DE60224834T2

DE60224834T2 - Anordnung zum befestigen von heizelementen an einem ofen

Info

Publication number: DE60224834T2
Application number: DE60224834T
Authority: DE
Inventors: Lars-Göran JOHANSSON
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP4088253B2; JP2005532521A; AU2002359166A1; SE520763C2; KR100709085B1; ES2298416T3; US7012947B2; CN1608395A; EP1459598A1; KR20040069343A; DE60224834D1; SE0104453L; ATE385165T1; EP1459598B1; WO2003056877A1; SE0104453D0; CN100484339C; US20050129085A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen eines elektrischen Heizelements in einem Ofen.
Elektrisch beheizte Ofen oder Heizöfen, welche ein Prozessrohr aufweisen, in welchem Gegenstände aufgeheizt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Ofenisolierung bestehend aus hochwertigem Ziegel, wie beispielsweise Aluminiumoxid-Ziegel ist außen am Prozessrohr und hierzu beabstandet vorgesehen. Ein derartiger Heizofen oder Ofen wird normalerweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben und typischerweise bei einer Temperatur von etwa 1.700°C arbeiten.
Die verwendeten Heizelemente werden um den Ofen herum in gleichem Abstand zueinander angeordnet, und in dem zwischen der äußeren Oberfläche des Prozessrohrs und der inneren Oberfläche der Ziegelisolierung definierten Raum werden Heizzonen angeordnet. Die Kontakte der Elemente werden außerhalb der Ziegelisolierung, das heißt außerhalb des Ofens angeordnet. Die elektrischen Leiter der Elemente erstrecken sich durch Löcher in der Ziegelisolierung.
Der zuvor genannte Raum hat eine enge Dimension in Radialrichtung des Ofens, und aus diesem Grund ist die Heizzone der Elemente parallel zur äußeren Oberflä che des Prozessrohrs angeordnet. Die Länge der Heizzone ist bedeutend größer als die Breite des Raumes.
Ein erhebliches Problem bei dieser Isolierung besteht darin, dass die Elemente nicht von außerhalb des Ofens ersetzt werden können. Es ist aus diesem Grund erforderlich, zuerst den Ofen abzukühlen und dann das Prozessrohr zu entfernen, um im Stande zu sein, die Elemente zu erreichen und auszutauschen. Die Elemente werden dementsprechend entfernt, indem sie in dem Ofen nach innen herausgezogen werden. Hieraus ergibt sich, dass der Austausch der Elemente aufwendig und kompliziert ist.
Aus der FR-A-1 393 081 ist ein Ofen bekannt, in dem die Heizelemente unter einem Winkel zur Isolationswand des Ofens angeordnet sind.
Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, welche eine Anordnung vorsieht, mittels welcher die genannten Elemente von außerhalb des Ofens und ohne Entfernen des Prozessrohrs ersetzt werden können.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zum Befestigen von elektrischen Heizelementen in einem Ofen, in welchem Gegenstände erhitzt werden sollen, wobei die Ofenwand eine Ofenisolierung aufweist, welche aus hochwertigem Ziegel besteht, und wobei die Heizzonen im Betrieb entsprechender elektrischer Heizelemente vertikal und parallel zur inneren Oberfläche der Ofenwand angeordnet sind, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektrischen Kabel oder Leiter jedes Heizelements in einer Kassette montiert sind und sich in darin vorgesehenen Kanälen erstrecken, dass die Heizzone entsprechender Heizelemente nach außen ragt und mit der Längsachse der Kassette einen Winkel bildet, dass die Ofenisolierung für jede Kassette ein Loch aufweist, welches an seinem äußeren Ende größer ist, als an seinem inneren Ende, wodurch ermöglicht wird, dass die Kassette in einer vertikalen Ebene gedreht werden kann, wenn die Heizzone des Elements durch das Loch und in die genannte Betriebsposition parallel zur Ofenwand eingesetzt wird, und dass ein keilförmiger Körper vorgesehen ist, dessen Form mit der Form des Leerraums korrespondiert, welcher durch die Form des Lochs ge bildet wird und zwischen dem Loch und der Kassette angeordnet ist, wenn die Kassette in der Betriebsposition in dem Loch platziert ist, wobei der Körper während des Betriebs in dem Leerraum platziert ist.
Die Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten, teilweise unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform hiervon, dargestellt in den beiliegenden Zeichnungen, beschrieben.
1 zeigt eine Außenansicht eines Teils eines mit Heizelementen ausgerüsteten Ofens.
2 zeigt eine Querschnittansicht eines Teils eines Ofens.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kassette eines Heizelements.
4 ist eine Draufsicht auf eine Heizelementkassette.
5 ist eine Schnittansicht einer Heizelementkassette, gesehen von einer Seite.
1 zeigt einen Teil eines Ofens 1, welcher mit Heizelementen 2 ausgestattet ist. Der Typ des gezeigten Ofens ist ein solcher, welcher ein Prozessrohr 3 aufweist, in welchem Gegenstände aufgeheizt werden sollen.
Obwohl die Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf einen Ofen beschrieben wird, welcher ein Prozessrohr hat wird vorausgesetzt, dass die Erfindung in gleicher Weise auch auf einen Ofen ohne ein Prozessrohr Anwendung finden kann.
Außerhalb des Prozessrohrs 3 und im Abstand hierzu ist eine Ofenisolierung 4, welche aus hochwertigem Ziegel besteht, angeordnet. Das Prozessrohr 3 und die Ofenisolierung 4 sind normalerweise zylindrisch, und ihre Längsachsen sind vertikal angeordnet.
Wie aus 2 zu entnehmen ist, ist ein Raum 5 zwischen dem Prozessrohr und der Ofenisolierung definiert. Ebenfalls ergibt sich aus 2, dass die Heizzonen 6 entsprechender elektrischer Heizelemente 2 in dem genannten Raum 5 im Betrieb vertikal und parallel zur inneren Oberfläche der Ofenwand angeordnet sind. Die Heizelemente müssen während des Betriebs aufgrund der auftretenden hohen Temperaturen vertikal hängen.
Der zuvorgenannte Raum ist geringfügig größer als die Heizzonen.
Gemäß der Erfindung sind die elektrischen Leiter oder Kabel 7, 8 jedes Heizelements 2 in einer Kassette 9 montiert und erstrecken sich darin in Kanälen 10, 11, wie in 3 gezeigt ist. Die Heizzonen 6 der entsprechenden Heizelemente ragen nach außen und bilden mit der Längsachse der Kassette 9 einen Winkel.
Die Kanäle können die Form zylindrischer Löcher haben oder können nach oben offen sein, wie in 3 gezeigt ist. Die Elemente ruhen zweckmäßigerweise in den Kanälen auf keramischen Trägern 18, um zu verhindern, dass die Elemente in den Kassetten klemmen.
Die Elemente sind in einer zweckmäßigen Art ausgebildet und werden von den Anmeldern dieses Patents geliefert.
Wie in 1 gezeigt ist, hat die Ofenisolierung 4 ein Loch 12 für jede Kassette 9. Das Loch 12 ist an seinem äußeren Ende größer als an seinem inneren Ende. Dies ermöglicht es, dass die Kassette 9 in der vertikalen Ebene gedreht werden kann, wenn die Heizzone 6 durch das Loch 12 und in die genannte Betriebsstellung parallel zum Prozessrohr 3 eingesetzt wird. Dies ist in 2 dargestellt, wo die Kassette mit dem Bezugszeichen 9a in eine Position 9b und schlussendlich in eine Position 9c bewegt wird. Aus Gründen der Klarheit ist die Position 9c durch eine darüberliegende Kassette dargestellt.
Die Anordnung hat auch einen keilartigen Körper 13, dessen Form mit der Form des leeren Raums korrespondiert, welcher durch die Form des Lochs 12 gebildet wird und zwischen dem Loch 12 und der Kassette 9 angeordnet ist, wenn die Kassette in diesem Loch in ihrer Betriebsposition eingesetzt ist. Wie am Besten aus der 5 zu erkennen ist, ist der Körper 13 während des Betriebs in diesem leeren Raum angeordnet.
Ein Element wird entfernt, indem zuerst der keilförmige Körper und dann die Kassette entfernt werden. In diesem Fall hat die Kassette die Konstruktion gemäß 3. Die Kontaktschuhe 14, 15 des Elements werden gelöst, der Elementhalter 16 wird dann entfernt, und das Element wird weggenommen, indem es schräg nach unten bewegt wird, wie in 3 zu sehen ist.
Ein neues Element kann dann in umgekehrter Reihenfolge der oben genannten Schritte montiert werden.
Auf diese Weise ist es möglich, Elemente zu entfernen und zu montieren, während der Ofen in Betrieb ist, was einen außerordentlichen Vorteil gegenüber bekannten Techniken darstellt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, liegt das Element unter einem Winkel von zwischen 30 und 60 Grad, obwohl dieser Winkel natürlich an die Konstruktion des Lochs und an die Breite des Raums 5 zwischen dem Prozessrohr und der Isolierung 4 angepasst werden kann, sodass das Element in der zuvor beschriebenen Art und Weise eingesetzt und entfernt werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jede Kassette länglich und hat einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt.
Es wird bevorzugt, dass die Ofenisolierung 4 und die Kassetten 9 aus einem hochwertigen Ziegel, beispielsweise aus Aluminiumoxid-Ziegel hergestellt sind.
Es wird ebenfalls bevorzugt, dass der genannte Körper 13 aus einem hochwertigen Ziegel, wie zum Beispiel Aluminiumoxid-Ziegel hergestellt ist.
Das zuvorgenannte Loch hat vorzugsweise einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt.
Es wird ebenfalls bevorzugt, dass das Loch 12 eine horizontale Unteroberfläche, parallele vertikale Seitenränder und eine Oberseite hat, welche einen Winkel mit der horizontalen Ebene bildet.
Im Fall einer solchen Konstruktion des Lochs wird bevorzugt, dass die Kassette 9 an der Oberseite des Lochs 12 anliegt, wenn sie sich in Betriebsstellung befindet.
Angenommen, dass die Kassette 9 die gleiche Breite hat wie das Loch 12, und dass die Kassette 9 an der Oberseite des Lochs anliegt, wenn sie montiert ist, dann wird ein keilförmiger Raum unterhalb der Kassette 9 gebildet, wie dies in 1, an dem Loch 12 gezeigt ist. In diesem Fall hat der Körper 13 eine Form, welche in den keilförmig gebildeten Raum passt. Die Montage wird auf diese Weise beendet, dass der Körper unter die Kassette geschoben wird. Im Ergebnis ist die Ofenisolierung im Wesentlichen gegen einen Wärmeverlust im Bereich der Heizelemente abgedichtet.
Es ist offenbar, dass die vorliegende Erfindung das in der Einleitung geschilderte Problem löst.
Es ist ebenfalls offenbar, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf die Konstruktion der Kassetten, die Konfiguration der Löcher und des Körpers variiert werden kann, ohne von der Funktion abzuweichen, bei diesen Elementen eine Dichtung im Wesentlichen gegen den Verlust von Wärme zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung soll demnach nicht als auf die oben angegebenen Ausführungsformen beschränkt betrachtet werden, da Variationen und Veränderungen innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche gemacht werden können.

Claims

Anordnung zum Befestigen von Heizelementen in einem Ofen, in welchem Gegenstände erhitzt werden sollen, wobei die Ofenwand eine Ofenisolierung (4) aufweist, welche aus einem hochwertigen Ziegel besteht, und wobei die Heizzonen (6) im Betrieb entsprechender elektrischer Heizelemente (2) vertikal und parallel zur inneren Oberfläche der Ofenwand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kabel oder Leiter (7, 8) jedes Heizelements in einer Kassette (9) montiert sind und sich in darin vorgesehenen Kanälen (10, 11) erstrecken, dass die Heizzone (6) des Heizelements nach außen ragt und mit der Längsachse der Kassette (9) einen Winkel bildet, und dass die Ofenisolierung (4) für jede Kassette (9) ein Loch (12) aufweist, welches an seinem äußeren Ende größer ist, als seinem inneren Ende, wodurch ermöglicht wird, dass die Kassette in einer vertikalen Ebene gedreht werden kann, wenn die Heizzone (6) des Elements durch das Loch (12) und in die genannte Betriebsposition parallel zur Ofenwand eingesetzt wird, und dass ein keilförmiger Körper (13) vorgesehen wird, dessen Form mit der Form des Leerraums korrespondiert, welcher durch die Form des Lochs (12) gebildet wird und zwischen dem Loch (12) und der Kassette (9) angeordnet ist, wenn die Kassette in der genannten Betriebsposition in dem Loch platziert ist, wobei der Körper (13) während des Betriebs in dem Leerraum platziert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen 30° und 60° liegt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kassette (9) länglich ist und einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt hat.
Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenisolierung (4) und die Kassetten (9) aus einem hochwertigen Ziegel, wie zum Beispiel einem Aluminiumoxid-Ziegel bestehen.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der keilförmige Körper (13) aus einem hochwertigen Ziegel, wie zum Beispiel Aluminiumoxid-Ziegel besteht.
Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (12) einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt hat.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (12) eine horizontale Unterseite, parallele vertikale Seitenkanten und eine Oberseite hat, welche einen Winkel zur der horizontalen Ebene bildet.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette (9) in Betriebsposition an der oberen Seite des Lochs (12) anliegt, und dass der Körper (13) unterhalb der Kassette (9) eingesetzt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen ein Prozessrohr (3) aufweist, in welchem Gegenstände erhitzt werden sollen, wobei ein Raum (5) zwischen dem Prozessrohr und der Ofenisolierung gebildet ist, und wobei die Heizzonen (6) entsprechender elektrischer Heizelemente (2) in dem Raum (5) während des Betriebs parallel zur äußeren Oberfläche des Rohrs angeordnet sind.