DE2044222A1

DE2044222A1 - Rohrofen

Info

Publication number: DE2044222A1
Application number: DE19702044222
Authority: DE
Inventors: Peter R. Dr. Ing. Nuss bäumen; Gammel Gregor Dipl.-Phys. Dossenheim; Heidtmann Uwe Nussloch; Sahm (Schweiz). M
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1970-09-07
Publication date: 1972-02-10
Also published as: NL7110243A; DE7033267U; FR2101906A5; CH519149A

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

R ο h r ο f e η ' ;

Die Erfindung betrifft einen Bohrofen mit einem zylinderförmigen Innenteil, der Glühkammer, einem den Innenteil mantelförmig umgebenden Aussente11 und Mitteln zum Zuführen von Wärme, dem Heizteil.

Bei der Wärmebehandlung von Metallen, Halbleitern und anderen Materialien besteht häufig die Forderung, langgestreckte Glühofen einzusetzen, die einen gleichmässigen Temperaturverlanf über die gesamte Länge der Glühkammer aufweisen.

Bei herkömmlichen Glühofen, bestehen die Wandungen aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, die durch elektrische Heizelemente, heisse Gase etc. aufgeheizt werden. Neben einem schlechten Wirkungsgrad haben derartige Glühofen den Nachteil, dass die Temperatur im Innern der Glühkammer eine stark ori,sabhängige Punktion ist. Insbesondere in Richtung der Glühkammerlängsachse treten starke Temperatur-Gradienten

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auf. Bei elektrisch beheizten Glühöfen sind nun Massnahmen zur Temperaturstabilisierung vorgeschlagen worden, die beispielsweise darin bestehen, Glühkammer und Heizung in einen Hegelkreis einzubeziehon. Die Regelzeitkonstante derartiger Heizungsregelungen ist jedoch verhältnismässig gross, was für viele Anwendungen unerwünscht ist. Zudem ist der Aufwand gerade für langestreckte Glühofen, bedingt u.a. durch * die grosse Zahl von erforderlichen Messteilen, erheblich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Unzulänglichkeiten des Bekannten zu beheben und einen Glühofen anzugeben, der neben einem guten Wirkungsgrad einen gleichmässigen Temperatürverlauf aufweist und ohne aufwendige und damit kostspielige Hegelungseinrichtungen auskommt.

Die vorgenannte Aufgabe wird erf:.ndungsgemäss dadurch gelöst, dass der Aussenteil als Hohlkörper ausgebildet ist, dessen innere Wandungen mit einem Material mit Kapillaretruktur Oeschichtet sind, und dass der Hohlkörper teilweise mit einem, verdampfbaren Medium gefüllt ist«

Die Erfindung bedient sich dabei des Prinzips des Wärmerohres, manchmal auch Wärmehohlleiter genannt. Aufbau und Wirkungsweise von Wärmerohren sind beifip£r»lsv#eis2 in Chemie« Ing.-Techn. 41. Jahrg. (1969), Heft I + 2, SOO. ..37 beschrieben.

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- Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Ausführungsformen erläutert.

Es zeigt

Pig. 1 einen beiderseitig offenen Rohrofen» ' "

Pig. 2 einen einseitig geschlossenen Rohrofen, Pig.'.'3 einen beiderseitig offenen Rohrofen, dessen Heizteil die Glühkammer nur Teilweise umschliesst.

Der in Pig. 1 dargestellte Rohrofen besitzt eine annähernd zylinderförmige Glühkammer 1. Die Glühkammerwand besteht aus zwei konzentrisch ineinander liegenden Rohren 2 und 3 und die an den Stirnseiten 4, 5 geschlossen sind, so dass ein gasdichter Hohlraum 6 entsteht. Die gesamte Innenwandung des Hohlraums 6 ist mit einem Material 7 mit Kapillarstruktur beschichtet. Beispielsweise.kann diese Schicht aus angedrücktem Drahtgeflecht oder Glasfritten bestehen, wie sie in der deutschen Auslegeschrift DAS 1 264 461 beschrieben sind. Besagte Schicht kann auch durch Niederschlag einer flüchtigen Verbindung des Ueberzugswerkstoffes aus der Gasphase und Zersetzung bzw. Reduktion mittels eines weiteren, in der Gasphase befindlichen Stoffes an der erhitzten I?läche der Trägerschicht aufgebracht werden.

Der" Raum zwischen den beispielweise auf die oben beschriebene

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Weise mit Material mit Kapillaretruktur beschichteten Wandungen des Hohlraums 6 ist teilweise mit einer Flüssigkeit (in der Zeichnung nicht dargestellt) gefüllt. Die Art der Flüssigkeit, d.h. ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften, richtet sich ganz nach dem Material, aus dem die Schicht mit Kapillarstruktur und die Hohlraumwandungen bestehen und nach der Betriebstemperatur des Rohrofens. So ha- ψ ben sich beispielsweise folgende Flüssigkeiten für die nachstehend aufgeführten Temperaturbereichen als vorteilhaft erwiesen:

Temperaturbereich Flüssigkeit

80⁰C - 150⁰C Wasser

700⁰C - 300⁰C Natrium

über 1000⁰C Lithium

Beheizt wird der Rohrofen durch einen doppelwandig ausgeführten Heizteil 8, der über das eine Ende der Glühkammer 1 geschoben ist. Die Wärmeerzeugung kann z.B. durch in den Heizteil eihgelassene Heizwicklungen 9 erfolgen, jedoch eignen sich auch andere Wärmequellen für diesen Zweck.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Rohrofens beispielsweise dargestellt. Bei diesem Rohrofen ist die Glühkammer 1 einseitig geschlossen, der Heizteil 8 becherförmig ausgebildet. Die dem Heizteil zugewandte Seite der GIUhkammer 1 1st zylInderförmlg erweitert, so dass der so gebildete

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. sich aus einem Hohlzylinder mit angesetztem Zylinder zusanimensetzt.' Der so gebildete Hohlraum 6 ist ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Fig.1 mit einem Material 7 mit Kapillar-

- struktur beschichtet nnd teilweise mit Flüssigkeit gefüllt.

Ein auf die oben beschriebene Weise aufgebauter Rohrofen eignet sich besonders gut für Laboratoriumsanwendungen, indem z.B. der becherförmige Heizteil durGh ein Flüssigkeitsbad ersetzt wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Rohrofens ist in F:.g.3 dargestellt. Der itohrpfen ist an beiden Enden offen ausgeführt, der Heizte11 β erstreckt sich über die gesamte Länge der Glühkammer 1 und umgibt diese teilweise. Im Aufbau dos Hohlraums 6 unterscheidet sich dieser Rohrofen von den Aiisführungsformen der Fig. 1 und Fig»2 dadurch, dass die Kapillarstruktur der Hohlraumwandungen an einer Vielzahl von stellen über radial angeordnete Brücken 10, die aus dem gleichen Material bestehen wie die Beschichtung der Wandungen, verbunden sind. Durch diesen Aufbau ist der Innenraum der GlüLkammor 1 frei von Heizeinrichtungen, was für viele Anwendungen sehr vorteilhaft sein kann.

Allen άν&ΐ Ausführunggbeispieletf liegt das Prinzip des Wärmerohres

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Im kalten Zustand des Wärmerohres befindet sich die Flüssigkeit fast vollständig in der mit Kapillarstruktur versehenen Hohlraumwandung. Die dem Wärmerohr zugeführte Wärme führt zur Verdampfung der Flüssigkeit. Der Dampf bildet den Wärmeträger und transportiert die Wärme an die "kalte Stelle" _s wo der Dampf kondensiert und seine Wärme wieder abgibt« Die Flüssigkeit tritt in die Kapillarstruktur, die man sich als \ Docht vorstellen kann* ein, während die Kondensationswärme nach aussen abgegeben wird, ohne dass im Wärmerohr ein merklicher Temperaturabfall entsteht. Durch die Kapillarwirkung der Wandstruktur den gleichzeitig am Verdampfungsort entstehenden Unterdruck gelangt die Flüssigkeit erneut an den Verdampfungsort zurück.

Angewandt auf die oben beschriebenen Rohrofen hat die zur Folge, daus die Wandungen der Glühkammer 1 überall die glei- ψ ehe Temperatur aufweisen. Die Geometrie der Glühkammer und die des Hohlraums haben - von extremen Anordnungen einmal abgesehen -- keinen Einfluss auf die Gleichmässigkelt des Temper aturverlaufs. Lediglich in dem in Fig. 3> dargestellten Ausführungsbeisniel empfiehlt es sich, radiale Brücken im Hohlraum vorzusehen, um den Rückweg der Flüssigkeit klein zu halten.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Pa^ e η t a η s ρ r ü c he

1. Rohrofen mit einem zylinderformigen Innenteil, der Glühkammer, den Innenteil mandelförmig umgebenden Aussenteil und Mitteln üuiii Zuführen von Wärme, dem Heizteil, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenteil (2,3,^,5) als Hohlkörper ausgebildet ist, dessen innere Wandungen mit einem Material (7) mit Kapillarstruktur beschichtet sind, und dass der Hohlkörper teilweise mit einem verdampfbaren Medium gefüllt ist.

2. Rohrofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkammer (1) beiderseitig offen ist, dass der Hohlkörper ein aus zwei ineinander liegenden Rohren (2,3) gebildeter Hohlzylinder ist, dessen Stirnseiten (^,5) geschlossen sind, und dass der Heizteil (8) doppelwandig ausgeführt und über das eine Ende der Glühkammer (1) geschoben ist.

3. Rohrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkamraer (1) einseitig geschlossen ist, dass der Hohlkörper die Form einer Zylinderschale mit hohlem Boden und hohler Seitenwand aufweist, und dass der Heizteil (8) becherförmig ausgeführt ist.

4. Rohrofen nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Glühl'anur.er (3,) beiderseitig offen ist, dass der Hohlkörper ein

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aus zwei ineinander liegenden Rohren (2,3) gebildeter Hohlzylinder ist, dessen Stirnflächen (¹J,5) geschlossen sind, dass die mit einem Material (7) mit Kapillarstruktur beschichteten Hohlzylinderwandungen an einer Vielzahl von Stellen über Brücken (10), die ebenfalls aus einem Material mit Kapillarstruktur bestehen, verbunden sind, und dass sich der Heizteil (8) über die gesamte Länge der Glühkammer (1) erstreckt.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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