DE2057747A1

DE2057747A1 - Heizelement und aus mehreren solchen Heizelementen bestehende Baugruppe

Info

Publication number: DE2057747A1
Application number: DE19702057747
Authority: DE
Inventors: Anne-Marie Anthony Geb Barbier; Krzysztof Dembinski; Lucien Dupont; Michele Faucher Geb Dupre
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB1335674A; DE2064961B2; DE2057747B2; DE2064961C3; US3726984A; DE2064961A1; DE2057747C3; JPS4937062B1; FR2067967A5

Description

DR. I. WESSELY

PATENTANWALT

MÜNCHEN 19

MONTENSTRASSE 9/1

3657-70 σ

AGENCS NATIONALE DS VALORISATION DE LA RECHERCHE (ANVAR),

Courbevoie, Frankreich

Heizelement und aus mehreren solchen Heizelementen bestehende

Baugruppe

Die Erfindung betrifft ein Heizelement, welches aus einem hitzebeständigen Material mit einem Schmelzpunkt über 2200⁰C besteht, wobei dieses Material gegen Oxydation beständig ist und einen positiven spezifischen Widerstandskoeffizienten aufweist. Diese Materialien werden allgemein als "Resistoren" bezeichnet.

Die Erfindung bezieht sich auch auf Baugruppen, die durch eine Zusammensetzung mehrerer dieser Elemente entstehen.

Es sind bereits Heizelemente bekannt, mit denen aufgrund ihres Aufbaus eine zylindrische Heizkammer gebildet werden kann, die notwendigerweise senkrecht ist. Diese Elemente eignen sich

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vor allem zum Aufbau von Öfen mit verhältnismässig geringen Abmessungen. Die Gewichte dieser Heizelemente nehmen mit deren Leistung zu. Diese Elemente sind im Innern der Öfen, die nut; diesen aufgebaut sind, im allgemeinen auf Vorerhit;:urigsrohren nuc Aluminiumoxyd aufgehängt, welche bei der Betriebstemperatur der Heizelemente auf eine Temperatur in der liahe ihres Schmelzpunktes gebracht werden und welche unter den sehr stärken Belastungen unweigerlich fliessen. Aus diesem Grund ist der Aufbau von Öfen mit einer Leistung über etwa 10 kW nicht möglich.

Zusätzlich zum Problem, welches durch die Gewichte der Elemente entsteht, die eine bestimmte Leistung erreichen oder überschreiten, treten andere Schwierigkeiten bei diesen Elementen dadurch auf, dass die Leistung der Vorerhitzungsöfen schließlich Probleme mit sich bringt. Diesbezüglich sei bemerkt, dass für einen Ofen von 3 kW die Leistung des Vorerhitzungsofens 1 kW sein sollte und dass für einen Ofen mit einer Leicuung von 5 kW diese Leistung etwa 2 kW sein sollte.

Die Erfindung hat zum Ziel, Heizelemente zu schaffen, mit denen es möglich ist, auch andere öfen als kreisförmige und senkrechte Öfen aufzubauen und insbesondere Öfen beliebiger Abmessungen.

Das erfindungsgemässe Heizelement ist dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Schenkel in Form von langgestreckten parallel zu einer Ebene verlaufenden Platten oder entlang ihrer grössten Abmessung gekrümmten Platten aufweist, dass diese Schenkel, welche mit ihren schmalen Seiten parallel zu ihren grössten Abmessungen einander gegenüberliegen, an einem ihrer Enden durch einen gemeinsamen Abschnitt miteinander verbunden sind und mit elektrischem Strom an ihrem anderen Ende gespeist werden, welches derart ausgebildet ist, dass an diesem die Elemente aufgehängt werden können, und dass die Dicke dieser Schenkel sowie der Abstand, der diese trennt, von den freien Enden ausgehend, in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt hin abnimmt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind bei einem erfin-

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BAD ORIGiNAL

dungsgemässen Heizelement die beiden Schenkel parallel und in einer Ebene angeordnet und sind in der gleichen Höhe im gleichen Sinn gegenüber dieser Ebene um einen Winkel von nicht mehr als 163° abgewinkelt, und die freien Enden dieser beiden Schenkel weisen zwei ebene Oberflächen auf, die im wesentlichen untereinander parallel sind und im wesentlichen senkrecht zu der allgemeinen Richtung verlaufen, die durch die grösste Abmessung desjenigen Teils dieses Winkelstückes bestimmt wird, der den gemeinsamen Abschnitt der beiden Schenkel aufweist.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Heizelementes ist die Dicke des gemeinsamen Abschnittes der beiden Schenkel grosser als der geringste Wert der Dicke eines jeden der beiden Schenkel.

Dip aus den Heizelementen gemäss der Erfindung gebildete Baugruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass diese η übereinander angeordnete Reihen von m Heizelementen aufweist, sowie ebensoviel Reihen von m-1 Tragelementen einer ersten Ausführungsform, dass die Schenkel, die ein gegebenes Heizelement bilden, sich auf zwei verschiedenen und benachbarten Tragelementen abstützen, wobei diese Schenkel ihrerseits zwei benachbarte Tragelemente der unmittelbar darüber angeordneten Reihe tragen, dass alle Schenkel, die mit den übereinander angeordneten entsprechenden Tragelementen in Kontakt stehen, an der gleichen Spannung liegen, dass die äusseren Schenkel der Heizelemente, die am Ende einer gegebenen Reihe angeordnet sind, sich auf Tragelementen einer zweiten Ausführungsform abstützen, deren Breite halb so gross ist wie die der anderen, dass diese Tragelemente entweder aus einem Material bestehen, welcheB mit dem der Heizelemente bei deren Betriebstemperatur verträglich ist, oder dass diese Tragelemente von den Heizelementen durch Platinzwischenstücke getrennt sind, oder dass im Fall des Betriebes bei sehr hohen Temperaturen diese Elemente aus dem gleichen Material bestehen wie die Heizelemente«

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die

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erfindungsgemässen Baugruppen Wärmeschutzeinrichtungen auf.

Der erfindungsgemässe Ofen ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Anzahl von erfindungsgemässen Heizelementen aufweist, die sich mit jedem ihrer beiden Schenkel auf benachbarten, voneinander getrennten Tragelementen abstützen, wobei diese aus einem Material bestehen , welches mit dem der Heizelemente bei der Betriebstemperatur verträglich ist, oder die Heizelemente und die Tragelemente durch Platinzwischenstücke voneinander getrennt sind, oder im Fall eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen diese Tragelemente aus dem gleichen Material bestehen wie die Heizelemente, wobei Wärmeschutzeinrichtungen vorgesehen sind, um diese Elemente und die Tragelemente zu schützen.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der erfindungsgemässe Ofen aus einer Anzahl von Heizelementbaugruppen.

Das Vorheizungsverfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein bewegliches Vorerhitzungselement verwendet, welches entweder auf eine Heizelementbaugruppe einwirkt, die bei dem erfindungsgemässen Ofen vorgesehen ist, oder lediglich auf irgendwelche dieser Heizelemente, wobei die Vorheizung der anderen Elemente nacheinander erfolgt, und zwar infolge der Strahlung der anfänglich vorerhitzten. Elemente, deren Temperatur auf 2000 bis 2200 ⁰C gebracht wird.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 eine Schnittansicht, eine Seitenansicht und eine

Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Heizelementes,

Fig. 4, 5 und 6 eine Schnittansicht, eine Seitenansicht und

eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Heizelementes

Fig. 7 und 8 eine Schnittansicht und eine Seitenansicht einer

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- 5 dritten Ausführungsform des Heizelementes,

Pig. 9 und 10 eine Schnittansicht und eine Seitenansicht einer

vierten Ausführungsform des Heizelementes,

Fig.11 und 12

sowie

Pig.13 und 14 Schnittansichten, bei denen Teile fortgebrochen

sind, und zwar senkrecht und parallel zur Achse eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Tunnelofens.

Gemäss der Erfindung werden Heizelemente 1 der in Präge stehenden Art geschaffen, sowie Baugruppen, in denen mehrere dieser Heizelemente angeordnet sind, und öfen, die mittels dieser Elemente oder Baugruppen erstellt werden.

Das Heizelement besteht aus einem feuerfesten, oxydationsbeständigen Material, im allgemeinen aus vollständig oder teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxyd, und dieses Heizelement weist zwei langgestreckte, parallele Schenkel 1a und 1b auf, die in einer Ebene liegen oder entlang ihrer grössten Abmessung gekrümmt sind. Diese beiden Schenkel, die sich mit ihren schmalen Seiten parallel zu ihrer grössten Abmessung gegenüberliegen, sind an einem ihrer Enden durch einen gemeinsamen Abschnitt 1c miteinander verbunden und werden mit Strom über ihr anderes freies Ende 2a, 2b gespeist. Dieses freie Ende ist derart ausgebildet, dass mit diesem freien Ende die Heizelemente aufgehängt werden können. Um einen Widerstandsgradienten in Längsrichtung zu erhalten und um jegliche Ausbildung einer Bogenentladung in den kalten Teilen auszuschalten, nimmt die Dicke e der Schenkel und der Abstand d, der diese voneinander trennt, von den freien Enden ausgehend, in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt 1c hin ab.

Vorzugsweise weist der gemeinsame Abschnitt 1c, wie es in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist, eine Dicke auf, die grosser ist als der kleinste Wert von e, wodurch man die Gefahr von thermischen Stosebelastungen ausschaltet, indem man die Tem-

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peratur in diesem Abschnitt 1c gleichförmig verteilt. Man vergrössert auch die Lebensdauer des Elementes. Das gleiche Ziel würde auch dadurch erreicht werden, dass der Abschnitt 1c wärmeisoliert wird. In der Praxis beginnt diese Vergrösserung der Dicke in einem Abstand von 3 bis 4 mm oberhalb des gemeinsamen Abschnittes 1c.

Bei der in den Pig· 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform verlaufen die Schenkel 1a und 1b in einer Ebene parallel zueinander. Die freien Enden 2a und 2b sind rechtwinklig gestaltet und weisen an zwei ihrer Seiten Plansche 3a und 3b auf, wie es in Figur 3 gezeigt ist, mit denen es möglich ist, die Elemente aufzuhängen.

Bei dem in den Piguren 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schenkel 1a und 1b entlang ihrer grossten Abmessung gekrümmt. Die freien Enden 2a und 2b sind Teile von Kreisringen und weisen zum Zwecke der Aufhängung Plansche J>& und 3b auf.

Bei der in den Pig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Schenkel 1a und 1b über einen Teil ihrer Länge parallel zueinander in einer Ebene angeordnet und in der gleichen Höhe, bei 4, unter einem Winkel α abgewinkelt, der nicht grosser als 165° ist. Die freien Enden 2a und 2b der beiden Schenkel weisen zwei ebene Oberflächen P< und Pp auf, die im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zu der allgemeinen Richtung verlaufen, die durch die grösste Abmessung derjenigen Teile der beiden Schenkel bestimmt wird, die durch den gemeinsamen Abschnitt 1c miteinander verbunden sind. Die spezielle Verwendung dieser Ausführungsform geht aus der weiteren Beschreibung hervor.

Bei der in den Pig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsform liegen die Schenkel 1a und 1b parallel in einer Ebene. Jedes der Enden 2a und 2b weist auf jeder der Seiten, die durch diese beiden Schenkel gebildet werden, zwei Randschultern 5a und 5b auf. Im folgenden wird eine vorteilhafte Anwendung für Heizelemente dieser Art angegeben.

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Der Nutzabschnitt der gemäss den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen ausgebildeten Heizelemente entspricht im wesentlichen den Abschnitten der Schenkel 1a und 1b,. die den gemeinsamen Abschnitt 1c umfassen. Im üblichen Betrieb kann dieser Nutzabschnitt eine Temperatur von·2200 C erreichen. Die beschriebenen Heizelemente ermöglichen den Aufbau von Öfen beliebiger Abmessungen und beliebiger Konfigurationen, das heisst, von Öfen in zylindrischer Form oder, im Gegensatz hierzu, in Tunnelform.

Bei der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführungsform wird ein Tunnelofen gebildet, der eine langgestreckte Heizkammer C aufweist, die seitlich von Heizelementen 1 begrenzt ist und oben durch eine Wärmeisolierung 6 verschlossen ist, die im allgemeinen aus dem gleichen Material wie das Heizelement 1 besteht, das heisst, aus vollständig oder teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxyd. Diese Heizkammer C ist nach unten offen.

Wie Fig. 11 zeigt, stützen sich die Heizelemente 1, die beispielsweise die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform haben können, mit ihren Flanschen Ja. und 3b einerseits auf dem oberen Rand von Tragelementen 7 ab und andererseits an den Vorsprüngen 8, die beispielsweise, wie dargestellt, die Form einer Nase haben können und von den Tragelementen getragen werden und sich zwischen benachbarte Schenkel von zwei benachbarten Heizelementen 1 hineinerstrecken. Es sei darauf hingewiesen, dass sich jedes Heizelement 1 mittels seiner beiden Schenkel auf zwei verschiedenen benachbarten Tragelementen abstützt, die durch den Abstand d₁ voneinander getrennt sind. Durch diesen Aufbau schaltet man einen Kurzschluss dieser Heizelemente aus.

Die Tragelemente 7 bestehen entweder aus einem Material, welches mit dem Material der Heizelemente bei der Betriebstemperatur dieser Heizelemente verträglich ist, oder sie sind von diesen Heizelementen durch Platinzwischenstücke getrennt, oder sie bestehen im Fall eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen aus dem gleichen Material wie die Heizelemente.

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Wenn der Ofen für einen Betrieb bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur bestimmt ist, bei dem die Heizkammer eine Temperatur von 1800 bis 1900 ⁰C erreicht, sind die Gefahren eines Kurzschlusses ausgeschaltet, und man kann anstelle der getrennten Tragelemente 7 einen kontinuierlichen Träger in Form eines Aluminiumoxydstabes vorsehen, auf dem sich die aus den Heizelementen bestehende Baugruppe abstützt, wobei Scheiben zwischen dem Stab und den Heizelementen eingesetzt sind.

Die oberen Wärmeisolierungen 6, die sich auf den freien Enden der Heizelemente 1 abstützen, können aus getrennten, benachbarten Elementen bestehen, die in gleichen Abständen d^ voneinander entfernt und derart angeordnet sind, dass sich ein EIement 6 auf zwei benachbarten Schenkeln von zwei benachbarten Heizelementen 1, welche das gleiche Potential haben, abstützt. Wenn jedoch der Ofen für einen Betrieb bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen in der Grössenordnung von 1800 bis 1900 ⁰C bestimmt ist, so ist es möglich, das Wärmeisolationselement 6 derart zu bemessen, dass sich dieses auf mehreren Heizelementen 1 abstützt. Dieses Wärmeisolationselement 6 besteht in diesem Fall aus einem hitzebeständigen Material, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, und Platinzwischenstücke sind zwischen dem Element 6 und den verschiedenen Heizelementen 1 eingesetzt.

Wie die Fig. 11 und 12 zeigen, weisen die Elemente 6 und 7 im Schnitt die Form eines T bzw. L auf. Der Teil des Wärmeisolationselementes 6, der dem Querbalken des T entspricht, ermöglicht die Aufhängung dieses Elementes auf den freien Enden des Heizelementes 1, und der Teil des Wärmeisolationselementes 6, der dem senkrechten Strich des T entspricht, ist zwischen den beiden Reihen der Heizelemente 1 eingesetzt, die den beiden Wandungen des Tunnelofens entsprechen, und stellt so deren Wärmeisolierung in der Höhe derjenigen Teile dieser Heizelemente sicher, die nicht dem Nutzabschnitt dieser Heizelemente entsprechen.

Der Raum zwischen dem horizontalen Schenkel und dem senkrechten

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Schenkel der L-Form des Tragelementes 7 dient zur Aufnahme des * Heizelementes 1.

Der Abstand zwischen benachbarten Tragelementen 7 kann durch Distanzstücke 17 aufrechterhalten werden, die in den den Fig. 11 und 12 zu entnehmenden Bereichen der Elemente 7 vorgesehen sind. In diesen Bereichen Bind diese Elemente nichtleitend.

Der Zwischenraum zwischen benachbarten Wärmeisolationslementen kann durch Zwischenstücke 18 aufrechterhalten werden, deren Form und Anordnung den Fig. 11 und 12 entnommen werden kann.

Die Baugruppe, die durch die Heizelemente 1 und die Elemente und 7 gebildet wird, wird im Innern einer Wärmeisolierung angeordnet, die, wie dargestellt , Seitensteine 9& und Bodensteine 9b sowie einen Deckenstein 9o aufweist, die aus einem hitzebeständigen Isolationsmaterial bestehen, wie beispielsweise aus Aluminiumoxyd.

Die Zwischenstücke 17 weisen in vorteilhafter Weise einen Abschnitt 17a auf, der in einer Aussparung 17b angeordnet ist, welche in den Steinen 9a und 9b vorgesehen ist, und einen Abschnitt 17c, der zwischen diese beiden Elemente 7 eingreift.

Die Speisung der Heizelemente 1 mit Strom kann über Platinkontakte 11 erfolgen, die auf der Oberfläche der freien Enden 2a und 2b angeordnet sind, in deren Höhe die Tempe- . - ■ « ratur einen Wert von 1600 ⁰C nicht erreicht; diese Kontakte stehen über Leitungen 12 mit einer Spannungsquelle in Verbindung.

Um in die Heizkammer des so ausgebildeten Ofens, die, wie vorstehend dargelegt, unten offen ist, die Gegenstände einzubringen, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden sollen, kann man von Trägern 13 Gebrauch machen, um diese Gegenstände parallel zur Achse des Tunnels zu verschieben, der den Heizraum bildet, und zwar unter Verwendung irgendeines Systemes, wie beispielsweise unter Verwendung von Laufrollen 14-1 die sich auf einer Lauf-

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bahn 15 abwälzen, die unter der öffnung des Heizraumes, wie dargestellt, vorgesehen ist.

Um die Heizelemente 1 vorzuerhitzen, kann gemäss der Erfindung ein bewegliches Vorerhitzungselement 16 vorgesehen sein, welches entweder auf alle Heizelemente einwirkt oder lediglich auf irgendwelche dieser Heizelemente 1. Die Vorerhitzung der anderen Elemente 1 erfolgt dann nacheinander durch die Strahlung der anfangs vorerhitzten Heizelemente, deren Temperatur auf einen Wert von 2000 bis 2200 ⁰C gebracht wurde.

Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform ist dae Vor-. heizelement 16 auf dem Transport träger 13 angeordnet. Wenn man ein Vorheizelement verwendet, welches einfach auf einige gegenüberliegende Heizelemente 1 einwirkt, so sieht man zu beiden Seiten dieses Vorheizelementes 16 Wärmeisoliereinrichtungen vor, die ebenfalls von dem Transportträger 13 getragen werden. Unter diesen Umständen kann man, sobald die direkt vorerhitzten Heizelemente 1 die Temperatur erreicht haben, bei der sie leitend werden, die Vorerhitzungseinrichtung fortschreitend nach aussen verschieben. Wenn nämlich die vorerhitzten Heizelemente 1 durch ihren Betrieb eine Temperatur erreichen, die dicht bei der Betriebstemperatur liegt, so bewirken diese durch thermischen Wärmestrahlungsaustausch den Anstieg der Temperatur der benachbarten Elemente, die auf diese V/eise nach und nach automatisch W vorerhitzt werden und zwar ohne Verwendung des Vorheizelementes, das dann abgeschaltet werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, dass das Herausziehen des Vorheizelementes und der Isolationseinrichtungen, zwischen denen dieses Element zu Beginn angeordnet ist, sehr langsam durchgeführt werden sollte, um plötzlich auftretende Temperaturgradienten auszuschalten, die zu einer Beschädigung der Heizelemente 1 führen könnten. Bei dem beschriebenen Ofen ist die Höhe des tunnelförmigen Heizraumes durch die Abmessungen des Nutzabschnittes der Heizelemente 1 begrenzt.

Um Heizräume, beispielsweise Tunnelheizräume, von beliebiger Höhe

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auszubilden, kann man Baugruppen von Heizelementen verwenden, die man als Module bezeichnen kann und die Baueinheiten bilden, die man zusammenfügen kann.

Diese Baugruppen umfassen η übereinander angeordnete Reihen von m Heizelementen 1, sowie ebensoviele Reihen von m-1 Tragelementen von der Art der oben beschriebenen Tragelemente 7, die aus einem Material bestehen, welches mit dem Material der Heizelemente bei der Betriebstemperatur verträglich ist. Man kann aber auch diese beiden Elementegruppen durch Platinzwischenstücke trennen, oder man kann im Falle eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen für diese Tragelemente das gleiche Material wie für die Heizelemente verwenden.

Wenn der Ofen für eine verhältnismässig niedrige Betriebstemperatur in der Grössenordnung von 1800 bis 1900 C bestimmt ist, kg wird die Gefahr des Kurzschlusses ausgeschaltet, und man kann anstelle der getrennten Tragelemente 7 die Verwendung eines kontinuierlichen Trägers aus Aluminiumoxyd vorsehen, auf welchem sich die Heizelementbaugruppen abstützen. Die Platinzwischenstücke sind zwischen diesem Träger und den verschiedenen Heizelementen 1 angeordnet. Die Schenkel 1a und 1b eines gegebenen Heizelementes 1 stützen sich auf zwei verschiedenen benachbarten Tragelementen ab und tragen ihrerseits zwei benachbarte und getrennte Tragelemente, wobei alle Schenkel, die sich mit übereinander atigeordneten Tragelementen in Kontakt befinden, an der gleichen Spannung liegen. Die äusseren Schenkel der Heizelemente, die am Ende einer Reihe angeordnet sind, können sich auf Trägern 7 abstützen, die nur halb so breit sind wie die anderen Träger 7, damit man die verschiedenen Baugruppen oder Module* zusammensetzen kann.

In den Fig. 13 und 14 ist ein Zwei-Etagen-Ofen dargestellt, der mit Hilfe von Modulen aus zwei Reihen übereinander angeordneter Heizelemente zusammengebaut werden kann. Die Länge des Tunnelofens wird durch die Anzahl der verwendeten Module bestimmt.

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Durch diesen Aufbau erhält man einen Tunnelofen, dessen Heizraum G am Boden offen ist, wie bei dem in den Fig. 11 und 12 dargestellten Ofen, und dessen beide Wandungen mit Heizelementen 1 bedeckt sind. Damit die beiden Heizflächen die geringstmögliche Unterbrechung aufweisen, werden Heizelemente von einem derartigen Aufbau verwendet, wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Durch diesen Aufbau dieser Heizelemente verbleibt zwischen den beiden übereinander angeordneten Reihen nur ein auf ein Minimum verminderter Zwischenraum, wie es die Fig. 13 und H zeigen.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein oberes Wärmeisolationselement verwendet, welches aus dem gleichen Grunde wie oben beschrieben die Form eines T hat. Es sind ferner Tragelemente 7 vorgesehen, die sich einzeln auf den Elementen 7a abstützen, die aus dem gleichen Material hergestellt werden können wie die Tragelemente 7·

Es sind ferner Wärmeisolierungen vorgesehen, die durch Aluminiumoxydsteine 9a und 9b und durch einen Deckel 9c gebildet werden.

Die Tragelemente 7 und 7a und, falls erforderlich, die Elemente 6 v/erden voneinander im Abstand gehalten, wie es in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist, und zwar durch Zwischenstücke 17 und 18, die denjenigen entsprechen, die in den Fig. 11 und 12 dargestellt sind, und die an Stellen angeordnet sind, die den Figuren zu entnehmen sind, und die den Bedingungen, die unter Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 erläutert wurden, entsprechen.

In Fig. 13 ist ein Element 20 dargestellt, mittels welchem die GegenQtände, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden sollen, sowie das Vorheizelement in die Heizkammer eingeführt,sowie aus dieser wieder herausgeführt werden können.

Die Stromspeisung der Heizelemente 1 erfolgt über Platinkontakte 21, die mit dem Aussenraum über elektrische Leitungen 12 verbunden sind.

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Zur Durchführung der elektrischen Leitungen ist es vorteilhaft, in den Steinen 9& öffnungen 22 mit Abmessungen vorzusehen, die eine Durchführung erlauben und die, falls gewünscht, noch dazuverwendet werden können, die freien Enden der Heizelemente 1 zu kühlen.

Bei dem in den Fig. 13 und 14 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Tunnelofen.' Es Bei jedoch bemerkt, dass man mit Hilfe der erfindungsgemässen Elemente und Baugruppen auch kreisförmige Etagen-Öfen bauen kann.

Es sei bemerkt, dass man in der Praxis gute Ergebnisse mit Heizelementen 1 erzielt, die weniger als 200 g wiegen und deren länge 150 mm und deren Breite 40 mm beträgt und deren Nutzzone eine Länge von 80 mm hat. Diese Elemente nehmen bei 2000 ⁰C weniger als 1 kW auf und können auf eine Temperatur von 2200 ⁰C gebracht werden.

Als AuBführungsbeispiel sei angegeben, dass ein Ofen der in den Pig. 11 und 12 dargestellten Art aus 6 Elementen aus Zirkoniumoxyd mit 3 i> CaO hergestellt werden kann, dessen Gesamtleistung etwa 6 kW beträgt und bei dem die Abmessung des Heizraumes 200 χ 30 χ 40 mm beträgt. Dieser Ofen befindet sich immer in einem ausgezeichneten Betriebszustand nach einer Betriebsdauer von 200 Stunden bei 2050 ⁰C.

Bezüglich der in den Pig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsformen sei bemerkt, dass es mit diesen möglich ist, Tunnelofen herzustellen, durch-die Gase hindurchgeführt werden können, die auf sehr hohe Temperaturen gebracht werden sollen. Bei diesen Tunnelöfen werden die Heizelemente 1 auf den beiden Wandungen, die den Tunnel begrenzen, mittels ihrer Schultern 5a und 5b aufgehängt und bilden so einen Vorsprung in die Heizkammer. Die Tragelemente, die gleichzeitig die Wandungen der Heizkammer bilden, entsprechen den gleichen Bedingungen wie die Tragelemente 71 die im vorstehenden erläutert wurden.

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Wie auch die Ausführungsform immer sein mag, werden durch die Erfindung Heizelemente, Baugruppen, die mehrere dieser Heizelemente aufweisen, und Öfen, die mit Hilfe dieser Heizelemente oder Baugruppen erstellt v/erden, geschaffen, sowie ein neuartiges Verfahren zur Vorerhitzung, wobei die Betriebscharakteristiken derart gewählt werden können, dass Betriebstemperaturen von 2200 ⁰C erreicht werden können oder auch bei niedrigeren Temperaturen in der Grössenordnung von 1800 bis 1900 C gearbeitet werden kann.

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Claims

- 15 Patentansprüche

Heizelement aus einem hitze- und oxydationsbeständigen Material, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zwei Schenkel in Form von langgestreckten, parallelen Platten aufweist, die in einer Ebene liegen oder entlang ihrer grössten Abmessung gekrümmt sind, dass diese Schenkel, die mit ihrer Schmalseite, parallel zur grössten Abmessung, einander gegenüberliegen, an einem ihrer Enden durch einen gemeinsamen Abschnitt miteinander verbunden sind und mit elektrischem Strom am anderen Ende gespeist werden, welches derart ausgebildet ist, dass mit diesem das Element aufgehängt werden kann, und dass die Dicke dieser Schenkel sowie der Abstand, der diese Schenkel trennt, von den freien Enden ausgehend, in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt hin abnimmt.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkel in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sind und in der gleichen Höhe in gleicher Richtung gegenüber dieser Ebene um einen Winkel abgewinkelt sind, der nicht grosser als 165° ist, dass die freien Enden der beiden Schenkel zwei ebene Oberflächen aufweisen, die im wesentlichen parallel zueinander sind und im wesentlichen senkrecht zu der allgemeinen Richtung verlaufen, die durch die grösste Abmessung desjenigen Teiles des Winkelstückes bestimmt wird, der den gemeinsamen Abschnitt der beiden Schenkel umfasst.
3· Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des gemeinsamen Abschnittes der beiden Schenkel grosser ist als die kleinste Dicke eines jeden der beiden Schenkel.
4· Aus Heizelementen bestehende Baugruppe, dadurch gekennzeich net, daes diese η übereinander angeordnete Reihen von

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m Heizelementen aufweist sowie ebensoviel Reihen von m-1 Tragelementen einer ersten Ausführungsform, dass die Schenkel, die ein gegebenes Heizelement bilden, sich auf zwei verschiedenen und benachbarten Tragelementen abstützen, dass die Schenkel ihrerseits zwei benachbarte Tragelemente der unmittelbar darüber angeordneten Reihe tragen, dass alle Schenkel, die sich in Kontakt mit entsprechenden übereinander angeordneten Tragelementen befinden, auf dem gleiohen Potential liegen, dass die Schenkel der äusseren Heizelemente, die am Ende einer gegebenen Reihe angeordnet sind, sich auf Tragelementen einer zweiten Ausführungsform abstützen, deren Breite halb so gross ist wie die der anderen, dass diese · Tragelemente aus einem Material bestehen, welches mit dem W der Heizelemente bei deren Betriebstemperatur verträglich ist, oder dass die Heizelemente und die Tragelemente durch Platinzwischenstücke voneinander getrennt sind, oder dass im Falle eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen die Tragelemente aus dem gleichen Material bestehen wie die Heizelemente.
5- Aus Heizelementen bestehende Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Wärmeisolationseinrichtungen aufweist.
6. Aus Heizelementen bestehende Baugruppe nach Anspruch 4 oder ^ 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in welchem die

Betriebstemperatur des Ofens relativ niedrig, in der Grössenordnung von 1800 bis 1900 ⁰C, ist, die Träger der Heizelemente aus einer einteiligen Stange aus einem hitzebeständigen Material, wie Aluminiumoxyd, bestehen und dass Platinzwischenstücke zwischen der Stange und den Heizelementen angeordnet sind.

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