DE1934965B2 - Aus mehreren lagen einer metallfolie aufgebauter strahlungsschutzmantel fuer einen vakuumofen - Google Patents

Description

Es werden heute Vakuumöten mit großem Nutzraum benötigt, hauptsächlich um große Werkstücke, z. B. Teile von Fahrzeugen, insbesondere auch von Luft- und Weltraumfahrzeugen, und Sateliten unter Vakuum testen, glühen, entgasen oder löten zu können. Um ein wirtschaftliches Arbeiten zu ermöglichen, sollen diese öfen schnell aufheizbar und abkühlbar sein, dürfen also keine zu große Wärmekapazität besitzen. Sie müssen ferner betriebssicher sein, damit nicht durch häufige Reparaturen große Ausfallzeiten entstehen.

Nach dem bekannten Stand der Technik wurde der Nutzraum eines Vakuumofens von einem oder mehreren, meist zylinderförmigen Mänteln eines wärmereflektierenden Bleches umgeben, ebenso wurden die Stirnseiten des so gebildeten zylinderischen Nutzraumes durch Strahlungsschutzbleche abgedeckt. Als Werkstoff für die Strahlungsschutzbleche eignen sich Metalle, die bei der gewünschten Ofentemperatur ihre Eigenfestigkeit behalten; für Hochtemperaturöfen werden Bleche aus Wolfram, Tantal oder Molybdän benutzt. Für größere öfen werden die Strahlungsschutzbleche wegen des hohen Preises der genannten Metalle kostspielig, und sie können wegen ihres großen Gewichtes nur mit Hebevorrichtungen vorsichtig aus dem Ofen ein- und ausgebaut werden, wenn sie z. B. gereinigt oder repariert werden müssen. Wegen ihrer Sprödigkeit kommt es bei Wolfram- und Molybdän-Teilen häufig zu Brüchen und Rissen. Reparaturen sind verhältnismäßig häufig erforderlich, weil sich die Strahlungsschutzzylinder bei den hohen Temperaturen im Ofenraum leicht verziehen.

Um Gewicht einzusparen, wurden auch schon sehr dünne Bleche und schließ'ich solche von Foliendicke verwendet. Dabei ergaben sich neue Probleme. Die dem herkömmlichen Vorbild entsprechend auf Haltevorrichtungen durch Nieten od. dgl. befestigten Folien rissen schon bei der geringsten Beanspruchung, wie sie schon durch leichtes Verziehen der Haltevorrichtung zustande kommen konnte, an den Haltepunkten aus. Bei der Verwendung sehr dünner Folien oder Bleche konnte es auch leicht geschehen, daß sie sich bei hohen Temperaturen unter der geringsten mechanischen Beanspruchung derart verformten (Zipfelbildung an den Aufhängepunkten), daß der Strahlungsschutzschirm schon nach kurzer Betriebsdauer nicht mehr brauchbar war. Deshalb wurde danach getrachtet, möglichst verzugsfreie stabile Gerüste für die aufzumontierenden Folien zu bauen, was schwierig ist und hohe Kosten verursacht.

Unter anderem ist eine Konstruktion bekannt, bei welcher die einzelnen dünnen Strahlungsschutzbleche an einem kräftigen Tragßansch befestigt sind und der Abstand zwischen den einzelnen Blechen bzw. Metallfolien durch dazwischengelegte Drähte gewährleistet wird. Bei dieser bekannten Lösung smd die Bleche bzw. Folien mit den Drähten verschweißt, was beim geringsten Verziehen zum Zerreißen der Folien führen kann.

Auch die Verwendung einer unter Zwischenlage von Dähten zu einer Rolle aufgewickelten Metallfolie als Strahlungsschutzschirm ist schon vorgeschlagen worden. Diese und andere bekannte Lösungen haben den Nachteil, daß für große Strahlungsschutzschirme breite Metallfolien benötigt werden, die nicht leicht erhältlich, jedenfalls aber teuer sind. Außerdem m«R der Aufbau eines Strahlungsschutzschirmes mit großflächigen Folien sehr sorgfältig durchgeführt werden.

Die Nachteile der Verwendung von Folien bei Strahlungsschutzschirmen für Vakuumöfen zu vermeiden, deren Vorteile aber zu nutzen, ist das Ziel der Erfindung Es ist erstmals eine wirtschaftliche Lösung gelungen, welche — wie eingehende Erprobungen gezeigt haben — äußerst betriebssicher ist und eine lange Lebendauer ergibt.

Der erfindungsgemäße, aus mehreren Lagen einer metallfolie aufgebaute Strahlungsschutzmantel für einen Vakuumofen ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen Tragrahmen mit gitterförmig angeordneten Stäben aufweist und die einzelnen Lagen der Metallfolie mit dem Tragrahmen und unter sich vernäht sind.

Dieser Aufbau ist überraschenderweise gegenüber Verziehen völlig unempfindlich. Durch das Nähen kommt eine Verbindung der Folien untereinander über einür größeren Fläche zustande, und zwischen dem Folienwickel und dem gitterförmigen Haltegerüst ist keine starre Verbindung mehr erforderlich, wodurch das störende bisherige Ausreißen an den Befestigungsstellen entfällt.

Durch die mehrlagigen Folien wird auch ein sehr wirksamer Strahlungsschutz erreicht. Die Tatsache, daß die einzelnen Folienlagen sich an vielen Punkten gegenseitig berühren, beeinträchtigt entgegen der Erwartung ihre Wirksamkeit als Strahlungsschutz offenbar kaum.

Der aus Metallfolie aufgebaute erfindungsgemäße Strahlungsschutzmantel ist, wie auch aus dem nachfolgenden Beispiel hervorgeht, leicht herzustellen und ergibt im Verhältnis zu den bisher benutzten schweren Blechzylindern eine enorme Gewichtseinsparung um den Faktor 3 bis 6.

Auch besitzt der Strahlungsschutzmantel nach der Erfindung eine viel geringere Dicke als eine entsprechend wirksame Anordnung von mehreren Blcchzylindcrn erfordern würde, so daß sich als weiterer Vorteil der Erfindung ein wesentlich vergrößerter Ofennutzraum bei gleichen Kesscldimcnsionen ergibt. Einer der wichtigsten Vorteile der Erfindung wird jedoch, wie erwähnt, darin gesehen, daß der neue Strahlungsschutzmantcl sich auch bei den höchsten vorkommenden Temperaturen praktisch nicht verzieht.

Diese große Verzugsfreiheit gewährleistet eine geringere Störanfälligkeit, wobei überdies eine allfälligc

Reparatur leicht ohne großen Aufwand durchgeführt werden kann. Infolge der verhältnismäßig geringen Metallmasse, die der aus Folien aufgebaute Strahlungsschutzmantel aufweist, besitzt er auch eine sehr geringe Wärmeträgheit und kann daher mit gegebener Heizleistung schnell auf die Betriebstemperatur gebracht und wieder abgekühlt werden. Andererseits kann auch Heizleistung eingespart werden, so daß sich eine größere Wirtschaftlichkeit ergibt.

In der Zeichnung bezeichnet 1 den zwecks Kühlung mittels durchströmenden Kühlmediums doppelwandig ausgeführten Ofenkessel, 2 dessen Deckel und 3 eine Abstellfläche, auf welcher das im Ofen zu behandelnde Gut 4 mittels der Stützen 5 ruht. 6 bezeichnet symbolisch die elektrischen Heizkörper, ζ. B. Heizdrähte, welche über die Stromzuführung 7 mit Heizstrom versorgt werden. Entsprechend der Erfindung ist im Ofeninnern der Strahlungsschutzmantel 8 angeordnet, welcher die Aufgabe hat, die vom Heizkörper und vom erhitzten Gut ausge- _ao sandte Wärmestrahlung in den Nutzraum zurückzureflektieren. Dieser Strahlungsschutzmantel ist an der Halterung 9 befestigt und im einzelnen gemäß F i g. 2 aus Metallfolie hergestellt.

Die F i g. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der F i g. 1.10 bezeichnet einen der als Träger füi die Heizkörper 6 und das Fofienpakrt dienenden vertikal SfgSeten Haltestäbe, die in ihrer Gesamtheit ein von der Haltevorrichtung 9 getragenes Gitter bilden.

Die Fig 2 zeigt ferner ein aus acht Lagen einer dünnen Tantalfolie 11 bestehendes Filterpaket, wobei zSen den Leinen Folien Molybdän-Drähte 12 Z Distanzstücke eingelegt sind Das Folienpaket bildet einen den Innenraum des Ofens umschließenden Mantel, der an den Stäben 10 mittels dunner Drahte 13^genäht ist. Auch die einzelnen Folienlagen sind unter sich mit dünnem Draht vernäht, um der Anordnung einen besseren Halt zu verleihen

Die Foliendicke wird zweckmäßig geringer as 0 05 mm gewählt, wodurch bei voller Wirksamkeit als Strahlenreflektor eine große Materialeinsparung er-

Auuer durch eingelegte Drahte können die Distanzstücke zwischen den Folien in mannigfacher Weise anders ausgebildet werden, z. B. können dünne P öhre oder gewellte Bänder eingelegt werden.
'Die Stirnseiten des zylinderischen Ofenraumes können als Strahlungsreflektor«! bishenger Bauart ausgebildet werden, oder es können hierfür ebenfalls Folienpakete verwendet werden. Die Fig. 2 zeigt oben und unten eine Anordung von je drei Reflektoren 14 bzw. 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aus mehreren Lagen einer Metallfolie aufgebauter Strahlungsschutzmantel für einen Vakuumofen, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Tragrahmen mit gitterförmig angeordneten Stäben aufweist und die einzelnen Lagen der Metallfolie mit dem Tragrahmen und unter sich veinäht sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie eine Dicke von weniger als 0,05 mm aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Lagen der Metallfolie Drähte eingelegt sind.