DE19813251C2 - Widerstandsheizvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Widerstandsheizvorrichtung zum Erschmelzen von Metallen, wie Edelmetallen für die Zahntechnik, mit einem zylindrischen Aufnahmeraum für die zu erschmelzenden Metalle, wenigstens einem den Aufnahmeraum umfangsseitig umschließenden hohlzylindrischen Trägerkörper mit außenwandig eingelassenem Widerstandsdraht sowie mit einem den wenigstens einen Trägerkörper umfangsseitig und aufnahmeraumbodenseitig umgebenden Isolationstopf, dessen Umfangs- und Bodenwandung von einem Metallgehäuse umgebbar ist, wobei zwischen dem wenigstens einen Trägerkörper und dem Isolationstopf ein im wesentlichen hohlzylindrischer Aufnahmekörper für den wenigstens einen Trägerkörper angeordnet ist und wobei der Widerstandsdraht beweglich in schraubenförmig verlaufenden Vertiefungen des wenigstens einen Trägerkörpers angeordnet ist.

Derartige Widerstandsheizvorrichtungen zum Erschmelzen von Edelmetallen für die Zahntechnik ermöglichen dauerhafte, maximale Gießtemperaturen von ca. 1.450 Grad unter atmosphärischem Druck. Der den äußeren Abschluß bildende Isolationstopf besteht zumeist aus Keramikmaterial, in diesen ist dann der Trägerkörper mit dem Widerstandsheizdraht eingesetzt. Der Draht ist außenwandseitig in den Trägerkörper eingelassen und in der Regel fest eingebettet, was den Nachteil hat, daß bei einem Reißen des Trägerkörpers auch die Drahtwicklung mit zerstört werden kann.

Aus diesem Grund ist aus der DE-AS 10 60 515 eine Widerstandsheizvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt geworden, die als beheizter Tiegelofen für analytische und metallurgische Zwecke dient und bei der der Widerstandsdraht beweglich in schraubenförmig verlaufende Vertiefungen eingelegt ist. Ein zwischen dem Trägerkörper und dem Isolationstopf vorgesehener zusätzlicher Aufnahmekörper in Form eines Umhüllungsgefäßes soll bei dieser bekannten Anordnung verhindern, daß der Widerstandsdraht aus den Vertiefungen herausfällt.

Daneben ist aus der DE-PS 1 80 432 ein elektrischer Muffelofen für zahnärztliche Zwecke bekannt geworden. Bei diesem ist ein Muffelteil mit einer ersten Heizdrahtwicklung versehen und es ist auf einem weiter außen liegenden Trägerkörper eine zweite Heizdrahteinrichtung, bestehend aus einer inneren und einer äußeren Widerstandsspule, angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Widerstandsheizvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine höhere Leistungsaufnahme möglich ist, ohne daß die Dimensionierung dieser Vorrichtung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen vergrößert werden muß.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie vorsieht, daß die Widerstandsheizvorrichtung zumindest zwei koaxial ineinanderliegende und aneinandergrenzende hohlzylindrische Trägerkörper aufweist, wobei jeder Trägerkörper außenwandseitig zumindest eine, vorzugsweise zwei schraubenförmig verlaufende Vertiefungen zur beweglichen Aufnahme eines Widerstandsdrahtes aufweist. Auf diese Weise kann eine hohe Leistungsaufnahme und somit eine hohe Temperatur bis in den Bereich zwischen 1500 Grad und 1550 Grad im Aufnahmeraum erzielt werden. Zugleich besteht die Möglichkeit, mehr als zwei Trägerkörper mit Drahtwicklungen zu verwenden und dadurch die Temperatur im Aufnahmeraum noch weiter zu erhöhen.

Die außenwandseitig in dem jeweiligen Trägerkörper vorgesehenen Vertiefungen, wie Nuten, sollten eine Ganghöhe h von 3 mm bis 7 mm, vorzugsweise etwa 5 mm aufweisen. Die schraubenförmigen Vertiefungen verlaufen parallel zueinander, wobei vorzugsweise eine mittige Anordnung zueinander zur Vergleichmäßigung des Verlaufes der Wicklungen gewählt ist.

Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Widerstandsheizvorrichtung ist der in einer schraubenförmigen Vertiefung eines der Trägerkörper verlaufende Draht mit dem in einer schraubenförmigen Vertiefung des anderen Trägerkörpers verlaufenden Draht elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet. Im Rahmen der Erfindung besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Widerstandsheizdrähte eines jeden Trägerkörpers bifilar gewickelt sind, so daß eine Verschaltung der Heizdrähte zwischen den Trägerkörpern nicht erfolgen muß.

Die Trägerkörper selbst bestehen vorzugsweise aus einem gasdichten Keramikmaterial, welches auch bei den erzielten hohen Gießtemperaturen die erforderliche Gasdichtigkeit aufweist.

Losgelöst hiervon ergeben sich besonders gute Ergebnisse, wenn die Trägerkörper gleiche Wandstärken aufweisen. Auch sollte der den äußeren Trägerkörper umfangsseitig umgebende Aufnahmekörper, der in erster Linie der Fixierung der beweglich eingelegten Heizdrähte dient, der aber zugleich auch eine zusätzliche Isolation bietet, eine den Wandstärken der Trägerkörper entsprechende Wandstärke aufweisen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines vertikalen Schnittes durch eine zusammengesetzte Widerstandsheizvorrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Aufnahmekörper,

Fig. 3 einen ersten Trägerkörper in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 4 eine Detaildarstellung des Trägerkörpers nach Fig. 3,

Fig. 5 einen zweiten Trägerkörper in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 6 eine Detaildarstellung des Trägerkörpers nach Fig. 5 und

Fig. 7 ineinander angeordnete Aufnahmekörper sowie Trägerkörper nach den Fig. 2 bis 6 in geschnittener Darstellung.

In den Figuren ist rein prinzipiell eine topfförmige Widerstandsheizvorrichtung 10 zum Erschmelzen von insbesondere Edelmetallen bestimmt für die Dentaltechnik dargestellt. In der entsprechenden Widerstandsheizvorrichtung 10 sollen Temperaturen in der Größenordnung zwischen 1500 Grad und 1550 Grad bei atmosphärischem Druck erzeugt werden.

Die Widerstandsheizvorrichtung 10 besteht aus einem topfförmigen Isolationskörper 12, der - nicht dargestellt - seinerseits von einem Metalltopf umgeben sein kann. Die Wandstärke sowie die Dicke des Bodens des Isolationstopfes 12 ist vorzugsweise gleich. Als Maß kann ein Wert von 20 mm beispielhaft angegeben werden.

Der Isolationstopf 12 umschließt einen Innenraum 14, in dem koaxial zueinander und koaxial zur Mittelachse 16 des Isolationstopfes 12 von außen nach innen ein Aufnahmekörper 18, ein erster Trägerkörper 20 sowie ein zweiter Trägerkörper 22 angeordnet sind. In radialer Richtung betrachtet liegen die Trägerkörper 20, 22, der Aufnahmekörper 18 sowie der Isolationstopf 12 in Bezug auf seine Innenwandungsfläche aufeinander.

Der Isolationstopf 12 besteht vorzugsweise aus einem Faserkeramikmaterial. Der Aufnahmekörper 18 kann aus einem entsprechenden Material, insbesondere hochtemperaturfestem Keramikmaterial bestehen.

Um in dem verbleibenden von dem inneren Trägerkörper 22 begrenzten Innenraum 14 die erforderliche Temperatur zu erzeugen, ist eine Widerstandsheizung vorgesehen, deren Drahtwicklungen außenwandseitig in die Trägerkörper 20, 22 eingelassen sind. So weist der innere Trägerkörper 22 in seiner Außenwandung 24 eine schraubenförmig verlaufende Vertiefung 26 auf, in der ein Widerstandsheizdraht 28 verläuft, und zwar derart, daß eine Beweglichkeit gegeben ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß dann, wenn der Trägerkörper 22 reißen sollte, eine Relativbewegung des Drahtes 28 zum Trägerkörper 22 mit der Folge möglich ist, daß ein Zerstören nicht erfolgt. Somit bleibt die Funktionstüchtigkeit der Widerstandsheizvorrichtung 10 bestehen.

Wie anhand der Fig. 1 verdeutlicht werden soll, sind in der Außenwandung 24 des Trägerkörpers 22 zwei parallel zueinander verlaufende schraubenförmige Vertiefungen oder Nuten 26, 30 eingebracht, in denen gegebenenfalls als Bifilarwicklung angeordnete Widerstandsdrähte frei beweglich verlaufen.

Entsprechend weist der äußere Trägerkörper 20 in seiner Außenwandung 32 zwei parallel zueinander verlaufende schraubenförmige Vertiefungen oder Nuten 34, 36 auf, in denen ein Heizdraht 38 oder zwei Heizdrähte parallel zueinander verlaufen.

Die Vertiefungen 26, 30 bzw. 34, 36 sind parallel und zu beiden Seiten im gleichen Abstand zueinander eingebracht, so daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Heizdrähte 28, 36 über die Umfangswandungen 24, 32 ergibt.

Dadurch, daß zwei Trägerkörper zur Aufnahme von Heidrahtwicklungen vorgesehen sind, ist im Vergleich zu bekannten Widerstandsheizvorrichtungen eine höhere Leistungsaufnahme möglich. Ferner ist durch den Trägerkörper 20 eine erhöhte Wärmeisolierung gegeben, durch die eine Temperaturerhöhung in der Aufnahme 14 im gewünschten Umfang ohne zusätzliche Belastung der Wicklungen möglich ist.

Die Heizdrähte 28, 38 sind in den Vertiefungen 26, 30, 34, 36 als Bifilarwicklungen verlegt, wobei vorzugsweise der in einer der Vertiefungen - z. B. der Vertiefung 26 des inneren Trägerkörpers 22 - verlaufende Draht über eine nicht dargestellte Bohrung zu einer der schraubenförmigen Vertiefungen - z. B. der Vertiefung 36 - in dem äußeren Trägerkörper 22 geführt ist. Umgekehrt wird der in der parallel hierzu verlaufenden Vertiefung 34 beweglich angeordnete Draht 38 zu der weiteren Vertiefung 30 des inneren Trägerkörpers 22 geführt. Die jeweiligen Drahtenden werden sodann stirnseitig aus den Trägerkörpern 20, 22 zum Anschluß an eine Energiequelle geleitet.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, innerhalb eines Trägerkörpers jeweils einen Draht bifilar zu verlegen, ohne daß die Erfindung verlassen wird.

Als Widerstandsheizdrähte eignen sich insbesondere solche aus Rhodium oder/und sonstige geeignete Materialien.

Eine entsprechende Widerstandsheizvorrichtung 10 kann z. B. eine Höhe von in etwa 95 mm bei einem Durchmesser von 80 mm aufweisen. Der Innenraum selbst kann eine Höhe von 75 mm und einen Durchmesser von 20 mm besitzen. Die Wandstärken der Trägerkörper 22, 20 sowie des Aufnahmekörpers 18 sollten gleich groß sein und können z. B. 3 mm betragen.

Die schraubenförmig verlaufenden Vertiefungen 26, 30, 34, 36 sollten eine Ganghöhe zwischen 3 mm und 8 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 mm, aufweisen. Die Vertiefungen eines jeden Schraubenganges selbst verlaufen parallel und im gleichen Abstand zueinander.

Claims (12)

1. Widerstandsheizvorrichtung (10) zum Erschmelzen von Metallen, wie Edelmetallen für die Zahntechnik, mit einem zylindrischen Aufnahmeraum (14) für die zu erschmelzenden Metalle, wenigstens einem den Aufnahmeraum (14) umfangsseitig umschließenden hohlzylindrischen Trägerkörper (20, 22) mit außenwandig eingelassenem Widerstandsdraht (28, 38) sowie mit einem den wenigstens einen Trägerkörper (20, 22) umfangsseitig und aufnahmeraumbodenseitig umgebenden Isolationstopf (12), dessen Umfangs- und Bodenwandung von einem Metallgehäuse umgebbar ist, wobei zwischen dem wenigstens einen Trägerkörper (20, 22) und dem Isolationstopf (12) ein hohlzylindrischer Aufnahmekörper (18) für den wenigstens einen Trägerkörper (20, 22) angeordnet ist und wobei der Widerstandsdraht (28, 38) beweglich in schraubenförmig verlaufenden Vertiefungen (26, 30, 34, 36) des wenigstens einen Trägerkörpers (20, 22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei koaxial ineinanderliegende und aneinandergrenzende hohlzylindrische Trägerkörper (20, 22) vorgesehen sind und daß jeder Trägerkörper (20, 22) außenwandseitig zumindest eine schraubenförmige Vertiefung (26, 30, 34, 36) zur beweglichen Aufnahme eines Widerstandsdrahtes (28, 38) aufweist.

2. Widerstandsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Trägerkörper (20, 22) außenwandseitig zwei parallel zueinander und schraubenförmig verlaufende Vertiefungen (26, 30, 34, 36) wie Nuten zur beweglichen Aufnahme von Widerstandsdraht (28, 38) aufweist.

3. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer schraubenförmigen Vertiefung (26, 30) eines der Trägerkörper (22) verlaufende Widerstandsdraht (28) mit dem in einer schraubenförmigen Vertiefung (34, 36) des anderen Trägerkörpers (20) verlaufenden Widerstandsheizdraht (38) elektrisch in Reihe geschaltet ist.

4. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer schraubenförmigen Vertiefung (26, 30) eines der Trägerkörper (22) verlaufende Widerstandsdraht (28) mit dem in einer schraubenförmigen Vertiefung (34, 36) des anderen Trägerkörpers (20) verlaufenden Widerstandsheizdraht (38) elektrisch parallel geschaltet ist.

5. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den schraubenförmigen Vertiefungen (26, 30, 34, 36) beweglich angeordneten Widerstandsdrähte (28, 38) als Bifilarwicklungen verlegt sind.

6. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Vertiefungen (26, 30, 34, 36) eine Ganghöhe h von 3 mm bis 7 mm, insbesondere etwa 5 mm, aufweisen.

7. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Außenwandung (24, 32) des Trägerkörpers (22, 20) verlaufenden schraubenförmigen Vertiefungen (26, 30, 34, 36) im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind.

8. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkörper (20, 22) aus einem gasdichten Keramikmaterial bestehen.

9. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkörper (20, 22) gleiche Wandstärke aufweisen.

10. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (18) und die Trägerkörper (20, 22) gleiche Wandstärke aufweisen.

11. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkörper (20, 22) aus einem hochtemperaturfesten Keramikmaterial besteht.

12. Widerstandsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationstopf (12) aus einem Faserkeramikmaterial besteht.