DE3927006C1

DE3927006C1 -

Info

Publication number: DE3927006C1
Application number: DE19893927006
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 5883 Kierspe De Balke; Elimar 5982 Neuenrade De Adolph
Original assignee: VDM Nickel Technologie AG
Current assignee: Krupp VDM GmbH
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1991-03-07
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: EP0413121A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bauteilesatz für die Herstellung eines rechteckigen Heizelement-Moduls, bestehend im wesentlichen aus einem vierteiligen Rahmen aus keramischem Material, einer wärmeisolierenden Rückwand, einer Mehrzahl rohrförmiger, im Rahmen in einer Ebene und parallel zueinander mittels Einstecken gelagerter Heizleiterträger zur Aufnahme von Wendeln aus draht- oder bandförmigem Heizleiterwerkstoff mit Anschlüssen.The invention relates to a set of components for the Production of a rectangular heating element module, consisting essentially of a four-part frame made of ceramic material, a heat-insulating back wall, a plurality of tubular, in the frame in one plane and parallel to each other by inserting Heating conductor carrier for holding coils made of wire or strip-shaped heating conductor material with connections.

Ein derartig aufgebautes Heizelement-Modul ist aus der DE-OS 33 26 463 bekannt. Solche Module werden als Fertigbauteile bei der Erstellung von Industrieöfen verwendet. Sie sollen die Montagezeit verringern und bei Reparaturen leicht austauschbar sein.Such a heating element module is from the DE-OS 33 26 463 known. Such modules are called Prefabricated components in the creation of industrial furnaces used. They should reduce the assembly time and at Repairs can be easily interchangeable.

Bei dem bekannten Heizelement-Modul besteht der Rahmen aus feuerfesten Steinzuschnitten, die an den Ecken mit entsprechend feuerfestem Mörtel verklebt sind. Als Heizleiterträger sind Rohre vorgesehen, die mittels keramischer Stifte im Rahmen gehalten sind. Die Rückwand besteht aus einer keramischen Faserplatte, die außen noch mit einer keramischen Fasermatte abgedeckt ist. Die elektrischen Anschlüsse können seitlich oder rückseitig herausgeführt werden. In the known heating element module, the frame consists of fireproof stone cuts that with the corners are glued in accordance with refractory mortar. As Heating conductor supports are provided by means of pipes ceramic pins are held in the frame. The back wall consists of a ceramic fibreboard, the outside still is covered with a ceramic fiber mat. The electrical connections can be on the side or rear be brought out.

Es hat sich herausgestellt, daß bei dem bekannten Heizelement- Modul die feuerfesten Steinzuschnitte verhältnismäßig schwer sind und nur bedingt der angestrebten Leichtbauweise entsprechen. Die Eckverbindung ist nicht lösbar, so daß bei Beschädigung eines Rahmenteils der gesamte Rahmen ersetzt werden muß. Die Klebeverbindung läßt sich mit der erforderlichen Genauigkeit auch nur in der Werkstatt herstellen, wodurch die Verfügbarkeit und Handhabung der Heizelement-Module auf der Baustelle eingeschränkt ist.It has been found that in the known heating element Module the refractory Stone cuts are relatively heavy and only partially meet the desired lightweight construction. The Corner connection is not detachable, so that if damaged of a frame part, the entire frame must be replaced. The adhesive connection can be made with the required Establish accuracy only in the workshop, which the availability and handling of the heating element modules is restricted on the construction site.

Die rohrförmigen Heizleiterträger sind zwar einzeln austauschbar, aber nur wenn die seitlich eingesteckten Stifte entfernt sind, was bei eingebautem Modul nicht möglich ist, weil die Seitenwände dann nicht zugänglich sind.The tubular heating conductor supports are individual interchangeable, but only if the side-inserted Pins are removed, which is not when the module is installed is possible because the side walls are then not accessible are.

Schließlich ist die Rückwand relativ aufwendig und ihre Halterung im Rahmen nicht unbedingt betriebssicher.After all, the back wall is relatively expensive Bracket in the frame not necessarily reliable.

Es besteht somit die Aufgabe, ein verbessertes Heizelement Modul vorzuschlagen, das leicht zu bauen ist und auch unter Baustellenbedingungen leicht zu handhaben sein soll. Seine Herstellung soll nicht aufwendiger sein als bei dem bekannten Modul und es soll sowohl insgesamt als auch hinsichtlich der verwendeten Einzelteile leicht austauschbar sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Bauteilesatz der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der gekennzeichnt ist durchThere is therefore the task of an improved heating element Propose module that is easy to build and also under Construction site conditions should be easy to handle. His Manufacturing should not be more complex than that known module and it is said to be both overall as well Easily interchangeable with regard to the individual parts used be. A set of components is used to solve this task proposed type mentioned, which is marked by

a) two frame parts from sections one in cross section rectangular hollow profile, which in its larger Side surface parallel plane of symmetry and perpendicular both sides of the longitudinal axis at both ends have penetrating bore,
b) two further frame parts from sections of the same Hollow profile with end holes, each of which one of the two larger side walls one of the number the heat conductor carrier corresponding number of on one Straight bores perpendicular to the surface this sidewall has,
c) four connecting corner pieces made of ceramic material with a square body in cross-section and each two at right angles to each other, on the clear cross section of the frame parts coordinated Projections, which in turn with the assembled the final holes flush the frame parts and have holes matched to them,
d) one of the number of holes in the longer ones Sidewalls corresponding number of ceramic Support tubes as a heating conductor carrier, the end Graduated end faces to form a recess are executed.

Bei diesem Heizelement-Modul kann die Rückwand aus einem entsprechend zugeschnittenen Abschnitt eines flächigen Wärmeisolierstoffs bestehen, der auf den Rahmen aufgeklebt ist oder aber zwischen Rahmen und feuerfester Hintermauerung des Ofens eingeklemmt wird. Das Heizelement- Modul ist auch verwendbar, wenn eine gesonderte Rückwand nicht erforderlich ist, weil die feuerfeste Ofenauskleidung entsprechend aufgebaut ist.With this heating element module, the rear wall can be made from one accordingly cut section of a flat Insulating material exist, which is glued to the frame is or between the frame and fireproof The wall of the stove is trapped. The heating element Module can also be used if a separate rear wall is not necessary because of the fireproof furnace lining is constructed accordingly.

Für andere Zwecke ist in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, daß jeweils eine der breiteren Seitenwände der Rahmenteile über ihre ganze Länge verbreitert ausgebildet ist und bei dem sich an diese Verbreiterung winkelförmig ein parallel zur schmäleren Seitenwand verlaufendes Profilteil anschließt. For other purposes, the Invention idea provided that one of each wider side walls of the frame parts over their entire length is widened and in which these Widening angularly parallel to the narrower Side wall profile section connects.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Rückwand aus biegesteifem Keramik-Fasermaterial besteht und allseitig einen Rand von stufenförmig verminderter Materialdicke aufweist, der in montiertem Zustand von den kürzeren Seitenwänden, den Verlängerungen und den sich daran anschließenden Profilteilen der Rahmenteile eingefaßt ist.It is useful if the rear wall made of rigid Ceramic fiber material exists and an edge on all sides has gradually reduced material thickness, which in assembled condition from the shorter side walls, the Extensions and the subsequent ones Profile parts of the frame parts is bordered.

Nähere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgedankens werden anhand der in den Fig. 1-8 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:Further details and advantages of the inventive concept are explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1-8:

Fig. 1 zeigt ein Rahmenteil in Seitenansicht und Schnitt, Fig. 1 shows a frame member in side view and section,

Fig. 2 zeigt ein anderes Rahmenteil in Seitenansicht und Schnitt, Fig. 2 shows another frame part in side view and section,

Fig. 3 zeigt eine Alternative zu Fig. 1, Fig. 3 shows an alternative to Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine Alternative zu Fig. 2, Fig. 4 shows an alternative to Fig. 2,

Fig. 5 zeigt ein Verbindungs-Eckstück in zwei Ansichten, Fig. 5 shows a connecting corner piece in two views,

Fig. 6 zeigt einen Befestigungsstift, Fig. 6 shows a fastening pin,

Fig. 7 zeigt ein Tragrohr, Fig. 7 shows a support tube,

Fig. 8 zeigt ein komplettes Heizelement-Modul aus dem erfindungsgemäßen Bauteilesatz. Fig. 8 shows a complete heating element module according to the invention from the components set.

Das Rahmenteil 1 der Fig. 1 besteht aus einem Abschnitt eines im Querschnitt rechteckigen Hohlprofils aus keramischem Material und weist an beiden Enden je eine Bohrung 3 parallel zu den längeren Seitenwänden 4 auf, deren Achsen in der Haupt-Symmetrieebende 2 des Hohlprofils liegen. Das Rahmenteil 5 der Fig. 2 unterscheidet sich vom Rahmenteil 1 der Fig. 1 nur dadurch, daß in einer der beiden längeren Seitenwände 4 eine Anzahl Bohrungen 6 senkrecht zur Haupt-Symmetrieebene 2 vorgesehen ist. In montiertem Zustand bilden je zwei Rahmenteile 1 und 5 die gegenüberliegenden Seiten eines rechteckigen Rahmens, wobei die Bohrungen 6 zur Aufnahme der Tragrohre 12 innenliegend angeordnet sind. The frame part 1 of FIG. 1 consists of a section of a hollow profile with a rectangular cross section made of ceramic material and has a bore 3 at each end parallel to the longer side walls 4 , the axes of which lie in the main plane of symmetry 2 of the hollow profile. The frame part 5 of FIG. 2 differs from the frame part 1 of FIG. 1 only in that in one of the two longer side walls 4 a number of holes 6 are provided perpendicular to the main plane of symmetry 2 . In the assembled state, two frame parts 1 and 5 form the opposite sides of a rectangular frame, the bores 6 for receiving the support tubes 12 being arranged on the inside.

Bei den Rahmenteilen 1 und 5 der Fig. 3 und 4 ist das im Querschnitt rechteckige Hohlprofil aus keramischem Material durch einen hakenförmigen Ansatz ergänzt, der durch eine Verlängerung 15 einer der längeren Seitenwände 4 und ein sich an diese Verlängerung 15 anschließendes, parallel zur kürzeren Seitenwand 16 verlaufendes Profilteil 17 gebildet wird. Die Teile 15 bis 17 dienen in montiertem Zustand als Einfassung für eine wärmeisolierende Rückwand.In the frame parts 1 and 5 of FIGS. 3 and 4, the cross-sectionally rectangular hollow profile made of ceramic material is supplemented by a hook-shaped extension which is extended by an extension 15 of one of the longer side walls 4 and an extension 15 which is parallel to the shorter side wall 16 extending profile part 17 is formed. The parts 15 to 17 are used in the assembled state as a border for a heat-insulating rear wall.

In Fig. 5 ist ein Verbindungs-Eckstück 7 aus keramischem Material in Seitenansicht und Draufsicht dargestellt. Es besteht aus einem Grundkörper 8 von quadratischem Querschnitt und zwei rechtwinklig zueinander angeordneten, auf den lichten Querschnitt der Rahmenteile 1, 5 abgestimmten Vorsprüngen 9. Die Vorsprünge 9 weisen Bohrungen 10 auf, die auf die endseitigen Bohrungen 3 der Rahmenteile 1, 5 abgestimmt sind. Mit vier derartiger Verbindungs-Eckstücke 7 und acht Befestigungsstiften 11 (Fig. 6) können die Rahmenteile 1, 5 zu einem rechteckigen Rahmen zusammengesetzt und miteinander verbunden werden.In Fig. 5 a connecting corner piece of ceramic material is shown in side view and plan view. 7 It consists of a base body 8 of square cross section and two projections 9 arranged at right angles to one another and matched to the clear cross section of the frame parts 1 , 5 . The projections 9 have bores 10 which are matched to the end bores 3 of the frame parts 1 , 5 . With four such connecting corner pieces 7 and eight fastening pins 11 ( FIG. 6), the frame parts 1 , 5 can be assembled into a rectangular frame and connected to one another.

Die Verbindungs-Eckstücke 7 weisen im Grundkörper 8 außerdem noch ein zentrale Bohrung 20 und parallel dazu an der von den Vorsprüngen 9 abgewandten Ecke eine viertelkreisförmige Ausnehmung 21 auf. Die Bohrung 20 dient zur Befestigung einzelner Heizelementmodule auf einer Tragkonstruktion und die Ausnehmung 21 ermöglicht die Befestigung von jeweils vier Eckpunkten, wenn eine Vielzahl von Heizelement-Modulen neben- und übereinander angeordnet ist.The connecting corner pieces 7 also have a central bore 20 in the base body 8 and, parallel thereto, a quarter-circular recess 21 on the corner facing away from the projections 9 . The bore 20 serves to fasten individual heating element modules on a supporting structure and the recess 21 enables four corner points to be fastened if a large number of heating element modules are arranged next to and above one another.

Der in Fig. 6 dargestellte Befestigungsstift 11 besteht aus keramischem Material. Alternativ können auch Stifte aus hitzebeständigen, metallischen Werkstoffen verwendet werden, beispielsweise mit einseitig angeformtem Kopf und Splintsicherung am anderen Ende. The fastening pin 11 shown in FIG. 6 is made of ceramic material. Alternatively, pins made of heat-resistant, metallic materials can also be used, for example with a head molded on one side and a pin lock at the other end.

Bei dem Tragrohr 12 gemäß Fig. 7 sind die endseitigen Stirnflächen 13 gestuft ausgeführt, daß heißt die Tragrohre 12 weisen über jeweils etwa den halben Umfang eine größere bzw. geringere Länge auf, wodurch Rezesse 14 gebildet werden. Damit wird erreicht, das die Tragrohre 12 in montiertem Zustand achsparallel zu den Bohrungen 6 versetzt angeordnet und damit gegen unbeabsichtigtes Verschieben in Achsrichtung gesichert sind. Andererseits lassen sie sich ohne weiteres um den für Montage- und Demontage erforderlichen Weg achsial verschieben, wenn sie zunächst aus der Fix-Positon herausbewegt und die Achsen der Tragrohre 12 in etwa mit den Mittelpunkten der Bohrung 6 zur Deckung gebracht werden.In the supporting tube 12 in accordance with FIG. 7, a stepped design, the end-side end faces 13, that is, the support tubes 12 have each have about half the circumference of a greater or smaller length, thereby forming recesses fourteenth This ensures that the support tubes 12 are offset in the assembled state axially parallel to the bores 6 and are thus secured against unintentional displacement in the axial direction. On the other hand, they can easily be displaced axially by the path required for assembly and disassembly if they are first moved out of the fixed position and the axes of the support tubes 12 are brought into line with the center of the bore 6 .

In Fig. 8 ist ein aus dem erfindungsgemäßen Bauteilesatz fertig zusammengesetztes Heizelement-Modul in Ansicht und Schnitt dargestellt. Abweichend von den Darstellungen der anderen Figuren sind die Bauteile hier mit den materialgemäßen Kantenrundungen u.s.w. dargestellt. Insoweit handelt es sich um dem Fachmann ohne weiteres geläufige konstruktive Merkmale, die keiner besonderen Erläuterung bedürfen. FIG. 8 shows a heating element module which is assembled from the component set according to the invention in a view and in section. Deviating from the representations of the other figures, the components are shown here with the rounded edges etc. In this regard, the person skilled in the art is familiar with constructive features which do not require any special explanation.

In Fig. 8 ist auch die Heizwendel 22 und die Rückwand 18 aus biegesteifen Keramik-Fasermaterial dargestellt, wobei letztere allseitig einen Rand 19 von stufenförmig verminderter Materialdicke aufweist, der in die aus den Teilen 15 und 17 gebildete hakenförmige Verlängerung des Hohlprofil-Querschnitts der Rahmenteile 1, 5 eingreift.In FIG. 8, the heating coil 22 and the rear wall is shown of bending-resistant ceramic fiber material 18, wherein on all sides the latter an edge 19 of step-shaped reduced material thickness which the hook-shaped in the formed by the parts 15 and 17, extension of the hollow-profile cross-section of the frame parts 1 , 5 engages.

Das dargestellte Heizelement-Modul ist aus zwei Rahmenteilen 1, zwei Rahmenteilen 5, vier Verbindungs-Eckstücken 7, acht Befestigungsstiften 11, vier Tragrohren 12 mit Heizwendel 22 und einer Rückwand 18 aufgebaut. Die Anordnung der Heizelementmodule erfolgt zweckmäßigerweise so, daß die Tragrohre 12 aus der mit den Bohrungen 6 konzetrischen Position in eine achsparallel versetzte Posititon "fallen", um die erwähnte "Selbst-Sicherung" der Tragrohre 12 ausnutzen zu können. Dementsprechend ist die rechte Seite der Fig. 8 als unten liegend und die linke Seite als oben liegend anzusehen. Nach Anheben der Tragrohre 12 lassen sie sich achsial verschieben und dann zusammen mit der Heizwendel 22 aus dem Rahmen herausnehmen. Dargestellt ist eine durchgehende Heizwendel 22, wobei die Anschlüsse (nicht dargestellt) wahlweise seitlich oder nach hinten herausgeführt werden können.The heating element module shown is constructed from two frame parts 1 , two frame parts 5 , four connecting corner pieces 7 , eight fastening pins 11 , four support tubes 12 with heating coil 22 and a rear wall 18 . The arrangement of the heating element modules is expediently such that the support tubes 12 "fall" from the position concentric with the holes 6 into an axially offset position in order to be able to use the "self-locking" of the support tubes 12 mentioned. Accordingly, the right side of FIG. 8 is to be seen as the bottom and the left side as the top. After lifting the support tubes 12 , they can be moved axially and then taken out of the frame together with the heating coil 22 . A continuous heating coil 22 is shown , the connections (not shown) being able to be led out either to the side or to the rear.

Selbstverständlich kann man aber auch je Tragrohr 12 ein Heizwendel mit eigenen Anschlüssen vorsehen.Of course, you can also provide a heating coil with its own connections for each support tube 12 .

Die Rahmenteile 1, 5 und die Tragrohre 12 können in verschiedenen, aufeinander abgestimmten Längen ausgeführt werden, so daß mit dem Bauteilesatz Heizelement-Module verschiedener Größe aufgebaut werden können. Dabei muß selbstverständlich die Größe der Rückwand 18 und die Länge der Heizwendel 12 ebenfalls variiert werden. Die Befestigungsteile 8, 12 aber können beibehalten und für eine ganze Serie von Modul-Größen verwendet werden.The frame parts 1 , 5 and the support tubes 12 can be made in different, coordinated lengths, so that heating element modules of different sizes can be built with the component set. The size of the rear wall 18 and the length of the heating coil 12 must of course also be varied. The fasteners 8 , 12, however, can be retained and used for a whole series of module sizes.

Das erfindungsgemäße Bauteile-System kann schließlich auch mit verschieden großen Hohlprofil und angepaßten Befestigungsteilen realisiert werden, womit dann ein sehr weiter Anwendungsbereich abgedeckt werden kann.Finally, the component system according to the invention can also with different sized hollow profile and adapted Fastening parts can be realized, which is then a very wide scope of application can be covered.

Claims

1. Set of components for the production of a rectangular heating element module, consisting essentially of a four-part frame made of ceramic material, a heat-insulating rear wall, a plurality of tubular heating conductor carriers, which are mounted in the frame in one plane and parallel to one another by inserting, for receiving coils of wire or band-shaped heating conductor material with connections characterized by

a) two frame parts ( 1 ) from sections of a hollow section with a rectangular cross-section, which in their plane of symmetry parallel to the larger side surface and perpendicular to the longitudinal axis each have a bore ( 3 ) penetrating both side parts at both ends,
b) two further frame parts ( 5 ) from sections of the same hollow profile with end bores ( 3 ), in each of which one of the two larger side walls ( 4 ) has a number of bores ( 6 ) lying on a straight line corresponding to the number of heating conductor supports, perpendicular to Running surface of this side wall ( 4 ),
c) four connecting corner pieces ( 7 ) made of ceramic material with a square cross-section base body ( 8 ) and two at right angles to each other, on the clear cross section of the frame parts ( 1 , 5 ) coordinated projections ( 9 ), which in turn in the assembled state with the end bores ( 3 ), the frame parts ( 1 , 5 ) are aligned and matched to these bores ( 10 ),
d) a number of ceramic support tubes ( 12 ) corresponding to the number of bores ( 6 ) in the longer side walls ( 4 ) as heat conductor supports, the end faces ( 13 ) of which are graduated to form a recess ( 14 ).

2. Set of components according to claim 1, characterized in that one of the wider side walls ( 4 ) of the frame parts ( 1 , 5 ) is widened over its entire length and in which this widening ( 15 ) is angled parallel to the narrower side wall ( 16 ) extending profile part ( 17 ) connects.

3. Set of components according to claim 2, characterized in that the rear wall ( 18 ) consists of rigid ceramic fiber material and on all sides has an edge ( 19 ) of step-wise reduced material thickness, which in the assembled state of the shorter side walls ( 16 ), the extensions ( 15 ) and the adjoining profile parts ( 17 ) of the frame parts ( 1 , 5 ).