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Innenausbau eines elektrisch beheizten Glüh- und Wärmeofens Die Erfindung
bezieht sich auf Glüh- und Wärmeöfen in Form der üblichen Muffel-oder Kammeröfen
zum Glühen und Härten: von Stahl und Metallen. Die Innenverkleidung der Mwffelöfen
wurde bisher entweder aus Schamotteziegeln oder ziegelartigen Formstücken hergestellt
und mußte, um genügend standfest zu sein, verhältnismäßig stark gehalten werden,
oder sie war durch keramische Rippen unterteilt, zwischen denen Platten ausgelegt
wurden. Hierbei mußten die das Traggerüst bildenden Rippen sehr stark bemessen werden,
und die Platten erhielten wegen ihrer Empfindlichkeit gegen Temperaturspannungen
leicht Risse. Wird die Innenverkleidung als in sich verspanntes gewölbeartiges Profil
oder als Formrohr ausgeführt, dann wird sie zwar etwas leichter, es -entstehen aber
infolge der kleinen Temperaturwechselbeständigkeit leicht Risse, und es ist darum
nötig, bei der Bemessung auf die auftretenden großen Wärmespannungen Rücksicht zu
nehmen.
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Glüh- und Härteöfen werden auch als regelrecht aulfgemau@erter Ofen
aus einzelnen Platten aufgebaut, die jedoch nicht die Innenauskleidung des Ofens
bilden, denn diese besteht aus einem besonderen Mauerwerk. Solche Öfen sind auch
nicht für elektrische Beheizung gedacht. Bei .einer anderen Ofenart kommen Profilsteine
zur Anwendung, aus denen der Ofen aufgebaut ist, und zwar ebenfalls in Form von
fest eingebautem Mauerwerk, wie sonst bei Glühöfen allgemein üblich. Die Profilsteine
können demgemäß nicht umabhängig voneinander entsprechend der verschiedenen Wärmeausdehnung
arbeiten. Elektrisch beheizte Glühöfen werden, soweit bekannt, in der vorgenannten
Weise auch aus
Profilsteinen aufgebaut, bilden also gleschfa11:
im ganzen ein regelrechtes Mauerwerk -einschließlich der Innenauskleidung. Es ist
auch bekannt, Formstäbe zur Innenauskleidung von Härteöfen mit Bonrungen zu versehen
und als Träger für elektrische Heizkörper zu verwenden.
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Gemäß der Erfindung erfolgt der Innenausbau eines elektrisch beheizten
Glüh- und Wärmeofens durch die Aufteilung aller oder eines Teils. der Innenauskleidung
der Ofenwand in von der einen zur anderen Ofeninnenkante reichende keramische Stäbe,
die nur an ihren Enden gelagert sind. Dadurch können die durchgehenden Stäbe entsprechend
der verschiedenartigen Wärmeausdehnung unabhängig voneinander arbeiten, und der
Ofenbau kann außerordentlich dünnwandig ausgeführt werden. Die damit erzielbare
Verkürzung der Anheizzeit ist recht bedeutend und bringt eine große Ersparnis an
Strom mit sich. Vorteilhaft ist hierbei, wenn die die Innenverkleidung bildenden,
gegebenenfalls an einem oder beiden Enden durch die Wärmeisolierung durchgehenden
Formstäbe oder Formrohre unmittelbar oder mittelbar auf der Außen-,vand abgestützt
sind. Da wegen der großen Temperaturwechselbeständigk :eit dieser Stäbe oder dieser
Rohre es nicht notwendig ist, bei der Bemessung auf Wärmespannungen Rücksicht zu
nehmen und demgemäß die einzelnen Stäbe oder Rohre nur auf Beanspruchung durch Eigengewicht
den auf jeden einzelnen entfallenden Teil des Gewichtes der Wärmeisolierung und
gegebenenfalls der angeordneten Heizkörper berechnet werden können, wird eine ganz
dünnwandige Bauart erzielt. Eine weitere Werkstoffersparnis erhält man, wenn-für
die Stäbe keine volle Form gewählt wird, sondern die statisch günstigere hohle Form
mit ein oder zwei Bohrungen, in die dann die Heizwicklungen eingelegt werden können.
Hierbei ist es möglich, nicht nur die Seitenwände; sondern auch den bisher aus Schamotteziegeln
mit großer Masse hergestellten Boden und auch die Tür aus solchen Stäben oder Rohren
herzustellen, die dann, ebenso wie- die Seitenwände, eine außen durch eine feste
Wandbegrenzte Hinterfüllung aus pulverförmigem Wärmeisolerstoff erhalten.
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Die Stäbe werden vorteilhaft-erweise nach dem sog. Ziehverfahren hergestellt,
nach dem ein möglichst dicker Brei aus keramischer Masse in einen Druckzylinder
getan und aus diesem durch eine Düse von beliebigem Querschnitt, bei der Herstellung
von Formrohren mit einem oder mehreren Kernen, gepreßt wird. Die aus der Düse herausgepreßten
Stäbe werden getrocknet und hierauf gekönnen durch Bohren oder Schleifen einer Nachbearbeitung,
beispielsweise zwecks Anbringung von fensterartigen Ausnehmungen, unterzogen werden.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. t ein Schaubild für den Aufbau der Innenverkleidung aus Formstäben.
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Abb.2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen solchen Ofen und
Abb.3 einen zugehörigen Querschnitt. Abb. 4. zeigt ein Ausführungsbeispiel für rohrförmige
Formstäbe, und Abb.5 zeigt fünf -weitere Beispiele von Qu:erschnittsformen der Formstäbe.
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Abb. 6 zeit <@iti I#ornirohr riiit Aussparungen.
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Abb.7 ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Ofen und Abb. S
ein senkrechter Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform derartiger Öfen. In Abb.
i ist schematisch dargestellt, wie ein solcher Ofen aus einer Anzahl Formstäbe i
aufgebaut wird, die bretterartig nebeneinanderliegen und sich gegenseitig entlang
ihrer ganzen Länge berühren. Dabei ist angenommen, daß alle Wände, ebenso auch der
Boden und die Decke, aus solchen Formstäben rechteckigen Querschnitts bestehen.
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Bei dem Beispiel eines Ofens nach Abb. 2 und 3 bilden die Formstäbe
i zum Teil die Innenwinde des Ofens und der übrige Teil, und zwar ein Ende oder
beide Enden der Stäbe i, gehen durch die wärmeisolierende Wand 2 des Ofens durch,
und die Enden der Formstäbe sind an der kalten Außenwand 3 und der Türwand .1 gelagert
und befestigt. An den Stellen des Ofens, wo drei Wände zusammenkommen, muß die Stabrichtung
einer Wand senkrecht auf den Stabrichtungen der beiden anderen Wände stehen. Der
Zwischenraum zwischen den kalten Außenwänden und den Innenwänden, der die eigentliche
wärmeisolierende Wand 2 ist, wird mit einem pulverförmigen Wärmeisoliermittel vollgeschüttet.
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Die Formstäbe oder Formrohre, die in der Querrichtung der Stabsachse
aneinandergereiht die Innenwände der Öfen bilden, können nach den Abb.,4 und 5 alle
möglichen Querschnitte haben, z. B. rechteckig, hohl oder voll, bretterartig mit
Längsrillen oder Formrohre oder Formstäbe mit rillenförmigen Vorsprüngen entlang
der Stabachse zum Einlegen von Heizdrahtwicklungen.
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Liegen die Enden von Formrohren in der wärmeisolierenden Wand des
Ofens, so wird durch die Luftbewegung in den Hohlräumen der Formrohre Wärme aus
dem Ofeninnern
diese Luftbewegung zu unterdrücken, werden die Hohlräume
der Formrohre an den Enden mit :einem wärmeisolierenden Mittel ausgefüllt.
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Die Formrohre, welche die Innenwand des Ofens bilden, können gleichzeitig
auch die Träger der elektrischen Heizkörper sein. Man kann beispielsweise elektrische
Heizkörper in schraubenförmig gewickelter Drahtform lose in die Hohlräume der Formrohre
einlegen, und diese können beim Schadhaftwerden durch Herausziehen leicht und .einfach
ausgewechselt werden.
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Die Abb. q. zeigt beispielsweise Formrohre 5, in denen :elektrische
Heizdrähte 6 liegen. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Heizdrähte haben die Formrohre
5 im Innern vorspringende Kanten oder :erhöhte Längsrippen auf denen die schraubenförmig
gewickelten Heizdrähte 6 punktförmig aufliegen.
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Die Abb.6 zeigt beispielsweise ,eine Ausführung von Formrohren, die
fensterartige Ausnehmungen 8 haben. Der Zweck dieser fensterartigen Ausnehmungen
ist, die Übertemperaturen der Heizdrähte gegenüber dem Glühraum des Ofens herabzusetzen
und die Lebensdauer der Heizdrähte zu erhöhen. Diese fensterartigen Ausnehmungen
werden erhalten, indem ein Teil der Wände der Formrohre durch Schleifen herausgearbeitet
wird. Die beim Herausschleifen übrigbleibenden rippenförmigen Teile 9 der Wände
schützen die Heizwicklung 6 vor dem Herausrutschen aus dem Hohlraum des Formrohres.
Die fensterartigen Ausnehmungen 8 könnein verschiedene Formen haben. Es kann auch
entlang der Achse des Formrohres aus der Wand eine Spalte herausgeschliffen werden,
oder es können auch schräg zur Formrohrachse Fenster aus dem Formrohr herausgeschliffen
werden. Liegen die Heizwicklungen des Ofens in den FOTmYOhren, die gleichzeitig
die Innenwände bilden, so sind zum Tragen der Heizwicklungen mehrere Formrohre notwendig.
Es wird zum Zwecke des leichten Einlegens der Heizwicklung die gesamte Heizwicklung
in mindestens so viel Einzehvicklungen zerlegt, als die Zahl der Formrohre beträgt,
welche die Heizwicklung tragen.
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Die Abb. 7 zeigt beispielsweise, daß ein und dasselbe Formrohr 5 zum
Teil die Innenwand des Ofens bildet und die Heizwicklung 6 trägt, wogegen ein anderer
Teil des gleichen Formrohres in der wärmeisolierenden Wand 2 des Ofens liegt und
die Enden des Heizdrahtes nach .außen führt, wo der Anschluß für die Stromzuleitungen
durch Schraubenklemmen hergestellt wird. Die Heizwicklungen der bisher gebauten
elektrischen Öfen haben als Durchführungen vom Glühraum durch die wärmeisolicrende
Wand des Ofens Kanäle oder Rohre, die mit dem Heizdrahtträger im Glühraum nicht
aus einem Stück sind.
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'Jener Teil der Formrohre 5, der in der wärmeisolierenden Wand des
Ofens liegt und die Heizdrahtenden aus dem Ofeninnern nach außen führt, ist als
Schutz gegen das Strömen von Luit mit perlenartigen keramischen Formstücken 13 ausgefüllt,
die sich der Form des Hohlraumes im Formrohr anpassen. In den Bohrungen dieser Fürm,stücke
13 liegen die Enden der Heizdrahtwicklung 6. Damit die in den Formrohren liegenden
Formstücke 13 aus den Formrohrenden nicht herausrutschen können, sind durch die
Enden der Formrohre Splinte 14 gesteckt.
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Liegen die Farmstäbe oder Formrohre nur mit einem Ende in der wärmeisolierenden
Wand des Ofens, so kann dieses Ende uinmittelbar auf der kalten Außenwand 3 gelagert
sein. Das zweite Ende der Formstäbe oder Formrohre, das noch im Glühraum liegt und
deshalb die gleiche Temperatur hat wie der Glühraum:, kann nicht unmittelbar an
die kalte Türwand q. des Ofens gelegt werden, weil durch den großen Temperaturunterschied
die Enden der keramischen Formstäbe oder Formrohre abspringen könnten. Es werdein
deshalb die im Glühraum liegenden Enden der Formstäbe oder Formrohre auf keramischen
Formstücken 15 gelagert, die in der kalten Türwand q. des Ofens liegen.
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Bei diesem Beispiel liegen die Formstäbe oder Formrohre der einen
Wand in ihrer ganzen Länge, also auch die Enden, im Glühraum. Die Lagerung dieser
bretterartigen Wanderfolgt derart, daß die Formstäbe !oder Formrohre 5 an ihren
Enden in wiinkelförmigen Leisten 16 gelagert sind, die durch daran befestigte Bänder
17, welche durch die wärmeisolierende Wand 2 des Ofens hindurchgehen, an der Außenwand
3 des Ofens befestigt sind.
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Nach Abb.8 liegen die Formstäbe oder Formrohre 5 so, daß sie sich
in den Ecken des Glühraumes kreuzen, d. h. ineinandergreifen; ihre Enden sind in
der wärmeisolierenden Wand des Glühofens gelagert. Für diesen Fall müssen die Formrohre
gegenseitig einen Abstand haben. Es können beide Enden oder nur ein Ende der Formstäbe
oder Formrohre durch die wärmeisolierende Wand des elektrisch beheizten Ofens durchgehen
und an der Außenwand herausragen. Auf diese Art können die in den Formrohrein liegenden
Heizwicklungen außen leicht durch Schraubenklemm-en verbunden werden.
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Es ist möglich, die Innenverkleidung des vorbeschriebenen Ofens aus
Stäben beispielsweise mit einem Querschnitt von 25 X 50 mm und 3 mm Wandstärke
mit zwei Bohrungen und einer Länge von über 1 ooo mm herzustellen,
die
einer keramischen Innenverkleidung von i o mm Stärke entsprechen, welch niedrige
Ziffer bisher auch nicht annähernd erreicht worden ist. Demgemäß kann die Anheizzeit
eines Ofens von 250mm innerer Breite, Zoo mm innerer Höhe und 5oo mm innerer Tiefe
bei einem Anheizen von 20 auf goo' C von früher 3 Stunden auf i Stunde herabgedrückt
werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ofen wird die Lebensdauer der Heizdrähte
um ein Mehrfaches aus folgenden Gründen verlängert. Während wegen der erforderlichen
mechanischen Festigkeit der zwischen ihnen befindlichen Rippen bei in offenen Rillen
verlegten Heizwicklungen, deren Achsene:ntfernung 5o mm beträgt, wird sie bei der
Lagerung gemäß der Erfindung auf 25 mm verringert. Infolge der dadurch ermöglichten
Verdoppelung der Heizdrahtoberfläche wird die Übertemperatur gegen den Glühraum
um 35 bis q.5° herabgedrückt, wobei die Erhöhung der erforderlichen DrahttemperatuT
wegen der abgeschirmten Lage der Heizwicklungen schon berücksichtigt ist. Da, wie
bei Chro:m-Nickel-Drähten bekannt, die Lebensdauer bei einer Senkung der Drahttemperatur
um ioo' um das 3fache steigt, ergibt sich hieraus eine große Erhöhung der Lebensdauer
der Heizwicklungen, die noch erhöht wird, weil die Heizleistung der Heizdrähte je
Flächeneinheit bei der vorgeschlagenen Anordnung geringer geworden ist. Versuche
an Silitheizstäben haben gezeigt, daß bei gleicher Temperatur die Lebensdauer umgekehrt
proportional ist der Heizleistung je Flächeneinheit.