DE2950532C2

DE2950532C2 - Elektrisch beheizter Ofen mit flexiblem Heizleiter

Info

Publication number: DE2950532C2
Application number: DE19792950532
Authority: DE
Inventors: Josef 6454 Bruchköbel Gediga; Franz Ing.(grad.) 8750 Aschaffenburg Hugo; Erwin Dipl.-Ing. 6451 Großkrotzenburg Wanetzky
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1979-12-15
Filing date: 1979-12-15
Publication date: 1986-06-12
Also published as: DE2950532A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Ofen mit Chargenraum, insbesondere einen Vakuum- und Schutzgasofen, mit einer Heizeinrichtung, bestehend aus einem flexiblen Heizleiter, sowie mit Kontaktelementen für die Halterung und die Stromzufuhr zum Heizleiter.

öfrn mit flexiblen Heizleitern aus Drahtnetz, Metallfolie, ausgespannten Drähten, etc. sind hinreichend bekannt. Dabei sind die flexiblen Heizleiter regelmäßig beidseitig unlösbar mit Anschlußelementen versehen, die beispielsweise durch Schweißen oder Löten am Heizleiter befestigt sind. Die bekanntesten Einrichtungen dieser Art sind sogenannte Dreiphasen-Heizer, bei denen die drei Einzelleiter 3uf Sektorflächen von Zylindern angeordnet sind. An einem Ende befinden sich drei Stromzuführungen; die gegenüberliegenden Enden sind gemeinsam zur Bildung eines Sternpunktes in einem elektrisch leitenden Ring befestigt. Mittel zum Nachspannen des Heizleiters sind nicht vorgesehen.

Die bekannten Heizleiter sind auf die Lage der An-Schlußelemente innerhalb des Ofens zugeschnitten; sie müssen im Falle eines Austauschs, der aufgrund eines praktisch unvermeidbaren Abbrandes in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen erforderlich ist, nachbestellt werden. Eine größere Vorratshaltung derartiger Heizleiter verbietet sich meist aus Kostengründen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch beheizten Ofen der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem Heizleitermaterial »von der Rolle« verwendbar ist, d. h. Heizleitermaterial, welches einfach in der erforderlichen Länge zugeschnitten wird und ohne besondere Zurichtung der Anschlußenden verwendet werden kann. Insbesondere soll dabei auch die mechanische Spannung, unter der der Heizleiter steht, weitgehend aufrechterhalten werden, d. h. die durch Temperaturänderungen unvermeidbare Längenänderung des Heizleiters soll kompensiert werden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen elektrisch beheizten Ofen erfindungsgemäß dadurch, daß von den Kontaktelementen mindestens eines als Aufwickelvorrichtung für den Heizleiter ausgebildet ist, und daß der Heizleiter ausgehend von einem Kontaktelement mindestens teilweise um den Chargenraum herum bis zum anderen Kontaktelement spannbar geführt ist.

Als Heizleiter kommt bevorzugt band- oder streifenförmiges Material in Frage, wie beispielsweise Graphitfolie, Graphitgewebe, Drahtnetz oder Blech aus hochschmelzenden Metallen wie Wolfram, Molybdän, Tantal. Soweit es sich um metallische Materialien handelt, können damit ohne weiteres Ofentemperaturen zwischen 1650 und 2400⁰C erreicht werden. Bei Verwendung von Graphit als Heizleitermaterial kann die Temperatur bis zu etwa 3000⁰C gesteigert werden.

Der erfindungsgemäße Ofen gestattet den Einsatz der vorstehend genannten Heizleitermaterialien, ausgehend vom streifenförmigen Zustand, d. h. ohne besondere Vorbereitungen der Enden. Dieses Material kann vom Benutzer des Ofens beispielsweise in Rollenform vorrätig gehalten und bei Bedarf in entsprechenden Längen abgeschnitten werden. Es ist dann lediglich noch erforderlich, den Heizleiter mit den beiden Kontaktelementen zu verbinden und zu spannen. Im Falle einer Längung des Heizleiters ist es möglich, diesen nachzuspannen. Ein besonderer Vorteil liegt jedoch in der Tatsache begründet, daß mindestens eine der Aufwickelvorrichtungen unter einem ständigen, durch elastische Mittel bedingten, Drehmoment steht, so daß Längenänderungen beim Aufheizen und Abkühlen automatisch kompensiert werden.

Sofern nur eines der Kontaktelemente als Aufwickelvorrichtung ausgebildet ist, wird zweckmäßig das andere Kontaktelement als Klemmvorrichtung ausgebildet, die das betreffende Ende des Heizleiters kraft- und/oder formschlüssig festhält. Es ist jedoch besonders zweckmäßig, beide Kontaktelemente als Autwickelvorrichtungen auszubilden, wobei die eine Aufwickelvorrichtung nur beim Einsetzen eines neuen Heizleiters betätigt zu werden braucht, während die andere Aufwickelvorrichtung die Längenkompensation des Heizleiters übernimmt. Die Verwendung einer Aufwickelvorrichtung für den Heizleiter hat den Vorteil, daß eine ein- oder mehrfache Umschlingung der Aufwickelvorrichtung den Heizleiter zuverlässig festhält und hierbei auch einen einwandfreien Stromübergang gewährleistet.

Weiler vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsggegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der F i g. 1 bis 3 näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des Erfindungsgegenstandes, ausgebildet als Vakuum-Wider-''andsofen,

Fig.2 eine Draufsicht von vorn auf ein Detail aus Fig. 1, nämlich auf das rechte der beiden Kontaktele- s mente, und

F i g. 3 eine Variante des Gegenstandes nach F i g. 2 in analoger Darstellung.

In F i g. 1 ist ein elektrisch beheizter Ofen 1 mit einem Chargenraum 2 dargestellt Der äußere Mantel des Ofens 1 ist ak Vakuumkammer 3 mit einem Dichtungsflansch 4 ausgebildet, die durch eine Tür 5 mit einem entsprechenden Dichtungsflansch 6 verschließbar ist. Die Vakuumkammer 3 ist in herkömmlicher Weise im wesentlichen zylindrisch ausgebildet.

Der Chargenraum 2 ist allseitig von einer Wärmedämmung 7 umgeben, die dem Umfang eines Quaders entspricht. Als Wärmedämmung kommen Strahlungsbleche (Folien), Graphitfilz, Steinwolle etc. in Frage. Der hinter der Tür 5 liegende Teil der Wärmedämmung 7 ist an einer Chargenraumtür 8 befestigt.

Parallel zu und in der Nähe von den beiden unteren Längskanten 9 und 10 des Chargenraums sind zwei Kontaktelemente 11 und 12 angeordnet, die als um parallele Achsen 13 bzw. 14 drehbare Gabeln 15 ausgeführt sind, deren Zinken 16 und 17 zur Drehachse 13 bzw. 14 symmetrisch verlaufen.

Parallel zu und in der Nähe von zwei oberen Längskanten 18 und 19 des Chargenraums 2 sind zwei walzenförmige Stützelemente 20 und 21 angeordnet, welche im wesentlichen die gleiche Länge wie die Zinken 16 und 17 haben und um ihre Längsachsen drehbar aufgehängt sind. Ausgehend von dem unteren Kontaktelement 11 ist ein bandförmiger Heizleiter 22 zunächst senkrecht nach oben bis zum Stützelement 20, von da aus horizontal bis zum Stützelement 21 und von diesem aus senkrecht bis zum unteren Kontaktelement 12 geführt. Auf diese Weise erstreckt sich der Heizleiter 22 U-förmig um den Chargenraum herum, und zwar im wesentlichen parallel zu zwei seitlichen und einer oberen Wandfläche der Wärmedämmung 7.

Der Heizleiter 22 ist in die Gabel 15 des rechten unteren Kontaktelements 12 in einer Weise eingefädelt, die anhand von F i g. 2 dargestellt ist. Die Zinken 16 und 17 der Gabel 15 haben einen Abstand voneinander, der im wesentlichen gleich der Dicke des Heizleiters 22 ist. Dieser ist in der angegebenen Weise etwa S-förmig zwischen die beiden Zinken eingelegt und, ausgehend von dem unteren Zinken 17 nach oben geführt, wodurch er bei der gezeigten Stellung nach einer Anfangsdrehung der Gabel 15 die die Zinken 16 und 17 umschlingenden Teile des Heizleiters 22 und dessen Ende 22a gegen die Zinken preßt. Auf diese Weise entsteht je nach den Eigenschaften des Werkstoffs der Heizleiter 22 bei maximaler Kontaktfläche ein kraft- und gtgebenenfalls auch formschlüssiger Verbund, so daß der Heizleiter 22 durch Drehung des Kontaktelements 12 um die Achse 14 in Richtung des Pfeils 23 spannbar ist. Der Heizleiter 22 wickelt sich hierbei mindestens teilweise auf den Zinken 16 und 17 auf, wobei der gradlinige Teil des Heizleiters in Richtung des Pfeils 24 nachgezogen wird. Die Zinken sind durch den Heizleiter fixiert und können nicht gespreizt werden. Die gegenüberliegende Anordnung aus Kontaktelement 11 und dem anderen Ende des Heizleiters 22 ist im Verhältnis zu F i g. 2 spiegelsymmetrisch ausgebildet.

Die Zinken 16 und 17 sind gemeinsam an einem Haltekörper 25 befestigt, der durch eine vakuumdichte Drehdurchführung 26 an Atmosphäre geführt ist. Die Haltekörper 25 gehen in Wellen 27 über, die über nicht dargestellte Dreh- oder Schleifkontakte und Zuleitungen 28 bzw. 29 mit einer Stromquelle 30 verbunden sind.

Wenn die Enden des Heizleiters 22 gemäß Fig.2 in das Kontaktelement 12 bzw. spiegelsymmetrisch in das gegenüberliegende Kontaktelement 11 eingefädelt sind, kann der Heizleiter 22 durch Drehung der Kontaktelemente in entgegengesetzten Richtungen auf die Kontaktelemente aufgewickelt und dadurch gespannt werden. Beim Ausbau des Heizleiters 22 ist dann lediglich noch erforderlich, die beiden Kontaktelemente in entgegengesetzter Richtung zu drehen, so daß die Enden des Heizleiters leicht aus den Gabeln herausgezogen werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 bestehen die Kontaktelemente 11 bzw. 12 nicht aus einer Gabel, sondern aus drehbaren, zu den Drehachsen koaxialen Walzen 31, um die der Heizleiter 22 in der dargestellten Weise einmal herumgeschlungen ist. Über den Heizleiter wird dann eine mit einem Längsschlitz 33 versehene Klemmhülse 32 aufgeschoben, die den Heizleiter 22 auf einem großen Teil seines Umfangs gegen die Walze 31 verspannt. Beim Drehen der Walze 31 mit der Klemmhülse 32, deren Längenabmessungen im wesentlichen der Breite des Heizleiters 22 entsprechen, wickelt sich der Heizleiter 22 auf der äußeren Mantelfläche der Klemmhülse 32 auf und verstärkt hierbei automatisch die Klemmwirkung. Eine derartige Anordnung wird bevorzugt bei kleineren öfen verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch beheizter Ofen mit Chargenraum, insbesondere Vakuum- und Schutzgasofen, mit einer Heizeinrichtung, bestehend aus einem flexiblen Heizleiter, sowie mit Kontaktelementen für die Halterung und die Stromzufuhr zum Heizleiter, dadurch gekennzeichnet, daß von den Kontaktelementen (11,12) mindestens eines als Aufwikkelvorrichtung für den Heizleiter (22) ausgebildet ist, und daß der Heizleiter ausgehend von einem Kontaktelement (11) mindestens teilweise um den Chargenraum (2) herum bis zum anderen Kontaktelement (12) spannbar geführt ist

2. Elektrisch beheizter Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem quaderförmigen Chargtnraum (2)zwei Kontaktelemente (II, 12) parallel zu und in der Nähe von zwei Kanten des Chargenraumes angeordnet sind, daß parallel zu und in der Nähe von zwei Kanten des Chargenraums zwei Stützelemente (20, 21) für den Heizleiter (22) angeordnet sind, und daß der Heizleiter U-förmig um den Chargenraum herumgeführt ist.

3. Elektrisch beheizter Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (11, 12) als um parallele Achsen (13,14) drehbare Gabeln (15) ausgeführt sind, deren Zinken (16,17) zur Drehachse symmetrisch angeordnet sind, und daß die Zinken einen Abstand voneinander haben der gleich oder geringfügig größer ist als die Dicke des Heizleiters (22).

4. Elektrisch beheizter Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (U, 12) als um parallele Achse (13,14) drehbare, koaxiale Walzen (31) ausgeführt sind, auf denen der Heizleiter (22) durch eine Klemmhülse (32) fixiert ist.

5. Elektrisch beheizter Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Kov.taktelementen (11,12) mindestens eines mit einer selbsttätigen Spannvorrichtung versehen ist.