DE3546722C2

DE3546722C2 - Electrically heated furnace

Info

Publication number: DE3546722C2
Application number: DE19853546722
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 mit elektrischer Heizung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a burner oven with electric heating according to the generic term of claim 1.

Ein derartiger Brennofen ist im Wesentlichen aus der EP 00 60 714 A1 bekannt. Dort sind die Isolierträger der Heizwendeln endseitig in Nuten von zu Säulen gesta pelten Keramikblöcken gehaltert. Die Keramikblöcke ihrerseits ragen mit kurzen Abschnitten in Trennstellen von aus Calziumsilikat bestehenden Wärmedämmplatten der Brennofenwand und werden von diesen in ihrer Lage gehalten. Die zu Säulen gestapelten Keramikblöcke und die Wärmedämmplatten besitzen eine relativ große Wärme kapazität, was lange Aufheizzeiten und Abkühlphasen bedingt. Außerdem besitzen sie infolge ihres dichten keramischen Gefüges eine relativ gute Wärmeleitung und damit hohe Wärmeverluste.Such a kiln is essentially from the EP 00 60 714 A1 known. There are the insulation supports the end of the heating coils in grooves of stacks pelt ceramic blocks. The ceramic blocks in turn protrude with short sections in separation points of thermal insulation boards made of calcium silicate the furnace wall and are in position by them held. The ceramic blocks and the thermal insulation boards have a relatively large amount of heat capacity, which means long heating up and cooling down phases conditionally. They also have due to their density ceramic structure a relatively good heat conduction and thus high heat losses.

Es ist weiterhin aus der US-PS 40 88 825 bekannt, bei einem Brennofen mit Metallgehäuse die Wärmedämmung durch innen angeordnete, flach aufeinandergestapelte Keramikfasermatten herzustellen, die durch senkrechte, die Matten durchsetzende Stützen in ihrer Lage gehalten werden. Die elektrische Heizung besteht aus auf Keramik rollen oder Keramikzapfen gehängten Heizbändern. Dabei sind die Keramikrollen auf in den Brennraum ragenden Metallstäben angeordnet, die ihrerseits in die Keramik fasermatten hineinragen und in diesen verankert sind. Die Keramikfasermatten müssen daher stark zusammenge preßt werden, um eine sichere Halterung der Metall stäbe und damit der Heizbänder zu gewährleisten. Eine hohe Pressung bedingt jedoch eine höhere Wärmeleitung und damit höhere Wandverluste. Bei Verwendung von Keramikzapfen sind diese an Keramikplatten angeformt, die ebenfalls in die zwecks guter Halterung stark zu pressenden Keramikfasermatten eingesteckt und lagefi xiert sind.It is also known from US-PS 40 88 825, at thermal insulation in a kiln with a metal casing through internally arranged, stacked flat Manufacture ceramic fiber mats by vertical, the posts penetrating the mats were held in place will. The electric heater is made of ceramic rolls or ceramic tapes hanging from heating tapes. Here the ceramic rollers protrude into the combustion chamber Metal bars arranged, which in turn in the ceramic protrude fiber mats and are anchored in them. The ceramic fiber mats must therefore strongly together be pressed to hold the metal securely rods and thus to ensure the heating tapes. A however, high pressure means higher heat conduction and therefore higher wall losses. When using Ceramic pins are molded onto ceramic plates, which also strongly in the purpose of good mounting Pressed ceramic fiber mats inserted and layered are fixed.

Ein Brennofen der eingangs erwähnten Art ist weiterhin aus der DE-OS 30 33 738 bekannt. Dort besteht die elektrische Heizung aus übereinander angeordneten Heizstäben aus Siliziumcarbid. Die Enden der Heizstäbe ragen durch die Wand des Brennofens bis nach außen. Hierdurch wird wegen der guten Wärmeleitung von Silizi umcarbid durch die Heizstäbe selbst Wärmeenergie nach außen abgeführt und der Wirkungsgrad verschlechtert. Ein Brennofen mit der gleichen Anordnung der Heizstäbe ist aus der DE-OS 28 02 348 bekannt.A kiln of the type mentioned above is still known from DE-OS 30 33 738. There is the electric heating from one another Silicon carbide heating elements. The ends of the heating rods protrude through the wall of the kiln to the outside. This is because of the good heat conduction of silicon carbide through the heating rods themselves after thermal energy dissipated outside and the efficiency deteriorates. A kiln with the same arrangement of the heating elements is known from DE-OS 28 02 348.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Brennofen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er bei einfachem, montage- und wartungsfreundlichem Aufbau eine geringe Wärmeverlust leistung und geringe Wärmekapazität aufweist.The object of the present invention is to be achieved be a kiln of the type mentioned above To design that he with simple, assembly and maintenance-friendly construction a low heat loss performance and low heat capacity.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Hierdurch können die Heizelemente leicht montiert und ausgewechselt werden und infolge der geringen Auflagefläche der Isolierträger der HeizwendeIn auf den die Wand durchragenden Stützen ergibt sich eine nur geringe Wärmeleitung von diesen aus durch die Wand nach außen. Da außerdem die Keramik fasermatten hierbei nicht mehr zur Halterung der Heiz elementstützen verwendet werden, können diese sehr locker gestapelt oder geschichtet werden, wodurch die Wärmeleitung durch die Wand weiter gesenkt wird.This task is solved by the in the characteristic of the Claim 1 specified features. This allows the Heating elements can be easily installed and replaced and due to the small contact area of the insulating support the heating element on the supports protruding through the wall there is only a slight heat conduction from these out through the wall to the outside. Since also the ceramics fiber mats no longer hold the heater element supports are used, they can be very can be loosely stacked or layered, making the Heat conduction through the wall is further reduced.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbei spiele beschrieben. Es zeigen:Further advantageous details of the invention are in specified in the subclaims and subsequently based on of the embodiment illustrated in the drawing games described. Show it:

Fig. 1 eine Ansicht der Heizwendelanordnung eines Brennofens mit endseitig aufgelegten Isolier trägern, Fig. 1 is a view of a furnace with Heizwendelanordnung carriers end-hook insulating,

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 vergrößerte Ansicht gemäß dem Schnitt C-D der Fig. 2 und Fig. 3 is an enlarged view according to the section CD of Fig. 2 and

Fig. 4 einen Halteanker in perspektivischer Ansicht. Fig. 4 shows a retaining anchor in a 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, einer Rückwand 4 und einer Deckenwandung. Vorzugsweise im Abstand 6 vom Metallgehäuse 2 ist eine wärmeisolierende Wand 7 und 8 sowie eine wärmeisolierende Decke angebracht. Der Abstand 6 beträgt etwa 0,5 bis 4 cm, insbesondere 2 cm, um eine Luftzirku lation in diesem Bereich möglichst zu vermeiden und damit die Wärmeabgabe an das Metallgehäuse gering zu halten. Hierdurch wird einmal Energie eingespart und so der Wir kungsgrad des Brennofens erhöht und außerdem die Außenwand temperatur des Metallgehäuses 2 niedrig gehalten. With 1 a part of an electrically heated kiln is designated. This has a metal housing 2, for example made of sheet steel, with the side walls 3 , a rear wall 4 and a top wall. A heat-insulating wall 7 and 8 and a heat-insulating ceiling are preferably attached at a distance 6 from the metal housing 2 . The distance 6 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 low. This saves energy and thus increases the efficiency of the kiln and also keeps the outer wall temperature of the metal housing 2 low.

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

Zur Verankerung, also zum Halt der Wände 7 und 8 und der Decke, können senkrecht bzw. waagrecht angeordnete, durch die Fasermatten hindurchragende, in Fig. 2 gestri chelt eingezeichnete stabförmige Stützen 11 aus Keramik unmittelbar oder mittelbar im Metallgehäuse 2 gehaltert sein. Hierdurch sind die Fasermatten 10 in ihrer Lage fixiert und es tritt keine hohe Wärmeleitung von innen nach außen auf, da die keramischen Stützen 11 eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die Stützen 11 können als Rohre oder Vollstäbe ausgeführt sein. In ersterem Fall erhält man eine noch geringere Wärmekapazität. Zusätz lich können die Rohre mit Mineral- oder Keramikfaserwolle ausgestopft sein.For anchoring, that is to hold the walls 7 and 8 and the ceiling, vertically or horizontally arranged, protruding through the fiber mats, shown in FIG. 2 with a broken line, rod-shaped supports 11 made of ceramic can be held directly or indirectly in the metal housing 2 . As a result, the fiber mats 10 are fixed in their position and there is no high heat conduction from the inside to the outside, since the ceramic supports 11 have a low thermal conductivity. The supports 11 can be designed as tubes or solid bars. In the former case, you get an even lower heat capacity. In addition, the pipes can be stuffed with mineral or ceramic fiber wool.

Auf im Brennraum 15 vorgesehenen übereinander angeordneten Isolierträgern 12 aus Keramik sind Heizwendeln 13 für die elektrische Heizung des Brennofens aufgebracht. Die Isolierträger 12 sind auf Stützen 111 aus Keramik aufge legt. Diese Stützen 111 sind an ihrem außenseitigen Ende 22 in Führungsbuchsen 21 eingesteckt, die am Metallgehäuse 2 befestigt sind.Heating coils 13 for the electrical heating of the furnace are applied to insulating supports 12 made of ceramic and arranged one above the other in the combustion chamber 15 . The insulating support 12 are placed on supports 111 made of ceramic. These supports 111 are inserted at their outer ends 22 into guide bushings 21 which are fastened to the metal housing 2 .

Zweckmäßig sind die Führungsbuchsen 21 an einem Traggurt 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, beispielsweise verschraubt. Nach dem Anbringen der Trag gurte 23 werden dann die notwendigen Löcher in das Metall gehäuse 2 gebohrt. Zweckmäßig ragen die metallischen Füh rungsbuchsen 21 nach innen bis in die Mineral- oder Kera mikfasermatten 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 versehene Metallgehäuse 2 bis zu dem durch die Keramik hülse 24 gebildeten Bund 25 eingeschoben werden.The guide bushes 21 are expediently welded to a carrying belt 23 , for example an iron band 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 support straps 23 , the necessary holes are then drilled in the metal housing 2 . Appropriately, the metallic guide bushings 21 protrude inwards into the mineral or ceramic microfiber mats 10 . 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 glued on 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 Mineral- oder Keramikfasermatten 10 kann an den Führungsbuchsen 21 ein Halteanker 26, insbesondere ein Stahlanker aus hochhitzebeständigem Stahl angebracht, z.B. durch Punktschweißen angepunktet sein. Dieser besitzt nach oben oder insbesondere nach unten gerichtete Krallen 27. Im Ausführungsbeispiel besteht der Halteanker 26, wie anhand der Fig. 4 veranschaulicht, aus einem U-förmig gebogenen Drahtabschnitt 28, der an den Enden senkrecht zur U-Ebene abgebogene Endstücke 29 aufweist. Letztere bilden die Krallen 27, die in die Mineral- oder Keramik fasermatten, diese lagefixierend, eingreifen. Bei dieser Ausführung ist die senkrechte, die Fasermatten 10 durch setzende Stütze 11 nicht unbedingt notwendig, weshalb sie in Fig. 2 nur gestrichelt angedeutet ist.In order to improve the fixation of the mineral or ceramic fiber mats 10 forming the wall 7 or 8, a holding anchor 26 , in particular a steel anchor made of highly 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 exemplary embodiment, the holding anchor 26 , as illustrated with the aid of FIG. 4, consists of a U-shaped wire section 28 which has end pieces 29 bent at the ends perpendicular to the U plane. The latter form the claws 27 , which engage in the mineral or ceramic fiber mats, fixing them in position. In this embodiment, the vertical, the fiber mats 10 by setting support 11 is not absolutely necessary, which is why it is only indicated by dashed lines in FIG. 2.

Um eine geringe Wärmeübertragung von den Isolierträgern 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 (Fig. 3). Im Bereich der Enden 30 sind die Isolierträger 12 mit einer durchgehenden 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, the ends 30 are seated on each end section 14 of a horizontal support 111 . To fix 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 ( FIG. 3). In the region of the ends 30 , the insulating supports 12 are provided with a continuous bore 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, können diese zugleich als Durchführung für den Anschluß 33 der Heizwendel 13 dienen. Zur Vermeidung von Wärmeableitung über die eingeschlossene Luft ist zweckmäßig der Rohrdurchlaß der rohrförmigen Stütze 111 mit Mineral- oder Keramikfaserwolle ausge stopft. Dies kann auch bei einer die Mineral- oder Kera mikfasermatten 10, also bei die Wand 7 oder 8 oder die Decke durchragenden rohrförmigen Stützen 111 vorgenommen werden.In the case of horizontal supports 111 designed as a tube, which support the insulating supports 12 , these can also serve as a passage for the connection 33 of the heating coil 13 . To avoid heat dissipation via the enclosed air, the tube passage of the tubular support 111 is expediently stuffed with mineral or ceramic fiber wool. This can also be done with a mineral or ceramic microfiber mat 10 , that is to say with tubular supports 111 projecting through wall 7 or 8 or the ceiling.

Claims

1. Kiln with electric heating consisting of

- a metal case,
- a wall with a ceiling provided within the same, which consists of mineral or ceramic fiber material,

and with heating coils provided in the combustion chamber, which are held by rod-shaped ceramic insulating supports arranged one above the other, the end supports of the insulating supports resting on ceramic supports, characterized in that the supports ( 111 )

- Are held in the metal housing ( 2 ) attached to the metal guide bushings ( 21 ) and
- Fully penetrate the wall of the kiln ( 1 ).

2. Kiln according to claim 1, characterized in that the walls ( 7 , 8 ) consist of stacked ceramic or mineral fiber mats ( 10 ), in which the supports ( 111 ) are stored horizontally.

3. Kiln according to claim 1 or 2, characterized in that the guide bushings ( 21 ) on a common support belt ( 23 ) are attached according to the grid of the heating coil to be installed ( 13 ) and the support belt ( 23 ) on the metal housing ( 2 ) optionally removable is attached.

4. Kiln according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guide bushes ( 21 ) protrude inwards and project into corresponding savings in the ceramic fiber wall ( 7 , 8 ).

5. Kiln according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supports ( 111 ) at the outer end ( 22 ) have a collar ( 25 ).

6. Kiln according to claim 5, characterized in that the collar ( 25 ) consists of a ceramic sleeve ( 24 ) glued on with a ceramic binder.

7. Kiln according to one of claims 2 to 6, characterized in that a heat-resistant steel anchor ( 26 ) with upward and / or downward projecting into the ceramic fiber material engaging claws ( 27 ) is attached to the inwardly projecting guide bushes ( 21 ) .

8. Kiln according to claim 7, characterized in that the steel anchors ( 26 ) consist of a U-shaped wire section ( 28 ), the ends of which are perpendicular to the plane formed by the U and have the claws ( 27 ) forming end pieces ( 29 ) and a steel anchor ( 26 ) with the base of the U is attached to a respective guide bush ( 21 ), in particular by spot welding.

9. Kiln according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inner end portions ( 14 ) of the supports ( 111 ) are provided at the top with a hole ( 31 ) into which a ceramic pin ( 20 ) is inserted, each of which the end ( 30 ) of an insulating support ( 12 ) by means of an in particular through bore, or two opposite openings ( 32 ) in the case of an insulating support ( 12 ) designed as a tube, fixed in position.

10. Kiln according to one of claims 1 to 9, characterized in that the supports ( 111 ) are designed as a tube and through this the connection ( 33 ) for at least one heating coil ( 13 ) is passed.

11. Kiln according to one of claims 1 to 10, characterized in that the tubular supports ( 111 ) projecting from the combustion chamber ( 15 ) to the outside are stuffed with mineral or ceramic fiber wool.

12. Kiln according to one of claims 1 to 11, characterized in that between the metal housing ( 2 ) and the walls ( 7 , 8 ) and, if appropriate, also the ceiling, a distance ( 6 ) of 0.5 to 4 cm, in particular 2nd cm is provided.