene geometrische Formen. Vorzugsweise werden Einzelelemente verwendet, die eine im wesentlichen L- oder T-förmige Grundseite besitzen, wobei in wenigstens eine der Wandungen (Schenkel) eine muldenförmige Vertiefung eingearbeitet ist.

[0010] Das Trageelement soll vorzugsweise so geformt sein, daß es im Preßverfahren aus verformbarer Keramikmasse hergestellt und später gebrannt werden kann. Hierbei können auch später im Stapel fluchtende Bohrungen und/ oder Nuten eingelassen sein. In diese Vertiefungen können dann Versteifungselemente, wie Stangen und dergleichen, hineingeschoben oder elektrische Leitungsdrähte eingelassen sein.

[0011] Wesentlich ist, daß die aus Trageelementen sich zusammensetzenden Säulen auf der Basis des Ofens ohne tragende Verbindung mit der Wand ruhen. Damit können auch die Seitenwände des Ofens aus nichttragendem Isoliermaterial bestehen, beispielsweise gepreßtem Fasermaterial und dergleichen, welches wesentlich preisgünstiger einzubauen ist als feuerfestes Steinmaterial, wie es insbesondere bei dem Ofen gemäß DE-PS 372 789 verwendet worden ist.

[0012] Weitere Eigenschaften des Ofens gemäß Erfindung werden an Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen mit Heizelementen bestückten Glühofen;

Figur 2 einen Schnitt durch den Ofen gemäß Figur 1 entlang der Linie A ... A;

Figur 3 einen Schnitt längs einer horizontalen Ebene durch den Ofen gemäß Figur 1;

Figur 4 in perspektivischer Darstellung ein Trageelement zur Halterung der Heizelemente.

[0013] In Figur 1 ist ein Ofen gemäß Erfindung im Schnitt dargestellt. Es handelt sich um einen stationären Einkammer-Wärmebehandlungsofen für den diskontinuierlichen Betrieb. Der Ofen hat äußerlich eine etwa quaderförmige Gestalt; Einlaßtüren sind nicht dargestellt. Hierzu kann beispielsweise eine der Wandungen getrennt von den übrigen verfahrbar sein, so daß die gesamte Höhe des Ofens als Einlaßhöhe genutzt werden kann.

[0014] Der geschlossene Heizteil 1 des Ofens ruht auf einer Basis 2. Die äußere Festigkeit des Ofens wird im wesentlichen vermittelt durch ein Gerüst 3, welches im Bereich der Basis 2 in einem Fußgestell 4 endet. Die Streben des Fußgestells sind durch eine Bodenplatte 5 miteinander verbunden, auf die zunächst eine feste erste Isolierschicht 6 sowie feste zweite und dritte Isolierschichten 7, 8 aufgelegt sind. Die Isolierschichten bestehen aus verschiedenen feuerfesten Isoliersteinen.

[0015] Auf dem durch die Isolierschichten 6 - 8 gebildeten Boden sind in Abstand stehende Säulen 10, 10', 11, 11' gestellt, die aus Einzelelementen 12 bestehen, die zu einem Stapel geschichtet sind. Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, haben die Säulen 10, 10' einen Abstand, der durch die Länge der Heizelemente 14, 15 bestimmt ist. Letztere sind als runde Hohlstäbe aus hochfeuerfestem Material gefertigt und mit lose gewickelten Heizdrahtspiralen umwickelt. Die Enden der Heizelemente 14, 15 stützen sich in den Einzelelementen 12 ab, wobei letztere also Tragevorrichtungen bilden. Hierzu sind sie mit muldenförmigen Vertiefungen 16 bzw. 16' versehen (vgl. Figur 4).

[0016] Wesentliche Eigenschaft der Einzelelemente bzw. Tragvorrichtungen 12 ist, daß diese untereinander alle gleich gestaltet sind, als Körper aus keramischer Masse im Preßverfahren herstellbar sind und sowohl in einem links- als auch rechtsliegenden Stapel 10, 10' ohne Änderung verwendet werden können. Gemäß Figur 1 können beispielsweise ohne weiteres zehn Einzelelemente 12 übereinander gestapelt werden. Im dargestellten Fall ist dann eine Unterbrechung eingebaut, um eine Strebe 18 nach außen zu führen, wobei mit Hilfe einer Verschraubung und Einrastung die weiter höher gestapelte Säule vor einem Zusammenfallen bewahrt wird. Die Wand-Isolation des Ofens wird aus Faserisoliermaterial gebildet, d. h. aus einem nichttragendem Material; im vorliegenden Falle handelt es sich um geschnittene, keramische Fasern, bei denen die Fasern mit ihren Abschnitten in Richtung der Heizquelle zeigen oder untereinander verfilzt sind. Die Fasern bestehen aus einem Gemisch von Aluminium- und Siliziumoxiden. Für höhere Wärmebeanspruchung können sie auch aus Zirkonoxid oder aus Al ₂0₃oder Zr0₂-Gemischen hergestellt sein. Damit können Temperaturen bis 1400° C bewältigt werden. Die Steifigkeit und die Tragfähigkeit des Isolierteiles wird durch die Gerüst- und Binderkonstruktion gewährleistet, an der das Isoliermaterial gehalten ist. Dies geschieht vorzugsweise durch durch das Gerüst hindurchgeführte Bolzen, die mit Andrückscheiben versehen sind. Wesentlich ist, daß die Säulen der Trageelemente lediglich auf dem Boden ruhen und daß ihr Gewicht nicht von der Wandung des Ofens gehalten werden muß.

[0017] Figur 4 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Heizelement bzw. eine Tragvorrichtung, wie sie bei dem Ofen gemäß Erfindung Verwendung findet. Das Einzelelement 12 besteht einstückig aus einem feuerfestem Material, das als Einzelstück gepreßt ist. Die einzelnen Teile werden anschließend gebrannt. In die Wandung des L-förmigen Einzelelementes sind dabei auf dem den Heizelementen abgewandten Seiten Leiter-Führungsnuten 22, 22' eingelassen. Es ist damit möglich, entlang der Höhehes Elementstapels an jeder beliebigen Stelle Stromzuführungen zu den Heizelementen zu bringen, so daß der Ofen beispielsweise in der Höhe verschiedene Heizzonen besitzt. Im Knickbereich der beiden Schenkel 23, 24 des Einzelelementes ist eine durchgehende Bohrung 26 vorgesehen, in der beispielsweise ein temperaturfester Stab 25 eingesetzt werden kann, der den Stapel als Einzelelement hält. Selbstverständlich ist möglich, statt einer Bohrung 26 auch mehrere vorzusehen. Gleiches gilt für die dargestellten Nuten 22, 22'. Ferner können auch quer zur Grundfläche liegende Nuten oder Bohrungen vorgesehen sein, um die Drahtzuführung zu gewärleisten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es günstiger ist, beim Zusammenbau an bestimmten Stellen mit einem Steinbohrer nachträglich Bohrungen wie gewünscht anzubringen. Auch sind andere Herstellungsverfahren für die Einzelstücke möglich, z. B. Strangpreßverfahren mit Nachbearbeitung.

[0018] Das Einzelelement weist, wie bereits kurz erwähnt, eine muldenförmige Vertiefung 16 auf, die Teil einer etwa ovalen Senke 27 ist, die mit einem nach außen führenden Einsatzkanal 28 verbunden ist. Der Einsatzkanal 28 hat eine Weite, so daß die Heizelemente 14 mit ihren Enden gerade eingeschoben werden können und dann in der muldenförmigen Vertiefung 16 einzulegen sind. Dabei ist die Senke 27 mit zwei Vertiefungen 16, 16' ausgestaltet, so daß das Einzelelement 12 auch auf den Kopf gestellt werden kann (Rechts-Links-Vertauschung).

[0019] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß anstelle eines diskontinuierlich arbeitenden Kammerofens auch ein Retortenofen mit Wand mit derartigen Heizelement-Auflage-Vorrichtungen versehen werden kann. Wesentlich ist, daß die Heizelemente die Möglichkeit eröffnen, ohne Rücksicht auf die Tragfähigkeit der Ofenwandungen zahlreiche Heizelemente unterzubringen, die eine gleichmäßige Beheizung des Ofeninneren ermöglichen.

[0020] Darüber hinaus ist selbstverständlich auch möglich, Boden und Decke mit Heizelementen zu bestücken. Hierfür sind beispielsweise Aufhängemöglichkeiten bekannt, die der eingangs genannten Offenlegungsschrift 2 754 034 entnommen werden können. Die Auflage- und Heizelemente können auch in einfacher Weise eingebaut und ausgewechselt werden, wobei es lediglich erforderlich ist, daß das Versteifungselement aus dem Stapel herausgezogen wird und dieser dann bis zu einer bestimmten Höhe abgebaut wird.

Ansprüche

1. Elektrisch beheizter Ofen mit einem Ofenraum, an dessen senkrechten Innenwänden stabförmige Heizelemente (14, 15) horizontal parallel übereinanderliegen, wobei sich die Enden der Heizelemente auf Tragvorrichtungen abstützen, die mit muldenförmigen Vertiefungen (16, 16') versehen sind und aus feuerfestem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragvorrichtungen als stapelbare Einzelelemente (12) ausgebildet sind, die, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Versteifungselementes (25), zu einer Säule (10, 10') stapelbar sind.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente Bohrungen (26) und/oder Nuten (22, 22') besitzen, die im Stapel (10, 10') fluchten.

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .die Einzelelemente (12) eine im wesentlichen L-oder T-förmige Grundseite besitzen, und daß wenigstens eine Wandung eine muldenförmige Vertiefung (16) eingearbeitet besitzt.

4. Ofen nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (23, 24) des Einzelelementes (12) auf den den Heizelementen abgewandten Seiten Leiter-Führungsnuten (22, 22') tragen.

5. Ofen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelsäule aus Einzelelementen mit Verbindungsstreben mit dem außerhalb der Wärmeisolationsschicht liegenden Ofengerüst (3) starr verbunden ist.

6. Ofen nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenisolation aus nichttragendem Isoliermaterial besteht.

Zeichnung