DE2064961A1

DE2064961A1 - Ofen, der aus Heizelementen oder Bau gruppen von Heizelementen aufgebaut ist und Verfahren zur Vorerhitzung dieser Ofen Ausscheidung aus 2057747

Info

Publication number: DE2064961A1
Application number: DE19702064961
Authority: DE
Inventors: Anne Marie Meudon Dembinski Krzysztof Tigy Faucher geb Dupre Michele Fontenay Ie Fleury Dupont Lucien Vouzon Anthony geb Barbier, (Frankreich)
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: 1971-09-02
Also published as: US3726984A; FR2067967A5; DE2057747A1; DE2064961C3; DE2064961B2; DE2057747B2; DE2057747C3; GB1335674A; JPS4937062B1

Description

5657-70/Div.
G

AGENCE NATIONALE DE VALORISATION'DE LA RECHERCHE (ANVAR)

Courbevoi'e, Frankreich

Ofen, der aus Heizelementen oder Baugruppen von Heizelemen- g ten aufgebaut ist, und Verfahren zur Vorerhitzung dieser

öfen

Die Erfindung betrifft einen Ofen, der aus Heizelementen aufgebaut ist, welche aus einem hitzebeständigen Material mit einem Schmelzpunkt über 220O⁰C bestehen, 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 einen Ofen, der mit Hilfe von Baugruppen aufgebaut ist, die durch eine Zusammensetzung mehrerer dieser Elemente gebildet sind, sowie auf ein Verfahren zur Vorerhitzung derartiger öfen.

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

109836/0866

vor allem zum Aufbau von Öfen mit verhältnismässig geringen Abmessungen. Die Gewiente dieser Heizelemente nehmen mit deren Leistung zu. Diese Elemente sind im Innern der Öfen,, die aus diesen aufgebaut sind, im allgemeinen auf Vorerhitzungsrohren-aus Aluminiumoxyd aufgehängt, welche bei der Betriebstemperatur der. Heizelemente auf eine Temperatur in der Nähe ihres Schmelzpünk-· tes gebracht werden und welche unter den sehr starken 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 schliesslieh 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 Leistung 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 Bichtung zum gemeinsamen Abschnitt hin abnimmt .

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind bei einem erfin-

109 836/086 6

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 165° 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 g der beiden Schenkel grosser als der geringste Wert der Dicke eines jeden der beiden Sehenkel.

Die 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 lie- f gen, 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, welches 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

109836/0 86 6

BAD

_ 4 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 Pail 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 erfindungsgemäs'se 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 ledig-. lieh 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 Bezugnähme 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

109836/0866

_ 5 —
dritten Ausführungsform des Heizelementes,

Pig. 9 und 10 eine Schnittansicht und eine Seitenansicht einer

vierten Ausführungsform des Heizelementes,

Fig.11 und 12

Fig.15 und H 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 Frage 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, λ 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 Stossbelastungen ausschaltet, indem man die Tem-

1Q9836/0866

peratur in diesem Abschnitt 1e gleichförmig verteilt. Man vergrössert auch die Lebensdauer des Elementes. Das gleiche Ziel '■■-'. würde auch dadurch erreicht werden, dass der Abschnitt 1e 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 Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform verlaufen die Schenkel 1a und Ib in einer Ebene parallel zueinander. Die freien Enden 2a und 2b sind rechtwinklig gestaltet und weisen an zwei ihrer Seiten Plansche 3^a und 3b auf, wie es in Figur 3 gezeigt ist, mit.denen es mögliGh ist, die Elemente aufzuhängen.

Bei dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schenkel Ta und 1b entlang ihrer grössten Abmessung gekrümmt. Die freien Enden 2a und 2b sind Teile von Kreisringen und weisen zum Zwecke der Aufhängung Flansche 3a und 3b auf.

Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Sehenkel Ta und Tb 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 ^eiteren Beschreibung hervor.

Bei der in den Fig. 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 Randsohultern 5a und 5b auf« Im folgenden wird eine vorteilhafte Anwendung für Heizelemente dieser Art angegeben.

1098 36/086 8

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 ⁰C 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 Pig. 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 Pig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform haben können, mit ihren Planschen 3a- und 3b einerseits auf dem oberen Rand von Tragelementen 7 ab und andererseits an den Vorsprüngen 8, die beispielsweise, wie dargestellt, die Porm einer Hase haben können und von den Tragelementen getragen werden und sich zwischen benachbarte Schenkel von zwei benaehbar- | ten 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 d.j 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 Pail eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen aus dem gleichen Material wie die Heizelemente.

109836/0 8 66

Wenn der Ofen für einen Betrieb bei einer verbaltnismä&sig 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 EIefe ment 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 Warmeisola-P tionselementes 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 Uutzabschnitt dieser Heizelemente entsprechen .

• Der Raum zwischen dem horizontalen Schenkel und dem senkrechten

109836/0866

■ . . ■■■-■ 9 - ·

Schenkel der L-Porm 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 sind diese Elemente nichtleitend.

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

Die Baugruppe, die durch die Heizelemente 1 und die Elemente 6 und 7 gebildet wird, wird im Innern einer Wärmeisolierung angeordnet, die, wie dargestellt , Seitensteine 9a und' Bodensteine 9b sowie einen Deckenstein 9c 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 Temperatur einen Wert von 1600 ⁰G 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 H» die sich auf einer Lauf-

109836/0866

2O64IB1

-.10 -

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

Um die Heizelemente 1 vorzuerhitzen, kann gernäss 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 das Vorheizelement 16 auf dem Transportträger 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 Weise nach und nach automatisch vorerhitzt werden und zwar ohne Verwendung des Vorneiζelementes, 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

109836/0866

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 ⁰C bestimmt ist, so 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 angeordneten 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.

109836/0 866

Durch diesen Aufbau erhält man einen Tunnelofen, dessen Heizraum C 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 14 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 werden voneinander im Abstand gehalten, wie es in den Fig. 13 und H 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 Gegenstände, 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.

109836/0866

206496T

Zur Durchführung- der elektrischen Leitungen ist es vorteilhaft,, in den Steinen 9a Öffnungen 22 mit Abmessungen vorzusehen, die eine Durchführung erlauben und die, falls gewünscht, noch dewau verwendet werden können, die freien Enden der Heizelemente T zu kühlen.

Bei dem in d>en Fig.. 13 und^; 1Φ dargestellten Ausfiihrungsbeispiel handelt es sich um einen Tunnelofen.' Es sei jedoch bemerkt,, dass man mit Hilfe d^ser erfin&mgsgsmäs:<sen Elemente· und' Baugruppen auch kr'eis-förmigde Etagen-Öfen bauen kann.

Es sei bemerkt, dass man in der Praxis-gute Ergebnisse mit Heizelementen T erzielt,, die weniger ais> 200' g wiegen und deren/ Länge 150 mm- und? deren Breite Φ0 mm^: be-Urägt und- deren Uutzz<me· eine Länge von 80 mm hat. Biese Elemente nehmen' bei 2000 ⁰O-weniger als T kW· auf und können auf eine Temperatur von 2200- ⁰G-gebrächt werden.

Als Ausführungsbeispiel sei angegeben, dass ein Ofen der in d^;en lig. 11 und^ir12 dargestellten Art aus 6 Elementen aus Zirkoniumo-xyd mit 3 f° CaO hergestellt werden kann, dessen G-esamtle^isiiun^ etwa 6 kW beträgt und bei dem die Abmessung des- Heizraumes 200 χ 30 χ 4Ö mm beiträgt, lieser Ofen befindet sich immer in einem ausgezeichneten Betriebszustand nach einer Betriebs-daue^ von 2QO^: Senden bei 2050 °G^;.

Bezüglicii der in- den- flg. 9' und 10 dargestellten Ausführungp$öiEffi«i& sei bemerkt,= dass: ers mit iie^en möglich ist,· [Cunnelöfen stellen_r durch al& Gase hindurehge.führt werden können, äi& sehr hohe femperaturen gebracht werden sollen. Bei diesen öfen 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 7, die im vorstehenden erläutert wurden.

10; 9836/086 6 orksjnäi. shöpected

Wi e^ auch die- Äusführungs-fcrm immer sein,, mag;,., wenden durch dia Erfindung, Heizelemente, Baugruppen;,. die5 mehrere diester: Heizelemente, aufweisen.,. und. Öfen-, die- mit· Hilfe dieser HfeEzielemeniieT öder BaugruEp.en erstellt werden, gescnaffen.,, Siowia ein? neuartiges; "VverfaihrBn» zur Varernitizung;,, wofeei. äL±&-. BertrlefesGiiaratetB--.. ristikeii- dsxaarfc* gewählt werden .M.niien.>_s dassi γόη- 22Q0· °G^; erreiohir, w„erden teöTULen. odeir auch; treii, Temperaturen.: in. der Grössenördnung. von, TßOQ. bis* 1^:93S©> °'fe ge>arbeitefc werden^ kann:.

Claims

Patentansprüche

1. Ofen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Anzahl von Heizelementen aus einem hitze- und oxydationsbeständigen Material aufweist, von denen Jedes zwei Schenkel in Form von langgestreckten, parallelen Platten aufweist, die in einer Ebene liegen oder entlang ihrer grössten Abmessung gekrümmt sind, wobei 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 wo- g bei die Dicke dieser Schenkel sowie der Abstand, der diese Schenkel trennt, von den freien Enden ausgehend, in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt hin abnimmt, dass jedes dieser Heizelemente durch seine Schenkel an voneinander getrennten benachbarten Trägern aufgehängt ist, dass diese Träger aus einem Material bestehen, welches mit dem der Heizelemente bei der Betriebstemperatur dieser Heizelemente verträglich ist, oder dass die Träger und die Heizelemente durch Platinzwischenstücke getrennt sind, oder dass im Fall eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen diese Träger aus dem gleichen Material bestehen wie die Heizelemente, und dass Wärmeisolationseinrichtungen vorgesehen sind, um diese Elemente und deren Träger zu schützen.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schenkel eines jeden der Heizelemente 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 I65⁰ 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.

109836/0866 BAOORtGlNAL

2. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Dicke des gemeinsamen Abschnitts der beiden.Schenkel eines jeden

der Heizelemente grosser ist als die kleinste Dicke eines jeden der beiden Schenkel.

4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Anzahl von aus Heizelementen bestehenden Baugruppen aufweist., von denen jede η übereinander angeordnete Reihen von m Heizelementen aufweist sowie ebensoviel Reihen von m-1 Tragelementen einer ersten Ausführungsform, wobei die Schenkel, die ein gegebenes Heizelement bilden, sich auf zwei verschiedenen und benachbarten Tragelementen abstützen, die Schenkel ihrerseits zwei benachbarte Tragelemente der unmittelbar darüber angeordneten Reihe tragen, alle Schenkel, die sich in Kontakt mit entsprechenden übereinander angeordneten Tragelementen befinden, auf dem gleichen Potential liegen, 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, diese Tragelemente aus einem Material bestehen, welches mit dem der Heizelemente bei deren Betriebstemperatur verträglich ist, oder die Heizelemente und die Tragelemente durch Platinzwischenstücke voneinander getrennt sind, oder im Falle eines Betriebes bei sehr hohen Temperaturen die Tragelemente aus dem gleichen Material bestehen wie die Heizelemente.

5· Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen Wärmeisolationseinrichtungen aufweisen.

6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem die Betriebstemperatur relativ niedrig, in der Grössenordnung von 18OO bis 190O⁰C, 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 eingesetzt sind.

1098 3 6/0866

7- Verfahren zur Vorerhitzung eines Ofens nach einem der Ansprüche 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegliches Vorheizelement verwendet wird., welches entweder auf die Heizelementenbäugruppe anspricht oder lediglich auf irgendwelche der Heizelemente, wobei dann die Vorerhitzung der anderen Elemente nacheinander durch eine Wärmestrahlung der anfangs vorerhitzten Elemente, deren Temperatur auf 2000 bis 2200⁰C gebracht ist, erfolgt.

8. Verfahren zur Vorerhitzung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorheizelement verwendet wird, welches einfach auf einige gegenüberliegende Heizelemente einwirkt, dass Wärmeisolierungen zu beiden Seiten des Vorheizelements verwendet werden, dass diese Wärmeisolierungen und das Vorheizelement langsam herausgezogen werden, wenn die direkt vorerhitzten Heizelemente die Temperatur erreicht haben, bei der sie leitend werden, und dass das Vorheizelement in diesem Augenblick abgeschaltet"wird.

1098 36/0866

is _

L e e r s e i f