EP0102465B1 - Haltevorrichtung für die Isolation eines elektrischen Widerstandsofens sowie für dessen Heizelemente - Google Patents

Haltevorrichtung für die Isolation eines elektrischen Widerstandsofens sowie für dessen Heizelemente Download PDF

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EP0102465B1
EP0102465B1 EP83105996A EP83105996A EP0102465B1 EP 0102465 B1 EP0102465 B1 EP 0102465B1 EP 83105996 A EP83105996 A EP 83105996A EP 83105996 A EP83105996 A EP 83105996A EP 0102465 B1 EP0102465 B1 EP 0102465B1
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holding device
furnace
extension
heating elements
electric resistance
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Leo Saris
Hans Gürtler
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Kanthal GmbH
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Kanthal GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
    • H05B3/66—Supports or mountings for heaters on or in the wall or roof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • F27D1/0009—Comprising ceramic fibre elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0036—Linings or walls comprising means for supporting electric resistances in the furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/14—Supports for linings
    • F27D1/144—Supports for ceramic fibre materials

Definitions

  • the invention relates to a holding device made of high-temperature resistant material for an insulation of an electrical resistance furnace made of ceramic fiber material consisting of mats or molded parts, the outside of which is attached to structural elements of the furnace and the inside of which is attached to flanges of the holding device, wherein the holding device consists of a cup-like body with a bottom, a wall, the flange attached to the wall and facing outwards and an extension pointing towards the inside of the furnace, on which a holder for electrical resistance heating elements of the furnace is formed at a distance from the inner surface of the insulation , and wherein on the bottom of the holding device engages a means for releasably attaching the holding device to one of the structural elements of the furnace.
  • the holding device there consists of two of these cup-like bodies, the walls of which taper to a small extent and which are spaced apart from one another.
  • the annular space formed between the two flanges of both cup-like bodies serves to hold the electrical heating elements of the furnace with the advantage that the heating elements, which are very hot during operation, are kept at a distance from the inner surface of the insulation.
  • the heating elements can therefore be heated to a noticeably higher degree without the service life of the fiber material of the insulation suffering as a result.
  • the known holding device described can only be used on the side walls of the furnace.
  • the heating elements on the holding device do not find any reverberation on the furnace ceiling because they can only be placed on the cylindrical body between the two flanges of the holding device from above.
  • the invention is therefore based on the object of developing a holding device of the type mentioned at the outset such that the holding device can also be used on the ceiling of an electrical resistance furnace while maintaining its advantages.
  • the invention is characterized in that at least one passage opening serving as a holder for support tubes of the electrical resistance heating elements is formed in the extension of the holding device.
  • the heating elements are thus helically wound on support tubes in a known manner and the assembly consisting of the support tubes with the wound heating elements can now be inserted into the passage opening which is formed on the extension of the holding device.
  • the support tube with its heating element is thus held on all sides in the passage opening, so that the holding device according to the invention can be used not only advantageously on the side walls but also on the ceiling of such an oven, without any design changes.
  • the advantage remains that the actual heating element is held at a distance from the inner surface of the insulation made of the ceramic fiber material and the mats or molded parts forming the insulation are held with their inside on the flange of the holding device.
  • the extension can be hollow or solid. The same applies to the actual body of the holding device. If the extension is hollow, the support tubes with the heating elements can also be placed on the notches from above, which are formed by the openings in the wall of the hollow extension, provided that the holding device is used in the side wall of the furnace.
  • a hollow extension also requires less material, combined with a low heat capacity and low heat conduction. In some applications, however, it is advantageous if the extension - possibly including its solid body - because the holding device can then be subjected to higher mechanical loads.
  • extension is formed in one piece with the body, namely from high-temperature-resistant material, preferably from ceramic or metal.
  • the two parts can therefore not separate from each other even after a long period of operation, as is possible with the prior art described.
  • the extension is made separately from the actual body.
  • the extension has an inward-facing flange at one end which engages under the outward-facing flange of the body. As a result, both parts are permanently connected.
  • the support tubes mentioned for the electrical heating elements are usually profiled in a circular shape. There is therefore a particularly good hold of the support tube together with its heating coil if the passage opening has a circular cross section. If necessary, however, different cross sections can also be provided, for example oval or prism-shaped cross sections.
  • this can have a continuous transverse bore to form the passage opening.
  • the invention is based on all other contracting states with the exception of Italy a holding device with the features of the preamble of claim 1 applicable to these contracting states.
  • a holding device is described in the subsequently published WO 83/03517 (prior art under Article 54 (3) EPC).
  • the extension is massive there.
  • the invention is therefore characterized in that the extension is hollow.
  • the holding device shown consists of a body which, in the exemplary embodiments shown, tapers conically towards the outside of the furnace. Its outer surface is circular.
  • the body is pot-shaped, i.e. it has a wall and a floor. An all-round flange is formed on the free edge of the wall.
  • the floor has a circular or elongated hole for the passage of a fastener.
  • This fastener is a fastening pin or a fastening bolt. Its outer end with respect to the furnace is suitably connected to the stable structure of the furnace wall 7.
  • a fastening disc or fastening nut is pushed onto the fastening means and secures it at an adjustable distance on the bottom of the body.
  • the flange of the holding device lies either directly or via a washer on the inner surface of an insulating body 11 made of ceramic fiber material and thereby holds it against the furnace wall.
  • the body thus penetrates into a corresponding recess in the insulating body 11.
  • a plug made of insulating material can be inserted into the body in order to thermally protect the holding means.
  • An extension 13 is molded onto the body and has means for fastening support tubes 14 for electrical heating elements. These heating elements are shown in the figures as heating coils 15.
  • the support tube 14 with heating coil can therefore be attached to the side wall of a furnace or to the ceiling of the furnace.
  • the body together with its extension 13 is solid.
  • the extension has a continuous transverse bore similar to the passage opening mentioned for fastening the support pipes to the ceiling.
  • the body can also be held in the insulating body 11 in that its bottom rests on a support element, for example a grid, embedded in the insulating body 11.
  • a support element for example a grid
  • body and extension 13 shown The one-piece design of body and extension 13 shown is characterized by good durability. However, two-part or multi-part production can also be recommended for manufacturing reasons. Then the extension 13 has an inner flange which engages under the flange of the body. Other connections between the body and the extension 13 are also possible.

Description

  • Die Erfindung betrifft, soweit Schutz für Italien begehrt wird, eine Haltevorrichtung aus hochtemperaturbeständigem Material für eine aus Matten oder Formteilen bestehende Isolation eines elektrischen Widerstandsofens aus keramischen Fasermaterial, die mit ihrer Außenseite an Strukturelementen des Ofens und mit ihrer Innenseite an Flanschen der Haltevorrichtung befestigt ist, wobei die Haltevorrichtung aus einem becherartigem Körper mit einem Boden, einer Wand, dem an der Wand angesetzten und nach außen weisenden Flansch und einer zum Ofeninneren weisenden Verlängerung besteht, an der unter Abstand von der Innenfläche der Isolation eine Halterung für elektrische Widerstandsheizelemente des Ofens ausgebildet ist, und wobei am Boden der Haltevorrichtung ein Mittel zur lösbaren Befestigung der Haltevorrichtung an einem der Strukturelemente des Ofens angreift.
  • Eine derartige Haltevorrichtung beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift 28 01587. Die Haltevorrichtung besteht dort aus zwei dieser becherartigen Körper, deren Wände sich in geringem Maße konisch verjüngen und die beabstandet voneinander ineinander gesetzt sind. Der zwischen den beiden Flanschen beider becherartiger Körper ausgebildete Ringraum dient zum Halten der elektrischen Heizelemente des Ofens mit dem Vorteil, daß die im Betrieb sehr heißen Heizelemente von der Innenfläche der Isolierung beabstandet gehalten werden. Verglichen mit dem sonst bekannten Stand der Technik können daher die Heizelemente fühlbar höher erhitzt werden, ohne daß darunter die Lebensdauer des Fasermaterials der Isolation leidet.
  • Nachteilig hieran ist es aber, daß die beschriebene, bekannte Haltevorrichtung nur an den Seitenwänden des Ofens eingesetzt werden kann. An der Ofendecke finden nämlich die Heizelemente an der Haltevorrichtung keinen Hall, weil sie nur auf dem zylindrischen Körper zwischen den beiden Flanschen der Haltevorrichtung von oben aufgelegt werden können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Haltevorrichtung bei Beibehaltung ihrer Vorteile auch an der Decke eines elektrischen Widerstandsofens eingesetzt werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der Verlängerung der Haltevorrichtung wenigstens eine als Halterung für Tragrohre der elektrischen Widerstandsheizelemente dienende Durchtrittsöffnung ausgebildet ist.
  • Die Heizelemente werden somit auf Tragrohre in bekannter Weise wendelförmig aufgewickelt und die Baueinheit bestehend aus den Tragrohren mit den aufgewickelten Heizelementen kann jetzt in die Durchtrittsöffnung eingeschoben werden, die an der Verlängerung der Haltevorrichtung ausgebildet ist. Das Tragrohr mit seinem Heizelement wird somit allseitig in der Durchtrittsöffnung gehalten, so daß die erfindungsgemäße Haltevorrichtung nicht nur vorteilhaft an den Seitenwänden, sondern auch an der Decke eines derartigen Ofens eingesetzt werden kann, und zwar ohne irgendwelche konstruktiven Änderungen. Dabei bleibt der Vorteil erhalten, daß das eigentliche Heizelement von der Innenfläche der Isolation aus dem keramischen Fasermaterial beabstandet gehalten wird und die die Isolation ausbildenden Matten oder Formteile werden mit ihrer Innenseite am Flansch der Haltevorrichtung gehalten.
  • Die Verlängerung kann hohl oder auch massiv sein. Dasselbe gilt für den eigentlichen Körper der Haltevorrichtung. Ist die Verlängerung hohl, so lassen sich die Tragrohre mit den Heizelementen auch auf die Einkerbungen von oben aufsetzen, die durch die Durchbrüche in der Wand der hohlen Verlängerung ausgebildet werden, sofern die Haltevorrichtung in der Seitenwand des Ofens eingesetzt wird. Eine hohle Verlängerung benötigt auch weniger Material, verbunden mit einer geringen Wärmekapazität und geringen Wärmeleitung. Bei einigen Anwendungen ist es aber vorteithaft, wenn die Verlängerung - ggfs. mitsamt ihres Körpersmassiv ist, weil die Haltevorrichtung dann mechanisch höher belastbar ist.
  • Bevorzugt wird es fernerhin, wenn die Verlängerung mit dem Körper einstückig ausgebildet ist, und zwar aus hochtemperaturbeständigem Material, vorzugsweise aus Keramik oder Metall. Die beiden Teile können sich somit auch nach längerer Betriebsdauer nicht voneinander lösen, wie dies beim geschilderten Stand der Technik möglich ist.
  • Für eine leichtere Herstellung der Durchbrüche in der Verlängerung kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn die Verlängerung getrennt vom eigentlichen Körper hergestellt wird. In diesem Fall wird es für eine gute Verbindung zwischen den beiden Bauteilen bevorzugt, wenn die Verlängerung an einem ihrer Enden einen nach innen weisenden Flansch hat, der unter den nach außen weisenden Flansch des Körpers greift. Dadurch werden beide Teile unlösbar miteinander verbunden.
  • Die erwähnten Tragrohre für die elektrischen Heizelemente sind üblicherweise kreisrund profiliert. Es ergibt sich daher ein besonders guter Halt der Tragrohr mitsamt ihrer Heizwendel, wenn die Durchtrittsöffnung einen kreisrunden Querschnitt hat. Gegebenenfalls können aber auch abweichende Querschnitte vorgesehen sein, beispielsweise ovale oder prismenförmige Querschnitte.
  • Bei massiv ausgebildeter Verlängerung kann diese zur Ausbildung der Durchtrittsöffnung eine durchgehende Querbohrung haben.
  • Bezüglich aller weiteren Vertragsstaaten mit Ausnahme von Italien geht die Erfindung aus von einer Haltevorrichtung mit den Merkmalen des für diese Vertragsstaaten geltenden Oberbegriffs von Patentanspruch 1. Eine solche Haltevorrichtung beschreibt die nachveröffentlichte WO 83/03517 (Stand der Technik unter Artikel 54 (3) EPÜ). Die Verlängerung ist dort massiv ausgefürt.
  • Demgegenüber ist die Erfindung daher dadurch gekennzeichnet daß die Verlängerung hohl ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:
    • Fig. 1 - eine Schnittansicht einer Haltervorrichtung nach der Erfindung mit dem Teil einer mit einem Isolierkörper ausgekleideten Ofenwand;
    • Fig. 2 - in vergrößertem Maßstab eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A von Fig. 1.
  • Die gezeigte Haltevorrichtung besteht aus einem Körper, der bei den gezeigten Ausführungsbeispielen sich zur Außenseite des Ofens hin konisch verjüngt. Seine Mantelfläche ist kreisförmig. Grundsätzlich ist der Körper topfartig ausgebildet, d.h. er hat eine Wand und einen Boden. An den freien Rand der Wand ist ein ringsum laufender Flansch angeformt. Der Boden hat ein kreisrundes oder längliches Loch für den Durchtritt eines Befestigungsmittels. Dieses Befestigungsmittel ist ein Befestigungsstift oder ein Befestigungsbolzen. Sein bezüglich des Ofens äußeres Ende ist in geeigneter Weise mit der stabilen Struktur der Ofenwand 7 verbunden. Eine Befestigungsscheibe oder Befestigungsmutter ist auf das Befestigungsmittel aufgeschoben und sichert dieses in einstellbarem Abstand am Boden des Körpers.
  • Der Flansch der Haltevorrichtung liegt entweder direkt oder über eine Unterlegscheibe an der Innenfläche eines Isolierkörpers 11 aus keramischem Fasermaterial an und hält dieses dadurch an der Ofenwand. Der Körper dringt also in eine entsprechende Vertiefung des Isolierkörpers 11 ein.
  • Ein Stopfen aus Isoliermaterial kann in den Körper eingesetzt werden, um die Haltemittel thermisch zu schützen.
  • An den Körper ist eine Verlängerung 13 angeformt, die Mittel zur Befestigung von Tragrohren 14 für elektrische Heizelemente hat. Diese Heizelemente sind in den Figuren als Heizwendeln 15 eingezeichnet.
  • Die Haltemittel für die Tragrohre 14 bestehen aus einer Durchtrittsöffnung. Die Durchtrittsöffnung wird dadurch in der zylindrischen Verlängerung 13 angelegt, daß an zwei einander gegenüberliegenden Stellen in der Wand der Verlängerung 13 Ausstanzungen vorgenommen werden, in die dann eines der Tragrohre 14 mitsamt Heizwendeln 15 eingesetzt wird. Die Ausstanzungen sind beispielsweise kreisförmig, oval oder prismenförmig.
    • Fig. 1 zeigt, daß das Tragrohr 14 mit seiner Heizwendel in die Durchtrittsöffnung eingeschoben ist.
    • Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Halterung des Tragrohres mit Heizwendel nach Fig. 1.
  • Das Tragrohr 14 mit Heizwendel kann daher an der Seitenwand eines Ofens oder auch an der Decke des Ofens befestigt werden.
  • Zeichnerisch nicht dargestellt ist eine mögliche Ausführungsform, bei der der Körper mitsamt seiner Verlängerung 13 massiv ist. Für die Befestigung der Tragrohre an der Decke hat bei dieser Ausführungsform die Verlängerung eine durchgehende Querbohrung ähnlich der erwähnten Durchtrittsöffnung.
  • Der Körper kann auch dadurch im Isolierkörper 11 gehalten werden, daß sein Boden an einem in den Isolierkörper 11 eingebetteten Trägerelement, beispielsweise einem Gitter, anliegt. Es entfällt dann der erwähnte Haltestift.
  • Die gezeigte einstückige Ausbildung von Körper und Verlängerung 13 zeichnet sich durch eine gute Haltbarkeit aus. Es kann sich allerdings auch aus Fertigungsgründen eine zweistückige oder mehrstückige Herstellung empfehlen. Dann hat die Verlängerung 13 einen Innenflansch, der den Flansch des Körpers untergreift. Auch andere Verbindungen zwischen dem Körper und der Verlängerung 13 sind möglich.

Claims (6)

1. Haltevorrichtung aus hochtemperaturbeständigem Material für eine aus Matten oder Formteilen bestehende Isolation eines elektrischen Widerstandsofen aus keramischem Fasermaterial, die mit ihrer Außenseite an Strukturelementen (7) des Ofens und mit ihrer Innenseite an Flanschen der Haltevorrichtung befestigt ist, wobei die Haltevorrichtung aus einem becherartigen Körper mit einem Boden, einer Wand, dem an der Wand angesetzten und nach außen weisenden Flansch und einer zum Ofeninneren weisenden Verlängerung (13) besteht, an der unter Abstand von der Innenfläche der Isolation (11) eine Halterung für elektrische Widerstandsheizelemente (15) des Ofens ausgebildet ist, und wobei am Boden der Haltevorrichtung ein Mittel zur lösbaren Befestigung der Haltevorrichtung an einem der Strukturelemente (7) des Ofens angreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Verlängerung (13) der Haltevorrichtung wenigstens eine als Halterung für Tragrohre (14) der elektrischen Widerstandsheizelemente (15) dienende Durchtrittsöffnung ausgebildet ist.
2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (13) hohl ist.
3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung massiv ist.
4. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verlängerung (13) mit dem Körper einstückig ausgebildet ist.
5. Haltevorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verlängerung (13) an einem ihrer Enden einen nach innen weisenden Flansch hat, der unter den nach außen weisenden Flansch des Körpers greift.
6. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsöffnung einen kreisrunden Querschnitt hat.
EP83105996A 1982-07-29 1983-06-20 Haltevorrichtung für die Isolation eines elektrischen Widerstandsofens sowie für dessen Heizelemente Expired EP0102465B1 (de)

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