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Halterung und Stromzuführung für elektrische Öfen und Heizeinrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Halterung und Stromzuführung für elektrische COfen und
Heizeinrichtungen, bei welchen mindestens ein aus weichen, nichtmetallischen Stoffen,
wie Kohle, Graphit, bestehender stabförmiger Hochtemperaturheizleiter mit dem flüssigkeitsgekühlten
Metallkontakt der einen Seite derart gekuppelt ist, daß er bei dessen axialem Herausziehen
mitgenommen wird, während sich die Verbindung der anderen Seite löst. Bei bekannten
Einrichtungen wird eine solche ungleichartige Verbindung der beiden Heizstabenden
mit den zugehörigen, aus Kohlekörpern bestehenden Kontakten dadurch erreicht, daß
der Heizstab an einem Ende mit Gewinde versehen und in den Kontaktkörper eingeschraubt
ist, während das andere Ende elastisch gegen die lediglich mit einer pfannenarti-gen
Ausnehmung versehene Stirnfläche des gegenüberliegenden Kontaktes angepreßt ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, mit einfachen Mitteln
das axiale Herausziehen des Heizstabes gemeinsam mit einem aus Metall bestehenden
wassergekühlten Kontaktkörper zu ermöglichen, und kennzeichnet sich dadurch, daß
der auf der Herausziehseite befindliche dünnwandige Metallkontakt eine das entsprechend
geformte Heizstabende aufnehmende Kammer mit konischen Wandungen derart geringer
Steigung besitzt, daß die Haftkräfte zwischen Stabende und den konischen Kammerwandungen
größer sind als die das andere Stabende festhaltenden Kräfte. Auf diese Weise ist
ein bequemes Herausziehen des Heizstabes unter Vermeidung von Gewindeverbindungen
möglich.
Es ist an sich bekannt, die konisch geformten Heizstabenden
in entsprechenden konischen Kammern von flüssigkeitsgekühlten Metallkontakten anzuordnen,
doch fehlt hierbei die Lehre der vorliegenden Erfindung, daß die Steigung der konischen
Wandung so gering gewählt sein soll, daß eine Kupplung zwischen Heizstab und Metallkontakt
durch Reibung entsteht, um beim axialen Herausziehen des Kontaktkörpers eine Mitnahme
des Heizstabes zu erreichen, sondern es ist bei dieser bekannten Bauart eine gleichartige
Befestigung der beiden Heizstabenden vorgesehen.
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Im Rahmen der Erfindung ist die Wahl der konischen Kammer für die
Aufnahme des Heizstabendes auch deswegen von Bedeutung, weil hierdurch ohne großen
Kraftaufwand das Heizstabende mit hinreichendem Kontaktdruck eingeschoben werden
kann und ohne daß hierbei der verhältnismäßig weiche Stab beschädigt wird.
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Die Bauart nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Ofen,
bei denen der aus weichen, nichtmetallischen Stoffen, wie Kohle, Graphit, bestehende
Hochtemperaturheizleiter mit seinen Enden gegen flüssigkeitsgekühlte Metallkontakte
angepreßt ist, deren Wandstärke so gering bemessen ist, daß ein Erweichen des Metalls
des Kontaktkörpers verhindert und eine hohe Lebensdauer des Kontaktes erreicht wird.
Bei derart dünnwandigen Metallkontaktkörpern ist ein Einschrauben des Heizstabes
von vornherein schwierig durchführbar; da man nämlich hierbei nur ein sehr grobes
Gewinde wählen kann, ergeben sich an der Stelle des Gewindes bereits beträchtliche
Unterschiede in der Wandstärke, so daß die Forderungen einer hinreichenden mechanischen
Festigkeit einerseits und einer das Erweichen des Metalls verhindernden Dünnwandigkeit
andererseits kaum erfüllbar sind. Die Dünnwandigkeit des Metallkontaktes spielt
bei der von der Erfindung vorgesehenen Halterung des Heizstabes insofern eine gewisse
Rolle, als sich hierdurch eine elastische Einspannung des Heizstabendes ergibt,
die den Normaldruck zwischen dem Stabende und den konischen Wandungen des Metallkontaktes
und damit die Reibung in vorteilhafter Weise vergrößert.
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Bei elektrischen Ofen, bei denen die Beheizung durch im Ofen angeordnete
Platten aus Widerstandsmaterial erfolgt, ist es bekannt, auf einer oder beiden Seiten
in der Ofenwand stabförmige Stromzuführungskörper aus Kohle anzuordnen, deren konisch
geformte äußere Enden in entsprechende konische Kammern flüssigkeitsgekühlter Metallkontakte
eingreifen, wobei die Steigung der konischen Wandung gering bemessen ist. Das andere
Ende dieses Stromzuführungskörpers wird gegen die Heizelemente unter Zwischenschaltung
einer Platte aus Graphit od. dgl. angepreßt. Ein Herausziehen der Heizelemente mit
den Metallkontakten bzw. dem Stromzuführungsglied ist hierbei weder beabsichtigt
noch durchführbar.
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Bei den erwähnten Stromzuführungsgliedern handelt es sich um kurze,
praktisch ausschließlich im Bereich der Ofenwand gelagerte Elemente, die also nicht
als Heizkörper dienen und daher auch nicht den Beanspruchungen und Anforderungen
der Heizstäbe des Ofens nach der vorliegenden Erfindung unterworfen sind.
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Will man bei diesen bekannten Ofen mit dem Metallkontakt den Stromzuführungsstab
zu den Heizelementen axial herausziehen, so muß man besondere Mittel (z. B. ein
zusätzliches Spannglied) verwenden, um die Heizelemente im Ofen in ihrer Lage zu
halten.
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Baulich kann der Erfindungsgedanke in der Weise verwirklicht werden,
daß die axiale Kühlflüssigkeitsleitung mit einer haubenartigen Erweiterung in eine
zwischen der konischen Kammer und der Außenwand des Kontaktkörpers vorhandene Ringkammer
eingreift, derart, daß zwei konzentrische Räume entstehen, von denen der eine der
Zuleitung, der andere der Ableitung der Kühlflüssigkeit dient.
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In manchen Fällen ist es zweckmäßig, wenn auf der der Herausziehseite
gegenüberliegenden Seite des Ofens zwischen das Heizstabende und den Metallkontaktkörper
ein aus dem gleichen Werkstoff wie der Heizstab bestehendes, in die konische Kammer
des Metallkontaktes eingesetztes Zwischenstück eingeschaltet wird, welches auf seiner
dem Ofeninnern zugekehrten Stirnfläche eine das entsprechend geformte Heizstabende
aufnehmende Ausnehmung mit steilkonischen Anlageflächen besitzt. Auf diese Weise
wird beim axialen Herausziehen des Kontaktkörpers des einen Ofenendes der eigentliche
Heizstab mitgenommen, während das kurze Zwischenstück in der konischen Kammer des
anderen Kontaktkörpers verbleibt und mit diesem axial herausgezogen `verden kann.
Diese Anordnung gibt die Möglichkeit, die metallischen Kontaktkörper für beide Enden
des Ofens gleichartig und austauschbar auszubilden, wodurch die Bauart des Ofens
vereinfacht und verbilligt wird. Die Verwendung gleichartiger und austauschbar ausgebildeter
metallischer Kontaktkörper für beide Enden des Ofens ist bei Ofen mit Widerstandsstäben
an sich bekannt.
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Bei sehr großen Ofen kann man das axiale Herausziehen des den Heizstab
tragenden Kontaktkörpers in an sich bekannter Weise durch einen Wagen erleichtern.
Die Anordnung nach der Erfindung ist für Ofen beliebiger Bauart und auch für andere
Heizeinriehtungen, bei welchen derartige, an den Enden in Kontaktkörpern angeordnete
Heizstäbe Verwendung finden, geeignet.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen Ofen; Fig. 2 zeigt in größerem
Maßstab die Halterung des Heizstabes in den Kontaktkörpern.
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An beiden Enden des Ofens sind metallische Kontaktkörper i gleicher
Ausführungsform angeordnet. Diese Kontaktkörper besitzen eine dem Ofen zugekehrte
Kammer mit schlank konischen Wandungen 2, in welche das entsprechend geformte Ende
des Heizstabes 3 eintritt. Zwischen der Wandung 2 dieser konischen Kammer und der
Außenwandung
des Kontaktkörpers ist eine Ringkammer 4 vorhanden, in die eine haubenartige Erweiterung
5 der Zuleitung 6 für die Kühlflüssigkeit derart einmündet, daß zwei konzentrische
Ringkammern entstehen, von denen die- eine der Flüssigkeitszuleitung, die andere
der Flüssigkeitsableitung dient (s. die in Fig. 2 eingezeichneten Pfeile).
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Am linken Ofenende ist zwischen das Heizstabende und den Metallkontakt
ein aus gleichem Werkstoff wie der Heizstab bestehendes, in die konische Kammer
eingesetztes Zwischenstück eingeschaltet. Das konische Ende 7 des Heizstabes 3 greift
in eine entsprechende konische Ausnehmung dieses Zwischenstückes ein. Dabei ist
die Neigung des Konus vergleichsweise steil gewählt, derart, daß beim Herausziehen
des rechten Kontaktkörpers der Heizstab 3 mitgenommen wird, das kurze Zwischenstück
jedoch in der konischen Kammer des linken Kontaktkörpers festgehalten wird, und
dann mit diesem zusammen axial herausgezogen werden kann.
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Durch ein mit der Feder 8 versehenes Hebelgestänge wird der erforderliche
Anpreßdruck an der Kontaktstelle erzeugt. 9 ist ein Handgriff, der das axiale Herausziehen
des rechten Kontaktkörpers mit dem Heizstab ermöglicht.
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Die Kontaktkörper i bestehen aus zwei miteinander verschweißten Teilen,
wovon der vordere Teil aus einem hochhitzebeständigen Metall besteht.
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Wenn man auf die gleichartige Ausbildung der Kontaktkörper i verzichten
will, so ist die Einschaltung eines Zwischenstückes nicht erforderlich. In diesem
Fall muß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der linke Kontaktkörper eine
konische Kammer oder Ausnehmung mit derart steil geneigter Anlagefläche erhalten,
daß der Heizstab bei dem nach rechts erfolgenden Herausziehen durch Reibung nicht
festgehalten wird.