DE8225210U1

DE8225210U1 - Vakuumgeformte elektrische heizvorrichtung

Info

Publication number: DE8225210U1
Application number: DE19828225210
Authority: DE
Original assignee: Bulten Kanthal GmbH
Current assignee: Bulten Kanthal GmbH
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1982-09-07
Publication date: 1983-08-04

Description

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-3-BESCHREIDUNG

Die Erfindung betrifft eine vakuumgeformte elektrische Heizvorrichtung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1, bei der eine Widerstands-Heizspirale in einen aus Keramikfasermaterial bestehenden Isolierkörper so eingebettet ist, daß die Heizspirale in ihrem Innenraum im wesentlichen frei ist von Keramikfasermaterial und ein Oberflächenbereich der Heizspirale an der strahlenden Heizfläche freiliegt. Eine solche Heizvorrichtung wird auch als Heizmodul bezeichnet.

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Die prinzipielle Technik zum Vakuumformen von hier als "Heizmoduln" bezeichneten elektrischen Heizvorrichtungen ist beispielsweise in der US-PS 3 500 444 sowie in modernerer Form in der US-PS 4 278 877 beschrieben. Bei nach diesen Vakuum-Formverfahren hergestellten Heizmoduln sind die Heizwendeln oder Heizspiralen in die keramische Fasermasse so eingebettet, daß der Innenraum der Heizspiralen im Normalfall mit Fasermaterial gefüllt ist. Aus einem Firmenprospekt der Anmelderin aus dem Jahre 1980 sind auch die technischen Vorteile bekannt, nämlich die Vermeidung lokaler Überhitzung des Keramikfasermaterials und Verbesserung der Wärmeabstrahlung, wenn die Heizspirale in ihrem Innenraum von Keramikfasermaterial freigehalten und zur Wärmeabstrahlseite Mn offen ausgebildet ist. Ähnliches ist in dem späteren

Gebrauchsmuster G 82 05 025.2 offenbart* I

Um den Ausgangspunkt für die Erfindung zu erläutern, wird zunächst das übliche Vakuum-Formen er-

läutert:

Auf einen siebartigen Doden , beispielsweise eine perforierte Platte, wird eine Heizspirale aufgelegt. Unter dem Boden befindet sich ein nicht dargestellter Saug-

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kasten, durch den mittels

Vakuum Flüssigkeit aus einem

oberseitig aufgefüllten Schlick abgezogen wird/ der aus einer Lösung von keramischen Fasern, Bindemittel und Wasser be3teht. Der Flüssiganteil wird durch den siebartigen Boden abgesaugt und es baut sich eine Schicht aus keramischen Fasern auf.

Bei dieser herkömmlichen Herstellung wird in der Regel auch der Innenraum der Heizspirale mit keramischen Fasern gefüllt, und zwar wird die Dichte in diesem Innenraum in etwa der Dichte der übrigen Masse des keramischen Faserblocks entsprechen, die etwa 200 kg/m^J beträgt.

Die technischen Schwierigkeiten, die sich beim Gebrauch solcher Heizmoduln ergeben, werden nachfolgend

beschrieben:
Wird der freistahlende OberflaVhenbereich der Heizspirale beispielsweise auf eine Betriebstemperatur von 1150⁰C gebracht, so wird auf der gegenüberliegenden, von allen Seiten in die keramische Fasermasse eingebetteten

Rückseite 7 der Heizspirale eine beträchtlich höhere Temperatur auftreten. Dadurch ist es nicht möglich, die Heizspirale auf ihrer freistrahlenden Oberflächenseite bis zu einer maximal erwünschten Betriebstemperatur zu erwärmen, da dann die Rückseite überhitzt werden würde. Ein damit verbundenes Problem beruht auf der maximal möglichen Anwendungs- oder Betriebstemperatur der für die Fasermasse ganz überwiegend verwendeten Aluminiumsilikatfasern, die aus wirtschaftlichen Gründen am häufigsten verwendet werden. Neuere Erkenntnisse haben ergeben, daß die maximal zulässige Betriebstemperatur für solche Alurainiumsilikatfasern bei etwa 1150⁰G liegen.

Oberhalb dieser Temperatur findet eine übermäßige Kristallisation der Faser statt, wodurch die Faser ihre

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Struktur und erwünschten Eigenschaf ten völlig verliert. Heizt man nun die Heizspirale an der freistrahlenden Oberflächenseite auf bis zu 1150"C, so kann die Rückseite der Heizspirale eine Temperatur von ca. 125O⁰C erreichen. Diese Temperatur liegt dann um ca. 100⁰C über der maximal zulässigen Betriebstemperatur der Faser und wird zu einer übermäßig schnellen Kristallisation des Fasermaterials führen. Damit verliert die Heizspirale im überhitzten Teil der Fasernasse ihren Halt und wird sich mehr oder weniger rasch, vor allem bei Deckenelementen in einem Ofenraum, aus der Faser lösen. Die Heizspirale wird dann zunächst an der strahlenden Seite des Faserblocks mehr und mehr hervorstehen und schließlich herausfallen.

Der Erfindung liegt damit die Aufyabe zugrunde, Heizmoduln der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Heizspirale sich aus ihrer Verankerung in der Aluminiumsilikatfasermasse auch dann nicht lockert oder löst, wenn die Heizspirale auf eine optimale Betriebstemperatur aufgeheizt wird, derart, daß an der strahlenden Seite des Moduls beispielsweise eine Temperatur von 1150⁰C auftritt.

Ein erfindungsgemäßer Heizmodul weist die im Schutzanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.

Dadurch, daß die Heizspiralen beim Vakuum-Formen durch Unterlageelemente unterlegt sind, oder die Perforation im Siebboden unter den Heizspiralen ausgespart, d.h. nicht vorhanden ist, wobei die Unterlageelemente bzw. die undurchlässigen Bereiche des Siebbodens schmäler sind als die Breitenabmessungen der Heizspiralen in einer Ebene parallel zur strahlenden Oberfläche bzw. schmäler sind als der Durchmesser der Heizspiralen, wird einerseits erreicht, daß die Heizspiralen in ihrem Innenraum weitgehend frei bleiben von Fasermaterial, da ersichtlich die

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öffnungen dus siebartigen Uodcna in Läncjyurstrcckung der Heizspiralen während des Vcikuum-Forinvorgangs partiell verschlossen bzw. in diesen Bereichen nicht vorhanden sind. Werden andererseits die Heizspiralen während des Vakuum-Formvorgangs durch leistetmrtige Elemente, im folgenden "Distanzleisten" genannt, unterlegt, so wird zusätzlich gewährleistet, daß die Heizspiralen später zwar an der strahlenden Oberfläche des Heizmoduls freiliegen, jedoch insgesamt um die Dicke der Distanzleisten in den Faserblock hinein zurückversetzt sind, so daß eine optimale Verankerung erreicht wird, gleichzeitig jedoch der Innenraum der Heizspiralen in an sich bekannter Weise frei bleibt von Fasermaterial.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert.

Fig. 1 dient zur Erläuterung der Herstellung

einer neuerungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung, und

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Heizvorrichtung mit Merkmalen gemäß der Erfindung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.

Der Neuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. und liegt die Idee zugrunde, eine- Heizspirale 5 einerseits so in die Masse eines Faserblocks 4 einzubetten, daß deren Innenraum 8 frei bleibt von keramischen Fasern, ohne andererseits Gefahr zu laufen, daß die Heiz-

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spiralen 5 durch mangelhaf tellaf tung aus dem Faserblock 4 f| herausfallen können.

Das Prinzip der Herstellung wird zunächst anhand der schematischen Schnittdarstellung der Fig. 1 erläutert: Auf einem siebartigen Boden 1 werden unterhalb der vorgesehenen Positionen der Heizspiralen 5 Distanzleisten 11 angebracht. Diese Distanzleisten 11 können z.B. aus Metall, Holz oder Kunststoff bestehen. Die Breite dieser Distanzleisten 11 sollte auf jeden Fall etwas geringer sein als der Durchmesser bzw. die Breitenabmessung der Heizspirale 5 in einer Ebene parallel zur strahlenden Oberflächenseite 9 des Faserblocks 4; die Dicke der Distanzleisten 11 sollte im Bereich von wenigstens 0,1 bis ca. 30 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 10 mm liegen. Wird nun ein Faserschlick 3 in einem mit dem siebartigen Boden 1 ausgerüsteten nicht näher gezeigten Rahmen eingebracht und wird der Flüssiganteil durch den siebartigen Boden 1 abgezogen, so bauen sich die Fasern derart auf, daß die Distanzleisten 11 umschlossen werden, während der Innenraum 4 der Heizspiralen 5 weitgehend hohl, d.h. frei von Faserablagerungen bleibt.

Die Fig. 2 zeigt in einer prinzipiellen Schnittdarstellung das Produktergebnis: Die freistrahlende Seite 6 der Heizspirale 5 liegt jetzt nicht mehr bündig mit der strahlenden Seite 9 des Faserblocks 4, sondern liegt um die Dicke der Distanzleisten \1 in den Faserblock 4 zurückversetzt. Die aufgrund der Distanzleisten 11 entstehenden Haltestege 12 umschließen die freistrahlende Seite 6 der Heizspiralen 5 teilweise, ohne daß jedoch der Innenraum 8 mit Fasern gefüllt ist. Damit wurde das angestrebte Ziel erreicht, nämlich, den Innenraum faserfrei zu halten, so daß die Temperaturenfferenz '/wischen der strahJondon SeitG 6 und j!5 der Rückseite 7 der Heizspiralen 5 wesentlich geringer ist als bei der herkömmlichen Technik, bei der die Heiz-

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spiralen komplett, d.h. mit fasergefülltem Innenraum 8 in den Faserblock 4 eingebettet sind. Andererseits aber werden die Heizspiralen 5 durch die Haltestege 12 sicher gehalten, so daß keine Gefahr des Herausfallens mehr besteht, auch wenn ein solcher Heizmodul als Deckenelement in einem Ofen verwendet wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind, wie die Figuren erkennen lassen, sogenannte ovale Heizspiralen oder Heizwendeln 5 vorgesehen, wie sie auch in der oben erwähnten US-PS 4 278 877 mit den dort erwähnten Vorteilen beschrieben sind. Für den Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich die Erfindung auch für Heizspiralen mit anderen Querschnitten, beispielsweise

. r mit rundem Querschnitt oder zu einem Rechteck verformten Querschnitt, mit Vorteil einsetzen läßt.

Claims

a at aa e · <■ a t ι ι a • ta a'·* · · · aaia a· · '· · III Ii aa ■»»· '· ·· TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Djpl.-Chem. Dr. N. tar Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister S Artur-Ladebeck-Strasse 51 D-SOOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 Mü/b 16. Februar 1983 BULTEN-KANTHAL GMBH Aschaffenburger Straße 7 6082 Mörfelden-Walldorf Vakuumgeformte elektrische Heizvorrichtung SCHUTZANSPRÜCHE

1. Vakuumgeformte elektrische Heizvorrichtung mit einer Widerstands-Heizspirale, die in eine Keramikfaserschicht so eingebettet ist, daß die Heizspirale in ihrem Innenraum im wesentlichen frei ist von Keramikfasermaterial und ein Oberflächenbereich der Heizspirale an der strahlenden Heizfläche freiliegt,

dadurch gekennzeichnet, daß die an der Heizfläche freiliegenden Oberflächenbereiche (6) der Heizspirale (5) um einen geringen Abstand gegenüber der äußeren Oberfläche (9) der Keramikfaserschicht (4) nach innen versetzt sind.

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2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der freiliegenden Obe.rflächenbereiche (6) der Heizspiralen (5) von der äußeren Oberfläche (9) der Keramikfaserschicht (4) 0,1 bis 30 mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm beträgt.