DE1966175B2

DE1966175B2 - Elektrischer ofen mit einem heizelement und einer vorheizung

Info

Publication number: DE1966175B2
Application number: DE19691966175
Authority: DE
Inventors: Anne Marie Meudon Dembinski Krzysztof Tigy Faucher geb Dupre Michele Fontenay de Fleury Anthony geb Barbier, (Frankreich)
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1973-05-30
Also published as: US3571476A; DE1966175A1; GB1278658A; DE1925087B2; DE1966175C3; DE1925087A1; US3709998A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Ofen mit weniüxteiis einem Heizelement aus einem teuertesten oxydationsbeständigen Material, welches zwei ;uilhz\iindrische Hohlteile aufweist, die mit ihren »λ-πκ; v'en Seiten einander gegenüberliegen und einen g.-rin- »en Abstand voneinander haben, an einem ihrer In clen mit Strom versoigt werden und an ihrem and.-ren Ende durch einen gemeinsamen zylindrische; Abschnitt miteinander verbunden sind, und mit einer Yorheizung. die das Heizelement umgibt, wöbe! diese Baugruppe im Innern eines wärmeisolierenden Mantels angeordnet ist.

Aus der "Patentschrift 24OH) des Amtes für Erfindung- und Patentwesen in Ost-Beriin ist ein Strahler für "Hochvakuum- oder Schutzgasöfen bekannt, der aus einem geflochtenen Drahtnetz in Zylinderform und einem darin angeordneten Blechzylinder besteht, wobei jeweils das [Drahtgeflecht und der Blechzylinder am unteren Ende über einen Flansch auf ringscheibenförmigen Stromzuführungen aufliegen. Bei einem derartigen Ofen treten hinsichtlich der Halterung des Heizelementes nicht die Probleme auf wie bei dem eingangs beschriebenen elektrischen Ofen, bei dem das Heizelement, wie in der nicht vorveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 1 925 ü87 von der Anmeldern! vorgeschlagen, mit einer Vorheizun.ü vers.hen wird.

Das Heizelement eines solchen Hochtemperaturofens wird zunächst durch die Vorheizung so stark erwärmt, dal? es elektrisch leitend wird, worauf es durch Stromzuführung bis über 2000" C erhitzt wird. Bei einem Kontakt des Heizelementes mit den die Vorheizung bildenden Teilen würde bei derartigen Temperaturen die nachteilige Bildung eines Eulektikums an der Kontaktstelle begünstigt. Fernei muß berücksichtigt werden, daß die Halterung trot? der bei höheren Temperaturen auftretenden Leitfähigkeit keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den halbzylindrischen Teilen des Heizelementes bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer elektrischen Ofen der eingangs beschriebenen Art se auszubilden, daß das Heizelement auch bei sehr ho hen Temperaturen ohne gegenseitige Beeinflussung mit den die Vorheizunn bildenden Teilen und ohne

die Gefahr einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den das Heizelement bildenden Teilen gehalten wird. Ferner soll eine Überhitzung der Vorheizung vermieden werden und ein störungsfreier Betrieb des Ofens auch über längere Zeil gewährleistet sein.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Halterung zwischen dem Heizelement und den die Vorheizung bildenden Teilen vorgesehen ist, oxydatioiisbeständigem Material zwischen diesen Teilen verzichtet werden kann.

Für eine zweckmäßige Arbeitsweise des Ofens hinsichtlich der Vorheizung des Heizelementes sind Stromzuführungen vorgesehen, die einen Vorheizkreis und einen Speisekreis für das Heizelement aulweisen. wobei der Vorheizkreis ein Element zur Regulierung der Intensität des Vorheizens und der Speisekreis einen Belastuntjswiderstand aufweist, welcher

an der das Heizelement auf der Seite der Stromzufüh- io die beginnende elektrische Leitfähigkeit des Heizrung aufgehängt ist, während es mit dem anderen elemente* anzeigt und die Unterbrechung der Spei-Ende in den Ofenraum hineinragt, wobei die Halte- sun» des Vorheizkreises auslöst, damit die Vorheirung einen direkten Kontakt zwischen dem Heizelement und den die Vorheizun» bildenden Teilen ver-

zung nicht überhitzt wird.

f5am.it in dem Heizelement des Ofens, das durch

hindert.

Durch die Aufhängung des Heizelementes auf der Seite der Stromzuführung ergeben sich zahlreiche (iL-sialtungsmöglichkeiien der Halterung, die einerseits einen Kontakt mit der Vorheizung und andererdie Halterung so aufgehängt ist, daß wenigstens ein Ende des Heizelementes zum Einführen einer Probe od. dgl. offen ist, die Probe einfach eingeführt und »ehalie.. -λerden kann, wird vorteilhaftervveise ein Rohrstück sorgesehen, das an j<"'em linde mehrere

eine elektrische Leitung am Heizelement über 20 Spannbacken aufweist, die nach .-Mt eines Spannlut-

1 lalterung verhindern.
Nach einer Weiterbildung wird zur Verhinderung ■1 Bildung eines Eutektikums zwischen Heizelement ■■-.'■ Vorheizunu die Halterung aus Elementen aus ters betatigbar sind und das Einspannen einer im Heizraum des Heizelementes anzuordnenden Probe längs zweier l.'mlangsebenen ermöglichen, .vodureh die Pr.be koaxial in dem aufcehäimten Heizelement

: ■_■ in

oxydationsbeständigen Material, beispiels- 25 gehalten werden kann, ohne daß es mit diesem oder

.ise einem Metall aus der Gruppe der Platinmeile, beispielsweise in form einer Zwischenlage ausbildet.

Nach einer anderen Weiterbildung besteht die HaI-ing aus zwei halbzylindrischen Hohlteilen, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben, damit sie auch bei eventuellen Verwerfungen auf Grund der hohen Temperatur nicht miteinander in Berührung kommen und keine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.

Nach eine· weiteren Ausgestaltung kann zur einfacheren Anordnung und Zentrierung die Halterung als ein längs seiner Achse teilweise geschlitztes Rohr ausgebildet werden. Bei diesen Ausführungsformen ist vorteilhafterweise die Halterung mit einem Ende iii einem gekühlten Sockel befestigt, wobei die halbzylindrischen Hoh'iteile des Heizelementes mit den beabstandeten Enden gehalten werden, so daß durch dessen Halterung in Berührung kommt.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung, werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen

F i g. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsformen einer Halterung für das Heizelement zeigen:

Fig. 7 zeigt in einer Schnitlansicht eine weitere Ausführungsform einer Halterung;

F i g. 8 stellt in einem Längsschnitt eine Halterung für ein in anderer Weise ausgebildetes Heizelement dar:

F i ü. y zeigt einen Längsschnitt durch einen elektrischen Ofen mit einer erfindungsgemäßen Halterung des Heizelementes im Ofenraum:

Fig. U) zeigt in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgLtnäßen Hallerun a:

Fig. 11 stellt ein Schaltbild der Stromzuführungen für das Heizelement mit einem Vorheiz- und einem

die Kühlung die miteinander in Verbindung stehen- 45 Speisekreis dar.

den Teile der Halterung keine so hohe Temperatur erreichen und damit auch nicht elektrisch leitend werden. Der Sockel kann hierbei zugleich als Teil der Halterung und zu deren Zentrierung dienen.

Nach den F i «. 1 bis 6 weist ein Heizelement 1 zwei konkave halbzylindrische Teile 1 α und 1 /> auf. die einander gegenüberliegend in einem geringen Abstand voneinander angeordnet und an einen¹ Ende

Eine einfache Ausführunnsform der Haltcrunn be- 50 durch einen cenieinsamen zylindrischen Abschnitt!

steht darin, daß '.ine Platte mit einer zentralen Öffnung vorgesehen ist. an deren Rand das Heizelement aufgehängt ist. wobei die Platte in zwei Teile geteilt ist, die durch einen Verbindunt>sstci> miteinander miteinander verbunden sind, während ihre freien Enden 3 und 4 mi' elektrischem Strom gespeist werden. Von diesen beiden halbzylindrischen Teilen 1 α und 1 /) wird ein Heizraum C beurenzt. An den freien En-

verbunden sind, der außerhalb der heißen Zone liegt 55 den 3 und 4 des Heizelementes 1 ist jeweils ein und dadurch nicht elektrisch leitend wird. Flansch 5 vorgesehen, der sich nach außen erstreckt

und zur Halterung

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die beiden halbzylindrischen Teile der Halterung jeweils einen ersten Flansch auf. der sich nach des Heizelementes im Ofenraum

dient.

Damit man an den für die Flalteiung vorgesehenen

außen erstreckt und auf dem wärmeisolierenden 60 freien Enden 3 und 4 des Heizelementes eine Tempe-

Mantcl aufliegt, sowie einen zweiten Flansch, der sich nach innen erstreckt und das FIcizelcment trägt. Auch bei dieser Ausführungsform hängt das Heizelement frei in den Ofenraum, ohne daß es mit den die Vorheizung bildenden Teilen in Berührung kommt.

Vorteilhafterweise besteht die Halterung sowie das Heizelement aus feuerfesten Oxyden, die nicht miteinander reagieren, so daß auf eine Zwischenlage aus ratur unter 1700 C erhält, während die Temperatur im Heizraum C über 2000" C liegt, werden die Abmessungen ;■ und dr so ausgelegt, daß diese ausgehend von den beiden freien Enden zum gemeinsamen Abschnitt 2 hin abnehmen. Zur Vermeidung von Lichtbögen an den kalten Teilen ist der Abstand d zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern der halbzvlindrischen HohTteile 1 α und 1 /) so ausge-

legt, daß er ausgehend von den freien Enden bis zu dem gemeinsamen Abschnitt 2 hin abnimmt. Bei der Aiisführungsform nach F i g. 3 a ist beispielsweise für einen Zoncnschmelzvorgang dieser gemeinsame Anschnitt 2 zu einem Ring verkleinert.

Die in F i g. 7 dargestellte Ausführurgsform eines Heizelementes unterscheidet sich von den vorausgehenden dadurch, daß der für die Halterung vorgesehene Flansch 8 sich nach innen in den Heizraum C erstreckt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist das Heizelement mit einem zusätzlichen Heizraum CE ausgebildet, so daß der Heizraum C eine sehr große isotherme Zone bildet. Zu diesem Zweck besteht das Heizelement aus zwei rohrförmigen Elementen 11 und 12, die am einen Ende bei 11« bzw. 12 α beispielsweise mittels eines Pulvers verbunden sind, das mit dem Material der rohrförmigen Elemente ein Eutektikum bildet. Das jeweils freie Ende Wb bzsv. 12 ft dieser rohrförmigen Elemente ist für den Stromanschluß vorgesehen und zugleich durch einen nach außen ragenden Flansch zur Halterung des Heizelementes ausgebildet.

Wie aus F i g. 9 hervorgeht, weist ein mit einem Heizelement der beschriebenen Art versehener elektrischer Ofen eine Vorheizung 22 auf, die das Heiz- »5 element umgibt, wobei diese Anordnung im Innern des Ofenraumes C₁ angeordnet ist. der koaxial mit dem Heizraum C des Heizelementes 1 verläuft und von einem wärmeisolierenden Mantel 23 umgeben ist. Diese Vorheizun° kann ein z^v!indrisches Rohr 29 aufweisen, das beispielsweise aus gesintertem Aluminiumoxyd besteht und eine elektrische Widerstandswicklung 30 trägt, die beispielsweise aus Platin- Platin-Rhodium oder einer Legierung, wie beispielsweise Kanthai oder einer analogen Legierung. besteht. Diese Vorheizung soll das Heizelement 1 auf über 1000' C aufheizen. "

Zur Aufhängung des Heizelementes auf der Seite der Stromzuführung mittels der Flansche 5 im Ofenraum C₁ ist nach der Erfindung eine Halterung vorgesehen, die einen direkten Kontakt zwischen dem Heizelement und den die Vorheizung 22 bildenden Teilen verhindert.

Bei der in F i g. 9 dargestellten Ausführungsform besteht die Halterung aus Elementen 46 aus einem oxydationsbeständigem Metall, beispielsweise einem Metall der Gruppe der Platinmetalle. Diese Elemente 46 können als Zwischenlage zwischen dem Flansch 5 des Heizelementes und dem Rohr 29 der Vorheizung ausgebildet sein, auf dem der Flansch 5 aufliegt. Ohne eine solche Vorkehrung würde bei den Betriebstemperaturen die Rildung eines Eutektikums zwischen dem Zirkoniumoxyd des Heizelementes 1 und dem Aluminiumoxyd des Rohres 29 begünstigt.

Bei den in den F i g. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen weist die Halterung, die einen direkten Kontakt zwischen dem Heizelement und den die Vorheizung bildenden Teilen verhindert, zwei halbzylindrische Hohlteile aus feuerfesten Oxyden auf. auf denen die beiden halbzylindrischen Hohlteile 1 a und 1 b des Heizelementes abgestützt sind. Die Halterung ist dabei so ausgelegt, daß kein elektrischer Strom zwischen den beiden die Halterung bildenden Teilen fließen kann, selbst wenn gewisse Zonen dieser Halterung infolge der von dem Heizelement erreichten Temperaturen über 2000° C elektrisch leitend werden. Die feuerfesten Oxyde, aus denen die Halterung bzw. das Heizelement besteht, werden so gewählt, daß sie nicht miteinander reagieren. Andernfalls müßte zwischen diesen ein Bauteil aus oxydationsbeständigem Metall angeordnet werden. Besteht das Heizelement aus Zirkoniumoxyd, so kann vorteilhafterweise dieses Material auch für die Halterung verwendet werden.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 i'-t die Halterung als ein längs seiner Achse teilweise geschlitztes Rohr 50 aus einem feuerfesten Oxyd ausgebildet. Über einen gewissen Längsabschnitt des Rohres 50 erstrecken sich zwei Schlitze 50«, die ausgehend vom Ende der Stromzuführung des Heizelementes bzw. von den Flanschen 5 bis zu einem Verbindungsabschnitt etwas schmäler werden. Der Innendurchmesser D des Rohres wird so gewählt, daß die beiden halbzylindrischcn Teile des Heizelementes 1 durch den Flansch 5 auf den Enden der beiden halbzylindrischen Hohlteile des Rohres 50 liegen können, die durch die Schlitze 50« voneinander getrennt sind. Mit dem unteren Ende, an dem die beiden halbzylindrischcn Hohlteile des Rohres miteinander verbunden sind, ist das Rohr 50 in einem Sokkel 51 angeordnet, der eine Wasser- oder Luftkühlung aufweist, durch welche verhindert wird, daß dieses Ende des Rohres elektrisch leitend wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist eine Wasserkühlung im Sockel 51 mit einer Ringleitung 52 vorgesehen, in die durch eine Leitung 53 Wasser eingeleitet wird und aus der es durch eine Leitung 54 austritt. Bei der Ausführungsiorrn nach F i g. 2 erfolgt die Kühlung durch Luft. Zu diesem Zweck ist der Sockel 51 mit Kühlrippen 55 versehen, die sternförmig angeordnet sind.

Nach der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform weist die Halterung zwei halbzylindrische Hohlteile 56 α und 56 b aus einem feuerfesten Oxyd auf. Diese Hohlteile sind mit ihrer konkaven Seite einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern wenigstens 1 mm beträgt, um einen eventuellen Kontakt infolge einer Verformung durch die Temperaturerhöhung zu verhindern. Die beiden Hohlteile bestehen aus zwei Abschnitten unterschiedlicher Dicke E₁ und E₁. Jeweils mit dem Abschnitt geringster Dicke tragen die beiden Hohlteile einen der halbzvlindrischen Teile des Heizelementes 1. wie dies auch bei dem teilweise geschlitzten Rohr 50 nach den Fig. 1 and2 der Fall ist. Bei der Ausführungsform nach Fig.4 weist die Halterung einen ringförmigen Sockel 58 auf. auf dem zwei halbzylindrische Hohlteile 59« und 59 b befestigt sind, beispielsweise durch Einzementieren. Die einander gegenüberliegenden Ränder dieser Hohlteile haben einen Abstand von wenigstens 1 mm voneinander, damit, wie oben angegeben, kein elektrisch leitender Kontakt entstehen "kann. Die halbzvlindrischen Teile des Heizelementes 1 sind durch den Flansch 5 an den freien Enden der beiden halbzvlindrischen Hohlteile 59« und 59 b aufgehängt.

Nach den Fig. 5 und 6 wird das Heizelement 1 mit dem Flansch 5 auf dem Rand einer Öffnung 60 in einer Platte 61 gehalten, die auf einem Rohr 62 liegt und durch einen Schlitz 63 in zwei Teile unterteilt ist. die durch einen Verblndungssteg 61 α miteinander verbunden sind. Dieser Verbindungssteg, der auch als Distanzhalter dient, ist in einem ausreichend kalten Bereich angeordnet, so daß kein Strom zwischen den beiden Teilen der Platte fließen

selbst wenn bestimmte Zonen dieser Platte auf Grund der Temperaluieihöhung elektrisch leitend werden. Die Dicke der Platte 61 ist gering, beträgt jedoch zumindest 2 mm. In F i g. 5 ist schematisch das Rohr 29 der Vorlieizung dargestellt, das im Inneren dt·: Rohres 62 angeordnet ist, auf dem die Platte i)l aufliegt. Diese Anordnung wird in den Ofenraum C₁ des elektrischen Ofens eingebracht.

Wie Versuche zeigten, ist es mit der ;n den F i g. 5 und ft dargestellten Halterung des Heizelementes 1 möglich, in dem Ofen eine Temperatur von 2200 C mehrere Stunden lang aufrechtzuerhalten.

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform besteht die Halterung des Heizelementes 1 aus einem Rohr 65, das parallel zu seiner Achse über einen gewissen Teil seiner Länge zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 66 mit einer Breite/» aufweist. An dem Ende des Rohres, an dem die Schlitze 66 offen sind, ist ein Flansch 67 vorgesehen, der sich nach außen erstreckt, so daß die beiden halbzylindrischen Teile 1 α und 1 b des Heizelementes mit dem sich nach innen erstreckenden Flansch 8 auf dem Flansch 67 des Rohres 65 aufliegen können. Die Breite in beträgt aus den dargelegten Gründen wenigstens 1 mm. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der zylindrische Teil des Rohres 65 in einem Bereich angeordnet, in welchem die Temperaturen ausreichend niediig sind, um einen Stromdurchgang zu verhindern.

In entsprechender Weise sind bei der Ausführungsform nach F i g. 8 zur Halterung des Heizelementes Rohre 13 und 14 vorgesehen, an denen jeweils über einen Flansch die rohrförmigen Elemente 11 und 12 des Heizelementes aufgehängt sind.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 10 besteht die Halterung aus zwei halbzylindrischen Teilen 47 ο und 47 6, die einen ersten Flansch 48 α bzw. 48 6 aufweisen, der sich nach außen erstreckt und auf dem wärmeisolierenden Mantel 23 des Ofens aufliegt. An einem zweiten Flansch 49 α bzw. 49 b, der sich nach innen erstreckt, sind die beiden halbzylindrischen Teile 1 α und 1 h des Heizelementes 1 mit dem Flansch 8 so aufgehängt, daß dessen unteres Ende in den Ofenraum hineinragt, ohne daß ein Kontakt mit der Vorheizung 22 vorhanden ist.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. I bis4 und 7 ist die gesamte aus dem Heizelement 1 und der Halterung bestehenden Baugruppe im Innern des Rohres 29 angeordnet. Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 1 bis 4 hat die Halterung eine ausreichende Abmessung, die sich unter den Abschnitt 2 des Heizelementes 1 erstreckt, damit ihre Enden, die nicht elektrisch leitend werden sol'^n, außerhalb des Wirkungsbereichs der Wicklung 30 der Vorheizung liegen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 9 werden die Abmessungen der verschiedenen, den Ofen bildenden Bauteile so gewählt, daß der Durchmesser des Rohres 29 größer als das 1.5fache oder gleich dem 1.5fachcn des Durchmessers des Heizelementes 1 in seinem Nutzteil ist.

Der wärmeisolierende Mantel 23 des elektrischen Ofens nach F i g. 9 ist von einem Metallgehäuse 24 i'mgeben, das durch Wasserumlauf gekühlt werden kann. Der wärmeisolierende Mantel 23 kann aus hochtemperaturbeständigen Keramiksteinen, beispielsweise Steinen aus 99 ⁰O Aluminiumoxyd und 0.7 °-Ό Siliciumdioxyci, bestehen, und er ist so beschaffen, daß die im Inneren des Olenraumes C₁ herrschende Temperatur nahe der Temperatur des Heizelementes 1 liegt

Die Vorheizun» 22 und der wärnieisoliercnde Mantel 23 sind so ausgebildet, daß das Heizelement auf eine Temperatur gebracht werden kanu, bei der es elektrisch leitend wird, ohne daß die Yorheizwicklung überhitzt wird, wobei die Temperatur um das 1 Ieizelement homogen und relativ hoch ist. Ein guter ίο Betrieb des Heizelementes erfordert, daß die folgende Beziehung

i-⁴;y

erfüllt ist. wobei

A = der txponentialexponent in der Widerstandsgleichung

ο = ο e·^{1 3}

T_n ■- die Temperatur im Inneren des Raumes C₁ T — Temperatur des Heizelements

Das den wärmeisolierenden Mantel 23 umgebende Metallgehäuse 24 ist doppelwandig ausgebildet, wobei das Kühlwasser durch Zuführungsleitungen 32 λ und 32 b und eine Abzugsleitung 33 zirkuliert. Wie weiterhin aus F i g. 9 hervorgeht, steht der Ofenraum C₁ mit dem Außenraum durch eine obere Öffnung 34 und einen untere öffnung 35 in Verbindung, die sich beide durch den Mantel 23 und das Gehäuse 24 hindurch erstrecken. Durch diese Öffnungen kann eine nicht dargestellte, zu untersuchende Probe in den Heizraum C eingebracht werden. Die obere Öffnung 34 ist bei dem Ausführungsbesipiel nach Fig.9 mit einem durchbrochenen Rohr 38 versehen, dai eine Beobachtungsvorrichtung 39 a aufweist, durch welche die Beobachtung des Heizraumes C und die Bestimmung der dort herrschenden Temperatur möglich ist.

Auf der Höhe des Heizraumes C ist vorteilhafterweise eine zweite Beobachtungseinrichtung 39 b vorgesehen, die sich durch das Gehäuse 24, den wärmeisolierenden Mantel 23 und das Rohr 29 erstreckt und die Beobachtung des Heizraums C durch den durch die beiden halbzylindrischen Teile 1 α und 1 b gebildeten Spalt ermöglicht. In F i g. 9 ist das Heizelement 1 um 90 versetzt dargestellt.

Zum Einführen einer Probe durch die untere öffnung 35 in dem wärmeisolierenden Mantel 23 ist ein beweglicher Probenhalter 25 vorgesehen. Der Ofen und der Probenhalter 25 können an einem gemeinsamen senkrechten Träger 40 montiert sein, der auf einem Fußteil 41 befestigt ist, der nicht dargestellte Leitungen für die Zu- und Abfuhr von Wasser sowie elektrische Leitungen aufweisen kann. Der Ofen wird vorzugsweise in einer festen Stellung an dem Träger 40 mittels einer Konsole P gehalten, während der Probenhalter 25 mit dem Träger 40 durch einen Arm 42 verbunden ist. der längs eines Zahntriebes 43 verschoben werden kann. Die Betätigung erfolgt mittels eines Handgriffes 44. Mittels einer Feststellschraube 45 kann der Arm 42 in verschiedenen Stellungen um

den Träger 40 herum festgelegt werden.

Der Probenhalter 25 weist im wesentlichen ein rohrförmiges Bauteil 84. das auf dem Arm 42 beispielsweise mittels einer Schraubverbindung befestigt

309 522/259

ist. sowie ein Bauteil 85 auf. das aus einem Rohrstück 86 bestellt, das an jedem Ende mehrere Spannhacken 87 (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier) aufweist, die nach Art eines Spannfutters betätigbar sind, so «.laß die Einspannung einer Probe längs zweier L'mfangscbcnen bzw. Kreise möglich ist. Durch diese Ausgestaltung kann das gleiche Bauteil 85 für Proben verwendet werden, deren Durchmesser in weit größeren Grenzen variiert, als es für ein übliches Spannfutter mit nur einer Einspannung längs einer Umfangsebcne möglich wäre.

Die Betätigung der Spannbacken des Bauteils 85 erfolgt mittels einer Schraube 90 im Bauteil 84, die mit einer schrägen Führungsfläche 90« mit den Spannbacken zusammenwirkt, die von einem Ende des Rohrstückes 86 getragen werden, wobei die von dem anderen Ende dieses Rohrstiickes 86 getragenen Spannbacken mit einer schrägen Führungsfläche 91 zusammenwirken, die im Innern des Bauteils 84 vorgesehen ist.

Um eine gegebene Probe in den Heizraum C einzubringen, wird zunächst durch Betätigen des Handgriffs 44 der Probenhalter 25 abgesenkt, worauf die Schraube 45 gelöst und der Arm 42 um den Träger 40 vom Ofen weggeschwenkt wird. Nach dem Einsetzen der Probe in dem Bauteil 85 durch Lösen der Schraube 90 wird der Probenhalter wieder in entsprechender Weise in die öffnung 35 des Ofens eingebracht. In der Endstellung legt sich der Probenhalier satt an der öffnung 35 an, wobei sich die cigent liehe Probe im Innern des Heizraumes C befindet. Um die Stellung des Endes der Probe unabhängig von deren Länge präzis einstellen zu können, ist es \orteilhaft. die" mit einer Mittelbohrung versehene Lochschraube 90. wie sie in Fig. 9 dargestellt ist. zu verwenden. Ist die Probe in ihre Stellung gebracht, so kann die Stromzuführung eingeschaltet werden.

In den Fig. 9 und 10 sind Einspanneinricht'ingen üc/c-igt. welche Stromzufüiirungen 26« und 26 6 gegen die Enden 3 und 4 des Heizelementes drücken. Diese Einspanneinrichtungen können aus zwei halbzvlindrischen Elementen 70« und 70 b bestehen, deren Form aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist. Bei der ersten Ausführungsform werden diese Elemente durch ein Zentrierorgan 71. dessen Form Fig.9 zeigt, oder durch ein Zentrierorgan 72 nach Fig. 10 gehalten, das bei der zweiten Ausführungsform mit den beiden halbzylindrischen Hohlteilen 47 a und 47 b der Halterung zusammenwirkt. Der Strom wird den Stromzuführungen 26 a und 26 b sowie der Wicklung 30 der Vorheizung über einen in F i g. 9 schematisch gezeigten Anschluß 74 zugeführt. Die Einrichtungen der Stromversorgung für die Wicklung 30 und das Heizelement 1 sind so ausgebildet, daß sie die Tcmpcrtiturstabilität des Heizelementes gewahrleisten.

In F i g. 1 1 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform dieser Einrichtung dargestellt, die einen Vorheizkreis und einen Speisekreis für das Heizelement 1 aufweist, von denen jeder mit einer Wechselstromquellc .S' verbunden ist. Der Vorheizkreis speist die Wicklung 30 der Vorheizung über ein Element 75. das einen Transformator mit mehreren

ίο Ausgängen aufweist, der je nach der Stellung der Steuerung eines Zeitgebers oder einer Schaltuhr, die einen Teil des Elementes 75 bildet, eine mittlere oder starke Vorheizung ermöglicht. Für eine lange Lebensdauer des Heizelementes ist es erforderlich, dieses langsam und gleichmäßig auf die Betriebstemperatur zu bringen. Ferner ist in diesem Schaltkreis ein Doppelkontaktschalter 76 vorgesehen.

Zunächst wird durch den Zeitgeber eine mittlere Vorheizung während einer Stunde und danach eine

ao starke Vorheizung bis zu der Temperatur des Heizelementes 1 eingestellt, bei der es elektrisch leitend wird.

Der Speisekreis für das Heizelement 1 weist in Reihe geschaltet außer dem Heizelement selbst einen Belastungswiderstand 77 mit veränderlicher Sättigung sowie ein Amperemeter 79 auf. Der Belastungswiderstand 77 ist so ausgelegt, daß er die beginnende elektrische Leitfähigkeit des Heizelementes 1 feststellt. Wird das Heizelement elektrisch leitend, so tritt an den Klemmen des Bclastungswidcrstandcs 77 ein Spannungsabfall auf, durch den ein nicht dargestelltes Relais erregt wird, das in einer üblichen Ausschaltvorrichtung 80 vorgesehen ist. die den Doppelkontaktschalter 76 betätigt. Dieser unterbricht dann die Speisung des Vorheizkreises.

Die Spule 78 mit variabler Sättigung weist eine Steucnvicklung 78« und Arbeitswicklung 78 ft auf, die in Reihe mit dem Heizelement 1 geschaltet ist. Durch Verändern der Stärke des durch die Steuerwicklung 78 α fließenden Gleichstroms wird das Magnetfeld in der Arbeitswicklung und demzufolge deren Impedanz verändert. Der veränderliche, die'Steuerwicklurg speisende Gleichstrom wird mittels eines einstellbaren Autotransformators 81 und einer Gleichrichterbrücke 82 erzeugt. Zwischen den Klemmen des Heizelementes 1 ist ferner ein Voltmeter V eingeschaltet.

Zu Beginn eines Versuchs wird der Autotransformator 81 so eingestellt, daß sich eine Sättigungsspan-

nung ergibt, durch welche die Temperatur des Heizelementes 1 sich bei etwa 1500° C stabilisiert. lsi diese Temperatur erreicht, so wird sie weiter gesteigert, indem der Autotransformator 81 manuell verstellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Ofen mit wenigstens einem Heizelement aus einem feuerfesten oxydationsbestündigen Material, welches zwei halbzyTmdrische Hohlteile aufweist, die mit ihren konkaven Seiten eirunder gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben, an einem ihrer Enden mit Strom versorgt werden und an ihrem anderen Ende durch einen gemeinsamen zylindrischen Abschnitt miteinander verbunden sind, und mit einer Vorheizung, die das Heizelement umgibt, wobei diese Baugruppe im Innern eines wärmeisolierenden Mantels angeordnet ist, dadurch g e k e η η ζ _■ i c h π e t. daß eine Halterung (46, 47. 5«. 56. 59. dl. 65) zwischen dem Heizelement (I) und .'en die \ ölheizung bildenden Teilen (29. 30) vorgesehen ist. an der das Heizelement (1) auf der Seite der Stromzuführung aufgehängt ist. während es mit dein anderen Ende in den Ofenraum hineinragt, wobei die Halterung einen direkten Kontakt zw. sehen dem Heizelement und den die Vorheizung bildenden Teilen (29. 30) verhindert.

2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1. dadurch jiekennzeiehnei. daß die Halterung aus Elementen (46) aus einem oxsdatioiisbeständigen Material, beispielsweise einem Metall aus der Gruppe der Platinmetalle, besteht, das die Bildung eines Eutektikums verhindert.

3. Elektrischer Ofen nach An: irueh 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus zwei halbzylindrischen Hohlteilen (56h, 56 b: 5^l)a. 59b: 47«. ATb: 65) besieht, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben.

4. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als ein längs seiner Achse teilweise gcschlitzes Rohr (50) ausgebildet ist.

5. Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 3 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (50) mit einem Ende in einem gekühlten Sockel (51) befestigt ist und die halbzylindrischen Hohltcilc (Ii/. 1 b) des Heizelementes (1) mit den beabstandeten Enden trägt.

6. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung eine Platte (61) mit einer zentralen Öffnung (60) aufweist. an deren Rand das Heizelement (1) aufgehängt ist. wobei die Platte in zwei Teile geteilt ist. die durch einen Verbindungssteg (61 ei) miteinander verbunden sind.

7. Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 1 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden halbzylindrischen Teile (47«. 476) der Halterung jeweils einen ersten Flansch (48«. 48Z)) aufweisen, der sich nach außen erstreckt und auf dem wärmeisolierenden Mantel (23) aufliegt, sowie einen zweiten Flansch (49«. 49 b). der sich nach innen erstreckt und das Heizelement (1) trägt.

S. Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (47. 50. 56. 59, 61. 65) sowie das Heizelement (1) aus feuerfesten Oxyden bestehen, die nicht miteinander reagieren.

^l). Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 1 bis X. dadurch gekennzeichnet, daß Stromzuführungen (26«. 26 b) vorgesehen sind, die einen Vorheizkreis (75, 76) und einen Speisekreis (77. 78 79) für das Heizelement (1) aufweisen, wobei der Vorheizkreis ein Element (75) zur Regulierung der Intensität des Vorheizens und der Speisekreis einen Belastungswiderstand (77) aufweist, welcher die beginnende elektrische Lei;Fähigkeit des Heizelementes anzeigt und die Unterbrechung der Speisung des Vorheizkreises auslöst.

Kh Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrstück (86) vorgesehen ist. das an jedem Ende mehrere Spannbacken (87) aufweist, die nach Art eines Spannfutters betätiabar sind und das Einspannen einer im HeizraumV) des Heizelementes (1) anzuordnenden Probe längs zweier Umfangsebenen ermöglichen.