DE3224203A1

DE3224203A1 - Hoochtemperatur-tiegelschmelzofen

Info

Publication number: DE3224203A1
Application number: DE19823224203
Authority: DE
Inventors: Roger R. 06897 Wilton Conn. Giler
Original assignee: Kanthal Corp
Current assignee: Kanthal Corp
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1983-02-03
Also published as: JPS6116909B2; US4417346A; JPS5816179A; DE3224203C2

Description

DIPl.-ING. HELMUT KOEPSELL 8 KÖLN 1 PATENTANWALT /* Mittefatmr - -

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THE KANTHAL CORPORATION Wooster Street, Bethel Connecticut, U.S.A. 06801

Hochtemperatur-Tiegelschmelzofen

PATENTANWALT

• β ·	• · · · · · ·	y 322420-3 5 KÖLN 1 Mittelstrasse 7 Ttl.lon (0221) 2194 23 T«l«grtmmwlrMU: Κο·ρ»·)Ιρ»Ι·πΙ KMn
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R«g.-Nr.

Titel: Hochtemperatur-Tiegel schmelzofen

Für Bearbeitung und Einsatz auf dem Gebiet der Metallverarbeitung, der Sintertechnik und dgl. werden Schmelzeinrichtungen benötigt, die im allgemeinen unhandlich, teuer und verhältnismäßig wenig fortentwickelt sind.

In Laboratorien werden Schmelzöfen verwendet, die nur klein sind im Vergleich zu der vollständigen Skala industrieller öfen. Sie müssen ständig gewartet werden und bestehen im allgemeinen aus einem ausgekleideten Stahlofenkörper mit im wesentlichen derselben Feuerfestigkeit, wie sie bei industriellen öfen gegeben ist.

Die Verwendung solch einer feuerfesten Auskleidung und ein Betrieb bei Temperaturen, die gleich oder möglicherweise höher sind als diejenigen von vielen Industrieöfen, erfordern bei Laboratorienöfen Auskleidungen derselben Dicke, wie bei Industrieöfen, um die Aussenseite des Ofens auf einer für die Bedienungspersonen noch zulässigen Temperatur zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kleine tragbare Ofeneinheit anzugehen, die zum Schmelzen von nur

einigen hundert Gramm eines Materials unter präzis einzuhaltenden Bedingungen geeignet ist und deren Ofengehäuse im Betrieb des Ofens eine ungefährliche Außentemperatur annimmt. Ein derartiger Ofen ist für die Weiterentwicklung von Material mit hohen Schmelztemperaturen und dem hierzu notwenigen Experimentieren von großem Interesse. Die Entwicklung einer solch kleinen Ofeneinheit war bei dem Konzept nach dem Stand der Technik über Schmelzofenkonstruktionen unmöglich. Der gemäß vorstehenden Aufgabe anzugebende Tiegelschmelzofen soll dabei auch für eine Serienherstellung geeignet sein.

Vorgenannte Aufgabe wird mit einem Hochtempertur-Tiegelschmelzofen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Verkleinerung der Ofeneinheit wird dabei erreicht durch Aufbau des Heizraumes in Form eines vertikalen Zylinders, der auf einer flachen Heizraumbodenplatte aufliegt und der oben eine flache Heizraumdeckenplatte trägt . Diese drei Teile sind jedes für sich aus einem relativ brüchigen, aber selbstragenden Fasermaterial aus ineinandergreifenden feuerfesten Keramikfasern gefertigt, die so zu dem Material zusammengedrückt und verdichtet ist, daß eine Optimierung von geringer Wärmeleitung und geringer Wärmestrahlenleitung gegeben ist. Durch diese Maßnahmen wurde es ermöglicht, einen Heizraummantel zu fertigen, dessen Eigenschaften

^" wie die einer herkömmlichen Ofenwand sind und der zur Aufnahme größter Ofenhitze geeignet ist bei einem Innendurchmesser von etwa 10 cm, einem Außendurchmesser von etwa 20 cm und somit nur einer Wanddicke von etwa 5 cm und der im Inneren auf eine Temperatur

höher als 1.650 ⁰C aufgeheizt werden, kann·, : wobei die Außen-

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temperatur so niedrig bleibt, daß der Ofen in ein Metallgehäuse eingekapselt werden kann, um eine tragbare Einheit zu bilden. Dabei ist das Außengehäuse von der Wand des Heizraumes in einem Abstand von nur 2,5 cm angeordnet und wird nur so gering erwärmt, daß eine Berührung ohne Nachteil möglich ist, wenn der Ofen arbeitet und das Gehäuse nur luftgekühlt ist. Die Heizraumdecke und der Heizraumboden der gefertigten Ofeneinheiten ist mit geringerer Wandstärke zwischen mindestens 2,5 cm und höchstens 5 cm. Die genannten Dimensionen sind nur beispielshaft angeführt.

Das beschriebene Material ist allgemein verfügbar und wird in der verschiedensten Form in einer Vakuumtechnik erstellt. Dabei wird eine Aufschwemmung aus Keramikfasern, vorzugsweise zusammen mit einem anorganischen Bindemittel versetzt gegen ein Gitter, das die gewünschten Konturen aufweist, gesaugt, wobei die Fasern gegen das Gitter gedrückt werden, so daß beim Trocknen eine feste Schicht von ineinander verfilzten Fasern gewonnen wird. Die Fasern sind aus Keramik und haben einen relativ hohen Schmelzpunkt, mindestens 1.650⁰C, zum Aufbau der drei genannten Grundteile. Mit der Vak-uumformtechnik kann die Dichtigkeit des Materials auf jeden gewünschten Wert! eingestellt werden. Wenn eine niedrige Dichtheit gegeben ist, hat das Material eine geringere Wärmeleitfähigkeit, jedoch eine erhöhte Hitzestrahlungsdurchlässigkeit bei den entsprechenden Ofentemperaturen. Mit anderen Worten, bei einer geringen Dichtigkeit besteht eine Semitransparenz für die Wärmestrahlung. Bei Erhöhung der Dichtigkeit wird die Strahlungsdurchlässigkeit verringert, jedoch

die Wärmeleitung wächst. Entsprechend existiert eine 35

3
4

Dichtigkeit, welche einen guten Ausgleich zwischen Leitfähigkeit und Strahlungsdurchlässigkeit ergibt und zum Aufbau der drei Grundbauteile kann diese optimiert werden, um den geringsten praktischen Wärmeübergang für den gewünschten Arbeitstemperaturbereich des entsprechenden Ofens zu erreichen.

Im vorliegenden Fall trägt der Fasermaterialmantel des Heizraumes allein die Heizraumdeckenplatte und das Gewicht von elektrischen Heizelementen, die im Inneren des Mantels aufgehängt sind. Das Material ist zerbrechlich und wird bei mechanischem Druck leicht zerbrochen.

Dieser vorgenannte Nachteil wird überwunden durch einenAufbau, indem die Ofenteile einfach aufeinander gesteckt werden, so daß die Teilejim wesentlichen aufgrund der Schwerkraft zusammengehalten werden und sich frei ausdehnen oder zusammenziehen können, ohne mechanische Spannungen.

Einzelheiten einer Ausführungsform eines Tiegelschmelzofens werden im folgenden in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen: 25

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ofeneinheit im Betrieb

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt längs der linie II-II in Fig. 1 sowie den Ofen mit einem gefüllten Schmelztiegel fertig zum Einführen in dem Ofen,

Fig. 3 die gleiche Ansicht wie Fig. 2, jedoch

mit eingeführtem Schmelztiegel,

^OsJ Fig. 4 in einer Seitenansicht den Ofen in

Blickrichtung nach rechts bei der

mm* ·

gr

] Darstellung nach Fig. 1 mit einem zum

Teil entfernten Gehäuse,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt längs der Linie

V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 in einer Explosionsdarstellung die

Grundbauteile des Heizraumes.

Da als Ausführungsbeispiel der Aufbau einer in Serien-.-herstellung zu fertigende Realisierung eines Ofens nach der Erfindung erläutert wird, wird auf spezielle Dimensionen Bezug genommen, um die Kompaktheit des Ofens hervorzuheben. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Abmessungen begrenzt.

In den Fign. 2,3 und 6 ist der Ofenzylinder 1 dargestellt als ein vertikaler Zylinder mit etwa 15 cm Höhe, mit etwa 10 cm Innendurchmesser, 20 cm Aussendurchmesser und 5 cm Wandstärke, wie vorstehend erwähnt. Er ist

λλ aus dem beschriebenen brüchigen Fasermaterial aufgebaut, das aus ineinander verketteten Keramikfasern besteht, die zu einer solchen Dichte zusammengefügt sind, daß die gewünschte optimale Kombination aus geringer Hitzeleitung und geringer Hitzestrahlungsdurchlässigkeit erreicht wird. Der kreisförmige Ofenboden ist aus demselben Material gefertigt und der untere Zylinderrand ruht auf dem Ofenboden bei einer Formgebung, um eine radiale Verschiebung zueinander zu vermeiden. Der kreisförmige Ofendeckel 3, der ebenfalls aus demselben

3Q Material besteht, ruht auf dem Manteloberrand. Somit ist ein Heizraum innerhalb des Mantels zwischen seiner Oberseite und dem Boden gebildet.

Zur Aufheizung sind im Innern des Mantels Heizelemente aus Molyden-Disilizid, wie sie beispielsweise durch die US-PS 4 266 119 von Best bekannt geworden sind,

vorgesehen. Diese Elemente sind perspektivisch in Fig. 6 zu sehen. Sie sind durch haarnadelförmige elektrische Widerstandsschleifen 5 aus Molyden-Disilizid gebildet, die an im rechten Winkel von der Mantelinnenwand sich erstreckenden Anschlüsse 6 aus Molyden-Disilizid hängen. Die Anschlüsse 6 erstrecken sich durch die Wand des Mantels 1 aus Fasermaterial bis zur Außenseite, wo sie durch Klemmen elektrisch verbunden sind zu Anschlüssen 7. Die haarnadelförmigen

■Ο Schleifen haben jeder eine Länge von etwa 12 cm und einen Durchmesser von 3 mm. Sie können bei Temperaturen bis oberhalb 1.75O⁰C arbeiten. Diese Elemente sind im Abstand voneinander an der Innenseite des Mantels 1 angeordnet entspechend seiner Innenform. Ihre Anschlüsse

·** werden vom Mantel mit Hilfe von Stöpsel 6a gehalten, aus Fasermaterial mit einer höheren Dichtigkeit und entsprechend höherer Festigkeit. Die Stöpsel werden in öffnungen in der Oberseite des Mantels eingesetzt.

Die öffnungen haben einen solchen Abstand von der

■*^w Mantelaußenseite, daß von dem verbleibenden Mantelraaterial ein Hitzeverlust über die Stöpsel vermieden wird. Die Stöpsel 6a verhindern eine Konzentration des Auflagedruckes auf dem brüchigen Mantelmaterial.

Die Anschlüsse werden in der Rückseite der Stöpsel

eingeklebt, um diese gegen Durchtritt von Hitzestrahlung zu dichten.

in
Der ganze Ofen ist/einem Stahlgehäuse 8 untergebracht,

welche die Außenseite des Ofens vollständig in einem

lichten Abstand von ungefähr 2,5 cm oder möglicherweise etwas geringer umgibt. Ein (nicht gezeigter) Ventilator blaßt Luft durch diesen Spalt. Mit der Mantelwand, die aus dem vorbeschriebenen Material gefertigt ist,

\ und Molyden-Disilizid Elementen kann der Ofen bei einer Temperatur von 1.800⁰C betrieben werden, wobei

der
die Wärmeisolierung/ca 5 cm dicken Wand groß genug

ist, um eine Berührung der Außenseite des Stahlgehäuses 5 ohne Gefährdung zulassen zu können. Für eine entsprechende Wärmeisolierung benötigen Industrieöfen Auskleidungen in einer Dicke von 30 cm und mehr.

Die Ofenoberseite 3 besitzt eine Zugangsöffnung 9, welche einen Zugang zu dem Heizraum 4 nach unten in vertikaler Richtung ermöglicht. In diese öffnung ist ein herausnehmbarer Verschlußstopfen 10 eingesetzt, der aus demselben Material, wie der Mantel besteht. Wegen der besonders guten Isolationseigenschaft dieses Materials kann die Oberseite dieses Verschlußstopfens, der über die Ofenoberseite 3 hinaus ragt bis durch eine öffnung in dem Stahlgehäuse hinaus mit der Hand

angefaßt werden an seiner Oberseite, sofern der Stopfen bei Bedarf entfernt werden soll, um einen Zugang zu der Innenseite des Ofens zu ermöglichen. Die Gesamtlänge des Stopfens ist etwa 10 cm.

Der eigentliche Ofen ist innerhalb des Gehäuses 8 auf einem festangeordneten Metallteller 11, der eine öffnung 12 aufweist, befestigt. Auf diesem Metallteller ruht der Ofen aufgrund seiner Schwerkraft. Er ist dort zum Ausrichten der öffnung 12 mit Hilfe einiger weich gepolsterter Metallwinkel 13 zentriert. Der Ofenboden hat eine Einführöffnung 14, in die ein

untergestell 15, das ebenfalls aus dem vorbeschriebenen Mantelmaterial gefertigt ist, einführbar ist. Das Untergestell hat eine Auflagefläche 16 aus einem Fasermaterial erhöhter Dichtigkeit aus Fasern, die eine Schmelztemperatur von 1.65O⁰C aufweisen.

^UJ Diese Auflagefläche ist bestimmt, um einen kleinen hitzebeständigen Schmelztiegel 17 zu tragen. Die

Auflagefläche hat eine Schmelztiegelzentrierung und hierzu einen Verstärkungsring 18 sowie eine Trägerscheibe 19. Beide Teile sind aus Tonerde (Aluminium-Oxid) gefertigt- Die Scheibe 19 schützt das Fasermaterial des Untergestells 15 gegen mögliche Beschädigung durch den Schmelztiegelboden. Das Untergestell ruht auf einer Blechplatte 20, die als Hebebühne dient. Er ist dort zentiert in Ausrichtung mit der Einführöffnung 14 mit Hilfe eines Metallstiftes 21. Das Untergestell 15 ist mit einer hitzebeständigen Fasergrundplatte 22 in Form eines Ringes umgeben, auf dessen Oberseite ein Dichtring 23 ruht, der aus einem relativ weichen hitzebeständigen Fasermaterial gefertigt ist. Der Ring 23 ist gefertigt aus einem hitzebeständigen Fasermaterial, dessen Dichtheit größer ist als das des Mantels.

Die horizontale Blechplatte 20 ist vertikal beweglich an zwei Führungsstangen 24 gehalten, welche seitlich abgesetzt sind von der Einführöffnung 14 und dem Untergestell 15 sowie dem von diesem Untergestell getragenen Schmelztiegel 17. Das Auf- und Abbewegen erfolgt über eine Gewindestange 25, die mittels eines Elektromotors 26 über einen Riementrieb 27 gedreht wird. Eine präzise Ausführung dieser Teile ergibt bei einer langsamen und sehr gleichmäßigen Bewegung der Trägerplatte keinerlei Risiko hinsichtlich des aufgesetzten Schmelztiegels 17 auf der Unterbauoberseite 16 des Trägergestells, das von dem Trägerblech getragen wird. Ein derartiger präziser Aufbau ist teuer und deshalb sind Gewindestange und Führungsmuttern weit genug seitlich versetzt von der Ofeneinführöffnung und die Gestellbewegung reduziert das Risiko der Beschädigung von diesem Transportteilen, wenn der

Schmelztiegel 17 bricht und der geschmolzene Inhalt

ausläuft. Ein derartiges Brechen ist möglich, da der Schmelztiegel 17 aus Tonerde ist und in einer so geringen Größe gefertigt wird, daß er nur etwa 7,5 cm hoch und etwa 3,5 cm im Durchmesser aufweist, um etwa 70 cm³ aufnehmen zu können.

Die bewegliche Blechplatte transportiert das Untergestell 15 zwischen einer untersten Lage, wie in den Pign.

1 und 2 gezeigt, in der der Schmelztiegel 17 eingesetzt und herausgenommen werden kann von der Oberseite des Untergestells, und einer oberen Lage, wie in Fig. 3 zu ersehen, bei der der Schmelztiegel mit das Ifotergestell mit Hilfe des Trägerbleches nach oben in den Heizraum 4 bewegt wurde. Das Untergestell dient dabei dazu, die Einführöffnung 14 abzuschließen, wenn es sich in seiner obersten Lage befindet.

Der obere Rand des Heizraummantels ist nach innen abgesetzt und bildet dabei eine obere und eine darunter liegende Auflageschulter 28 bzw. 29 mit unterschiedlichen Durchmessern. Eine Scheibe 30 geringeren Durchmessers ruht auf der unteren Schulter und eine Scheibe 31 mit größerem Durchmesser auf der oberen in der größeren öffnung. Beide Scheiben weisen miteinander fluchtend eine Ausnehmung 32 von geringerem Durchmessers als die Zugangsöffnung 9 in der Ofenoberwand auf und der Verschlußstöpsel 10 hat einen Fortsatz 10 a verringertem Durchmessers in Übereinstimmung mit dem Durchmesser

der Ausnehmung 32, die dabei eine Auflageschulter on auf

^ύυ 10b bildet, so daß der Stöpsel/der größeren Scheibe 31 ruht. Beide Scheiben sind aus einem hitzebeständigen Fasermaterial gefertigt, das eine größere Dichtigkeit und größerer Festigkeit hat als das Fasermaterial, aus dem der Mantel sowie Boden und Heizraumdecke ^OJ gefertigt sind. Diese Scheiben halten den Stöpsel 10 gegen ein horizontales Hindurchfallen und nehmen das Gewicht auf, um eine Beschädigung des zerbrechlichen Stöpsels und der ebenso zerbrechlichen Ofenoberseite

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im Bereich der öffnung zu vermelden, in die der Stöpsel eingesetzt und aus der er herausgezogen wird. Zusätzlich tragen die Scheiben die zerbrechliche Ofenoberseite oberhalb des Heizraumes 4 und verteilen das Gewicht ** aller oberen Teile gleichmäßig auf die Wandung des Mantels über die zwei ringförmigen Schultern 28 und ^' 29.

Eine Dichtung 33 liegt auf der Oberfläche der Ofenoberseite 3 und wird durch einen Abstandring 34 mit einem überstehenden Flansch, der in der öffnung der Stahlgehäusewandung oberhalb des Ofens geführt ist, gehalten. Der Abstandring ist im wesentlichen aus demselben Fasermaterial wie der Ofenmantel. Um den Aufbau der Ofenteile ohne die Anwendung zu großen Druckes zusammenzuhalten, besteht die Dichtung 33 aus einem weichen widerstandsfähigen Filz aus hitzebeständigen Fasern.

Die hohen Ofentemperaturen können Wärmeverschiebungen

in den beiden Scheiben 30 und 31 hervorrufen. Deshalb werden diese Teile aus mehreren Einzelsegmenten aufgebaut, wie in Fig. 6 gezeigt, die so zueinander passen, daß radiale Schlitze zwischen ihnen entstehen. Diese beiden Scheiben werden mit ihren Teilen so eingesetzt,

daß die Schlitze zueinander in einem Winkel von etwa 90 Grad stehen, wenn jede Scheibe aus zwei Teilen gefertigt ist. Dies dient zum Ausgleich von Wärmespannungen oder möglichen Schrumpfungen an diesen Teilen gegenüber

ihren Auflagen, da die Scheiben aus einem festeren 30

Material mit höherer Dichtigkeit gefertigt sind.

Der untere Rand des Ofenmantels weist eine innere abgesetzte Ringschulter 35 um die Aufnahmeöffnung 14 herum/sow'ie eineJMuf feiträger scheibe 36 aus einem

' festeren Faßermaterial mit größerer Dichtigkeit, die in dieser Schulter ruht. Diese Träger scheibe bildet einen Durchgang 37 für das Untergestell und hat einen abgesetzten Innenrand 38, auf dem eine

** umgekehrt tassenförmige hitzebeständige Muffel aus Tonerde ruht. Untergestell 15 mit seiner Untergestelloberfläche sind einführbar durch diese Unterbauöffnung 37 und die Aufnahmeöffnung 14, um den Schmelztiegel 17 auf der Untergestelloberfläche in den Ofen einführen zu können. Ein Gasrohr 40 erstreckt sich radial durch den Ofenboden 2, um eine Verbindung zu der Innenseite der Muffel 39 herzustellen. Auf diese Weise kann die Muffel mit einem Gas gefüllt werden, wenn eine besndere Athmosphäre in der Muffel 39 benötigt wird, die den Schmelztiegel und seinen Inhalt umgeben soll. Zum Zugriff zu dem Schmelztiegel weist die Oberwand der Muffel eine Zugangsöffnung 41 auf, welche abgeschlossen werden kann durch eine wegnehmbare Scheibe 42 aus Tonerde, wenn eine bestimmte Gasathmosphäre in der

Muffel gewünscht ist. Sonst wird diese Scheibe 42 nicht benötigt und ein Zugang zu dem Schmelztiegel ist möglich.

Die Fig. 1 zeigt, daß diese neue Ofeneinheit ein

Stahlblechgehäuse 8 hat, welches den Ofen im oberen Bereich auf der rechten Seite und auf der linken Seite alle Anzeige- und Steuereinheiten, die notwendig sind zur Steuerung der Ofentemperatur und welche entsprechend gekennzeichnet sein können, vollständig

umschließen. Ein komerziell gefertigter Ofen hat nur eine Höhe von etwa 53 cm, eine Breite von etwa 56 cm und eine Tiefe von etwa 30 cm und wiegt nur etwa 55 kg. Er kann betrie-ben werden mit einer 230 V 15 α Stromversorgung und, wie vorstehend erläutert, mit einer Temperatur, die bis zu 1.65O⁰C beträgt.

Mit den vorbeschriebenen Heizelementen und einem gefüllten Schmelztiegel innerhalb der Muffel kann dieser kleine Ofen auf diese Temperatur in nur 8

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Minuten gebracht werden, wobei die Temperatur des Schmelztiegels nur etwa eine Minute nacheilt. Am Ende der Schmelzperiode, wenn die Versorgungsspannunj abgeschaltet wird,, kühlt der Ofen weniger schnell ab. Während der Arbeitsphase wird das äußere des Mantels 1, welches das mögliche Maximum der inneren Hitze empfängt, warm und deshalb wird bei einer komerstiellen Einheit ein (nicht gezeigter) Lüfter in dem Gehäuseteil 8b angeordnet, um sowohl den Bereich 8a zu kühlen als auch die Instrumente im Abschnitt 8 b zu schützen.

Die Fig. 1 zeigt auch, daß das Gehäuse in einem Bereich von 180⁰C um das Aufzugsblech geöffnet ist, das geführt ist nach Art einer Konsole. Der Ofen selbst ist oberhalb

'S und deshalb ist unten ausreichend Platz zum Arbeiten. Ein kalter Schmelztiegel mit einer kalten Füllung kann auf den Unterbau von Hand eingesetzt und dann nach oben transportiert werden und die Stromversorgung zu den Widerstandheizelementen wird eingeschaltet,

2Ö um den Schmelzvorgang zu beginnen. Sofern ein Schutzgas in die Muffel eingebracht werden soll, bleibt die Scheibe 42 an ihrer Stelle, sofern eine reine Gasathmosphäre gewünscht ist. Sie wird nicht gebraucht, wenn

Schmelzzusätze gewünscht werden, für welche der Stopfen nc ** 10 angehoben wird, um eine Zugang zum Schmelztiegel zu ermöglichen. Nach Durchführung des Schmelzvorganges wird das Trägerblech nach unten geführt und Schmelztiegel und seine Schmelze kann weggenommen werden mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges, wie dargestellt

in Fig. 1. Die den höchsten Temperaturen ausgesetzten Ofenteilen werden aus Tonerdefasern gefertigt, jedoch die Teile, die nur niederem Temperaturen ausgesetzt sind, können aus Tonerde-Silikat-Fasern gefertigt

sein. Allgemein ermöglicht der besondere Aufbau dieses 35

4f

neuen Ofens die Verwendung von Fasermaterial, das die maximale Hitzeisolation garantiert aber, wie vorstehend erläutert, durch einen ganz bestimmten

Aufbau. 5

Zum Beispiel muß der aus einem sehr zerbrechlichen Material gefertigte Ofenboden 2 das Gewicht der Muffel 39 tragen. Hier wird der Druck durch eine festere Muffelträgerscheibe 36 verteilt, die in der komerziellen Einheit verstärkt wird durch radiale Tonerderöhren, die mit einem (nicht gezeigten) Fasermaterial angefüllt sind. Die Formgestaltung soll darauf zielen, das zerbrechenliche Material des Mantels und des oberen

und des unteren Abschlusses zu schützen. 15

Leerseite

Claims

DIPL-INCHELMUTKOEPSELL S KÖLN PATENTANWALT Mittel?* PATENTANSPRÜCHE

1. Hochtemperatur-Tiegelschmelzofen für Temperaturen über 1.650⁰C mit einem sich vertikal erstreckenden zylinderförmigen Heizraum zur Aufnahme eines Schmelztiegels, in welchem elektrische Widerstandsheizelemente, vorzugsweise aus Molybden-Disilizid angeordnet sind, wobei der Heizraum innerhalb eines Ofenmantels, der auf einem Ofenboden ruht und der mit einem Ofendeckel abgeschlossen ist, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Ofenmantel (1), Ofenboden (2) und Ofendeckel (3) aus einer Verdichtung von relativ zerbrechlichen Keramikfasern mit einem der gewünschten Ofentemperatur entsprechenden Schmelztemperatur aufgebaut sind mit einem Grad der Verdichtung, daß eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Strahlungsdurchlässigkeit gegeben ist.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ofen vollständig in ein Metallblechgehäuse (8), das in einem Abstand von der Außenseite des Mantels (1) verlauft,eingebaut ist und daß dieser als tragbare Einheit ausgebildet ist, wobei die Dicke des die Wände des Ofens bildende

Materials ho gewählt let, daß eine Berührung

der Außenseite der Wände auch dann ohne Gefahr möglich ist, wenn die Heizelemente eingeschaltet sind.
5

3. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofendeckel (3) eine Zugangsöffnung (9) zum Heizraum (4) aufweist und daß ein Stöpsel (10) aus dem gleichen Material wie die Ofenwände

■0 entfernbar in der öffnung vorgesehen ist.

4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ofenboden (2) eine Einführöffnung (14)

daß
aufweist und/ein Untergestell (15) aus dem gleichen Material vorgesehen ist, das in diese öffnung einschiebbar ist, wobei die Oberseite des Untergestells (15) zur Aufnahme eines Schmelztiegels (17) ausgebildet ist.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Untergestell (15) vertikal beweglich zwischen einer untersten Lage, in der der Schmelztiegel (17) aufgesetzt werden kann und einer oberen Lage, wo der von dem Untergestell (15)

getragene Schmelztiegel (17) in den Heizraum

(4) eingeführt ist, angeordnet und derart ausgebildet ist, daß das Untergestell in der oberen Lage die öffnung abschließt.

6. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Oberseite des Ofenmantels nach innen abgesetzt ist und eine untere Schulter (29) und eine obere ringförmige Schulter (28) von etwas

a ν · ■

größerem Durchmesser bildet, daß eine Scheibe (30) geringeren Durchmessers auf der unteren Schulter und eine Scheibe (31) mit größerem Durchmesser auf der oberen Schulter so ruht, daß die obere Scheibe auf der unteren Scheibe aufliegt und daß beide Scheiben gemeinsam eine Einführöffnung (32) aufweisen, deren Durchmesser kleiner ist als die Stöpselöffnung in dem Ofendeckel (3) und daß der Verschlußstöpsel (10) einen Schaft mit.reduziertem Durchmesser aufweist zum Einführen in die genannte öffnung und der Stöpsel eine Schulter bildet zur Auflage auf der größeren Scheibe, wobei weiter der Stöpsel oberhalb der Ofenoberseite heraussteht, um einen Zugriff mit Hand zum Entfernen des Stöpsels zuzulassen, und daß die beiden Scheiben aus einem hitzebeständigen Material höherer Dichte als das Fasermaterial der Ofenwandungen aufgebaut sind.

7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheiben aus mehreren Segmenten aufgebaut sind, die derart zusammengesetzt werden, daß radiale Schlitze entstehen, wobei die Schlitze der einen Scheibe versetzt sind gegenüber den Schlitzen der anderen Scheibe.

8. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand des Mantels (1) eine nach innen abgesetzte ringförmige Schulter (35) aufweist,

^ow zum Aufsetzen einer ringförmigen Muffelträgerscheibe (36) aus einem hitzebeständigen Material mit einer höheren Festigkeit als das Fasermaterial, daß diese Trägerscheibe einen Durchgang (37) für das Untergestell (15) aufweist und am Rand

des Durchganges eine nach innen abgesetzte ring-

förmige Schulter (38) aufweist, die eine umgestülpte hitzebeständige Muffel (39) trägt, so daß das Untergestell mit seiner Oberfläche einführbar ist, um einen Schmelztiegel (17) auf der Untergestell-Oberseite (16) in die Muffel (39) einzuführen.

9. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (40) radial durch den Ofenboden vorgesehen ist zum Einführen eines Gases in den Innenraum der Muffel (39).

10. Ofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Muffel an ihrer Oberseite eine Zugangsöffnung aufweist, die zu der .Zugangsöffnung im Ofendeckel ausgerichtet ist.

11. Ofen nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein höhenverstellbares Trägerblech (20) unterhalb des Ofens vorgesehen ist, zur zentrierten Aufnahme sowie zum Anheben und Absenken des den Schmelztiegel tragenden Untergestelles (15).

12. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß das Trägerblech (20) auslegaartig an seitlich zur Einfuhröffnung vorgesehenen Antriebsgliedern mit einer Schraubenwelle (25) geführt ist.