DE2618830A1

DE2618830A1 - Infrarotstrahler, insbesondere aus keramik

Info

Publication number: DE2618830A1
Application number: DE19762618830
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-29
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2618830C3; DE2618830B2

Description

Infrarotstrahler, insbesondere aus Keramik
Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahler, insbesondere aus Keramik. Solche Strahler werden bei Fertigungsprozessen unterschiedlichster Art, wie beispielsweise in Trocknungsanlagen für Lebensmittel, Papier, Textilien usw. oder in Maschinen zum Verformen von thermoplastischen Kunststoffen oder bei der Beschichtung von Materialien mit Kunststoffen eingesetzt.
Derartige, beispielsweise durch die DAS 2 216 651 oder das DBGM 7 239 040 bekanntgewordenen keramischen Infrarotstrahler haben einen auf der Rückseite des Keramikkörpers vorgesehenen Befestigungs- und Anschlußstutzen und sind zur Temperaturkontrolle mit einem die Stromzufuhr zu den Heizwendeln steuernden Thermoelement ausgestattet, welches mit einem außerhalb des Strahlers angeordneten Regler zusammenarbeitet. Das Thermoelement durchsetzt dabei den auf der Strahlerrückseite angeordneten Befestigungs- und Anschlußstutzen und liegt mit seiner Meßstelle unmittelbar an der Oberfläche des Strahlerkörpers. Es wird nachträglich in die bereits fertigen Infrarotstrahler eingesetzt und durch eine Verkittung gehalten. Nachteilig ist dabei, daß die Temperaturmessung in einer erheblich unterhalb der mittleren Oberflächentemperatur des Infrarotstrahlers liegenden Zone erfolgt, nämlich dort, wo die Wärme durch den am Strahlerkörper sitzenden Anschlußstutzen abgeleitet wird. Dies hat erhebliche Temperaturabweichungen der einzelnen Messungen zur Folge. Durch die Lage des Thermoelementes an der Strahleroberfläche ergeben sich zusätzliche Temperaturverfälschungen durch Luftströmungen. Die hierdurch bedingten Fehlmessungen können einen erheblichen Ausschuß bei der Produktion zu Folge haben. Andererseits führen Fehlmessungen zu einer falschen Regelung der Stromzufuhr zu den Heizwendeln, was dazu führt, das insbesondere bei empfindlichen, zu bestrahlenden Werkstücken mit einem erheblichen Ausschuß gerechnet werden muß. Hinzu kommt, daß das Thermoelement wegen seiner Anbringung an der Oberfläche des Strahlerkörpers leicht oxydiert und korrodiert und damit der ganze Strahler vorzeitig unbrauchbar wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrisch beheizten Infrarotstrahler, insbesondere keramischen Infrarotstrahler, zu entwickeln, der eine möglichst exakte Temperaturmessung erlaubt und bei dem die Meßstelle des Thermoelementes sowohl vor mechanischer Beschädigung als auch vor Oxydation und Korrosion geschützt ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Meßselle des Thermoelementes außerhalb des Bereiches des Befestigungs- und Anschlußstutzens in die keramische Masse des Strahlers eingebettet und von dieser umschlossen ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Temperaturmessung an einer Stelle des Strahlers erfolgt, deren Temperatur der mittleren Strahlertemperatur sehr nahe kommt, da erfahrungsgemäß die Temperatur außerhalb des Anschlußstutzenbereiches sehr gleichmäßig ist.
Vorzugsweise liegt die Meßstelle des Thermoelementes etwa in der Mitte zwischen dem Umriß des Befestigungs--und Anschlußstutzens und dem äußeren Umfang des Strahlerkörpers. Um die Genauigkeit der Temperaturmessung zu erhöhen, kann ein Metallstreifen, der die Meßstelle des Thermoelementes trägt, in die Keramikmasse eingebettet sein, wobei zweckmäßig der Metallstreifen zwei benachbarte Heizwendel und deren Zwischenraum überdeckt und gegenüber den Heizwiderständen isoliert ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Thermoelementes wird eine große Meßgenauigkeit in jeder Betriebslage des Infrarotstrahlers sichergestellt. Durch eine den Strahlerkörper umschließende Glasur wird die Meßstelle des Thermoelementes vor mechanischer Beschädigung, Oxydation und Korrosion weitgehend geschützt.
Luftströmungen können die Meßgenauigkeit nicht beeinträchtigen, was den Anwendungsbereich des Keramikstrahlers erheblich vergrößert.
Der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu. Einige davon sind in der anliegenden Zeichnung wiedergegeben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt sein soll. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf die Rückseite eines Infrarotstrahlers; Fig. 2 einen Schnitt nach den Linien II-II durch den Strahler gemäß Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Strahlers.
Der in Fig. 1 dargestellte Strahler hat einen im wesentlichen rechteckigen Strahlungskörper 1 aus keramischer Masse, der auf seiner Rückseite in der Mitte einen Befestigungs- und Anschlußstutzen 2 trägt. Der Keramikkörper 1 kann sowohl im Querschnitt gewölbt oder auch eben bzw. flach ausgebildet sein.
Im Innern des Strahlerkörpers 1 sind elektrische Widerstandsdrähte in Form von Heizwendeln 3 eingebettet, die über die Fläche des Strahlerkörpers 1 gleichmäßig verteilt sind. Die Wendel 3 sind mit den, den Stutzen 2 durchsetzenden Stromzuleitungen 4 verbunden und mit diesen an das Stromnetz anschließbar. Der Verlauf der Heizwendel 3 in dem Keramikkörper 1 ist für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung.
Um die Stromzufuhr nach den Heizwendeln 3 temperaturabhängig zu steuern, ist ein Thermoelement vorgesehen, dessen Meßstelle 5 in das Innere der den Strahler 1 bildenden Keramikmasse eingebettet ist.
Wie aus Fig. 1 deutlich erkennbar ist, liegt die Meßstelle 5 außerhalb des Bereiches des Befestigungs-und Anschlußstutzens 2. Zweckmäßig befindet sie sich etwa in der Mitte zwischen dem Umriß des Stutzens 2 und dem äußeren Umfang des Strahlerkörpers 1. Die Meßstelle 5 des Thermoelementes ist über die Leitungen 6 und 7, die ebenfalls durch den Stutzen 2 hindurchlaufen, an einen nicht weiter dargestellten, die Stromzufuhr nach den Heizwendeln 3 beeinflussenden Regler angeschlossen.
Wie die Abbildungen erkennen lassen, liegt die Meßstelle 5 des Thermoelementes an einem Blechstreifen, vorzugsweise einem dünnen Nickelblech 8, welches gemäß Fig. 2 den Bereich zweier Heizwendel 3 und deren Zwischenraum überdeckt, ohne allerdings die Heizwendel etwa zu berühren. Die Meßstelle 5 des Thermoelementes ist dabei beispielsweise durch Punktschweißung mit dem Nickelblech verbunden.
Desgleichen bestehen die zu der Meßstelle 5 führenden Leitungen 6 und 7 ebenfalls aus Nickel bzw. Nickelchrom. Diese Metalle bzw. Legierungen sind gegenüber den bei der Fertigung auftretenden hohen Temperaturen stabil und zeichnen sich zugleich durch eine hohe Thermospannung aus.
In Fig. 3 ist ein keramischer Infrarotstrahler 1' wiedergegeben, der in seinem Rücken unterhalb des Anschlußstutzens 2' einen Hohlraum 9 aufweist und auf seiner Vorderseite mit einer größeren Anzahl von Heizwendeln 3 versehen ist. Auch hier erfolgt wiederum die Anordnung der Meßstelle 5 bzw. des mit dieser verbundenen Blechstreifens 8 außerhalb des Bereiches des Befestigungs-und Anschlußstutzens 2', wobei der Blechstreifen 8 wiederum den Zwischenraum zwischen zwei Heizwendeln überbrückt.
Sowohl bei der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 bzw.
gemäß Fig. 3 liegt die Meßstelle 5 des Thermoelementes etwa in der Mitte zwischen dem Umriß des Befestigungs- und Anschlußstutzens 2 bzw. 2' und dem äußeren Umfang des Strahlerkörpers 1 bzw. 1'.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 sind die Zuleitungen zu der Meßstelle 5 bzw. zu den Heizwendeln 3 der Einfachheit halber fortgelassen. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Thermoelemente bzw. deren Meßstellen in dem keramischen Infrarotstrahler in beliebig anderer Anordnung und Form anzubringen. Sie erlauben eine genaue Messung der mittleren Oberflächentemperatur und zwar unabhängig von der durch den auf der Rückseite vorgesehenen Befestigungs- und Anschlußstutzen bedingten Wärmeableitung. Die erzielbaren Messungen sind über die gesamte Lebensdauer des Strahlers zuverlässig und von den etwa auftretenden Fertigungsschwankungen der einzelnen Keramikkörper bzw. -strahler unabhängig. Im übrigen sind die erfindungsgemäßen, mit Thermoelement ausgestatteten Infrarotstrahler ohne Schwierigkeit mit keramischen Infrarotstrahlern 1 leicht austauschbar.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1 Infrarotstrahler, insbesondere aus Keramik, für leistungsregelbare Heizanlagen mit einem auf der Rückseite des Keramikkörpers vorgesehenen Befestigungs- und Anschlußstutzen und einem die Stromzufuhr zu den Heizwendeln steuernden Thermoelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (5) des Thermoelementes außerhalb des Bereiches des Befestigungs-und Anschlußstutzens (2, 2') in die keramische Masse des Strahlers (1, 1') eingebettet und von dieser umschlossen ist.
2. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (5) des Thermoelementes etwa in der Mitte zwischen dem Umriß des Befestigungs- und Anschlußstutzens (2 und 2') und dem äußeren Umfang des keramischen Strahlerkörpers (1, 1') angeordnet ist.
3. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (5) des Thermoelementes zwischen zwei Heizwendeln (3) in die keramische Masse des Strahlerkörpers (1, 1') eingebettet ist.
4. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle (5) des Thermoelementes an einem außerhalb des Bereiches des Befestigungs- und Anschlußstutzens (2, 2') in die Keramikmasse eingebetteten Metallstreifen (8) liegt.
5. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der Meßstelle (5) des Thermoelementes führenden Leitungen (6, 7) ebenfalls in die keramische Masse des Strahlerkörpers (1, 1') eingebettet und durch den Befestigungs- und Anschlußstutzen (2, 2') nach außen geführt sind.
6. Infrarotstrahler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Meßstelle (5) des Thermoelementes tragende Metallstreifen (8) zwei benachbarte Heizwendel (3) und den Zwischenraum zwischen beiden überbrückt und, von den Heizwendeln elektrisch isoliert, in die keramische Masse eingebettet ist.
7. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement aus einem Nickelchrom-Nickel-Thermo-Paar gebildet ist und sowohl die Zuleitungen (6, 7) als auch der die Meßstelle (5) tragende Blechstreifen (8) aus Nickel bzw. Nickellegierungen bestehen.
8. Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper mit der in ihm eingebetteten Meßstelle (5) des Thermoelementes durch eine Glasur überzogen ist, die die Meßstelle (5) vor Oxydation und Korrision schützt.