DE2701646A1

DE2701646A1 - Hochfrequenzofen

Info

Publication number: DE2701646A1
Application number: DE19772701646
Authority: DE
Inventors: Jean-Yves Boniort; Claude Brehm; Yves Floury
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1977-01-17
Publication date: 1977-07-28
Also published as: BE850063A; FR2339148A1; FR2339148B1; NL7700707A; GB1521231A; IT1077118B

Description

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„„ _LER 17. Jan. 1977

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COMPAGNIE GENERALE D'ELECTRICITE S.A. 54, rue La Boetie, 75382 PARIS CEDEX 08, Frankreich

HOCHFREQUENZOFEN

Die Erfindung betrifft elektrische Hochfrequenzöfen, insbesondere Öfen, die ein Graphitrohr besitzen.

Elektrische Hochfrequenzofen eignen sich dazu, bei zu erwärmenden Werkstücken einen sehr raschen Temperaturanstieg bzw. -abfall zu erreichen. Derartige mit einem einfach aufgebauten und kostengünstigen Graphitrohr ausgestattete öfen haben den Nachteil, temperaturmäßig auf 800 C begrenzt zu sein, da bei höheren Temperaturen das Graphit in der Umgebungsluft rasch oxydiert und verbrannt wird.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, derartige Öfen unter Vakuum oder unter Edelgasatmosphäre, bei-

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spielsweise unter Argon, zu betreiben. Hierbei muß natürlich ein vollkommen dichter Aufbau gewährleistet sein,was zu höheren Herstellungskosten führt. Außerdem kann ein derartiger Ofen dann nicht als Heizkanal ausgebildet werden, der nur örtlich auf groß bemessene, über die Ofen^bmessungen hinausgehende Werkstücke einwirkt.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Hochfrequenzofen mit Graphitrohr herzustellen, der bei einer Temperatur von etwa 2000 C arbeiten kann, dessen Aufbau besonders einfach und wirtschaftlich ist und der auch als Heizkanal ausgebildet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Hochfrequenzofen mit einem Graphitrohr, das die zu erhitzenden Werkstücke umgibt, mit einer Induktionswicklung, die das Rohr außen umgibt und mit einem das Rohr umgebenden Gehäuse, dessen Wandung aus lose aufeinandergelegten Bauteilen besteht,dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung der Oxydation des Graphitrohrs bei Speisung der Induktionswick lungJLn das Gehäuse ein neutrales Gas eingeführt wird, das durch Spalte zwischen den übereinander angeordneten Bauteilen entweichen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden zwei Figuren näher erläutert, die jeweils einen Achsschnitt durch eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäBen elektrischen Hochfrequenzofens zeigen.

Gemäß Fig.Λ ist ein Graphitrohr 1 senkrecht angeordnet und von einer elektrischen Wicklung 2 umgeben. Vorteilhafterweise wird die Wicklung aus einem Kupferrohr gebildet, dessen beide Enden 3, 4 an zwei Klemmen eines hier

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nicht dargestellten elektrischen Hochfrequenzgenerators angeschlossen sind. Dann kann man im Innern des Leiters 2 ein Kühlmittel wie beispielsweise Wasser zirkulieren lassen.

Das Rohr 1 ist in einem Gehäuse 7 untergebracht,

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dessen Wandung· aus übereinander angeordneten Bauteilen bestehen. Diese Bauteile umfassen eine horizontale untere Platte 5« ein äußeres Rohr 6 sowie eine obere horizontale Platte 8, alle aus Siliziumoxydglas.

Durch eine öffnung 9 in der Platte 8 ragt eine Gaszuführungsleitung 10 in den ^nnenraum des Gehäuses.

Das Rohr 1 wird in diesem Innenraum auf der Platte mit Hilfe eines rohrförmigen Halters 11 aus Siliziumoxyd gehalten, der an seinem der Platte 5 gegenüberliegenden Ende mit Zentrierlaschen 12 aus Siliziumoxyd versehen ist. Das Rohr 1, der Halter 11 und das Rohr 6 sind in etwa auf eine Achse 13 zentriert.

Die hier nicht dargestellten zu erwärmenden Werkstücke werden im vom Graphitrohr/umschlossenen Raum auf einen hier nicht dargestellten, auf der Platte 5 ruhenden Halter gelegt. Zur leichteren Einführung der zu erwärmenden Werkstücke weist die Platte 8 eine auf die Achse 13 zentrierte öffnung 14 auf, die während des Erhitzens durch einen Siliziumoxydglasstopfen 15 verschlossen wird.

Zwischen dem Rohr 1 und dem Rohr 6 kann zur besseren thermischen Isolierung des Ofens ein aus porösem Aluminiumoxyd bestehendes, auf die Achse 13 zentriertes Isolierrohr 16 senkrecht auf der Platte 5 angeordnet werden.

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Wie es Fig. 1 zeigt, ist die Platte 5 mit Nuten versehen, um die Zentrierung der Rohre 6 und 16 des Halters 11 auf dieselbe Achse 13 zu erleichtern.

Wenn der Ofen mit Hilfe des Stopfens 15 verschlossen ist, läßt man in den Innenraum 7 durch das Zuführungsrohr ein neutrales Gas wie beispielsweise Argon eintreten. Daraus ergibt sich im Innenraum 7 ein leichter überdruck, und das in diesem Innenraum enthaltene Gas, das zu Beginn aus einer Mischung von Luft und Argon besteht, verläßt diesen Raum 7 über die Spalte 17 zwischen den Kontaktflächen der übereinanderliegenden Bauteile 5, 6, 8 der Wandung des Innenraums 7. Diese Bauteile sind nämlich lediglich aufeinandergelegt, und da keinerlei Dichtmittel vorgesehen ist, kommt es bei einem leichten überdruck im Raum 7 zu einem Entweichen von Gas. Nach relativ kurzer Zeit ist die zunächst im Raum 7 noch vorhandene Luft verschwunden und der Raum 7 enthält einen hohen Anteil von Argon, das nur in geringen Mengen durch die Spalte 17 entweicht.

Jetzt können die Enden 3 und 4 der Wicklung 2 an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen und der Wasserumlauf in diesem Leiter eingeschaltet werden. Die Ströme, die sich aus dem durch die Wicklung 2 erzeugten elektrischen Feld ergeben, führen zu einer raschen Temperaturerhöhung des Graphitrohrs und des Ofens. Dank des Argons oxydiert nun das Graphitrohr 1 nicht, selbst wenn seine Temperatur auf etwa 200O⁰C ansteigt.

Die Bauteile des in Fig. 2 dargestellten Ofens, die gleich oder ähnlich denen des in Fig. 1 gezeigten Ofens sind,

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werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Der in Fig. 2 gezeichnete Ofen besitzt ebenfalls ein auf einem rohrförmigen Halter 11 liegendes Graphitrohr 1, eine Wicklung 2, ein äußeres Rohr 6, ein Wärmeisolierrohr 16 und eine obere Platte 8, wobei alle diese Bauteile genauso angeordnet sind wie beim oben beschriebenen Ofen.

Die Rohre 11, 6 und 16 stehen auf einer der Platte aus Fig. 1 entsprechenden unteren Platte 18, die hier eine in etwa auf die Achse 20 des Ofens zentrierte öffnung 19 aufweist. Außerdem enthält der Ofen ein inneres Rohr 21, das auf die Achse 20 zentriert ist und dessen eines Ende auf der Platte 18 steht, während die Platte 8 auf dem anderen Ende dieses Rohrs ruht. Das Rohr 21 kann aus Siliziumoxydglas oder aus Zirkonoxydglas bestehen. Die Öffnungen 14 in der Platte 8 und 19 in der Platte 18 münden in den Innenraum des Rohrs 21, das so durch den Innenraum des Graphitrohrs 1 verläuft. Die Rohre 6 und 21 sowie die Platten 8 und 18 bilden einen Innenraum 22, der das Graphitrohr 1 umgibt. Durch die in der Platte 8 vorhandene öffnung 9 wird in den Innenraum 22 Argon eingeführt, das allmählich diesen Inner.raum 22 füllt und durch die zwischen den Kontaktflächen der aufeinanderliegenden Bauteile 18, 6, 21 und 8 vorhandene Spalte 17 entweicht. Die Arbeitsweise dieses Ofens entspricht folglich genau der des in Fig. 1 dargestellten Ofens.

Bei dieser Ofenart handelt es sich um einen Heizkanal, der besonders für den Fall geeignet ist, bei dem ein im Rohr 21 untergebrachtes, über die Platte 8 und 18 hinausragendes Werkstück erhitzt werden soll. So ist es beispiels-

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weise möglich, eine Beschichtung aus der Dampfphase in einem durch die Öffnungen 14 und 19 entlang der Achse 20 verlaufenden Glasrohr vorzunehmen.

Größenordnungsmäßig kann mit einem Ofen der in Fig. dargestellten Bauart bei einem Außendurchmesser von 60 mm und einer Höhe von 56 mm im Innern des Rohrs 21 eine Temperatur von 2000 C mit einer elektrischen Leistung von etwa 4 kW erreicht werden. Die Frequenz des Speisestroms kann beispielsweise zwischen 20 und 600 kHz liegen. Der Argondurchsatz beträgt etwa einen Liter pro Minute.

Die oben beschriebenen und in den Fig. 1 und 2 dargestellten Öfen ermöglichen eine große Anzahl von Heizzyklen mit einem Graphitrohr; der Gewichtsverlust des Rohrs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wärmevorgängen ist vernachlässigbar gering; außerdem können diese Öfen leicht auf- und abgebaut werden. Wegen des einfachen Aufbaus kann der Ofen rasch und kostengünstig jedem besonderen in der Praxis auftretenden Heizproblem angepaßt werden.

Erfindungsgemäße Öfen können insbesondere im Bereich der Lichtleitfasertechnik, vor allem beim Ausziehen dieser Fasern und bei Dampfbeschichtungsvorgängen in einem Siliziumoxydrohr angewandt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vl "J Hochfrequenzofen mit einem Graphitrohr, das die zu erhitzenden Werkstücke umgibt, mit einer Induktionswicklung, die das Rohr auBen umgibt, und mit einem das Rohr umgebenden Gehäuse, dessen Wandung aus lose aufeinandergelegten Bauteilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daS zur Verhinderung der Oxydation des Graphitrohrs (1) bei Speisung der Induktionswicklung (2) in das Gehäuse (5, 6, 8) ein neutrales Gas eingeführt wird, das durch Spalte (17) zwischen den übereinander angeordneten Bauteilen (5, 6, 8) entweichen kann.

2 - Ofen gemäe Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wandung bildenden aufeinandergelegten Bauteile eine horizontale untere Platte (5), die das senkrecht angeordnete Graphitrohr (1) trägt, ein äußeres Rohr (6), von dem ein Ende auf der unteren Platte (5) ruht, wobei dieses Rohr praktisch auf die Achse (13) des Graphit-· rohr· (1) zentriert ist, während die Wandung dieses äußeren Rohrs zwischen dem Graphitrohr und der Wicklung (2) liegt, und eine obere Platte (8) aufweist, die horizontal auf dem

anderen Ende des äußeren Rohrs (6) ruht.

3 - Ofen gemäß Anspruch 2« dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderliegenden Bauteile darüber hinaus ein inneres Rohr (21) aufweisen, das auf die Achse des Graphitrohrs (1) ausgerichtet ist und mit einem

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ORlGHNAL INSPECTED

seiner Enden auf der unteren Platte (18) ruht, wobei die obere Platte (8) vom anderen Ende dieses inneren Rohrs (21) getragen wird, und das Graphitrohr (1) im zwischen diesem inneren Rohr (21) und dem äußeren Rohr (6) liegenden Raum angeordnet ist, in dem das neutrale Gas zirkuliert und der vom inneren Rohr (21) und vom äußeren Rohr (6) sowie von der unteren Platte (18) und der oberen Platte (8) begrenzt wird, und daß die untere Platte (18) und die obere Platte (8) .jeweils eine axiale Öffnung (19, 24) aufweisen, die den Innenzaum des inneren Rohrs (21) , in dem die zu erwärmenden Gegenstände liegen, mit der Umgebung des Ofens in Verbindung setzen.

4 - Ofen gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß er darüber hinaus ein auf die Achse (20) des Graphitrohrs (1) zentriertes und zwischem diesem Rohr und dem äußeren Rohr (6) angeordnetes thermisches Isolierrohr (16) aufweist.

5 - Ofen gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitrohr (1) auf der unteren Platte (5) mit Hilfe eines auf dieser Platte liegenden rohrförmigen Halters (11) gehalten wird.

6 - Ofen gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (21) aus Zirkonoxyd besteht, so daß es einer Temperatur von etwa 2OOO°C standhält.

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