DE8228811U1 - Hochtemperaturofen - Google Patents

Description

Dr.Gerd Lamprecht _p g₂

Parkstraße 16 12.10.1982

7251 Heimsheim

Hochtemperaturofen

Die Erfindung betrifft, einen Hochtemperaturofen für die Durchführung von Schmelz-, Sinter-, Brenn- oder Härtungsbehandlungen von Metallen oder keramischen Materialien, mit einer elektrisch beheizbaren, nach oben offenen und mittels einer Abdeckvorrichtung verschließbaren Ofenkammer, in die, von oben her, das der thermischen Behandlung zu unterwerfende Gut einführbar ist, und aus der es nach Abschluß der Behandlung, wieder von oben her, entnommen werden -muß.

Hochtemperaturöfen sind allgemein bekannt und sind im allgemeinen für Betriebstemperaturen von 1300 bis maximal 1800° C ausgelegt. In üblicher Gestaltung hat die Ofenkammer einen quadratischen lichten Querschnitt und ist mit Formsteinen aus einem hochtemperaturfesten Zement ausgekleidet:. Weiter ist in üblicher Bauweise ein die Ofenkammer allseitig umgebender, dickwandiger Schamottmantel vorgesehen, der außenseitig von einem Blechgehäuse umgeben ist. Zwischen dem Schamottmantel lind dem Blechgehäuse, insbesondere den Seitenwänden

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desselben können zusätzliche Asbestplatten-Isolierungen sowie Isolierschichten aus Aluminiumoxid-Wblle vorgesehen sein, um einen von der Ofenkammer nach außen fließenden Warmestrom__und einen daraus resultierenden Wärmeverlust so niedrig wie möglich zu halten.

Als Abdeckvorrichtung ist üblicherweise eine mittels eines Handhebels anhebbare und absenkbare sowie um eine horizontale Achse schwenkbare Klappe vorgesehen, die ihrerseits aus einem außenseitig mit Blech ummantelten Schamott- oder Isolier-Hartschaummaterial besteht und im geschlossenen Zustand die Beschickungsbzw. Entnahmeöffnung der Ofenkammer breitrandig abdeckt. Als Heizelemente sind entlang"der vertikalen Innenwände der Ofenkammer verlegte Heizdrahtwendeln vorgesehen.

Ein wichtiges Einsatzgebiet solcher Hochtemperaturöfen ist z.B. das Aufschmelzen von Edelmetallen, die in einem Schmelztiegel in die Ofenkammer eingebracht werden, wobei Chargen von ca. 1-5kg typisch sind.Die Einbringung solcher Chargen von oben her ist erforderlich, damit das Edelmetall, wenn es geschmolzen ist, gegebenenfalls mehrfach umgerührt werden kann, zu welchem Zweck die Abdeckvorrichtung mit einer auch zur Beobachtung der Schmelze ausnutzbaren Öffnung versehen ist, durch die ein zum umrühren der Schmelze benutzbarer Keramikstab hindurchsteckbar ist. Werden in der Ofenkammer gleichzeitig mehrere Chargen geschmolzen, so kann es auch erforderlieh sein, zum

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Umrühren der Schmelzen die Ofenkammer zeitweise zu öffnen.

Aus dem geschilderten Aufbau eines Hochtemperaturofens resultierende Nachteile für seine Benutzung sind zumindest die folgenden:

Das Umrühren einer oder mehrerer Schmelzen, die auf dem Ofenboden abgestellt sind, ist"schwierig, da sämtliche in der Ofenkammer enthaltenen Gegenstände bei Betriebstemperaturen um 1300 hellrotglühend sind und sowohl die Schmelzen als auch die sie enthaltenden Tiegel nur sehr schwer gegen die ebenfalls hellrotglühende Umgebung wahrgenommen werden können. Es ist daher sehr leicht möglich, daß insge'sondere kleine Schmelztiegel beim Umrühren umgestoßen werden können. Muß bei geöffneter Abdeckvorrichtung gearbeitet werden, so ist wegen der enormen Wärmeabs tr ahlung aus der Ofenkammer auch eine erheblich thermische Verletzungs-" gefahr für die Bedienungsperson gegeben. Äußerst schwierig ist auch die Entnahme einer Charge aus der Ofenkammer. Hierzu muß ein Tiegel zunächst mit einer abgekröpften Spezialzange von oben her erfaßt, aus der Ofenkammer ausgehoben und senkrecht abgesetzt werden, bevor er mit einer zweiten Zange ergriffen und sein Inhalt in eine geeignete Form entleert werden kann. Diese Art der Entnahme ist sowohl dann schwierig, wenn nur ein einzelner, großer Tiegel mit einer 5 kg-Charge aus der Kaironer zu entnehmen ist, als auch dar.:., v.-er.;-mehrere kleine Tiegel zu entnehmen sind und demgemäß besondere Vorsicht aufgewendet werden muß, daß die

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Tiegel beim Manipulieren mit der abgekröpften Hubzange nicht umgestoßen werden.. Das Ausheben eines Schmelztiegels ist daher in jedem Falle eine umstandliehe und zeitraubende und_wegen der unvermeidbaren thermischen Belastung für die Bedienungsperson unangenehme Prozedur.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hochtemperaturofen der eingangs genannten Ar^: "zu schaffen, der eine wesentlich bequemere Beschickung des Ofens mit dem zu behandelnden Gut und insbesondere eine wesentlich einfachere, schnellere und sicherere Entnahme des Gutes aus dem Ofen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale auf elegante Weise gelöst. Auf einem hiernach vorgesehenen, mittels einer Antriebsvorrichtung auf- und abbewegbaren Träger kann in dessen oberer End-'stellung das zu behandelnde Gut bequem abgestellt und hiernach in den Ofen eingebracht werden. Nach Abschluß der thermischen Behandlung wird, bei geöffneter Abdeckvorrichtung der Träger in seine obere Endstellung gefahren, in welcher z.B. ein Schmelztiegel, ohne vorher umgesetzt werden zu müssen, mit einer üblichen Greifzange von der Seite her erfaßt und sein Inhalt in eine geeignete Form gegossen werden kann. Die hierbei tätige Person kann diese Arbeiten ohne Schwierigkeit so ausführen, daß sie nicht der direkt aus dem Ofeninneren kommenden Wärmestrahlung ausgesetzt ist und dadurch auch praktisch keinerlei thermischer Verletzungsgefahr mehr unterworfen ist. Es kommt hinzu,

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daß die Entnahme des Gutes aus dem Ofen sehr viel schneller möglich ist als bei einem Ofen bekannter Bauart, mit der Folge, daß der durch Wärmeabstrahlung aus dem Ofen bedingte Wärmeverlust günstig niedrig bleibt und damit für einen unmittelbar anschließenden Aufheizvorgang des Ofens weniger elektrische Energie benötigt wird.

Günstig ist weiter, daß z.B. zum Zweck des ümrührens einer oder mehrerer Schmelzen, diese bei angehobenem Gutträger ebenfalls sehr viel bequemer zugänglich und vor allem gut sichtbar sind.

Zwar ist durch das DE-GM 82 04 464 schon ein Hochtemperaturofen bekannt, der ein vom Boden abhebbares, die Heizkammer enthaltendes Ofengehäuse aufweist und mit einer angetriebenen Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken des Ofengehäuses versehen ist. Auch bei diesem bekannten Ofen ist daher das Beschicken und die .Entnahme des thermisch behandelten Gutes ähnlich bequem möglich wie bei dem erfindungsgemäßen Ofen.

Nachteilig ist jedoch, daß die Antriebsvorrichtung auf die hohe Last des Ofengehäuses gelegt sein muß, daß ein Umrühren einer Schmelze unterhalb des Ofengehäuses praktisch nicht möglich ist, und daher in einem solchen Bedarfsfall ein Tiegel seitlich versetzt werden muß und weiter die Heizkammer des Ofens bei abgehobenem Gehäuse nach unten offen ist, so daß eine Bedienungsperson einerseits einer erheblichen Wärmestrahlung ausgesetzt ist und andererseits eine oftmals uner-

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wünscht schnelle Abkühlung der Ofenkammer auftritt, wenn diese offen ist. Dieser bekannte Hochtemperaturofen ist daher allenfalls für eine beschränkte Gruppe von Einsatzfällen zweckmäßige z.B. als Brennofen für dentalkeramische Zwecke.

Der erfindungsgemäße Hochtemperaturofen ist demgegenüber hinsichtlich vielfältiger Einsatzmöglichkeiten keinerlei Beschränkungen unterworfen.

Der besondere Vorteil einer Gestaltung gemäß den Merkmalen des■Anspruchs 2 besteht darin, daß bei angehobenem Gutträger die Kammeröffnung weitgehend geschlossen bleibt und daher keine nennenswerte Wärmeabfuhr aus dem Ofeninneren auftritt, so daß der für die Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur des Ofens für einen nachfolgenden thermischen Behandlungsvorgang erforderliche Energieaufwand minimal bleibt.

Durch die Merkmale der weiterc-n Ansprüche 3 bis 6 sind mit einfachen technischen Mitteln kostengünstig realisierbare Gestaltungen der zum Anheben und Absenken des Gutträgers vorgesehenen Antriebsvorrichtung angegeben.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Diese zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Hochtemperaturofens mit im Schnitt längs ihrer vertikalen Quermittelebene dargestellter Ofenkammer, im Maßstab 1 : 10.

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I Die Zeichnung,auf deren Ein2elheiten ausdrücklich

I verwiesen sei/zeigt einen erfindungsgemäßen Hoch-

1 temperaturofen 1,der,unbeschadet weiterer Einsatz-

I . möglichkeiten,am Beispiel einer Verwendung als Schmelz-

Hj ofen,z.B.zum Aufschmelzen von Edelmetallen und

% -legierungen dargestellt ist,die in einem Tiegel 2

I in die elektrisch beheizbare Ofenkammer 3 des Ofens 1

I eingebracht werden.Die Ofenkammer 3 hat einen qua-

i dratischen lichten Querschnitt und ist von einem aus

I Schamottsteinen 4,6 und 7 aufgebauten Speicherkörper

I umschlossen,die im wesentlichen den Boden,die Seiten-

I wände und das Deckenteil der Ofenkammer 3 bilden,die

\ an ihren vertikalen Innenseiten mit Formsteinen 8 aus

Ϊ einem hochtemperaturfesten Zement-Material ausgeklei-

I det ist,die an ihren Innenseiten zur Ofenkammer 3 hin

\ offene,horizontale Rillen 9 haben,in denen die um-

I laufenden Heizwendeln 11 der elektrischen Heizeinrich-

X X-.ng lagesicher verlegt sind.Der Speicherkörper 4,6»7

I ist allseitig von einem insgesamt mit 12 bezeichneten

1 Blechmantel umschlossen,wobei zwischen diesem und dem

\ Speicherkörper zusätzliche dünne Asbestplatten 13 zur

I Wärmeisolation vorgesehen sind.Zwischen den vertikal

angeordneten Asbestplatten und den die äußeren vertikalen Begrenzungsflächen des Speicherkörpers bildenden Schamottsteinen 6 und 7 des Speicherkörpers sind zusätzliche Wärmeisolationsschichten 14 aus Aluminiuni-Oxid-Wolle vorgesehen.

Die Ofenkanuner 3 ist nach oben of fen, wobei der lichte Querschnitt der Kammeröffnung 16 demjenigen der Kammer 3 entspricht.Diese Öffnung 16 ist durch eine Ab-

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deckklappe 17 verschließbar bzw.freigebbar,die in üblicher Weise an einem ü-förmigen Rahmen 18 nach oben schwenkbar angeordnet ist und um eine horizontale Achse 19 drehbar an diesem Rahmen 18 gelagert ist.Ein zum Hochschwenken und Drehen der Klappe 17 vorgesehener Handhebel ist mit 19 bezeichnet.Die Abdeckklappe 17 ist mit einer zentralen Öffnung 21 versehen,die in der Schließstellung der Abdeckklappe 17 koaxial mit der zentralen Längsachse 22 des Ofens 1 angeordnet ist.Durch diese Öffnung 21,die z.B. mittels eines Keramikstopfens verschließbar ist,kann ein zum Umrühren der Schmelze geeigneter Keramikstab in die Ofenkammer eingeführt werden und/oder die Schmelze von außen beobachtet werden.

In der Ofenkammer 3 ist als Träger für das zu behandelnde Gut eine Platte 23 vorgesehen,die mittels einer insgesamt mit 24 bezeichneten Antriebsvorrichtung gesteuert auf- und ab-bewegbar ist.Diese Trägerplatte 23 ist am oberen Ende eines aus Hochtemperatur-beständigeni Keramik-Material, z.B. Sillim&nit - Korund bestehenden,lang- ■ gestreckten Stabes 26 angeordnet,der durch miteinander fluchtende Bohrungen der den Kammerboden bildenden Schamottsteine hindurch von unten her in Richtung der Längsachse 22 des Ofens 1 in die Ofenkammer 3 hineinragt,wobei in diese Bohrungen ein durchgehendes,ebenfalls aus

Sillimanit -Korund-Material bestehendes Führungsrohr 27 eingesetzt ist,in dem der Keramikstab 26 mit hinreichendem Spiel geführt ist.

Das untere Ende des Keramikstabes 26 ist mit dem in vertikaler Richtung auf-und ab-beweglichen Schlitten 28 eines als Antriebselement eingesetzten,kolbenstangenlosen,

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doppelt wirkenden Pneumatikzylinders 29 verbunden,der stehend an einem als Stahl-Rahmenkonstruktion ausgeführten Einbaugestell 31 montiert ist,auf das der Ofen 1 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Anordnung aufgesetzt ist.

An diesem Traggestell sind auch die Stromversorgungsund Temperatur-Regeleinheit 32 und die elektropneumatische Steuerungseinrichtung 33 für die Bewegungssteuerung der Antriebsvorrichtung 24 bzw.des Gutträgers 23 montiert.

Die elektropneumatische Steuerungseinrichtung 33 ist so ausgelegt,daß eine Aufwärtsbewegung des Schlittens 28 bzw.des Gutträgers 23 durch Betätigung eines Drucktasters 34 nur dann auslösbar ist,wenn die Abdeckklappe 17 vollständig geöffnet ist,und daß eine Abwärtsbewegung des Schlittens 28 des Pneumatikzylinders 24 durch eine anschließende Betätigung desselben Drucktasters 34 auslösbar ist.Die Anordnung des Pneumatikzylinders 24 ist so getroffen/daß mit der oberen Endstellung des Kolbens des Pneumatikzylinders 24 auch die obere Endstellung des Gutträgers 23 verknüpft ist,während die untere Endstellung des Kolbens bzw.des Schlittens 28.des Pneumatikzylinders durch einen höhenverstellbaren Anschlag 36 vorggebbar ist.In der tiefstinöglichen Endstellung ist zwischen der Unterseite des Gutträgers 23 und der Bodenfläche 37 der Ofenkammer 3 noch ein lichter Mindestabstand von ca.O_r5-1cm vorhanden und dadurch sicher gestellt,daß bei einer Abwärtsbewegung die Trägerplatte 23 nicht am Boden 37 anschlagen kann.Die Druckluftzufuhr zu den nicht dargestellten Arbeitsräumen des Pneumatik-

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Zylinders erfolgt über Drosseln,durch die die Geschwindigkeit der Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Schlittens 28
auf ca.0,2m/sec.begrenzt wird, .

Es versteht sich,daß durch eine geeignete Einstellung der Drosseln auch niedrigere oder höhere Vorschubgeschwindigkeiten der Antriebsvorrichtung 24 eingestellt werden können.

Form und Größe der Trägerplatte 23 sind so gewählt,daß
zwischen ihren äußeren Rändern und den Seitenwänden der
Ofenkammer 3 bzw.der Öffnung 16,wenn sich die Trägerplatte 23in ihrer oberen Endstellung befindet,nur ein relativ schmaler Randspalt verbleibt,dessen lichte Weite ca=0_f5cm oder auch noch weniger betragen kann.Dies hat den Vorteil, daß die Ofenkammer 3 in der oberen Endstellung der Trägerplatte praktisch abgeschlossen und dadurch eine Wärmeabstrahlung aus der Ofenkammer na di oben auf ein Minimum
reduziert ist.

Es versteht sich,daß der erfindungsgemäße Hochtemperaturofen 1 mit spezifischem Vorteil hinsichtlich der einfachen Beschickungs-und Entnahmemöglichkeiten auch zu anderen
als dem speziell geschilderten Zweck einsetzbar ist,z.B.
als Brenn- oder Temperofen,und daß anstelle einer elektropneumatischen Antriebsvorrichtung 24 auch mechanische Antriebsvorrichtungen/die z.B.in der Art eines Spindeltriebes oder eines Zahnstangentriebes ausgebildet sein können,zum angegebenen Zweck ebenfalls eingesetzt werden können.

Claims (1)

1. Dr.Gerd Lamprecht P 82 to 1

   Parkstraße 16 12.10.1982

   Heimsheim

   Schutzansprüche

   1. Hochtemperaturofen für die Durchführung von Schmelz-/ Sinter-/Brenn- oder Härtungsbehandlungen von Metallen oder keramischen Materialien mit einer elektrisch be— heizbaren,nach oben offenen und mittels einer Abdeckvorrichtung verschließbaren Ofenkammer,in die von oben her das der thermischen Behandlung zu unterwerfende Gut einführbar ist,aus der es nach Abschluß der Behandlung wieder von oben her entnommen werden muß,

   dadurch gekennzeichnet,daß in der Ofenkammer(3)ein in vertikaler Richtung auf- und ab-bewegbarer Gut-Träger (23) vorgesehen ist,und daß eine. Antriebsvorrichtung (24) vorgesehen ist,mit der dieser Gut-Träger (23)zum einen in eine obere,für das Beschicken des Ofens(1)und für die Entnahme des Gutes geeignete Endstellung und zum anderen in eine für die thermische Behandlung des Gutes geeignete untere Endstellung absenkbar ist.

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   2. Hochtemperaturofen nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet,daß der Gut-Träger(23) bis in Höhe des oberen Randes^ der Of enkanuneröf f nung (16) anhebbar ist und eine zur Querschnittsform dieser Öffnung geometrisch ähnliche Form aufweist und in seiner oberen Endsteilung,abgesehen von einem schmalen Randspalt die Kamineröffnung (16)größtenteils abdeckt.

   Hochtemperaturofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Gut-Tr"ger(23)am oberen Ende einer durch den Ofenboden in vertikaler Richtung hindurchtretenden Stange(26)befestigt ist, die mittels der Antriebsvorrichtung(24)gesteuert auf- und abbewegbar ist.

   y 4. ' Hochtemperaturofen nach Anspruch 3,

   dadurch gekennzeichnet,daß als Antriebsvorrichtung (24)ein vorzugsweise als Pneumatikzylinder ausgebildeter Linearmotor vorgesehen ist,dessen Hubweg

   einstellbar ist.

   5. Hochtemperaturofen nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet,daß als Antriebsvorrichtung (24)ein elektropneumatisch ansteuerbarer,kolbenstangenloser Pneumatikzylinder vorgesehen ist.

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   21.02.1983

   Herr Dr. Gerd Lamprecht Parkstr. 16, 7251 Heimsheim

   6. Hochtemperaturofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Auslösen der Auf- und Abwärtsbewegungen der Antriebsvorrichtung (24) bzw. der Trägerplatte (23) vorgesehenes Betätigungselement einer Bewegungs-Steuereinrichtung (33) als ein etwa in Kniehöhe angeordneter Druckschalter ausgebildet ist.