Industrieofensystem

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Industrieofensystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Öfen und wärmetechnische Anlagen werden in fast allen Bereichen von Industrie und Forschung für thermische Prozesse eingesetzt. Die Bandbreite des Einsatzes dieser Anlagen durchdringt nahezu alle Branchen und Abläufe bei der Herstellung von Produkten. Es resultiert daraus eine Vielzahl von Ofenbauformen und -technologien. Vorgefertigte Standardlösungen sind hierbei in vielen Fällen nicht brauchbar. Es ist oft eine sehr spezifische Herangehensweise an die jeweilige Aufgabenstellung gefordert, was für die Hersteller mit einem hohen Entwicklungs- und Engineeringaufwand verbunden ist. Hinzu kommt, dass der Endanwender bei der Anschaffung eines solchen Ofens abwägen muss, inwiefern Größe und Leistungskapazität der Anlage nicht nur für den momentanen Bedarf sondern auch für mögliche zukünftige Anforderungen ausgelegt sein sollen. Nicht selten werden Anlagen hierdurch überdimensioniert, was zu unnötig hohem Platz- und Energiebedarf führt. Wenn sich technische oder maßliche Anforderungen nachträglich ändern, können bestehende Ofenanlagen meist nur mit unverhältnismäßigem Aufwand angepasst werden, sehr oft muss in neue Öfen investiert werden.

[0003] Dokument EP 72081 A1 offenbart zum Beispiel ein isolierendes Modul zur Verwendung in einem Elektroofen aus einer feuerfesten Fasermatte aus diskreten feuerfesten Fasern, die mit einem anorganischen Bindemittel miteinander verbunden sind. Das Modul hat eine heiße Seite, eine kalte Seite und eine Vielzahl von Seitenflächen. Eine Vielzahl von einzelnen keramischen Trägern sind teilweise in der Matte eingebettet und ragen von der Heißseite nach außen. Die eingebetteten Abschnitte sind fest in der Matte verankert. Die vorstehenden Abschnitte unterstützen ein elektrisches Widerstandsheizungsband im Inneren des Ofens. Die Faserschichten bauen auf einer unteren Blende in Ebenen senkrecht zu der heißen Seite des Moduls auf.

[0004] DE 3326463 offenbart elektrische Heizplattenmodule mit einem stabilen Tragrahmen aus feuerfestem Steinmaterial. Tragrohre in einem Faserkern bilden ein leichtes, stabiles und vielseitig einsetzbares elektrisches Heizplattenmodul. US-A 4 300 882 offenbart ein modular Wandsystem für Industrieöfen mit mehreren Wärmeisolationsmodulen, die eine in einem äußeren Rahmen montierte Isolationsschicht umfassen.

[0005] Die Komponenten des Standes der Technik müssen immer in eine individuell zu planende Ofengesamtkonstruktion integriert werden, was einschlägige Expertenkenntnisse voraussetzt und die Ofengesamtkonstruktion teuer und aufwändig macht. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Industrieofensystem zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.

[0006] Die Lösung erfolgt mit einem Industrieofensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt. Die Erfindung betrifft ein Industrieofensystem aus einem modular integrierten Baukastensystem für elektrisch beheizte Industrieöfen mit Gehäuserahmen, mindestens einer Wärmeisolationsschicht und hitzebeständigen Halterungen als Grundmodule für mindestens ein Wandflächenmodul, mindestens ein Kantenmodul und/oder mindestens ein Eckenmodul und mit Abdichtungselementen. Die Grundmodule sind formstabil und mit gleichartigen, äußeren Verbindungspunkten montierbar zu einer kompletten Ofenkammer mit einem quadratischen Grundraster. Mit diesen Grundmodulen
ist es möglich, in sehr variabler Weise vielfältige Ofengeometrien aufzubauen. Die einzelnen Module sind dabei so dimensioniert und gestaltet, dass sie dauerhaft formstabil und leicht handhabbar sind. Die Abmessungen der Wandmodule werden durch ein vorgegebenes, quadratisches Grundraster bestimmt, die Kanten- und Eckmodule sind ebenfalls auf dieses Raster abgestimmt. Durch die gleichartigen Verbindungspunkte an den Außenseiten ist es leicht möglich, die Grundmodule miteinander zu einer kompletten Ofenkammer zu kombinieren, wobei Größe und Formgebung hierbei im Prinzip keine Grenzen gesetzt sind. Vorteile des erfindungsgemäßen Industrieofensystems aus einem modular integrierten Baukastensystem gegenüber konventionell geplanten und hergestellten Öfen sind:

Für den Hersteller

• Rationalisierung durch Serienfertigung
• Erschließung neuer Geschäftsmodelle denkbar, z.B. Dienstleistungs- oder Leihsysteme

Für den Ofenbauer/Systemintegrator

• geringerer Planungsaufwand
• kürzere Lieferzeiten
• einfacher Transport

Für den Anwender

• bessere Anlagenverfügbarkeit
• rationelle Lagerhaltung
• schnelle Reparatur durch Austausch ganzer Module
• Investitionskosten orientieren sich nur am aktuellen Bedarf
• leichte Anpassbarkeit des Ofens an geänderte Rahmenbedingungen
• flexible Einsatzmöglichkeiten
• Weiterverwertbarkeit von Modulen am Gebrauchtmarkt
• ortsunabhängige Verwendung möglich.

[0007] Vorzugsweise können zu den Grundmodulen mindestens eine Heizeinrichtung und elektrische Anschlusselemente, z.B. Stecker kommen für beheizte Wandflächenmodule.

[0008] Durch ergänzende, systemkonforme Baukastenelemente können vorzugsweise weitere Funktionen erfüllt werden:

• Türmodule, beheizt oder unbeheizt
• Herdmodule zur Ablage der Ofencharge, beheizt oder unbeheizt
• Wandmodule mit Zusatzfunktionen, z.B. Messdurchführungen, Kühlklappen, Anschlussstutzen, Schaugläser, etc.
• Innenkanten- und Inneneckmodule für komplexere Ofengeometrien

[0009] Weiter vorzugsweise funktional ergänzt wird das System durch die Bereitstellung von ebenfalls modularen Mess-, Regel- und Steuereinheiten. Diese ermöglichen es, jedes heizbare Ofenmodul einzeln anzusteuern und zu regeln, so dass hiermit auch anspruchsvolle Aufgaben bezüglich gezielter und homogener Wärmeeinbringung und Temperaturregelung problemlos gelöst werden können.

[0010] Mittels einer übergeordneten, intelligenten Steuerung und Bedienung können hiermit komplexe Thermoprozesse programmiert, durchgeführt und dokumentiert werden. Ohne weiteres sind hiermit auch einfachere Applikationen durch Zusammenschaltung mehrerer Module machbar.

[0011] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen:

Abbildung 1:

einen Querschnitt und eine Draufsicht eines eines beheizten Wandmoduls, und

Abbildung 2:

eine Draufsicht auf eine aus Grundmodulen aufgebaute und einen Querschnitt durch eine solche Ofenkammer.

[0012] Abbildung 1: Ein Gehäuserahmen 5 aus Stahl gibt eine äußere Grundmodulabmessung vor. Der Gehäuserahmen 5 hat vierseitig umlaufende Verbindungspunkte 6, über die die Verbindung zu Gehäuserahmen 5 benachbarter Module erfolgt. Der Gehäuserahme 5 dient als äußeres "Stützkorsett" zur Befestigung innenseitiger Modulkomponenten wie Heizung 2 und Temperaturmessfühler 1, Halterung der Heizelemente 3 und einer hitzebeständigen Wärmeisolationsschicht 4. Der Gehäuserahmen 5 bildet außenseitig einen Hohlraum, in dem elektrische Anschlusselemente, wie Steckverbindungen 8 für die Heizeinrichtung 2 und Temperaturmessfühler 1 untergebracht sind. Der Hohlraum für die elektrischen Anschlusselemente wird von außen durch eine Abdeckung 7 für den Berührungsschutz abgeschlossen.

[0013] Die hitzebeständige Wärmeisolationsschicht 4 ist mit dem äußeren Gehäuserahmen 5 kraftschlüssig verbunden und dient dazu, einen inneren Isolationsaufbau des Grundmoduls einzufassen und abzustützen. Der Isolationsaufbau ist optimiert in Bezug auf gute Wärmedämmung und niedrige Wärmespeicherkapazität. Gleichzeitig stellt die Wärmeisolationsschicht 4 die konstruktive Verbindung zur Halterung 3 der Heizeinrichtungen 2 her. Durch die konstruktive Ausführung der Wärmeisolationsschicht 4 wird Formstabilität des Grundmoduls bei gleichzeitiger Minimierung von Wärmebrücken erreicht. Über Außenflächen der Wärmeisolationsschicht 4 erfolgt mittels spezieller Dichtstreifen (nicht dargestellt) die thermische Abdichtung zu benachbarten Modulen.

[0014] Die Heizeinrichtung 2 ist metallisch und mit keramischer Halterung 3 versehen. Die metallische Heizeinrichtung 2 aus spiralförmig gewickeltem Heizleiterdraht ist mäanderförmig und zwängungsfrei auf keramischen Tragrohren aufgefädelt und kann dadurch seine Heizenergie intensiv und gleichmäßig frei abstrahlen. Die keramischen Tragrohre werden ihrerseits von einem umlaufenden keramischen Rahmen aufgenommen, welcher an den Ecken durch Steckverbindungen gefügt und mit der Wärmeisolationsschicht 4 verbunden ist. Die spannungsführende Heizeinrichtung 2 ist durch die keramischen Bauteile elektrisch gegenüber der Wärmeisolationsschicht 4 isoliert.

Bezugsziffernliste:

[0015] 

Abbildung 1

1

Temperaturmessfühler

2

Heizeinrichtung

3

Halterung Heizeinrichtung

4

Wärmeisolationsschicht

5

Gehäuserahmen

6

Verbindungspunkte

7

Schutzabdeckung

8

Anschlussstecker

Abbildung 2

10

Beheiztes Wandmodul

20

Eckmodul

30

Kantenmodul

40

Unbeheiztes Wandmodul

Ansprüche

1. Industrieofensystem aus einem modular integrierten Baukastensystem für elektrisch beheizte Industrieöfen mit Gehäuserahmen (5), mindestens einer innenseitigen Wärmeisolationsschicht (4) und hitzebeständigen Halterungen (3) für Heizelemente (2) als Grundmodule für mindestens ein Wandflächenmodul, mindestens ein Kantenmodul und/oder mindestens ein Eckenmodul und mit Abdichtungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (5) verbunden ist mit der Wärmeisolationsschicht (4), so dass die Wärmeisolationsschicht (4) den äußeren Gehäuserahmen (5) einfasst und abstützt, und benachbarte Grundmodule formstabil und mit gleichartigen, vierseitig umlaufenden Verbindungspunkten (6) am äußeren Gehäuserahmen (5) montierbar sind zu einer kompletten Ofonkammer mit einem quadratischen Grundraster.

2. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Heizeinrichtung (2), Halterung der Heizelemente (3) und elektrische Anschlusselemente (8), z.B. Stecker, vorgesehen sind zur Integration mit den Grundmodulen, wobei das mindestens eine Heizelemente (3) über die Halterung mit der Wärmeisolationsschicht (4) verbunden ist.

3. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wandflächenmodul beheizt ist.

4. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wandflächenmodul als Türmodul ausgebildet ist.

5. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Grundmodul als Herdmodul zur Ablage einer Ofencharge ausgebildet ist.

6. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wandflächenmodul mit Messdurchführungen, Kühlklappen, Anschlussstutzen, Schaugläsern ausgebildet ist.

7. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für komplexere Ofengeometrien das mindestens eine Kantenmodul als Innenkantenmodul und/oder das mindestens eine Eckenmodul als Inneneckenmodul ausgebildet ist.

8. Industrieofensystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass modulare Mess-, Regel- und Steuereinheiten vorgesehen sind zur einzelnen Ansteuerung und Regelung jedes heizbaren Grundmoduls.

9. Industrieofensystem gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grundmodule zusammenschaltbar sind.

Claims

1. Industrial oven system comprising a modular integrated modular system for electrically heated industrial furnaces with housing frames (5), at least one thermal insulation layer (4) inside and heat resistant supports (3) for heat elements (2) as basic modules for at least one wall surface module, at least one edge module and/or at least one corner module and with sealing elements, characterized in that the housing frame (5) is connected to the thermal insulation layer (4), such that the thermal insulation layer (4) seizes and supports the outer housing frame (5) and adjacent basic modules dimensionally stable and with similar, external quadrilateral connection points (6) are mountable to the outer housing frame (5) to a complete oven chamber with a square grid.

2. Industrial oven system according to claim 1, characterized in that at least one heating device (2), supports oft he heating elements (3) and electrical connection elements (8), e. g. plugs, are provided for integration with the basic modules, the at least one heating element (3) being connected via the supports with the thermal insulation layer (4) .

3. Industrial oven system according to claim 1 and/or 2, characterized in that the at least one wall surface module is heated.

4. Industrial oven system according to claim 1 and/or 2, characterized in that the at least one wall surface module is designed as door module.

5. Industrial oven system according to claim 1 and/or 2, characterized in that the at least one wall surface module is designed as hearth module for storing a furnace charge.

6. Industrial oven system according to claim 1, characterized in that the at least one wall surface module is formed with measuring bushings, cooling flaps, connecting pieces and sight glasses.

7. Industrial oven system according to claim 1, characterized in that for more complex furnace geometries, the at least one edge module is designed as an inner edge module and/or the at least one corner module as an inner corner module.

8. Industrial oven system according to claim 1, characterized in that modular measuring, regulating and control units are provided for individual control and regulation of each heatable basic module.

9. Industrial oven system according to claim 8, characterized in that a plurality of basic modules are interconnectable.

Revendications

1. Système de four industriel comprenant un système modulaire intégré modulaire pour des fours industriels à chauffage électrique avec châssis (5), au moins une couche d'isolation thermique (4) interne et des supports résistants à la chaleur (3) pour des éléments de chauffage (2) comme module de base pour au moins un module de surface de paroi, au moins un module de bord et/ou au moins un module d'angle et avec des éléments d'étanchéité, caractérisé en ce que le châssis (5) est attaché à la couche d'isolation thermique (4) ainsi que la couche d'isolation thermique (4) saisit et soutient le châssis (5) externe et des modules de base avoisinés, dimensionnellement stables et avec des points de connexion externes similaires (6) quadrilatéraux, peuvent être montés au châssis (5) externe pour la formation d'une chambre de four complète à grille carrée.

2. Système de four industriel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de chauffage (2), des supports des éléments de chauffage (3) et des éléments de connexion électrique (8), par exemple des fiches, sont pourvus pour l'intégration avec les modules de base, l'au moins un élément de chauffage (3) étant attaché par le support à la couche d'isolation thermique (4).

3. Système de four industriel selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce qu le au moins un module de surface de paroi est chauffé.

4. Système de four industriel selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce qu le au moins un module de surface de paroi est conçu comme un module de porte.

5. Système de four industriel selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce qu le au moins un module de base est conçu comme un module de foyer pour stocker une charge de four.

6. Système de four industriel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu le au moins un module de surface de paroi est formé avec des douilles de mesure, des volets de refroidissement, des pièces de liaison et des lunettes de visée.

7. Système de four industriel selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour des géométries de four plus complexes, le au moins un module de bord est conçu comme un module de bord intérieur et/ou le au moins un module d'angle comme module d'angle interne.

8. Système de four industriel selon les revendications 1, caractérisé en ce que des unités de mesure, de régulation et de commande modulaires sont prévues pour la commande et la régulation individuelles de chaque module de base chauffable.

9. Système de four industriel selon la revendication 8, caractérisé en ce que plusieurs modules de base sont interconnectables.

Zeichnung