DE102017007992A1 - Heizung für einen Laborofen für C 14-Katalysator - Google Patents

Abstract

Heizung für einen Laborofen für C14-Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass zur guten Wärmeableitung zwischen einem Rohr aus Stahl (1), das der Aufnahme für das zu beheizende Teil, z.B. ein mit Katalysator gefülltem Quarzrohr dient, und dem Heizelement (3) eine fest angepresste Schicht aus gut Temperatur leitendes Material angeordnet ist (2), wobei das Material besser Wärme leitet als Stahl, z.B. aus weichem oder ausgeglühtem Kupfer besteht und das Heizelement (3) dort ebenfalls fest aufgepresst ist.

Description

• Derlei Ofen sind bekannt und werden vielfach angewendet. Meistens bestehen die Heizvorrichtungen aus einem mit Widerstandsdraht umwickeltes Keramikrohr. Nach dem Aufbringen des Widerstanddrahtes wird das Ganze dann mit Schamott-Zement verkleidet. Nachteilig hierbei ist der hohe Fertigungsaufwand und die -zeit. Weiterhin sind die Heizelemente dann mit einem Isoliermaterial. Z.B. Glas- oder Steinwolle isoliert. Dem Zusammenhalten der Isolierung dient meist ein Gehäuse aus kräftigem Stahlblech. Dieses hat aber eine hohe Speicherkapazität für Wärme und bei Berührung sind Verbrennungen unvermeidbar.
• Der vorgestellte Laborofen hat als Heizung ein industrielles, in der Produktion vielfach eingesetztes und bewährtes Heizelement mit integriertem Thermoelement.
• Dies hat gegenüber dem auf einem Keramikrohr händisch gewickelten und mit Schamott-Zement festgeklebten Heizdraht deutliche Vorteile:
  Industrie- und Produktionsstandard, keine sichtbaren Widerstandsdrähte, (in Grenzen) beliebige Formgebung und beliebige Durchmesser möglich, deutlich höherer Wirkungsgrad, da die Temperatur als Strahlungswärme, ohne die Isolierung des dazwischen geschalteten Keramikrohrs, direkt auf ein eingesetztes Quarzrohr übertragen wird; daher wird eine geringe Leistung ausreichen.
• Weiterhin ist es gelungen, die Oberflächentemperatur des Ofengehäuses bei einer Betriebstemperatur von 500 Grad auf verträgliche Temperaturen zu senken. Durch das speziell ausgewählte Material des Gehäuses ist die Speicherkapazität so gering, dass eine Verbrennung nahezu unmöglich ist. Auch nicht bei der, z.B. in einem C14-Sammelverfahren, vorgesehenen Grenztemperatur von 600 Grad.
• Nachteilig bei der oben beschriebenen Ausführung ist jedoch, dass die offen liegende und direkt auf ein im Ofen befindliches Quarzrohr strahlende Wicklung der Heizpatrone eine hohe Oberflächen-Temperatur hat und die Temperatur nicht zügig abgeführt wird. Dadurch kann sich im Laufe der Zeit auf der Oberfläche des Heizelementes Zunder bilden. Zunder ist eine Oxidbildung (chemische Reaktion) und wird unter dem Einfluss von Temperatur und Gasen (Luftsauerstoff) hervorgerufen. Ferner ist nachteilig, dass, bedingt durch den engen Raum und die geringe Wärmeabfuhr von der Heizwicklung deren Lebensdauer stark eingeschränkt ist.
• Erfindungsgemäß soll die Bildung von Zunder auf der Oberfläche des Heizelementes stark reduziert werden. Ferner ist die Wärmeenergie an der Oberfläche des Heizelementes möglichst schnell ab zu führen und dadurch die Lebensdauer des Heizelements deutlich zu vergrößern.
  Hierzu ist es vorgesehen, zwischen einem Rohr aus V2A-Stahl, das der Aufnahme für das zu beheizende Teil, z.B. ein mit Katalysator gefülltem Quarzrohr dient, und dem Heizelement eine Schicht aus gut, bzw. besser als V2A-Stahl, Temperatur leitendes Material, z.B. sehr weiches, bzw. ausgeglühtes Kupfer anzuordnen.
• Um die Temperatur Außen am Ofen so gering als möglich zu halten, ist es vorgesehen, zwei im Abstand angeordnete Gehäuse beliebiger geometrischer Form, das innere mit der Heizpatrone und einer Isolierung aus Mineral- oder Glasfaser, das äußere als Berührungsschutz dienende, mit einem dazwischen liegenden nahezu leeren Raum an zu ordnen. Im diesem Zwischenraum ist ein weiteres, ringförmiges Blech angeordnet, das als Reflektor dient. Das äußere Gehäuse erhält an seiner unteren Seite großzügig bemessene Öffnungen und ober mindestens eine großzügig bemessene, zentrale Öffnung, die gleichzeitig als Zugang zum Ofen dient. Damit entstehen zwei kühlende Luftströmungen, die das äußere Gehäuse auf verträgliche Temperaturen hält, wobei das Material des äußeren Gehäuses so dünn bemessen ist, dass es keine oder nur wenig Speicherkapazität für Wärme hat.
• Bezugszeichenliste

1.

Rohr aus Stahl, z.B. V2A

2.

Kupfermantel

3.

Heizband oder Heizelement

4.

Kupferrohr

5.

Lüftungsöffnungen am Behälterboden

6.

Äußerer Gehäuse

7.

Reflektorring

8.

Inneres Gehäuse

9.

Isolierschicht

10.

Raum für Luftströmung

11.

Beheizter Raum

12.

Innenrohr aus Stahl, z.B. V2A

Claims (2)

1. Heizung für einen Laborofen für C14-Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass zur guten Wärmeableitung zwischen einem Rohr aus Stahl (1), das der Aufnahme für das zu beheizende Teil, z.B. ein mit Katalysator gefülltem Quarzrohr dient, und dem Heizelement (3) eine fest angepresste Schicht aus gut Temperatur leitendes Material angeordnet ist (2), wobei das Material besser Wärme leitet als Stahl, z.B. aus weichem oder ausgeglühtem Kupfer besteht und das Heizelement (3) dort ebenfalls fest aufgepresst ist.
2. Heizung für einen Laborofen für C14-Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Abstand angeordnete Gehäuse beliebiger geometrischer Form (6;8), das innere (8) mit der Heizpatrone und einer Isolierung (9) aus Mineral- oder Glasfaser, das Äußere (6) als Berührungsschutz dienende, so dünn bemessen ist, dass es keine oder nur wenig Speicherkapazität für Wärme hat und in einem dazwischen liegenden Räumen (10) ein weiteres, ringförmiges Blech (7) angeordnet ist, das als Reflektor dient wobei das äußere Gehäuse (6) an seiner unteren Seite großzügig bemessene Öffnungen (5) besitzt und zusätzlich oben mindestens eine großzügig bemessene, zentrale Öffnung, die gleichzeitig als Zugang zum Ofen dient, wobei dann zwei kühlende Luftströmungen das äußere Gehäuse auf verträgliche Temperaturen hält.

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