DE1540750C - Anschlußstuck fur stabförmige in einem Hochtemperaturofen eingespannte Heizkörper - Google Patents

Description

Diese Ausführung des Anschlußkörpers macht Herstellen der Anschlußstücke und ein leichtes Ausihn für eine Anwendung in Vakuumöfen, Hoch- und wechseln der Heizkörper ermöglicht.
Überdruckgefäßen, in denen ein Graphitausgleicher Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes

vorgesehen ist, unbrauchbar, da es unmöglich ist, der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeieine wirksame Dichtung mit einer sehr kleinen Gleit- 60 spielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erreibungszahl über einen großen Temperaturbereich läutert. Es zeigt

funktionsfähig herzustellen, denn schon bei einer nur F i g. 1 ein als mäanderförmige Schiene ausgebil-

minimalen Ausdehnung würde der Anschluß einer detes Anschlußstück im Längsschnitt,
starren Befestigung in der Wand gleichkommen. F i g. 2 ein als eine mäanderförmige Doppel-

Bei hohen Temperaturen über 1500 bis 1800° C 65 schiene ausgebildetes Anschlußstück im Längsdes Heizstabes wird eine nichtgekühlte Wand bis zur schnitt,

Schmelztemperatur des Wandmaterials überhitzt. Bei Fig. 3 ein aus zwei mäanderförmigen Schienen

einer gekühlten Wand tritt am Heizstab wegen des gebildetes Anschlußstück im Längsschnitt,

Fig.4 ein Anschlußstück in .Form eines Faltenrohres, '

F i g. 5 ein Anschlußstück in Form einer zylindrischen Schraubenfeder und

F i g. 6 ein Anschlußstück in Form einer konischen Schraubenfeder.

Wie aus Fig. 1,2 und 3 ersichtlich ist, weist das mäanderförmige Anschlußstück mehrere elastische Elemente in Form von Mäanderwindungen 2 auf. An einen Heizkörper 3 wird das Anschlußstück durch eine ungekiihlte Kontaktschraubc 4 mit einer Mutter und an eine Stromzuführungsschiene 6 durch Schrauben 8 angeschlossen.

Das in Form eines Faltenrohrs (F i g. 4) ausgeführte Anschlußstück weist mehrere elastische Elemente in Form von Falten 8 auf. Der Anschluß an den Heizkörper 3 erfolgt durch die ungekiihlte Kontaktschraube 4. Die Stromzuführungsschiene 10 wird unmittelbar auf das Anschlußstück aufgeschraubt.

Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die Anschlußstücke in Form von Schraubenfedern (zylindrisch in Fig. 5 und konisch in Fig. 6) ausgeführt und weisen mehrere elastische Elemente in Form von Schraubenwind.ungen M auf. Diese Anschlußstücke werden an Heizkörper durch ungekiihlte Kontaktschrauben 4 angeschlossen. Die Verbindung mit der Stromzuführungsschiene 10 erfolgt durch deren Aufschrauben auf die Anschlußstücke.

Die Stromzuführungsschiene (oder Verbindungsschiene) kann zwei, drei oder mehr Heizkörper durch die entsprechende Anzahl von Anschlußstükken vereinigen.

Die Anschlußstücke haben folgende Wirkungsweise: Fließt ein Strom durch die Heizkörper, so werden diese bis auf eine hohe Temperatur (1800 bis 3200° C) erhitzt. Dabei werden die Wärmeausdehnungen der Heizkörper unter der Einwirkung einer Reihe von Faktoren (die unterschiedliche chemische Zusammensetzung, Dichte, Länge, Durchmesser

u. a.) verschieden ausfallen. Daher wird jeder Heizkörper zur Verhütung einer Beschädigung mit einem eigenen Graphitanschlußstück versehen, das ihn sich unabhängig von den übrigen Heizkörpern ausdehnen läßt. Ein Ausgleich erfolgt auf Grund der elastischen Verformung der Mäanderwindungen2 (Fig. 1, 2,3), der Falten 9 (Fig. 4) und der Schraubenwindungen 12 (Fig. 5 und6).

Die beschriebenen Hochtemperaturanschlußstücke zur Aufnahme von Wärmedehnungen von Heizkörpern sind einfach im Aufbau und in der Herstellung und in einem Temperaturbereich von 1800 bis 3200° C praktisch bei beliebigen Umgebungsdrücken betriebsfähig. Als Umgebungsmedium kann ein Gas oder eine Gasmischung genommen werden, die mit Graphit bei den angegebenen Temperaturen nicht zusammenwirken. Dies können Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Ammoniak sowie Edelgase sein. Die Anschlußstücke ermöglichen die Konstruktion und den Bau von elektrisch beheizten Gefäßen (Elektroöfen) mit einem oder mehreren Heizkörpern mit kleinen Abmessungen. Dadurch wird es möglich, Elektroöfen zu bauen, die für hohe Arbeitsdrücke (in der Größenordnung von mehreren Hunderten at) beas rechnet sind. Die Delmungsaufnahme der Anschlußstücke kann auf zweierlei Art geregelt werden:

a) durch eine Änderung der Anzahl der Mäanderwindungen 2 (Fig. 1, 2, 3), der. Falten 9 (Fig. 4) bzw. der Schraubenwindungen 12 (Fig. 5 und6),

b) durch eine Änderung der Mäanderwindungslänge (Fig. 1, 2, 3) der Differenz zwischen dem äußeren und inneren Durchmesser der Falten 9 (Fig. 4) und des Verhältnisses zwisehen der Höhe und Breite des Schrauben-

federnquerschnittes (Fig. 5, 6).
Die Hauptabmessungen der Anschlußstücke hängen von der Größe ihrer Dehnungsaufnahme und den Abmessungen der Heizkörper ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 starken Wärmeabzugs ein großer Temperaturabfall Patentansprüche: entlang der Achse des Heizstabes auf. Bei gekühlter Wand ist es daher unmöglich, den

1. Anschlußstück für stabförmige in einem Heizstab wegen des großen Wärmeabzugs an das Hochtemperaturofen insbesondere für Vakuum 5 Kühlmittel an der Wand auf die notwendige Tempe- und Hochdruckbetrieb eingespannte Heizkörper, ratur zu erhitzen: Dabei müssen große unökonomiwelches dem Ausgleich von temperaturbedingten sehe Verluste'an Energie in Kauf genommen werden, Längenänderungen des Heizkörpers dient und und außerdem ist ein Temperaturabfall im Heizstab mit einer Stromzuführungsschiene verbunden ist, unvermeidlich. .

dadurch gekennzeichnet, daß es aus.io Andererseits ist es bei ungekühlter Wand unmög-Graphit besteht, an der Ofenwand starr befestigt lieh, den Heizstab auf die maximal erforderliche ist und derartig ausgebildet ist, daß es in sich ela- Temperatur zu erhitzen, da die Dichtung über das für stisch in Richtung der Längenänderung des Heiz- dieses Dichtungs- und Wandmaterial zulässige Maß körpers verformbar ist. . . erhitzt wird.

2. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch 15 Aus der deutschen Patentschrift 623 195 ist ein gekennzeichnet, daß es als eine mäanderförmige elektrischer Widerstandsofen bekannt, dessen Heiz-Schiene ausgebildet ist. widerstand aus zwei konzentrischen Elementen be-

3. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch steht, von denen das eine spiralförmig ausgebildet ist, gekennzeichnet, daß es als eine mäanderförmige und die an ihrem einen Ende an den Stromzufüh-Doppelschiene ausgebildet ist. 20 rungsstücken befestigt und an ihrem anderen Ende

4. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch miteinander verbunden sind, wobei die beiden aus gekennzeichnet, daß es in Form eines Faltenrohrs Graphit bestehenden Elemente ohne Zwischenschalausgebildet ist. turig eines festen Isolierstoffes konzentrisch zueinan-

5. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch der angeordnet und sowohl miteinander als auch mit gekennzeichnet, daß es in Form einer zylin- 25 den Stromzuführungsstücken durch Gewinde verbundrischen Schraubenfeder ausgebildet ist. den sind. Hierbei sind die Heizkörper so ausgebildet,

6. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch daß sie sich selber ausdehnen können, ein besonderer gekennzeichnet, daß es in Form einer konischen Ausgleicher ist bei diesen Heizkörpern gar nicht not-Schraubenfeder ausgebildet ist. wendig. Derartige Heizkörper erfordern einen hohen

30 Konstruktionsaufwand. Ein Austausch der Heizkörper ist sehr kompliziert.

Außerdem war es in der Fachwelt nicht bekannt,

daß Körper, aus Graphit, die bekanntlich sehr spröde

sind, bei hohen Temperaturen eine so große Elastizi-

35 tat aufweisen, daß sie als Ausgleichselemente eine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschlußstück ausreichende Funktionssicherheit gewährleisten würfür stabförmige in einem Hochtemperaturofen, insbe- den.

sondere für Vakuum- und Hochdruckbetrieb, einge- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlußstück

spannte Heizkörper, welches dem Ausgleich von der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das netemperaturbedingten Längenänderungen des Heiz- 40 ben einem einfachen Aufbau auch einen hermetikörpers dient und mit einer Stromzuführungsschiene sehen Abschluß von Vakuum- oder Hochdruckelekverbunden ist. troöfen gewährleistet.

Aus der deutschen Patentschrift 882 880 ist ein Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht,

Anschlußkörper für Heizstäbe in elektrischen Wider- daß es aus Graphit besteht, an der Ofenwand starr standsöfen bekannt, der einen aus Graphit oder gut 45 befestigt ist und derart ausgebildet ist, daß es in sich leitender Kohle bestehenden Anschlußkörper mit 'elastisch in Richtung der Längenänderung des Heizeinem mit Silizium metallisch angereicherten Silizi- körpers verformbar ist.

umkarbidüberzug besitzt. Dieser mit einem Überzug Durch die Verwendung des Graphits wird ein

versehene Anschlußkörper ist nicht in der Lage, ir- hochtemperaturbeständiges Anschlußstück geschafgendwelche Dehnungen des Heizkörpers aufzuneh- 50 fen, das starr an der Ofenwand befestigt ist, wodurch men, hierzu dient eine Zylinderfeder außerhalb des alle Probleme, die bei den bekannten gleitenden BeOfens. Hierbei ist der Anschlußkörper in einem Ke- festigungen auftreten, vermieden werden, und durch ramikkörper angeordnet, der verschiebbar sein muß, die in sich elastische entlang der Längenänderung da sonst die Zylinderfeder nicht wirksam werden des Heizkörpers gerichtete Verformbarkeit wird ein kann. 55 einfacher Aufbau erreicht, der auch ein einfaches