DE3546721C2

DE3546721C2 - Electrically heated furnace

Info

Publication number: DE3546721C2
Application number: DE19853546721
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Munzert (Fh), 8501 Schwanstetten, De
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-08
Filing date: 1985-06-08
Publication date: 1990-05-31
Anticipated expiration: 2005-06-09

Abstract

The furnace has a metal casing containing inner walling (7,8) and a cover (9) made of ceramic fibre material and held by ceramic support rods (11). The rods may be tubes. The insulating carrier for the heating coil (13) consists of ceramic tubes or rods.At least some of the supports (11) are also holders for the insulating carrier for the heating coil. The supports pass through the fibrous material of the walls perpendicularly and/or horizontally. The supports pass through the fibrous material of the cover horizontally.The walls and cover are mats of ceramic fibre material

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brenn ofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a burner oven according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Brennofen ist im wesentlichen aus der US-PS 40 88 825 bekannt. Die bei diesem Brennofen vorgesehenen Keramikfasermatten können waagrecht oder senkrecht gestapelt sein. Bei waagrechter Anordnung sind senkrechte stabförmige Stützen aus Vollmaterial vorgesehen. Für die Isolation der Decke mit Keramik fasermatten sind keine konstruktiven Angaben gemacht. Die Stützen aus Vollmaterial sind in Löcher von Metall winkeln eingesteckt, die an die Außenwand des Brennofens angeschweißt sein können. In die gestapelten Keramik fasermatten der Wände sind von innen her Einhängvor richtungen aus Keramik eingesteckt, die nach innen aus der Wand herausragen. Die innen überragenden Teile tragen ein Heizband. Durch die Maßnahme wird das Keramikfasermaterial relativ stark druckbelastet, so daß das Keraikfasermaterial mit hohem Preßdruck gesta pelt werden muß, um eine gute Halterung der Einhäng vorrichtungen und damit der Heizung in der richtigen Lage zu gewährleisten. Dadurch werden die Vorteile der Keramikfasermatten zum Teil wieder zu nichte gemacht, da mit zunehmendem Preßdruck die Wärmeleitfähigkeit zunimmt.Such a kiln is essentially from the US-PS 40 88 825 known. The one at this kiln provided ceramic fiber mats can be horizontal or be stacked vertically. With horizontal arrangement are vertical rod-shaped supports made of solid material intended. For insulating the ceiling with ceramics There are no design details for fiber mats. The supports made of solid material are in holes made of metal angles plugged into the outer wall of the kiln can be welded. In the stacked ceramics Fiber mats of the walls are hooked in from the inside Ceramic directions inserted inside protrude from the wall. The parts that stand out inside wear a heating tape. The measure will Ceramic fiber material under relatively high pressure loads, see above that the ceramic fiber material is compressed with high pressure pelt needs to be a good mount of the hanging devices and thus the heating in the correct Ensure location. This will take advantage of Ceramic fiber mats partially destroyed, since the thermal conductivity increases with the pressure increases.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, einen Brennofen der genannten Art so auszubilden, daß bei geringer Wärmeleitfähigkeit der Keramikfaser- Isolierung eine hohe Stabilität der Wände und der Decke gewährleistet ist.The present invention addresses the problem a furnace of the type mentioned so that with low thermal conductivity of the ceramic fiber Insulation a high stability of the walls and the Ceiling is guaranteed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die Verwendung von Keramikrohren als Stützen sind diese bei geringem Werkstoffaufwand sehr stabil und sie besitzen sowohl eine geringe Wärmekapazität als auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Außerdem brauchen die Stützen für die Wände kein Gewicht zu tragen, es genügen wenige Stützen mit relativ geringem Materialquerschnitt. Lediglich für die waagrechte Stütze der Decken-Faser matten sind entsprechend dimensionierte stärkere Stützen notwendig.This task is solved by the in the characteristic of the Claim 1 specified features. By using it of ceramic tubes as supports, these are minimal Material costs very stable and they both have a low heat capacity as well as a low one Thermal conductivity. In addition, the supports for the walls bear no weight, only a few are sufficient Supports with a relatively small material cross section. Only for the horizontal support of the ceiling fiber mats are appropriately dimensioned stronger Support necessary.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteranprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Aus führungsbeispiele beschrieben.Further advantageous details of the invention are specified in the subclaims and below based on the Aus illustrated in the drawing management examples described.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Brenn ofens mit gesteckten Isolier trägern von vorn im Schnitt, Fig. 1 is a partial view of a combustion furnace with inserted insulating carriers from the front in section;

Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Schnitt A-B der Fig. 1, Fig. 2 is a view according to the section AB in Fig. 1,

Fig. 3 eine Eckverbindung gemäß dem Schnitt C-D der Fig. 1 in ver größertem Maßstab, Fig. 3 shows a corner joint according to the section CD in Fig. 1 in ver enlarged scale,

Fig. 4 eine Ansicht der Heizwendelan ordnung eines Brennofens mit endseitig aufgelegten Isolier trägern, Fig. 4 is a view of a furnace with proper Heizwendelan end placed Insulating carriers,

Fig. 5 eine Ansicht gemäß dem Schnitt E-F der Fig. 4, Fig. 5 is a view according to the section EF of Fig. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht gemäß dem Schnitt G-H der Fig. 5 und Fig. 6 is an enlarged view according to the section GH of Fig. 5 and

Fig. 7 einen Halteanker in perspek tivischer Ansicht. Fig. 7 shows a retaining anchor in perspective view.

Mit 1 ist ein Teil eines elektrisch beheizten Brennofens bezeichnet. Dieser besitzt ein Metallgehäuse 2 z.B. aus Stahlblech mit den Seitenwänden 3, der Rückwand 4 und der Deckenwan dung 5. Vorzugsweise im Abstand 6 vom Metallgehäuse 2 sind die wärmeisolierenden Wände 7, 8 und die wär meisolierende Decke 9 angebracht. Der Abstand beträgt etwa 0,5 bis 4 cm, insbesondere 2 cm, um eine Luft zirkulation in diesem Bereich möglichst zu vermei den und damit die Wärmeabgabe an das Metallgehäuse 2 gering zu halten. Hierdurch wird einmal Energie einge spart und so der Wirkungsgrad des Brennofens erhöht und außerdem die Außenwandtemperatur des Metallgehäuses 2 niedrig gehalten.With 1 a part of an electrically heated kiln is designated. This has a metal housing 2 made of sheet steel, for example, with the side walls 3 , the rear wall 4 and the ceiling 5 . Preferably at a distance 6 from the metal housing 2 , the heat-insulating walls 7 , 8 and the heat-insulating ceiling 9 are attached. The distance is about 0.5 to 4 cm, in particular 2 cm, in order to avoid air circulation in this area as far as possible and thus to keep the heat output to the metal housing 2 low. This saves energy once and thus increases the efficiency of the furnace and also keeps the outer wall temperature of the metal housing 2 low.

Als Material für die Wände 7, 8 und die Decke 9 dient Mineralfaser, insbesondere für hohe Temperaturen Keramikfaser, in Form von Keramikfaser matten 10. Die Wände 7, 8 bestehen dabei aus liegenden, übereinandergestapelten Keramikfasermatten 10 und die Decke 9 ist durch hochkant gestellte Keramikfasermatten 10 gebildet.Mineral fiber serves as material for the walls 7 , 8 and the ceiling 9 , in particular for high temperatures ceramic fiber, in the form of ceramic fiber mats 10 . The walls 7, 8 consist of lying, stacked ceramic fiber mats 10 and the ceiling 9 is formed by edged ceramic fiber mats 10 .

Zur Verankerung, also zum Halt der Wände 7, 8 und der Decke 9 sind erfindungsgemäß senkrecht bzw. waagerecht angeordnete, durch die Wände 7, 8 und die Decke 9 hindurchragende oder zumindest in diese hineinragen de stabförmige Stützen 11 aus Keramik unmittelbar oder mittelbar im Metallgehäuse 2 gehaltert. Hierdurch sind die Keramikfasermatten 10 in ihrer Lage fixiert und es tritt keine hohe Wärmeleitung von innen nach außen auf da die keramischen Stützen 11 eine schlechte Wärme leitfähigkeit besitzen. Die Stützen 11 können als Rohre oder Vollstäbe ausgeführt sein. In ersterem Fall erhält man noch eine geringere Wärmekapazität. Zu sätzlich können die Rohre mit Keramikfaserwolle ausgestopft werden.For anchoring, that is to hold the walls 7 , 8 and the ceiling 9 , according to the invention, vertically or horizontally arranged, protruding through the walls 7 , 8 and the ceiling 9 or at least protruding into them, rod-shaped supports 11 made of ceramic directly or indirectly in the metal housing 2 held. As a result, the ceramic fiber mats 10 are fixed in their position and there is no high heat conduction from the inside to the outside because the ceramic supports 11 have poor thermal conductivity. The supports 11 can be designed as tubes or solid bars. In the former case, the heat capacity is still lower. In addition, the tubes can be stuffed with ceramic fiber wool.

Die Isolierträger 12 für eine Heizwendel 13 sind vorteilhafterweise aus Keramikstäben oder- rohren hergestellt. Gegenüber den bisher bei ausgemauerten Brennöfen vorhandenen Rinnen steinen, in die die Heizwendel eingelegt werden, er hält man eine ganz bedeutende Verringerung der Wärme speicherkapazität des Brennofens. Dies bedingt eine geringere Aufheizzeit und besonders eine geringere Verlustenergie in der Abkühlphase, da nach Entnahme des Brenngutes nicht mehr viel Restenergie gespeichert ist.The insulating supports 12 for a heating coil 13 are advantageously made of ceramic rods or tubes. Compared to the existing channels in brick kilns, in which the heating coil is inserted, he keeps a very significant reduction in the heat storage capacity of the kiln. This requires a shorter heating-up time and, in particular, a lower energy loss in the cooling phase, since after the combustible material has been removed, not much residual energy is stored.

Besonders zweckmäßig ist es, die Stützen 11 zugleich als Halter für die Isolierträger 12 zu benutzen.It is particularly expedient to use the supports 11 at the same time as holders for the insulating supports 12 .

Da die Stützen 11 aus Keramik bestehen, können diese mit ihrem Endabschnitt 14 (Fig. 5 und 6) bis in den Brennraum 15 reichen, wenn die verwendete Keramikmasse entsprechend hoch temperaturbeständig ist. Ansonsten dienen als Träger im Brennraum 15 angeordnete senkrechte Keramiksäulen 16 und Keramikecksäulen 17. Diese sind oben in der Deckenwandung 5 und unten im aus feuer festem, insbesondere Feuerleichtsteinen bestehenden Boden 18 des Brennraums 15 fixiert. Von den Keramiksäulen 16 bzw. -ecksäulen 17 können ebenfalls waagrechte Stützen 11, z.B. Keramikstäbe, die in die Säulen 16, 17 einsteckbar sind, in die Keramikfaser matten 10 hineinreichen und zur Halterung der entspre chenden Wand 7, 8 dienen. Since the supports 11 are made of ceramic, they can extend with their end section 14 ( FIGS. 5 and 6) into the combustion chamber 15 if the ceramic composition used is correspondingly highly temperature-resistant. Otherwise, vertical ceramic columns 16 and ceramic corner columns 17 arranged in the combustion chamber 15 serve as supports. These are fixed at the top in the ceiling wall 5 and at the bottom in the floor 18 of the combustion chamber 15, which is made of refractory, in particular fire light bricks. From the ceramic columns 16 or corner columns 17 horizontal supports 11 , for example ceramic rods, which can be inserted into the columns 16 , 17 , extend into the ceramic fiber mats 10 and serve to hold the corresponding wall 7 , 8 .

In den Keramiksäulen 16 sind entsprechend dem einzuhal tenden Abstand der Isolierträger 12 Sacklöcher oder durchgehende Bohrungen oder bei Rohren gegenüberlie gende Löcher 19 vorgesehen. In diese können die Isolier träger 12 unmittelbar eingesetzt werden. Zum besseren Ausgleich von Wärmespannungen infolge Dehnung des Materials und zur leichteren Austauschbarkeit repera turbedürftiger Teile sind in die Löcher 19 Keramik stifte 20 eingesetzt, die in die rohrförmigen oder mit einer entsprechenden Bohrung versehenen Isolierträger 12 eingreifen. Der Abstand zweier Keramiksäulen 16 oder 16 und 17 ist zweckmäßig so gewählt, daß der Isolier träger 12 etwas in Längsrichtung verschiebbar ist, so daß er eventuell nach Verschieben nach einer Seite auf der anderen Seite entnommen werden kann.In the ceramic columns 16 12 blind holes or through holes or holes are provided in the pipe according to the distance to be kept between the insulating supports 19 . In this, the insulating support 12 can be used directly. For better compensation of thermal stresses due to expansion of the material and for easier interchangeability parts requiring repairs, ceramic pins 20 are inserted into the holes 19 , which engage in the tubular or provided with a corresponding bore insulating carrier 12 . The distance between two ceramic columns 16 or 16 and 17 is expediently chosen so that the insulating support 12 is somewhat displaceable in the longitudinal direction, so that it can be removed after moving to one side on the other side.

Die Bohrungen oder Löcher 19 der Keramikecksäulen 17 sind übereinander abwechselnd um 90° versetzt waage recht angeordnet. Dadurch sind zwar die Isolierträger 12 der angrenzenden Wände 3, 4 in der Höhe gegeneinander versetzt, die Keramikstifte 20 können aber durch die Keramikecksäule 17 ganz hindurchgesteckt werden. Dies sichert einen besseren Halt derselben.The holes or holes 19 of the ceramic corner pillars 17 are arranged one above the other alternately offset by 90 ° horizontally. As a result, although the insulating supports 12 of the adjacent walls 3 , 4 are offset from one another in terms of height, the ceramic pins 20 can, however, be pushed all the way through the ceramic corner pillar 17 . This ensures a better hold of the same.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind die Isolierträger 12 gegenüber den in Säulen eingesteckter Ausführung der Fig. 1 bis 3 auf Stützen aufgelegt. Diese Stützen 111 sind hierbei am außenseitigen Ende 22 in Führungsbuchsen 21 eingesteckt, die am Metallgehäuse 2 befestigt sind. Approximately, for example, in the illustrated in FIGS. 4 to 6 exporting the insulating support 12 are placed opposite to the plugged-in columns embodiment of FIGS. 1 to 3 on columns. These supports 111 are inserted at the outer end 22 in guide bushings 21 which are fastened to the metal housing 2 .

Zweckmäßig sind die Führungsbuchsen 21 an einem Trag gurt 23, z.B. einem Eisenband von etwa 5 bis 10 cm Breite und 2 bis 8 mm Dicke, angeschweißt. Der Traggurt 23 wird dann innen oder außen auf die Wand 3 des Metallgehäuses 2 aufgeschweißt oder aufgenietet oder abnehmbar befestigt, z.B. verschraubt. Nach dem Anbringen der Traggurte 23 werden dann die notwendigen Löcher in das Metallgehäuse 2 gebohrt. Zweckmäßig ragen die Führungsbuchsen 21 nach innen bis in die Keramik fasermatten 10.The guide bushes 21 are expediently welded to a carrying belt 23 , for example an iron strip of approximately 5 to 10 cm in width and 2 to 8 mm in thickness. The carrying strap 23 is then welded or riveted or riveted or detachably fastened, for example screwed, to the wall 3 of the metal housing 2 on the inside or outside. After attaching the risers 23 , the necessary holes are then drilled in the metal housing 2 . The guide bushings 21 expediently protrude inwards into the ceramic fiber mats 10 .

Um die Lage der Stützen 111 in den Führungsbuchsen 21 definiert festzulegen, ist auf das Ende 22 der Stützen 111 eine Keramikhülse 24 aufgebracht, z.B, mittels eines keramischen Binders aufgeklebt. Die Stütze 111 kann dann von außen durch das mit einem entsprechenden Loch versehen Metallgehäuse 2 bis zu dem durch die Keramik hülse 24 gebildeten Bund 25 eingeschoben werden.In order to define the position of the supports 111 in the guide bushings 21 in a defined manner, a ceramic sleeve 24 is applied to the end 22 of the supports 111 , for example by means of a ceramic binder. The support 111 can then be inserted from the outside through the metal housing 2 provided with a corresponding hole up to the collar 25 formed by the ceramic sleeve 24 .

Zur Verbesserung der Fixierung der die Wand 7 bzw. 8 bildenden Keramikfasermatten 10 kann an den Führungs buchsen 21 ein Halteanker, insbesondere ein Stahl anker 26 aus hochhitzebeständigem Stahl angebracht z.B. durch Punktschweißen angepunktet sein. Dieser besitzt nach oben oder insbesondere nach unten gerichtete Krallen 27. Im Ausführungsbeispiel besteht er, wie anhand der Fig. 7 veranschaulicht, aus einem U-förmig gebogenen Drahtabschnitt 28, der an den Enden senk recht zur U-Ebene abgebogene Endstücke 29 aufweist. Letztere bilden die Krallen 27, die in die Keramik fasermatten lagefixierend eingreifen. To improve the fixation of the wall 7 or 8 forming ceramic fiber mats 10 , a retaining anchor, in particular a steel anchor 26 made of heat-resistant steel, can be attached to the guide bushings 21 , for example by spot welding. This has claws 27 directed upwards or in particular downwards. In the embodiment, it consists, as illustrated with reference to FIG. 7, shaped U-bent of a wire section 28 having at the ends perpendicular to the right U-plane bent end pieces 29th The latter form the claws 27 , which engage in position-fixing in the ceramic fiber mats.

Um eine geringe Wärmeübertragung von den Isolier trägern 12 nach außen zu gewährleisten, sitzen diese mit den Enden 30 auf je einem Endabschnitt 14 einer waagrechten Stütze 111 auf. Zur Lagefixierung ist im Endabschnitt 14 oben ein Loch 31 vorgesehen, in das ein Keramikstift 20 von oben einsteckbar ist. Im Bereich der Enden 30 sind die Isolierträger 12 mit einer durch gehenden Bohrung bzw. bei Rohren an gegenüberliegenden Seiten mit je einem Durchbruch 32 versehen, die z.B. über das Loch 31 der Stütze 111 gelegt werden, wonach der Keramikstift 20 eingesteckt wird.In order to ensure a low heat transfer from the insulating supports 12 to the outside, they sit with the ends 30 on each end section 14 of a horizontal support 111 . For fixing the position, a hole 31 is provided in the end section 14 at the top, into which a ceramic pin 20 can be inserted from above. In the area of the ends 30 , the insulating supports 12 are provided with a through hole or, in the case of pipes on opposite sides, each with an opening 32 , which are placed, for example, over the hole 31 of the support 111 , after which the ceramic pin 20 is inserted.

Bei als Rohr ausgebildeten waagrechten Stützen 111, die die Isolierträger 12 tragen, dient diese zugleich als Durchführung für den Anschluß 33 der Heizwendel 13. Zur Vermeidung von Wärmeleitung über die eingeschlossene Luft ist zweckmäßig der Rohrdurchlaß der rohrförmigen Stütze 111 mit Keramikfaserwolle ausgestopft. Dies kann auch bei einer die Keramikfaserwand 7, 8 oder -decke 9 durchragenden rohrförmigen Stütze 11 vorgenommen werden.In the case of horizontal supports 111 designed as a tube, which support the insulating support 12 , this also serves as a feedthrough for the connection 33 of the heating coil 13 To avoid heat conduction via the enclosed air, the tube passage of the tubular support 111 is expediently stuffed with ceramic fiber wool. This can also be done with a tubular support 11 projecting through the ceramic fiber wall 7 , 8 or ceiling 9 .

Vorteilhaft sind die Wände 7, 8 und die Decke 9 mit falzartig ineinandergreifenden Ausschnitten versehen. Beispielsweise sind in die die Wände 7, 8 bildenden Ke ramikfasermatten 10 oben auf die Höhe der Breite der die Decke 9 bildenden Keramikfasermatten 10 schmaler geschnitten, so daß ein Innenfalz 34 entsteht. Dieser dient als Auflage der ersten Schichten von Keramik fasermatten 10 der Decke 9. Hierdurch ist die Dicht heit des Brennraumes 15 gewährleistet.The walls 7 , 8 and the ceiling 9 are advantageously provided with interlocking cutouts. For example, in the walls 7, 8 forming Ke ramikfasermatten 10 on top of the height to the width of the cover 9 forming the ceramic fiber mats 10 narrow cut, so that an inner fold formed 34th This serves as a support for the first layers of ceramic fiber mats 10 of the ceiling 9 . This ensures the tightness of the combustion chamber 15 .

Claims

1. Kiln consisting of

- a metal case,
- Within the same intended walls and a ceiling, which consist of stacked mineral or ceramic fiber mats, the mat plane of which is oriented perpendicular to the walls ( 7 , 8 ) or the ceiling ( 9 ), rod-shaped supports ( 11 ) vertically fixing the mats in a positionally correct manner penetrate and thus run parallel to the adjacent metal housing, and
- In the combustion chamber, in particular electrical heating, characterized in that the supports ( 11 ) consist of ceramic tubes.

2. Kiln according to claim 1, characterized in that at least part of the supports ( 11 ) forms the bearing for the carrier ( 12 ) of the electric heater.

3. Kiln according to claim 1 or 2, characterized in that in the walls ( 7 , 8 ) of stacked ceramic fiber mats ( 10 ) horizontal supports ( 11 ) are stored, which are in the metal housing ( 2 ) and / or in ceramic carriers ( 16 , 17 ), which are arranged in the combustion chamber ( 15 ), are held.

4. Kiln according to claim 3, characterized in that on the metal housing ( 2 ) guide bushes ( 21 ) are attached, in the ceramic supports ( 111 ) formed horizontal supports ( 11 ) are inserted, which protrude through the wall ( 7 , 8 ), and that on the inwardly projecting part of the guide bushes ( 21 ) a heat-resistant steel anchor ( 26 ) with upward and / or downward, engaging in the heat-insulating fiber material claws ( 27 ) are introduced.

5. Kiln according to claim 4, characterized in that the steel anchors ( 26 ) consist of a U-shaped bent wire section ( 28 ), the ends of which are bent perpendicular to the plane formed by the U, the claws ( 27 ) forming end pieces ( 29 ) and a steel anchor ( 26 ) with the base of the U is attached to a respective guide bushing ( 21 ), in particular by spot welding.

6. Kiln according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fiber mats ( 10 ) of the walls ( 7 , 8 ) cut to a height corresponding to the width of the blanket ( 9 ) forming mats ( 10 ) narrower are such that an inner fold (34) is formed for the support of the ceiling panels (10) as the underlying panels (10).