DE2234127C3 - Vakuum- oder Schutzgasofen für hohe Temperaturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuum- oder Schuts:- gasofen für Temperaturen bis 3000° C mit einem Frequenzgenerator oder -umformer und einer in eine:r Ofenkammer angeordneten, den zu erhitzenden Werkstoff umschließenden Heizspule, bei dem der spaltförmige Raum zwischen Spule und Werkstoff kein festes Dielektrikum enthält.

Zur induktiven Erwärmung fester und flüssiger Stoffe auf hohe Temperaturen geeignete öfen enthalten im allgemeinen eine zwischen dem Heizinduktor und dem aufzuheizenden Werkstoff angeordnete Schicht aus einem elektrisch nichtleitenden oder hochohmigen Isolierstoff, durch die der Induktor gegen Wärmestrahlung abgeschirmt wird. Bei hohen Temperaturen beständige thermische Isolierstoffe, wie z. B. Graphiigrieß, weisen jedoch eine verhältnismäßig große elektrische Leitfähigkeit auf, so daß auch in der Isolierschicht Induktionsströme induziert werden. Schließlich ist bei hoher Leistungsdichte, wie sie zur Erzeugung hoher Werkstücktemperaturen erforderlich ist, die entstandene Joulesche Wärme durch ein« besondere Kühlung der Spulen abzuführen, wodurch sich der energetische Wirkungsgrad weiter vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verluste in Induktorspule und Isolierschicht zu verringern und insbesondere den energetischen Wirkungsgrad von Induktionsöfen zu verbessern, die zur Erzeugung besonders hoher Temperaturen bestimmt sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Ofen der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die gleichzeitig als Heizinduktor und Strahler wirkende mehrwindige ungekühlte Heizspule aus Graphit besteht und eine aus Kohlenstoff oder Graphit bestehende hochohmige thermische Isolationsschicht die Heizspule umgibt. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Isolationsschicht aus Graphitfolie und Kohlenstoff- oder Graphitfilz.

Die Ausführung der Heizspule aus Graphit ermöglicht es öfen nach der Erfindung mit einer Spulentempe.-atur bis zu etwa 3000° C zu betreiben und den zu erhitzenden Werkstoff induktiv und gleichzeitig durch Wärmestrahlung aufzuheizen, da sich zwischen Spule und Werkstoff keine Isolationsschicht befindet. Der energetische Wirkungsgrad des Ofens wird durch den Wegfall der induktiven Verluste in dieser Schicht und die Nutzung der Jouleschen Wärme beträchtlich verbessert, die Aufiieizgeschwindigkeit wird verkürzt und der Wegfall der Wasserkühlung ermöglicht einen sicheren Ofenbetrieb.

Die thermische Isolierschicht, die zwischen Spule und Ofenmantel angeordnet ist, besteht aus Graphitfolien, die der Spule zugekehrt sind, und einer oder mehreren Lagan aus Kohlenstoff- oder Graphitfilz mit einem hohen elektrischen Widerstand. Wegen der geringen Dicke der Graphitfolien von etwa 0,3 bis 0,5 mm ist der Energieverlust durch Induktion trotz der verhältnismäßig großen elektrischen Leitfähigkeit sehr klein. Besonders vorteilhaft ist ebenfalls das günstige Reflexionsvermögen der Folie.

Der Ofen nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beispielhaft beschrieben, die einen Schnitt durch einen Ofen gemäß der Erfindung zeigt.

An dem gegebenenfalls außen mit Kühlschlangen versehenen Stahlmantel 1 ist eine Lage aus Kohlenstoff-Filz 2 geklebt, die zum Ofenraum hin durch eine ebenfalls mit einem temperaturbeständigen kohlenstoffhaltigen Kitt aufgeklebten Lage aus Graphitfolie 3 begrenzt ist. Der Ofenraum wird durch die eine Bohrung 4 aufweisenden Graphitstopfen 5 und 6 abgeschlossen. An Graphitstutzen 7 sind zeichnerisch nicht dargestellte Schlauchverbindungen zu einer Schutzgasanlage oder Vakuumpumpe angeschlossen. Die Spule 8, deren Anschluß an einen Frequenzgenerator ebenfalls nicht dargestellt ist, besteht aus einem gewendelten Graphitrohr mit einem Rohrdurchmesser von 10 mm und einer Wandstärke von 2 mm. Innerhalb der Spule ist ein zylindrischer, auf dem Abstandshalter 9 ruhender zu erhitzender Körper 10 angeordnet. Beim Betrieb des Ofens wird der Heizinduktor 8 durch Joulesche Wärme aufgeheizt, die durch Strahlung auf den Körper 10 übertragen wird. Die ein großes Reflexionsvermögen sowie eine sehr kleine Wärmeleitfähigkeit senkrecht zur Folienebene aufweisende Graphitfolie 3 steht im Strahlungsgleichgewicht mit dem Heizinduktor und reflektiert ein Großteil der Strahlungsenergie auf den Körper 10 zurück.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vakuum- oder Schutzgasofen für Temperaturen bis 3000° C mit einem Frequenzgenerator oder -umformer, und einer in einer Ofenkammer angeordneten, den zu erhitzenden Werkstoff umschließenden Heizspule, bei dem der spaltförmige Raum zwischen Spule und Werkstoff kein festes Dielektrikum enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig als Heizinduktor und Strahler wirkende mehrwindige ungekühlte Heizspule (8) aus Graphit besteht und eine aus Kohlenstoff oder Graphit bestehende hochohmige thermische Isolationsschicht (2,3) die Heizspule umgibt. "5

2. Vakuum- oder Schulzgasofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (2, 3) aus Graphitfolien und Kohlenstoff- oder Graphitfilz besteht.