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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Befestigen eines
elektrischen Heizelements in einem Ofen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aus
der
FR-A-1 393 081 ist
ein Ofen bekannt, in dem die Heizelemente unter einem Winkel zur
Isolationswand des Ofens angeordnet sind.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten, teilweise unter Bezugnahme
auf eine beispielhafte Ausführungsform
hiervon, dargestellt in den beiliegenden Zeichnungen, beschrieben.
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1 zeigt
eine Außenansicht
eines Teils eines mit Heizelementen ausgerüsteten Ofens.
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2 zeigt
eine Querschnittansicht eines Teils eines Ofens.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Kassette eines Heizelements.
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4 ist
eine Draufsicht auf eine Heizelementkassette.
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5 ist
eine Schnittansicht einer Heizelementkassette, gesehen von einer
Seite.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der
zuvorgenannte Raum ist geringfügig größer als
die Heizzonen.
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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.
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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.
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Die
Elemente sind in einer zweckmäßigen Art
ausgebildet und werden von den Anmeldern dieses Patents geliefert.
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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.
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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.
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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.
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Ein
neues Element kann dann in umgekehrter Reihenfolge der oben genannten
Schritte montiert werden.
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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.
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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.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist jede Kassette länglich
und hat einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt.
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Es
wird bevorzugt, dass die Ofenisolierung 4 und die Kassetten 9 aus
einem hochwertigen Ziegel, beispielsweise aus Aluminiumoxid-Ziegel
hergestellt sind.
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Es
wird ebenfalls bevorzugt, dass der genannte Körper 13 aus einem
hochwertigen Ziegel, wie zum Beispiel Aluminiumoxid-Ziegel hergestellt ist.
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Das
zuvorgenannte Loch hat vorzugsweise einen im Wesentlichen rechtwinkligen
Querschnitt.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist offenbar, dass die vorliegende Erfindung das in der Einleitung
geschilderte Problem löst.
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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.
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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.