EP4341628A1 - Arrangement for securing of a heating element - Google Patents

Arrangement for securing of a heating element

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EP4341628A1
EP4341628A1 EP22727240.8A EP22727240A EP4341628A1 EP 4341628 A1 EP4341628 A1 EP 4341628A1 EP 22727240 A EP22727240 A EP 22727240A EP 4341628 A1 EP4341628 A1 EP 4341628A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater holder
carrier element
heater
heating
holding
Prior art date
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Pending
Application number
EP22727240.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Schuster
Sebastian ZERL
Peter WEHRMEISTER
Bernhard VALENTINI
Markus PRILLER
Bernhard Mayr-Schmoelzer
Peter Mallaun
Peter Loidolt
Karl-Heinz LEITZ
Markus KLOCKER
Bernd Kleinpass
Dirk Handtrack
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Plansee SE
Original Assignee
Plansee SE
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003Linings or walls
    • F27D1/0033Linings or walls comprising heat shields, e.g. heat shieldsd
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D11/02Ohmic resistance heating
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
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    • F28D20/028Control arrangements therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62Heating elements specially adapted for furnaces
    • H05B3/66Supports or mountings for heaters on or in the wall or roof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D99/0001Heating elements or systems
    • F27D99/0006Electric heating elements or system
    • F27D2099/0008Resistor heating

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for fastening at least one heating element for a high-temperature furnace according to the preamble of claim 1 and a heater holder.
  • the invention relates to an arrangement for fastening at least one heating element for a high-temperature furnace, in particular a metallic high-temperature furnace, to be heated electrically via heating elements.
  • a so-called hot zone of an electric high-temperature furnace essentially consists of components for
  • a heater essentially consists of a resistance heating element, which can be designed as a sheet metal, rod, wire, stranded wire, cable, fabric, braid or similar.
  • This resistance heating element which is referred to as a heating strip in the following example, is fixed by heating holders and power connections.
  • Several heating strips can be arranged in the heating insert, so that it is then necessary to arrange heating holders several times in different directions, e.g. axial direction and also in the circumferential direction.
  • the heater holders ensure the support of the heating tapes used, on the other hand they also fulfill a supporting function for the shielding.
  • This shielding consists of one or more layers of insulation material and/or metal sheets, each of which is separated from one another by a spacer device.
  • the heater holders are supported on the outside by a support frame.
  • a known construction of a high-temperature furnace is evident, for example, from EP0303420 A1.
  • each heater holder is passed through the shield for attachment. This means that each heater holder affects the shielding performance and thus contributes to the thermal losses during the operation of the stove.
  • heater holders are often fixed to the outer support frame by a welded connection, which is cost-intensive to manufacture and therefore a significant cost factor for the entire heating application.
  • a further shortcoming of the solutions known from the prior art is that heating holders adapted to different heating strip widths are required. This means that it is not possible to use a heating tape holder intended for a narrow tape with a wider tape. Due to the changing requirements for the width of the heating tape, cost-effective pre-production and warehousing to reduce set-up costs is not economically feasible.
  • a heater holder comprises at least partly a non-conductive ceramic, to electrically insulate the heating tape from the rest of the heating element components. If this ceramic component needs to be replaced, the heater holder must be dismantled without damaging other components of the heater insert, including the heating band or the welded shaft of the heater holder itself. This maintenance work can only be carried out by specially trained personnel.
  • a purely ceramic heater holder as used according to the prior art, as described for example in US2006196866 (A1), does not have the necessary thermo-mechanical resistance at high operating temperatures to support the shielding and heating strip. Due to the high brittleness of ceramic materials, such a holder tends to catastrophic failure under excessive mechanical stress.
  • the object of the present invention is to specify an improved heater holder and an improved holding arrangement for fastening at least one heating element for a high-temperature furnace.
  • the holding arrangement according to the invention for fastening at least one heating element comprises: at least one carrier element made of a metallic material with a melting point greater than 1200°C, at least one heater holder made of a metallic material with a melting point greater than 1200°C, the heater holder and/or the If the carrier element has at least one elastically deformable spring element, and the heater holder and the carrier element are designed to assume a fixing position with the effect of frictional locking or a locking position with the effect of positive locking with respect to one another, with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element, several advantages over the prior art technique achieved:
  • the heater holder and the carrier element are made of a metallic material and therefore have advantages over ceramic solutions solely with regard to the mechanical properties.
  • the heater holder and the carrier element are preferably formed from a high-temperature-resistant metallic material, in particular from a refractory metal or a refractory metal alloy. It would be conceivable that the heater holder and the carrier element consist of different materials. With regard to thermal expansion, among other things, it can be advantageous if both are made of the same material.
  • refractory refers to a specific group of metals.
  • refractory metals are the metals of group 4 (titanium, zirconium and hafnium), group 5 (vanadium, niobium, tantalum) and group 6 (chromium, molybdenum, tungsten) of the periodic table, as well as rhenium and Alloys of the elements mentioned (refractory metal alloys) understood.
  • refractory metal alloys is meant alloys containing at least 50 at % (atomic percent) of the element in question.
  • the heater holder and carrier element are preferably made of molybdenum or tungsten or alloys thereof.
  • the carrier element is designed in particular as a rail, more preferably as a U-rail. This means that inexpensive semi-finished products can be used for the carrier element. Furthermore, as a profiled rail, the carrier element has a high degree of rigidity. Alternatively, a band or a curved metal sheet could also be used as the carrier element. A carrier element with a profiled cross-section is preferred for reasons of rigidity. A closed profile could also be replaced.
  • the heater holder and the carrier element are designed to assume a fixing position and/or locking position in an assembly.
  • Fixing position means that the heater holder and carrier element are connected in a non-positive manner and are positioned relative to one another, without there necessarily also being a locking via a form fit. If there is a form fit, this is referred to as a locking position.
  • the heater element and the carrier element are connected with the at least one spring element being deflected at least temporarily.
  • a spring force caused by the elastic deflection of the at least one spring element can be maintained.
  • the at least one spring element snaps back and thus no longer exerts any spring force.
  • the heater holder has a fastening section, via which the heater holder can be connected to the carrier element.
  • the heater holder and the carrier element are designed to enter into a non-positive connection between the heater holder and the carrier element caused by elastic deformation of the spring element.
  • this first configuration in the fixing position, there can be a purely non-positive clamping connection between the heater holder and the carrier element.
  • a non-positive clamping connection between the heater holder and the carrier element can be implemented in the simplest form in such a way that the heater holder has elastically deflectable legs as spring elements which, when the heater holder is pushed onto the carrier element, grip the latter externally and bring about a fixing position through the spring force of the elastic deflection.
  • spring elements are formed on the carrier element, which partially surround and clamp the heater holder. Because of a possible relaxation of the spring force due to operating temperatures, it can be useful to adapt the shape of the carrier element and the spring elements to one another in such a way that even if the spring force decreases, there is an inhibition against extension.
  • a heater holder and/or a carrier element have at least one latching element, which latching element brings about a form-fitting connection between the heater holder and carrier element in a locking position.
  • the at least one latching element can be formed on the heater holder and/or the carrier element.
  • the heater holder can have a spring element with a latching element which can engage in a corresponding recess in the carrier element, or conversely the spring element can have a recess which corresponds to a latching element on the carrier element.
  • At least one spring element is formed on the heater holder and the support element has at least one recess opening for inserting the at least one spring element of the heater holder, the at least one spring element forming a positive connection with the recess opening of the support element when inserted.
  • the holding arrangement for fastening a heating element is implemented in such a way that a heating holder is inserted into the carrier element via its fastening section. This results in a particularly rigid connection. Through the positive locking is also guaranteed against being pulled out.
  • the at least one spring element of the heater holder has a notch such that when the fastening section is inserted into the recess opening, the notch of a spring element forms a positive connection with the recess of the recess opening of the carrier element. In other words, the notch forms a hook with the recess of the recess opening.
  • the heater holder has two opposing, elastically deflectable legs as spring elements. This enables a particularly simple manual deflection of the spring elements.
  • the recess opening of the carrier element has at least two recesses offset by an angle. This allows the locking position between the heater holder and the carrier element to be assumed in different positions, depending on the angular offset of the recesses.
  • the heater holder preferably has a holding structure for accommodating a heating element.
  • the holding structure can be formed in one piece with the heater holder, or preferably be releasably connected to it.
  • the holding structure is preferably formed as a ceramic insert. More preferably, the holding structure is formed as a ceramic insert that can be clamped into the heater holder.
  • a preferred embodiment of the holding arrangement provides that the holding arrangement comprises two heater holders with holding structures, which holding structures have a mouth-shaped opening and the heater holders in the holding arrangement are oriented towards one another such that the mouth-shaped openings of the holding structures face one another.
  • holding structures of two heater holders point towards one another, as a result of which a particularly advantageous holding of strip-shaped heating elements is provided.
  • a holding arrangement does not necessarily have to include several heater holders. With a corresponding configuration of the holding structures, one heater holder per holding arrangement can suffice.
  • the heating element itself is not part of the protected device.
  • the naming of the heating element serves to clarify the suitability of the device for receiving and holding a heating element.
  • Protection is also sought for a heater holder on its own, which heater holder consists of a material with a melting point of greater than 1200°C, and the heater holder has a fastening section comprising at least one spring element, and the fastening section with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element in a Carrier element can be inserted in order to enter into a non-positive and / or positive connection in an inserted position with the carrier element.
  • the heater holder is designed to assume a fixing position and/or locking position with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element under the effect of force and/or positive locking to one another.
  • Fixing position means that the heater holder and a carrier element are connected in a non-positive manner and are positioned relative to one another, without there necessarily also being a locking via a form fit.
  • Locking position means that in this locking position the heater holder is positively secured against being pulled out of the support element. In the locking position, there can also be a frictional connection.
  • the heater holder In order to reach the locking position, the heater holder is inserted into the carrier element with elastic deformation of the spring element. In the locking position, the spring element springs back at least partially and blocks the heater holder against being pulled out of the support element.
  • Securing against being pulled out means that the heater holder is not pulled out of the rail by normal operating loads.
  • Common operating loads are, in particular, stresses due to thermal expansion and static loads due to the weight of the heater holder and the heating elements.
  • the design specialist is familiar with the usual operating loads and/or can calculate them and/or determine them through tests. Thus, the necessary holding forces in the locking position against an undesired pull-out of the heater holder from the rail are accessible to a person skilled in the art.
  • the elastic forces or deformations to be applied to insert the heater holder are advantageously dimensioned in such a way that they can be applied without tools.
  • tool-free means that the spring element of the heater holder can be sufficiently deflected by finger force.
  • the spring elements of the heater holder are designed in particular as a pair of elastically deflectable legs.
  • the legs are advantageously deformed in this way during the manufacture of the heater holder (e.g angled) so that they can only be inserted into the rail when elastic deformation is applied.
  • only one spring element can be provided on the heater holder and the remaining fastening section is rigid. The connection made in the locking position between
  • Heater holder and rail is advantageously designed as detachable, in particular detachable without tools.
  • the holding arrangement according to the invention reduces thermal losses by reducing the number of bushings through the shielding.
  • Each heater holder does not have to be routed individually through the shielding, but the heater holders are attached to a rail, so that fewer holding points are required overall.
  • the heater holder is connected to the rail via a plug-in system, whereby the elastic deformation of the material is used during installation and it snaps into place at a previously defined position. Due to the approximately equal thermal expansion of the components involved in this connection, any positive locking is maintained even at the application temperature.
  • the easy interchangeability also applies to the electrically insulating part (support structure) of the heater holder.
  • the embodiment according to the invention has higher thermo-mechanical resistance.
  • the heater holder can be used for all widths and shapes of heating elements.
  • the arrangement can also be used to position measuring instruments such as thermocouples, pressure sensors, etc.
  • a corresponding sensor is plugged into the rail directly or by means of an adapter, analogous to the heating tape holder.
  • the solution presented is not limited to one furnace size, shape and heater configuration, but can be used in a variety of ways.
  • the rails can not only be arranged axially, but also radially or on the front sides of the heating element.
  • the holder of the heater holder can be freely rotated around its longitudinal axis, so that not only right angles are permitted. Accordingly, a meandering heating element with a complex shape can also be held by the solution presented.
  • Fig. 2 a holding arrangement according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 5a - 5c Representations of the carrier element
  • Fig. 8a - 8e Representations of the heater holder or details thereof
  • FIGS. 1a and 1b show a heating insert for a high-temperature furnace according to the prior art.
  • FIG. 1a shows--schematically and in part--a typical shielding 300 of a metallic heating insert.
  • the shield 300 is formed from a stack of spaced sheets. In particular, the sheets are formed from a refractory metal. As a rule, molybdenum and tungsten and alloys thereof are used.
  • a process space continues to the left of the shield 300 and is insulated by the shield 300 from a cooled furnace jacket (to the right, not shown).
  • a band-shaped heating element 400 here is carried by heater holders 11 DA.
  • FIG. 1b shows the conditions of FIG. 1a in a plan view.
  • a support structure 310 is guided through the shielding 300 .
  • the support structure 310 can, for example, be a profile beam or a bolt or pipe.
  • a support structure 310 supports each heater holder 110A.
  • the support structure 310 is attached via a sleeve welded into the outside 510 of the heater insert.
  • FIG. 1c shows a further embodiment of an arrangement of a heater holder 110A with associated support structure 310 and shielding 300, which belongs to the prior art, in section.
  • the heater holder 110A is designed differently than in FIGS. 1a and 1b in order to adapt the heater holder to the differently designed heating element 400.
  • FIGS. 1a to 1c serve to illustrate the basic conditions in a metal high-temperature furnace.
  • Figure 2 shows a sectional view of a holding arrangement 100 according to the invention according to a first embodiment.
  • the support assembly 100 is configured to position and support at least one heating element 400 in a high temperature furnace.
  • the high-temperature furnace itself can be designed as explained for the prior art, in particular it is a metal high-temperature furnace with a radiation shield 300 made of sheet metal arranged at a distance.
  • the holding arrangement 100 shown here comprises a carrier element 230 and two heater holders 110.
  • the carrier element 230 is designed here as a U-rail.
  • the carrier element 230 is carried via a console 270 guided through the shield 300 .
  • the carrier element 230 preferably extends at a uniform distance from the shield 300 in a process space of the high-temperature furnace. The spatial arrangement can be seen, inter alia, from the fact that the heating element 400 is located in the process space.
  • the shield 300 isolates the process space from a (cooled) furnace wall (not shown).
  • the console 270 supporting the carrier element 230 is mounted on the shielding 300 and/or the furnace wall.
  • the console 270 is preferably fixed via a screw connection.
  • a heater holder 110 is connected to the support member 230 via a fixing portion 150 . In the present case, the heater holder 110 has two elastically deformable legs as spring elements 120 on the fastening section 150 .
  • the sectional plane of the representation is selected such that it runs centrally through the carrier element 230 and the heater holder 110 and parallel to the longitudinal extent of the carrier element 230 . So you can see the carrier element 230 designed as a U-rail and the heater holder 110 in half. The closed profile side of the U-rail points in the direction of the process room.
  • the section plane is parallel to the xy plane at a z-value marking the center of the support element 230 .
  • the spring elements 120 are inserted under elastic deflection into a corresponding recess opening 240 in the support element 230 (insertion direction illustrated by a block arrow) and form a positive connection with the support element 230 by springing back of the spring elements 120.
  • the heater holder 110 In this locking position, the heater holder 110 is opposite to a pull-out secured from the support member 230. Extraction means an undesired detachment of the heater holder 110 against the direction of insertion.
  • the spring elements 120 can be pressed together and the form-fitting connection can thus be eliminated.
  • the spring elements 120 are designed in such a way that they pull the heater holder 110 against the carrier element 230 in the locking position. A play-free connection of heater holder 110 and carrier element 230 is thus provided.
  • the possibility of using additional securing elements such as cotter pins or bolts to secure the connection between heater holder 110 and carrier element 230 is unaffected.
  • the spring elements 120 are designed in such a way that they can be deformed elastically by hand.
  • the spring elements 120 were about 2 cm long and about 1 cm wide, and the sheet metal thickness was about 1 mm.
  • the heater holders 110 each have a holding structure 140 which is designed to hold a heating element 400 .
  • the holding structures 140 are formed as ceramic inserts.
  • the holding arrangement 100 comprises two heating holders 110 with holding structures 140 facing one another, which together hold the heating element 400 .
  • the heating element 400 is designed as a heating strip, for which a holder via two jaw-shaped holding structures 140 facing one another is particularly suitable. This configuration also facilitates assembly of the heating tape.
  • the holding arrangement 100 does not necessarily have to include two heater holders 110 .
  • the holding structure 140 itself can also be designed differently. If, for example, the heating element 400 is designed as a wire-shaped heating conductor, a closed ring or a sleeve can be advantageous for example as the holding structure 140 .
  • FIG. 3 shows the exemplary embodiment in a view along the x-axis shown in FIG.
  • the carrier element 230 therefore appears to be projecting.
  • the heater holder 110 is inserted into and connected to the support member 230 along the attachment portion 150 .
  • the spring elements 120 have notches 130 which, when the spring elements 120 are in the spring-back state, form a form fit with the recess opening 240 of the carrier element 230 . Details on this are explained below.
  • FIG. 4a shows a heating insert for a high-temperature furnace in a detail representation of a side shield.
  • An associated high-temperature furnace (not shown) would be designed, for example, as a cylindrical furnace in a horizontal design.
  • the cylindrical heating insert 500 of a high-temperature furnace is shown.
  • caps with associated cap shields are attached to the end faces of the cylindrical shell.
  • consoles 270 extend through the shielding 300 (optionally covered on the front side) and carry the support elements 230.
  • the support elements 230 designed as U-rails, extend straight and parallel to an imaginary cylinder jacket surface of the heating insert 500 for a high temperature furnace.
  • four carrier elements 230 are arranged distributed around the circumference. Depending on the dimensions of the high-temperature furnace, more or fewer carrier elements 230 can be provided. Four to nine carrier elements 230 have proven to be sufficient for dimensions of one to two meters clear width of a heating insert 500 for a high-temperature furnace. However, the concept can also be transferred to heating inserts with other dimensions.
  • consoles 270 (not visible) for supporting the carrier elements 230 depends, among other things, on the length of the high-temperature furnace. Spans of around 0.5 m have proven to be sufficient.
  • heater holders are individually supported from the outside of the heater insert and passed through the shield.
  • the present holding arrangement 100 according to the invention offers the significant advantage that far fewer attachment points on the outside of the heating insert 510 and passages through the shielding 300 are required to attach at least the heating element 400 . Since every passage through the shielding 300 leads to thermal losses, the holding arrangement 100 according to the invention is solely based on energy advantageous from a point of view.
  • the holding arrangement 100 according to the invention allows a plurality of heater holders 110 to be fastened to support elements 230.
  • the holding arrangement 100 allows a modular construction of a hot zone with fewer individual parts and fewer or no spot welds on the outside of the heating insert 510.
  • the support elements 230 can be provided as semi-finished products and only need to be adapted to different sizes of heating inserts 500 for high-temperature furnaces.
  • heater holders 110 can be installed along the support elements 230 at variable distances.
  • the holding arrangement 100 according to the invention manages with far fewer individual components than devices for supporting heating elements from the prior art, as the comparison with FIGS. 1a to 1c clearly shows.
  • the configuration of the holding arrangement 100 according to the invention comprising the carrier element 230 and the heating holder 110, combines the advantages and functions of several components, resulting in a cost advantage.
  • FIG. 4b shows a front view of the heating insert 500 for a high-temperature furnace from FIG. 4a. It can be seen in this representation that four carrier elements 230 are formed along the circumference.
  • the holding arrangements 100 including heater holders 110 are arranged along the carrier elements 230 .
  • FIG. 4c shows in detail the section—D—from FIG. 4a.
  • a holding arrangement 100 comprising a carrier element 230 and two heater holders 110 which hold the band-shaped heating element 400 .
  • a holding arrangement 100 does not necessarily have to include two heater holders 110 .
  • a holding arrangement 100 according to the invention can also be used for other designs of high-temperature furnaces.
  • Figures 5a to 5f show different views of a carrier element 230.
  • the carrier element 230 is designed as a straight U-rail, which corresponds to a preferred embodiment.
  • FIG. 5a shows the carrier element 230 in a side view.
  • FIG. 5b shows the carrier element 230 in a plan view of the closed side of the U-profile.
  • recess openings 240 are provided on the carrier element 230 and are designed for the introduction of a fastening section of a heater holder 110 (heater holder not shown here).
  • FIG. 5c shows the carrier element 230 in a cross section.
  • Figure 5d shows the detail - D - from Figure 5b.
  • a relief opening 240 is shown in detail.
  • the recess opening 240 in this preferred embodiment has an essentially square basic shape, with a recess 250 being formed along each of the side edges.
  • the recesses 250 correspond to the notches 130 on the spring element 120 of the heater holder 110.
  • the spring elements 120 of the heater holder 110 are elastically deflected; in the locking position, the notches 130 coming to rest in the recesses 250 block the heater holder 110 against being pulled out of the carrier element 230. In the locking position, provision can be made for the spring elements 120 to snap back into a relaxed state after elastic deflection for insertion. However, it can also be provided that the spring elements 120 continue to be at least in the locking position have a residual elastic pretension which pulls the heater holder 110 onto the carrier element 230 .
  • the spring elements 120 can be pressed together and the heater holder 110 can be pulled out.
  • the configuration of the recess opening 240 and the recesses 250 allows a heater holder 110 to be inserted in positions offset by 90°. This makes the carrier element 230 designed in this way universally applicable.
  • the arrangement of the recesses 250 at the recess opening 240 could also be designed differently: for example, recesses 250 could be offset by an angle other than 90° in order to allow a heating element 400 to run at an angle.
  • the cut-out openings 240 are preferably axisymmetric, so that the heater holder 110 can be used in at least two different orientations. If a cut-out opening 240 is essentially square, as shown here, a heater holder 110 with a correspondingly designed fastening section 150 can be positioned in four different positions, each offset by 90° be introduced.
  • Figure 5f shows a carrier element 230 in an alternative embodiment in cross section
  • the carrier element 230 has latching elements 260 which bring about a form-fitting connection between the heater holder 110 and the carrier element 230 between correspondingly designed spring elements 120 of a heater holder 110 in the locking position.
  • the locking elements 260 can be designed, for example, as locally applied knobs or continuous beads.
  • spring elements 120 are formed on the heater holder 110 so that they surround the carrier element 230 at least partially on the outside and with the Latching elements 260 can form a form fit in the locking position.
  • the spring elements 120 are preferably shaped correspondingly, for example by recesses or grooves that can hook into the latching elements 260.
  • Figures 6a to 6d show views of heater holders 110 according to the invention according to an embodiment.
  • Figure 6a shows a perspective view of a heater holder 110.
  • FIG. 6b shows a plan view of the rear side of the heater holder 110 from FIG. 6a (viewed from the right with respect to FIG. 6a).
  • Fastening section 150 includes spring elements 120. Notches 130 are present on spring elements 120, which, when connected to a carrier element 230, correspond to recesses 250 in recess opening 240 of carrier element 230, in order to block heater holder 110 against being pulled out of carrier element 230 in a locking position .
  • FIG. 6c shows an illustration that is slightly tilted compared to FIG. 6b in order to make both spring elements 120 visible.
  • FIG. 6d shows a perspective representation of the heater holder 110, a special holding structure 140 being formed here.
  • the holding structure 140 is a ceramic insert in corresponding recesses in the wings facing away from the fastening section 150! of the heater holder 110 is realized. Forming the holding structure 140 as a ceramic insert is advantageous in order to electrically insulate the heater holder 110 from the heating element 400 to be accommodated (not shown here).
  • the holding structure 140 is here also designed as a mouth-shaped opening—particularly with regard to the geometry. This configuration is particularly suitable for carrying a strip-shaped heating element 400 together with a heating holder 110 of the same design. For this purpose, two heater holders 110 are fastened to a carrier element 230 with holding structures 140 facing them and thus form a holding arrangement 100, as shown in FIG. 2, for example. As previously discussed, the support structures 140 may be configured differently for alternative forms of heating elements 400 .
  • FIG. 8e shows, for example, an alternative form of a holding structure 140 as a ceramic sleeve.
  • the heater holder 110 advantageously allows holding structures 140 of different designs to be accommodated.
  • the heater holder 110 is preferably made of sheet metal.
  • the heater holder 110 is manufactured in one piece from a single sheet metal blank.
  • the sheet metal blank is folded for this purpose.
  • the heater holder 110 shaped in this way allows a tool-free insertion of a ceramic insert as a holding structure 140.
  • This representation of the heater holder 110 is particularly economical.
  • the heater holder 110 according to the invention is preferably made of a refractory metal or a refractory metal alloy and preferably only has an electrically insulating partial area. Compared to all-ceramic solutions, this means that the thermo-mechanical resistance is higher and the applicable temperature range is significantly increased.
  • the holding structure 140 is preferably designed as a ceramic insert.
  • the ceramic insert can be easily exchanged without affecting the rest of the heater holder 110 or the heating element 400, which means that there is easy exchangeability that can also be carried out by a layperson.
  • the heater holder 110 according to the invention is designed not to pass through the shield itself, as a result of which the thermal losses during operation are significantly reduced.
  • the heater holder 110 By adapting the holding structure 140, the heater holder 110 according to the invention allows any desired cross-sectional geometries and configurations of heating elements 400 to be held. Thus, the same base body of a heater holder 110 could accommodate holding structures 140 of different design.
  • the heater holder 110 according to the invention can be used universally: gas lines or measuring systems could also be routed with the heater holder 110 .
  • the fixation of the heater holder 110 via a snap connection facilitates assembly. Additional security components such as pins or cotter pins can be dispensed with.
  • Typical dimensions of the complete heater holder 110 are several centimeters, for example the heater holder 110 can measure between two and twenty centimeters in its longitudinal extent, the longitudinal extent being the y-direction of the coordinate system added as an aid to FIG. 6d.
  • wall thicknesses in the range of 0.2 mm to 3 mm have proven to be sufficient.
  • the heater holder 110 is made from a material with a melting point greater than 1200°C.
  • the heater holder 110 is particularly preferably made of refractory metal or a refractory metal alloy.
  • FIG. 7 shows a holding arrangement 100 comprising, in this example, two heater holders 110 which are connected to a carrier element 230 via the respective fastening section 150 .
  • the heater holders 110 have holding structures 140, which in this embodiment are designed as ceramic inserts.
  • the holding structures 140 are designed here as mouth-shaped openings.
  • the holding arrangement 100 is particularly suitable for holding a strip-shaped heating element 400 (not shown) via the holding structures 140 facing one another and each forming a receptacle.
  • This form of holding band-shaped heating elements 400 is particularly advantageous.
  • the assembly of the heating elements 400 is simple.
  • the heater holder 110 can be used for all widths and shapes of heating elements, in the simplest way because the heater holder 110 is spaced differently.
  • FIG. 8 illustrates the multiplicity of possible configurations of holding arrangements 100 by designing the carrier element 230 and the recess openings 240.
  • the carrier elements 230 are shown in a plan view. For the sake of clarity, no heater holders 110 are shown.
  • the block arrows each show a possible orientation of holding structures 140 to one another.
  • two heater holders 110 on separate carrier elements 230 face each other.
  • a particularly wide band-shaped heating element 400 could be supported.
  • a particularly wide meandering heating element 400 could be supported.
  • Figures 9a - 9c show different options for arranging support elements 230.
  • Figure 9a shows a selection of possible arrangements of support elements 230 on flat shields 300.
  • FIG. 9b shows a selection of possible radial arrangements of support elements 230 for round shields 300, for example for cover shields.
  • Figure 9c shows axial arrangements of support elements 230 for cylindrical shields 300.
  • Figures 10a and 10b show exemplary and non-exhaustive configurations of heater holders 110 with regard to their holding structure 140.
  • Figure 10b shows a heater holder 110 with two fastening sections 150 and a holding structure 140, in particular for accommodating a strip-shaped heating element 400.
  • FIG. 10b can also be formed on a heater holder 110 with only one fastening section 150.
  • Figure 10c uses block arrows to illustrate the compression of spring elements 120 of heater holder 110.
  • heating element heating tape, heating conductor

Abstract

A holding arrangement for securing of at least one heating element (400) for a high-temperature furnace, the holding arrangement (100) comprising at least one carrier element (230) made of a metallic material having a melting point of greater than 1200°C, at least one heater holder (110) made of a metallic material having a melting point of greater than 1200°C, wherein the heater holder (110) and/or the carrier element (230) includes at least one elastically deformable spring element (120), and the heater holder (110) and the carrier element (230) are designed to adopt a fixing position under force-fitting action or a locking position under form-fitting action relative to one another with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element (120).

Description

ANORDNUNG ZUR BEFESTIGUNG EINES HEIZELEMENTS ARRANGEMENT FOR FIXING A HEATING ELEMENT
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung wenigstens eines Heizelements für einen Hochtemperaturofen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Heizungshalter. The present invention relates to an arrangement for fastening at least one heating element for a high-temperature furnace according to the preamble of claim 1 and a heater holder.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Befestigung wenigstens eines Heizelements für einen elektrisch über Heizelemente zu beheizenden Hochtemperaturofen, insbesondere metallischen Hochtemperaturofen. In particular, the invention relates to an arrangement for fastening at least one heating element for a high-temperature furnace, in particular a metallic high-temperature furnace, to be heated electrically via heating elements.
Ein sogenannter Heizeinsatz (engl. hot zone ) eines elektrischen Hochtemperaturofens besteht im Wesentlichen aus Komponenten zur A so-called hot zone of an electric high-temperature furnace essentially consists of components for
- Erreichung hoher Temperaturen, der Heizung, - reaching high temperatures, heating,
- Vermeidung von Wärmeverlusten, der Abschirmung, - Avoidance of heat loss, shielding,
- Stromversorgung, dem Stromanschluss, - power supply, the power connection,
- Ablage einer Ofenbeladung, dem Chargenträger, - Storage of a furnace load, the charge carrier,
- Versorgung der Anlage mit Prozess- oder Kühlgas, dem Gassystem. - Supply of the plant with process or cooling gas, the gas system.
Eine Heizung besteht im Wesentlichen aus einem Widerstandsheizelement, welches als Blech, Stab, Draht, Litze, Seil, Gewebe, Geflecht oder ähnlichem ausgeführt sein kann. Dieses im Folgenden beispielhaft als Heizband bezeichnete Widerstandsheizelement wird durch Heizungshalter und Stromanschlüsse fixiert. Im Heizeinsatz können mehrere Heizbänder angeordnet werden, sodass es dann notwendig ist, Heizungshalter in unterschiedlichen Richtungen, z.B. axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung, mehrfach anzuordnen. A heater essentially consists of a resistance heating element, which can be designed as a sheet metal, rod, wire, stranded wire, cable, fabric, braid or similar. This resistance heating element, which is referred to as a heating strip in the following example, is fixed by heating holders and power connections. Several heating strips can be arranged in the heating insert, so that it is then necessary to arrange heating holders several times in different directions, e.g. axial direction and also in the circumferential direction.
Die Heizungshalter gewährleisten einerseits die Abstützung der verwendeten Heizbänder, andererseits erfüllen sie auch eine Stützfunktion für die Abschirmung. Diese Abschirmung besteht aus einer oder mehreren Lagen Isolationsmaterial und/oder Blechen, die jeweils über eine Vorrichtung zur Distanzierung voneinander getrennt werden. In bekannten Anordnungen werden die Heizungshalter an der Außenseite durch ein Stützgestell getragen. Ein bekannter Aufbau eines Hochtemperaturofens geht beispielsweise der EP0303420 A1 hervor. Nach Stand der Technik wird jeder Heizungshalter zur Befestigung durch die Abschirmung hindurchgeführt. Das bedeutet, dass jeder Heizungshalter die Abschirmleistung beeinträchtigt und damit zu den thermischen Verlusten während des Betriebes des Ofens beiträgt. Darüber hinaus werden Heizungshalter oft am äußeren Stützgestell durch eine Schweißverbindung fixiert, was kostenintensiv in der Herstellung und damit ein wesentlicher Kostenfaktor für den gesamten Heizeinsatz ist. On the one hand, the heater holders ensure the support of the heating tapes used, on the other hand they also fulfill a supporting function for the shielding. This shielding consists of one or more layers of insulation material and/or metal sheets, each of which is separated from one another by a spacer device. In known arrangements, the heater holders are supported on the outside by a support frame. A known construction of a high-temperature furnace is evident, for example, from EP0303420 A1. According to the prior art, each heater holder is passed through the shield for attachment. This means that each heater holder affects the shielding performance and thus contributes to the thermal losses during the operation of the stove. In addition, heater holders are often fixed to the outer support frame by a welded connection, which is cost-intensive to manufacture and therefore a significant cost factor for the entire heating application.
Ein weiterer Mangel der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist es, dass für unterschiedliche Heizbandbreiten angepasste Heizungshalter erforderlich sind. Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, einen Heizbandhalter, der für ein schmales Band vorgesehen ist, für ein breiteres Band zu verwenden. Auf Grund der wechselnden Anforderungen an die Heizbandbreite ist eine kostengünstige Vorproduktion und Lagerhaltung zur Reduzierung von Rüstkosten nicht wirtschaftlich möglich. A further shortcoming of the solutions known from the prior art is that heating holders adapted to different heating strip widths are required. This means that it is not possible to use a heating tape holder intended for a narrow tape with a wider tape. Due to the changing requirements for the width of the heating tape, cost-effective pre-production and warehousing to reduce set-up costs is not economically feasible.
Ferner ist es durch die bereits zuvor beschriebene Schweißverbindung des Heizungshalters nicht möglich, bei Beschädigung oder Bruch eines Halters, diesen einfach auszutauschen. Ist dies notwendig, führt das zu einem sehr aufwändigen Reparatureinsatz, welcher nur durch besonders geschultes Personal durchführbar ist. Furthermore, due to the previously described welded connection of the heater holder, it is not possible to simply replace a holder if it is damaged or broken. If this is necessary, this leads to a very complex repair operation, which can only be carried out by specially trained personnel.
Ein weiterer Mangel, der durch eine fixe Verbindung der Heizungshalter mit dem Stützgestell entsteht, ist die starre Anordnung oder Positionierung der Heizungshalter im Inneren des Heizeinsatzes. Um die Stützfunktion für die Abschirmung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Heizungshalter in begrenzten Abständen voneinander anzuordnen. Eine spätere Änderung der Anordnung und damit ein Umrüsten auf eine andere Anordnung der Heizelemente ist nicht möglich. Another deficiency caused by a fixed connection of the heater holder to the support frame is the rigid arrangement or positioning of the heater holder inside the heater insert. In order to ensure the support function for the shielding, it is necessary to arrange the heater holders at limited distances from one another. A later change in the arrangement and thus a conversion to a different arrangement of the heating elements is not possible.
Ein weiterer Mangel der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen betrifft die Gestaltung des Heizungshalters selbst: ein Heizungshalter umfasst nach dem Stand der Technik zumindest zum Teil eine nichtleitende Keramik, um das Heizband von den restlichen Komponenten des Heizeinsatzes elektrisch zu isolieren. Ist dieses Keramikbauteil zu tauschen, muss der Heizungshalter zerlegt werden, ohne weitere Komponenten des Heizeinsatzes, inklusive das Heizband oder den verschweißten Schaft des Heizungshalters selbst, zu beschädigen. Dieser Wartungseinsatz ist nur durch besonders geschultes Personal zu bewerkstelligen. Another shortcoming of the solutions known from the prior art relates to the design of the heater holder itself: according to the prior art, a heater holder comprises at least partly a non-conductive ceramic, to electrically insulate the heating tape from the rest of the heating element components. If this ceramic component needs to be replaced, the heater holder must be dismantled without damaging other components of the heater insert, including the heating band or the welded shaft of the heater holder itself. This maintenance work can only be carried out by specially trained personnel.
Ein rein keramischer Heizungshalter, wie er nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise in der US2006196866 (A1) beschrieben, eingesetzt wird, verfügt nicht über die notwendige thermo-mechanische Widerstandsfähigkeit bei hoher Einsatztemperatur, um Abschirmung und Heizband zu stützen. Durch die hohe Sprödigkeit von keramischen Materialien neigt so ein Halter zum katastrophalen Versagen bei zu hoher mechanischer Belastung. A purely ceramic heater holder, as used according to the prior art, as described for example in US2006196866 (A1), does not have the necessary thermo-mechanical resistance at high operating temperatures to support the shielding and heating strip. Due to the high brittleness of ceramic materials, such a holder tends to catastrophic failure under excessive mechanical stress.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen verbesserten Heizungshalter sowie eine verbesserte Halteanordnung zur Befestigung wenigstens eines Heizelements für einen Hochtemperaturofen anzugeben. indem die erfindungsgemäße Halteanordnung zur Befestigung wenigstens eines Heizelements umfasst: wenigstens ein Trägerelement aus einem metallischen Werkstoff mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C, wenigstens einen Heizungshalter aus einem metallischen Werkstoff mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C, wobei der Heizungshalter und / oder das Trägerelement wenigstens ein elastisch verformbares Federelement aulweist, und der Heizungshalter und das Trägerelement dazu ausgebildet sind, unter zumindest vorübergehender elastischer Auslenkung des wenigstens einen Federelements eine Fixierposition unter Wirkung von Kraftschluss oder eine Verriegelungsposition unter Wirkung von Formschluss zueinander einzunehmen, werden mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erzielt: Der Heizungshalter und das Trägerelement sind aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet und weisen damit allein hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften Vorteile gegenüber keramischen Lösungen auf. The object of the present invention is to specify an improved heater holder and an improved holding arrangement for fastening at least one heating element for a high-temperature furnace. in that the holding arrangement according to the invention for fastening at least one heating element comprises: at least one carrier element made of a metallic material with a melting point greater than 1200°C, at least one heater holder made of a metallic material with a melting point greater than 1200°C, the heater holder and/or the If the carrier element has at least one elastically deformable spring element, and the heater holder and the carrier element are designed to assume a fixing position with the effect of frictional locking or a locking position with the effect of positive locking with respect to one another, with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element, several advantages over the prior art technique achieved: The heater holder and the carrier element are made of a metallic material and therefore have advantages over ceramic solutions solely with regard to the mechanical properties.
Bevorzugt sind Heizungshalter und das Trägerelement aus einem hochtemperaturbeständigen metallischen Werkstoff gebildet, insbesondere aus einem Refraktärmetall oder einer Refraktärmetalllegierung. Es wäre vorstellbar, dass der Heizungshalter und das Trägerelement aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Unter anderem bezüglich der thermischen Ausdehnung kann es günstig sein, wenn beide aus dem gleichen Werkstoff bestehen. The heater holder and the carrier element are preferably formed from a high-temperature-resistant metallic material, in particular from a refractory metal or a refractory metal alloy. It would be conceivable that the heater holder and the carrier element consist of different materials. With regard to thermal expansion, among other things, it can be advantageous if both are made of the same material.
Zur Klarstellung und zur Vermeidung von Irrtümern bei einer Übersetzung sei festgestellt, dass keramisches Feuerfestmaterial im Englischen als „refractory/ refractories“ bezeichnet wird. Im Deutschen wiederum bezeichnet „refraktär“ eine bestimmte Gruppe von Metallen. Unter Refraktärmetallen werden im Zusammenhang mit dieser Anmeldung die Metalle der 4. Gruppe (Titan, Zirconium und Hafnium), der 5. Gruppe (Vanadium, Niob, Tantal) und der 6. Gruppe (Chrom, Molybdän, Wolfram) des Periodensystems sowie Rhenium und Legierungen der genannten Elemente (Refraktärmetalllegierungen) verstanden. Unter Refraktärmetalllegierungen sind Legierungen mit wenigstens 50 at. % (Atom- Prozent) des betreffenden Elements gemeint. For clarification and to avoid errors in a translation, it should be noted that ceramic refractory material is referred to in English as "refractory / refractories". In German, on the other hand, "refractory" refers to a specific group of metals. In connection with this application, refractory metals are the metals of group 4 (titanium, zirconium and hafnium), group 5 (vanadium, niobium, tantalum) and group 6 (chromium, molybdenum, tungsten) of the periodic table, as well as rhenium and Alloys of the elements mentioned (refractory metal alloys) understood. By refractory metal alloys is meant alloys containing at least 50 at % (atomic percent) of the element in question.
Bevorzugt sind Heizungshalter und Trägerelement aus Molybdän oder Wolfram oder Legierungen davon gebildet. The heater holder and carrier element are preferably made of molybdenum or tungsten or alloys thereof.
Das Trägerelement ist insbesondere als Schiene, weiter bevorzugt als U- Schiene ausgeführt. Damit kann für das Trägerelement auf günstiges Halbzeug zurückgegriffen werden. Ferner weist das Trägerelement als profilierte Schiene eine hohe Steifigkeit auf. Alternativ könnte als Trägerelement auch ein Band oder ein gewölbtes Blech eingesetzt werden. Aus Steifigkeitsgründen ist ein Trägerelement mit profiliertem Querschnitt bevorzugt. Auch ein geschlossenes Profil wäre ersetzbar. The carrier element is designed in particular as a rail, more preferably as a U-rail. This means that inexpensive semi-finished products can be used for the carrier element. Furthermore, as a profiled rail, the carrier element has a high degree of rigidity. Alternatively, a band or a curved metal sheet could also be used as the carrier element. A carrier element with a profiled cross-section is preferred for reasons of rigidity. A closed profile could also be replaced.
Der Heizungshalter und das Trägerelement sind dazu ausgebildet, in einem Zusammenbau eine Fixierposition und / oder Verriegelungsposition einzunehmen. Fixierposition bedeutet, dass Heizungshalter und Trägerelement kraftschlüssig verbunden und zueinander positioniert sind, ohne dass zwangsläufig auch eine Verriegelung über einen Formschluss besteht Besteht ein Formschluss, ist von einer Verriegelungsposition die Rede. The heater holder and the carrier element are designed to assume a fixing position and/or locking position in an assembly. Fixing position means that the heater holder and carrier element are connected in a non-positive manner and are positioned relative to one another, without there necessarily also being a locking via a form fit. If there is a form fit, this is referred to as a locking position.
Der Heizungshalfer und das Trägerelement werden unter zumindest zeitweiser Ausienkung des wenigstens einen Federelements verbunden. The heater element and the carrier element are connected with the at least one spring element being deflected at least temporarily.
In der verbundenen Anordnung von Heizungshalter und Trägerelement kann eine durch die elastische Auslenkung des wenigstens einen Federelements bewirkte Federkraft aufrecht sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in der verbundenen Anordnung das wenigstens eine Federelement zurückschnappt und damit keine Federkraft mehr ausübt. In the connected arrangement of heater holder and carrier element, a spring force caused by the elastic deflection of the at least one spring element can be maintained. However, it can also be provided that in the connected arrangement the at least one spring element snaps back and thus no longer exerts any spring force.
Der Heizungshalter weist einen Befestigungsabschnitt auf, über weichen der Heizungshalter mit dem Trägerelement verbunden werden kann. The heater holder has a fastening section, via which the heater holder can be connected to the carrier element.
Für die Verbindung von Heizungshalter und Trägerelement sind bevorzugt keine weiteren Befestigungsmittei erforderlich. No further fastening means are preferably required for the connection of the heater holder and the carrier element.
Dies reduziert die Anzahl von zu bevorratenden Ersatzteilen und erleichtert die Montage. This reduces the number of spare parts to be stocked and simplifies assembly.
In einer ersten Ausgestaltung sind der Heizungshalter und das Trägerelement dazu ausgebildet, eine, durch elastische Verformung des Federelements bewirkte, kraftschlüssige Verbindung zwischen Heizungshalter und Trägerelement einzugehen. In anderen Worten kann in dieser ersten Ausgestaltung in der Fixierposition eine reine kraftschlüssige Klemmverbindung zwischen Heizungshalter und Trägerelement bestehen. In a first embodiment, the heater holder and the carrier element are designed to enter into a non-positive connection between the heater holder and the carrier element caused by elastic deformation of the spring element. In other words, in this first configuration, in the fixing position, there can be a purely non-positive clamping connection between the heater holder and the carrier element.
Eine kraftschlüssige Klemmverbindung zwischen Heizungshalter und Trägerelement kann in der einfachsten Form so realisiert sein, dass der Heizungshalter als Federelemente elastisch auslenkbare Schenkel aufweist, die bei einem Aufstecken des Heizungshalters auf das Trägerelement dieses äußerlich umgreifen und durch die Federkraft der elastischen Auslenkung eine Fixierposition bewirken. In einer Variante dieser Ausführung sind Federelemente am Trägerelement ausgebildet, die den Heizungshalter abschnittsweise umfassen und klemmen. Wegen einer etwaigen Relaxation der Federkraft durch Betriebstemperaturen kann es sinnvoll sein, eine Formgebung von Trägerelement und der Federelemente so aufeinander anzupassen, dass auch bei einem Nachlassen der Federkraft eine Hemmung gegenüber einem Auszug besteht. A non-positive clamping connection between the heater holder and the carrier element can be implemented in the simplest form in such a way that the heater holder has elastically deflectable legs as spring elements which, when the heater holder is pushed onto the carrier element, grip the latter externally and bring about a fixing position through the spring force of the elastic deflection. In a variant of this embodiment, spring elements are formed on the carrier element, which partially surround and clamp the heater holder. Because of a possible relaxation of the spring force due to operating temperatures, it can be useful to adapt the shape of the carrier element and the spring elements to one another in such a way that even if the spring force decreases, there is an inhibition against extension.
In einer ersten bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Heizungshalter und / oder ein Trägerelement wenigstens ein Rastelement aufweisen, weiches Rastelement in einer Verriegeiungsposition eine formschlüssige Verbindung zwischen Heizungshalter und Trägerelement bewirkt. Dies beschreibt eine Schnappverbindung derart, dass zumindest ein Formschluss und somit eine Verriegelungsposition zwischen Heizungshalter und Trägerelement gebildet wird. In a first preferred development, it is provided that a heater holder and/or a carrier element have at least one latching element, which latching element brings about a form-fitting connection between the heater holder and carrier element in a locking position. This describes a snap connection such that at least one form fit and thus a locking position is formed between the heater holder and the carrier element.
Auch bei einem etwaigen Nachlassen der Federkraft besteht dadurch eine wirksame Hemmung gegenüber einem Auszug. Even if the spring force decreases, there is an effective impediment to pulling it out.
Das wenigstens eine Rastelement kann auf dem Heizungshalter und / oder dem Trägerelement ausgebildet sein. The at least one latching element can be formed on the heater holder and/or the carrier element.
Beispielsweise kann der Heizungshalter ein Federelement mit einem Rastelement aufweisen, welches in eine entsprechende Ausnehmung im Trägerelement eingreifen kann, oder umgekehrt kann das Federelement eine Ausnehmung aulweisen, die mit einem Rastelement am Trägerelement korrespondiert. For example, the heater holder can have a spring element with a latching element which can engage in a corresponding recess in the carrier element, or conversely the spring element can have a recess which corresponds to a latching element on the carrier element.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass am Heizungshalter wenigstens ein Federelement ausgebildet ist und das Trägerelement wenigstens eine Aussparungsöffnung zur Einführung des wenigstens einen Federelements des Heizungshalters aufweist, wobei das wenigstens eine Federelement im eingeführten Zustand eine formschlüssige Verbindung mit der Aussparungsöffnung des Trägerelements bildet. Nach dieser Weiterbildung wird die Halteanordnung zur Befestigung eines Heizelements so realisiert, dass ein Heizungshalter über seinen Befestigungsabschnitt in das Trägerelement gesteckt ist. Es ergibt sich dadurch eine besonders steife Verbindung. Durch den Formschluss ist darüber hinaus eine Sicherung gegenüber Auszug gewährleistet. It can preferably be provided that at least one spring element is formed on the heater holder and the support element has at least one recess opening for inserting the at least one spring element of the heater holder, the at least one spring element forming a positive connection with the recess opening of the support element when inserted. According to this development, the holding arrangement for fastening a heating element is implemented in such a way that a heating holder is inserted into the carrier element via its fastening section. This results in a particularly rigid connection. Through the positive locking is also guaranteed against being pulled out.
Weiter bevorzugt ist es, dass das wenigstens eine Federelement des Heizungshalters eine Ausklinkung aufweist, derart, dass im eingeführten Zustand des Befestigungsabschnitts in die Aussparungsöffnung die Ausklinkung eines Federelements mit der Ausnehmung der Aussparungsöffnung des Trägerelements eine formschlüssige Verbindung bildet. In anderen Worten bildet die Ausklinkung mit der Ausnehmung der Aussparungsöffnung eine Verhakung. It is further preferred that the at least one spring element of the heater holder has a notch such that when the fastening section is inserted into the recess opening, the notch of a spring element forms a positive connection with the recess of the recess opening of the carrier element. In other words, the notch forms a hook with the recess of the recess opening.
Für Ausführungsbeispiele mit Federelementen am Heizungshalter ist es generell bevorzugt, dass der Heizungshalter zwei gegenüberliegende elastisch auslenkbare Schenkel als Federelemente aufweist. Damit ist eine besonders einfache händische Auslenkung der Federelemente ermöglicht. For exemplary embodiments with spring elements on the heater holder, it is generally preferred that the heater holder has two opposing, elastically deflectable legs as spring elements. This enables a particularly simple manual deflection of the spring elements.
Bevorzugt ist es weiter, dass die Aussparungsöffnung des Trägerelements wenigstens zwei um einen Winkel versetzte Ausnehmungen aufweist. Dies erlaubt das Einnehmen der Verriegeiungsposition zwischen Heizungshalter und Trägerelement in verschiedenen Positionen, entsprechend dem Winkelversatz der Ausnehmungen. It is further preferred that the recess opening of the carrier element has at least two recesses offset by an angle. This allows the locking position between the heater holder and the carrier element to be assumed in different positions, depending on the angular offset of the recesses.
Bevorzugt weist der Heizungshalter eine Haltestruktur zur Aufnahme eines Heizelements auf. Die Haltestruktur kann einstückig mit dem Heizungshalter ausgebildet sein, oder bevorzugt lösbar mit diesem verbunden sein. Bevorzugt ist die Haltestruktur als keramischer Einsatz gebildet. Weiter bevorzugt ist die Haltestruktur als in den Heizungshalter klemmbarer keramischer Einsatz gebildet. The heater holder preferably has a holding structure for accommodating a heating element. The holding structure can be formed in one piece with the heater holder, or preferably be releasably connected to it. The holding structure is preferably formed as a ceramic insert. More preferably, the holding structure is formed as a ceramic insert that can be clamped into the heater holder.
In einer bevorzugten Ausführung der Halteanordnung ist vorgesehen, dass die Halteanordnung zwei Heizungshalter mit Haltestrukturen umfasst, welche Haltestrukturen eine maulförmige Öffnung aufweisen und die Heizungshalter in der Halteanordnung so zueinander orientiert sind, dass die maulförmigen Öffnungen der Haltestrukturen einander zugewandt sind. In der hier definierten Weiterbildung weisen Haltestrukturen zweier Heizungshalter zueinander, wodurch eine besonders vorteilhafte Halterung bandförmiger Heizelemente gegeben ist. A preferred embodiment of the holding arrangement provides that the holding arrangement comprises two heater holders with holding structures, which holding structures have a mouth-shaped opening and the heater holders in the holding arrangement are oriented towards one another such that the mouth-shaped openings of the holding structures face one another. In the one defined here In a further development, holding structures of two heater holders point towards one another, as a result of which a particularly advantageous holding of strip-shaped heating elements is provided.
Es soll klargestellt werden, dass eine Halteanordnung nicht zwingend mehrere Heizungshalter umfassen muss. Bei entsprechender Ausgestaltung der Haltestrukturen kann ein Heizungshalter pro Halteanordnung genügen. It should be made clear that a holding arrangement does not necessarily have to include several heater holders. With a corresponding configuration of the holding structures, one heater holder per holding arrangement can suffice.
Das Heizelement selbst ist nicht Teil der geschützten Vorrichtung. Die Nennung des Heizelements dient zur Klarstellung der Eignung der Vorrichtung, ein Heizelement aufzunehmen und zu halten. The heating element itself is not part of the protected device. The naming of the heating element serves to clarify the suitability of the device for receiving and holding a heating element.
Schutz wird auch begehrt für einen Heizungshalter in Alleinstellung, weicher Heizungshalter aus einem Material mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C besteht, und der Heizungshalter einen Befestigungsabschnitt umfassend wenigstens ein Federelement aufweist, und der Befestigungsabschnitt unter zumindest zeitweiser elastischer Auslenkung des wenigstens einen Federelements in ein Trägerelement einführbar ist, um in einer eingeführten Lage mit dem Trägerelement eine kraft- und / oder formschlüssige Verbindung einzugehen. Protection is also sought for a heater holder on its own, which heater holder consists of a material with a melting point of greater than 1200°C, and the heater holder has a fastening section comprising at least one spring element, and the fastening section with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element in a Carrier element can be inserted in order to enter into a non-positive and / or positive connection in an inserted position with the carrier element.
Der Heizungshalter ist dazu ausgebildet, unter zumindest vorübergehender elastischer Auslenkung des wenigstens einen Federelements eine Fixierposition und / oder Verriegelungsposition unter Wirkung von Kraft- und / oder Formschluss zueinander einzunehmen. The heater holder is designed to assume a fixing position and/or locking position with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element under the effect of force and/or positive locking to one another.
Fixierposition bedeutet, dass der Heizungshalter und ein Trägerelement kraftschlüssig verbunden und zueinander positioniert sind, ohne dass zwangsläufig auch eine Verriegelung über einen Formschluss besteht. Verriegelungsposition bedeutet, dass der Heizungshalter in dieser Verriegelungsposition formschlüssig gegenüber einem Auszug aus dem Trägerelement gesichert ist. In der Verriegeiungsposition kann zusätzlich auch ein Kraftschluss bestehen. Fixing position means that the heater holder and a carrier element are connected in a non-positive manner and are positioned relative to one another, without there necessarily also being a locking via a form fit. Locking position means that in this locking position the heater holder is positively secured against being pulled out of the support element. In the locking position, there can also be a frictional connection.
Zur Erreichung der Verriegeiungsposition wird der Heizungshalter unter elastischer Verformung des Federelements in das Trägerelement eingeführt. In der Verriegelungsposition federt das Federelement zumindest teilweise zurück und sperrt den Heizungshalter gegenüber einem Auszug aus den Trägerelement. In order to reach the locking position, the heater holder is inserted into the carrier element with elastic deformation of the spring element. In the locking position, the spring element springs back at least partially and blocks the heater holder against being pulled out of the support element.
Insbesondere besteht zwischen einer zur Einführung eines dazu vorgesehenen Befestigungsabschnitts des Heizungshalters und einer entsprechend ausgebildeten Aussparungsöffnung an der Schiene in der Verriegeiungsposition ein Formschluss zwischen dem eingeführten Abschnitt des Heizungshalters und der Schiene. Eine Auszugssicherung über Formschluss bedeutet, dass der in die Schiene eingeführte Abschnitt des Heizungshalters mit der Aussparungsöffnung an der Schiene so korrespondiert, dass der eingeführte Abschnitt in der Verriegeiungsposition geometrisch einen Auszug sperrt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Rückstellbestreben der zur Einführung aufgeprägten elastischen Kräfte am Heizungshalter eine Hemmung gegenüber einem Auszug bewirkt. In anderen Worten kann der elastisch verformte Abschnitt des Heizungshalters zusammen mit der Schiene auch ohne Formschluss eine Klemmkraft gegenüber einem Auszug entfalten. In particular, there is a positive connection between the inserted section of the heater holder and the rail between a fastening section of the heater holder provided for this purpose and a correspondingly designed recess opening on the rail in the locking position. Pull-out protection via positive locking means that the section of the heater holder inserted into the rail corresponds to the recess opening on the rail in such a way that the inserted section geometrically blocks a pull-out in the locking position. As an alternative or in addition, it can be provided that the elastic forces exerted on the heater holder for the purpose of insertion bring about an inhibition against pulling out. In other words, the elastically deformed section of the heater holder together with the rail can develop a clamping force in relation to an extension, even without a form fit.
Unter einer Sicherung gegenüber einem Auszug wird verstanden, dass der Heizungshalter durch übliche Betriebslasten nicht aus der Schiene gezogen wird. Übliche Betriebslasten sind insbesondere Spannungen durch thermische Ausdehnung sowie statische Lasten durch das Gewicht der Heizungshalter sowie der Heizelemente. Übliche Betriebslasten sind dem konstruierenden Fachmann bekannt und / oder kann er diese berechnen und / oder durch Versuche ermitteln. Somit sind die in der Verriegelungsposition notwendigen Haltekräfte gegenüber einem unerwünschten Auszug des Heizungshalters aus der Schiene dem Fachmann zugänglich. Securing against being pulled out means that the heater holder is not pulled out of the rail by normal operating loads. Common operating loads are, in particular, stresses due to thermal expansion and static loads due to the weight of the heater holder and the heating elements. The design specialist is familiar with the usual operating loads and/or can calculate them and/or determine them through tests. Thus, the necessary holding forces in the locking position against an undesired pull-out of the heater holder from the rail are accessible to a person skilled in the art.
Die zur Einführung des Heizungshalters aufzubringenden elastischen Kräfte bzw. Verformungen sind vorteilhaft so bemessen, dass sie werkzeugfrei aufgebracht werden können. The elastic forces or deformations to be applied to insert the heater holder are advantageously dimensioned in such a way that they can be applied without tools.
Werkzeugfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Federelement des Heizungshalters durch Fingerkraft ausreichend ausgeienkt werden kann. In this context, tool-free means that the spring element of the heater holder can be sufficiently deflected by finger force.
Die Federelemente des Heizungshalters sind insbesondere als Paar von elastisch auslenkbaren Schenkeln ausgebildet. Die Schenkel werden bei der Fertigung des Heizungshalters vorteilhaft so verformt (beispielsweise abgewinkelt), dass sie erst bei Aufbringung von elastischer Verformung in die Schiene eingeführt werden können. Klarstellend sei ergänzt, dass auch nur ein Federelement am Heizungshalter vorgesehen sein kann und der restliche Befestigungsabschnitt starr ausgeführt ist. Die in der Verriegelungsposition hergesteilte Verbindung zwischenThe spring elements of the heater holder are designed in particular as a pair of elastically deflectable legs. The legs are advantageously deformed in this way during the manufacture of the heater holder (e.g angled) so that they can only be inserted into the rail when elastic deformation is applied. To clarify, it should be added that only one spring element can be provided on the heater holder and the remaining fastening section is rigid. The connection made in the locking position between
Heizungshalter und Schiene ist vorteilhafterweise als lösbar, insbesondere werkzeugfrei lösbar ausgebildet. Heater holder and rail is advantageously designed as detachable, in particular detachable without tools.
An dieser Steile sollen einige Vorteile der Erfindung zusammengefasst werden: At this point, some advantages of the invention should be summarized:
- Die erfindungsgemäße Halteanordnung bringt eine Verringerung von thermischen Verlusten durch Reduktion von Durchführungen durch die Abschirmung. Nicht jeder Heizungshalter muss einzeln durch die Abschirmung geführt werden, sondern die Heizungshalter werden an einer Schiene befestigt, sodass insgesamt weniger Haltepunkte benötigt werden. - The holding arrangement according to the invention reduces thermal losses by reducing the number of bushings through the shielding. Each heater holder does not have to be routed individually through the shielding, but the heater holders are attached to a rail, so that fewer holding points are required overall.
- Es erfolgt keine direkte Wärmeleitung vom Heizband über den Heizbandhalter auf das Stützgestell / die Außenseite des Heizeinsatzes, sondern nur in abgeschwächter Form indirekt über die Schiene und den Schienenhalter (Konsole). - There is no direct heat conduction from the heating tape via the heating tape holder to the support frame / the outside of the heating insert, but only in a weakened form indirectly via the rail and the rail holder (console).
- Durch die geringere Anzahl an Durchführungen ergibt sich auch eine Reduzierung der benötigten Schweißverbindungen, wodurch ein Kostenvorteil gegenüber dem Stand der Technik entsteht. - Due to the smaller number of bushings, there is also a reduction in the required welded joints, which results in a cost advantage over the prior art.
- Die Verbindung der Heizungshalter mit der Schiene erfolgt über ein Stecksystem, wobei beim Einbau die elastische Verformung des Materials ausgenutzt wird und ein Einrasten an einer zuvor definierten Position erzielt wird. Durch annähernd gleiche thermische Ausdehnung der beteiligten Komponenten dieser Verbindung bleibt ein etwaiger Formschluss auch bei Anwendungstemperatur bestehen. - The heater holder is connected to the rail via a plug-in system, whereby the elastic deformation of the material is used during installation and it snaps into place at a previously defined position. Due to the approximately equal thermal expansion of the components involved in this connection, any positive locking is maintained even at the application temperature.
- Durch Tausch der Trägerelemente (Schienen) bzw. ein günstiges Lochbild in der Schiene ist es jederzeit einfach möglich, die Heizungshalter zu repositionieren, ohne dabei die Abschirmung aufwändig adaptieren zu müssen. Damit wird eine Änderung der Heizungskonfiguration, beispielsweise durch Änderung der Anzahl der Heizbänder oder Änderung von Heizbandbreiten oder Änderung der Heizelementgeometrie, möglich. Auch eine unregelmäßige Anordnung ist möglich, wenn dies gewünscht wird. - By exchanging the carrier elements (rails) or a favorable hole pattern in the rail, it is always possible to easily reposition the heater holders without having to laboriously adapt the shielding. This allows a change in the heating configuration, for example by changing the number of heating strips or changing the width of the heating strips or changing the heating element geometry, possible. An irregular arrangement is also possible if this is desired.
Der Austausch von Heizungshaltern ist durch den Laien ohne besondere Kenntnisse und ohne besondere Werkzeuge möglich. The replacement of heater holders is possible by the layman without special knowledge and without special tools.
Für den Austausch wird kein zusätzliches Verbrauchsmaterial benötigt. Generell ist die Anzahl an Einzelteilen im Vergleich zum Stand der Technik stark reduziert. Damit wird der Zusammenbau, die Wartung und der Austausch deutlich vereinfacht und auch eine Lagerhaltung der Einzelkomponenten wirtschaftlich möglich. No additional consumables are required for replacement. In general, the number of individual parts is greatly reduced compared to the prior art. This significantly simplifies assembly, maintenance and replacement, and it is also possible to store the individual components economically.
Die leichte Austauschbarkeit trifft auch auf den elektrisch isolierenden Teil (Haltestruktur) des Heizungshalters zu. The easy interchangeability also applies to the electrically insulating part (support structure) of the heater holder.
Im Vergleich zu rein keramischen Heizungshaltern verfügt die erfindungsgemäße Ausführung über höhere thermo-mechanische Widerstandsfähigkeit. Compared to purely ceramic heater holders, the embodiment according to the invention has higher thermo-mechanical resistance.
Der Heizungshalter kann für alle Breiten und Formen von Heizelementen verwendet werden. The heater holder can be used for all widths and shapes of heating elements.
Die Anordnung kann auch zur Positionierung von Messinstrumenten, wie z.B: Thermoelementen, Drucksensoren usw. verwendet werden. The arrangement can also be used to position measuring instruments such as thermocouples, pressure sensors, etc.
Dadurch wird ein entsprechender Sensor direkt oder mittels eines Adapters, analog zum Heizbandhalter, in die Schiene eingesteckt. As a result, a corresponding sensor is plugged into the rail directly or by means of an adapter, analogous to the heating tape holder.
Die vorgestellte Lösung ist nicht auf eine Öfengröße, -form und Heizerkonfiguration beschränkt, sondern vielseitig anwendbar. So können die Schienen nicht nur axial angeordnet sein, sondern auch radial oder an den Stirnseiten des Heizeinsatzes. Die Aufnahme des Heizungshalters kann frei um dessen Längsachse rotiert werden, sodass nicht nur rechte Winkel zulässig sind. Demnach kann auch ein komplex geformtes mäanderförmiges Heizelement durch die vorgestellte Lösung gehalten werden. Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen: The solution presented is not limited to one furnace size, shape and heater configuration, but can be used in a variety of ways. The rails can not only be arranged axially, but also radially or on the front sides of the heating element. The holder of the heater holder can be freely rotated around its longitudinal axis, so that not only right angles are permitted. Accordingly, a meandering heating element with a complex shape can also be held by the solution presented. Further advantages and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. From the figures show:
Fig. 1a-1c: einen Heizeinsatz für einen Hochtemperaturofen nach dem Stand der Technik in verschiedenen Ansichten 1a-1c: a heating insert for a high-temperature furnace according to the prior art in different views
Fig. 2: eine erfindungsgemäße Halteanordnung in einem ersten Ausführungsbeispiel Fig. 2: a holding arrangement according to the invention in a first embodiment
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Halteanordnung in einer alternativen Darstellung 3: a holding arrangement according to the invention in an alternative representation
Fig. 4a - 4c: einen Heizeinsatz für einen Hochtemperaturofen mit einer erfindungsgemäßen Halteanordnung 4a - 4c: a heating element for a high-temperature furnace with a holding arrangement according to the invention
Fig. 5a - 5c: Darstellungen des Trägerelements Fig. 8a - 8e: Darstellungen des Heizungshalters bzw. Details daraus Fig. 7 eine erfindungsgemäße Halteanordnung in einem weiterenFig. 5a - 5c: Representations of the carrier element Fig. 8a - 8e: Representations of the heater holder or details thereof
Ausführungsbeispiel example
Fig. 8 Beispiele für Anordnungen von Halteanordnungen8 examples of arrangements of holding arrangements
Fig. 9a - 9c Beispiele für Anordnungen von Trägerelementen Fig. 10a - 10c Beispiele für Heizungshalter bzw. Details davon Fig. 9a - 9c Examples of arrangements of carrier elements Fig. 10a - 10c Examples of heater holders or details thereof
Figuren 1a und 1b zeigen einen Heizeinsatz für einen Hochtemperaturofen nach dem Stand der Technik. Figur 1a zeigt - schematisch und ausschnittsweise - eine typische Abschirmung 300 eines metallischen Heizeinsatzes. Die Abschirmung 300 ist aus einem Stapel von beabstandeten Blechen gebildet. Insbesondere sind die Bleche aus einem Refraktärmetall gebildet. In der Regel werden Molybdän und Wolfram sowie Legierungen davon verwendet. In der gezeigten Darstellung setzt sich links von der Abschirmung 300 ein Prozessraum fort, der von der Abschirmung 300 gegenüber einem gekühlten Ofenmantel (nach rechts, nicht gezeigt) isoliert wird. Ein hier bandförmiges Heizelement 400 wird von Heizungshaltern 11 DA getragen. Die - nicht erfindungsgemäßen - Heizungshalter 110A sind als Bügel ausgeführt, die das Heizelement 400 in Position halten. FIGS. 1a and 1b show a heating insert for a high-temperature furnace according to the prior art. FIG. 1a shows--schematically and in part--a typical shielding 300 of a metallic heating insert. The shield 300 is formed from a stack of spaced sheets. In particular, the sheets are formed from a refractory metal. As a rule, molybdenum and tungsten and alloys thereof are used. In the illustration shown, a process space continues to the left of the shield 300 and is insulated by the shield 300 from a cooled furnace jacket (to the right, not shown). A band-shaped heating element 400 here is carried by heater holders 11 DA. The heater holders 110A—not according to the invention—are designed as brackets that hold the heating element 400 in position.
Figur 1b zeigt die Gegebenheiten von Figur 1a in einer Draufsicht. FIG. 1b shows the conditions of FIG. 1a in a plan view.
Durch die Abschirmung 300 hindurch ist eine Stützkonstruktion 310 geführt. Die Stützkonstruktion 310 kann beispielsweise als Profilträger oder als ein Bolzen oder Rohr ausgeführt sein. Eine Stützkonstruktion 310 trägt jeweils einen Heizungshalter 110A. Die Stützkonstruktion 310 ist über eine in die Außenseite 510 des Heizeinsatzes eingeschweißte Hülse befestigt. A support structure 310 is guided through the shielding 300 . The support structure 310 can, for example, be a profile beam or a bolt or pipe. A support structure 310 supports each heater holder 110A. The support structure 310 is attached via a sleeve welded into the outside 510 of the heater insert.
Figur 1c zeigt eine weitere zum Stand der Technik gehörige Ausgestaltung einer Anordnung eines Heizungshalters 110A mit zugehöriger Stützkonstruktion 310 und Abschirmung 300 im Schnitt. Ersichtlich ist der Heizungshalter 110A anders gestaltet als in Figuren 1a und 1b, um den Heizungshalter auf das abweichend ausgeführte Heizelement 400 anzupassen. FIG. 1c shows a further embodiment of an arrangement of a heater holder 110A with associated support structure 310 and shielding 300, which belongs to the prior art, in section. As can be seen, the heater holder 110A is designed differently than in FIGS. 1a and 1b in order to adapt the heater holder to the differently designed heating element 400.
Die Darstellungen nach Figuren 1a bis 1c dienen zur grundsätzlichen Veranschaulichung der Gegebenheiten in einem metallischen Hochtemperaturofen. The representations according to FIGS. 1a to 1c serve to illustrate the basic conditions in a metal high-temperature furnace.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Halteanordnung 100 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Figure 2 shows a sectional view of a holding arrangement 100 according to the invention according to a first embodiment.
Die Halteanordnung 100 ist dazu ausgebildet, wenigstens ein Heizelement 400 in einem Hochtemperaturofen zu positionieren und zu tragen. The support assembly 100 is configured to position and support at least one heating element 400 in a high temperature furnace.
Der Hochtemperaturofen selbst kann dabei wie zum Stand der Technik erläutert ausgeführt sein, insbesondere handelt es sich um einen metallischen Hochtemperaturofen mit einer Strahlungsabschirmung 300 aus beabstandet angeordneten Blechen. The high-temperature furnace itself can be designed as explained for the prior art, in particular it is a metal high-temperature furnace with a radiation shield 300 made of sheet metal arranged at a distance.
Die hier gezeigte Halteanordnung 100 umfasst ein Trägerelement 230 und zwei Heizungshalter 110. The holding arrangement 100 shown here comprises a carrier element 230 and two heater holders 110.
Das Trägerelement 230 ist hier als U-Schiene ausgeführt. Das Trägerelement 230 ist über eine durch die Abschirmung 300 geführte Konsole 270 getragen. Das Trägerelement 230 erstreckt sich bevorzugt gleichmäßig von der Abschirmung 300 beabstandet in einem Prozessraum des Hochtemperaturofens. Die räumliche Anordnung ist unter anderem daraus ersichtlich, dass das Heizelement 400 im Prozessraum liegt. Die Abschirmung 300 isoliert den Prozessraum gegenüber einer (gekühlten) Ofenwandung (nicht dargestellt). Die das Trägerelement 230 stützende Konsole 270 ist an der Abschirmung 300 und / oder der Öfenwandung montiert. Bevorzugt ist die Konsole 270 über eine Schraubverbindung fixiert. Ein Heizungshalter 110 ist über einen Befestigungsabschnitt 150 mit dem Trägerelement 230 verbunden. Vorliegend weist der Heizungshalter 110 am Befestigungsabschnitt 150 zwei elastisch verformbare Schenkel als Federelemente 120 auf. The carrier element 230 is designed here as a U-rail. The carrier element 230 is carried via a console 270 guided through the shield 300 . The carrier element 230 preferably extends at a uniform distance from the shield 300 in a process space of the high-temperature furnace. The spatial arrangement can be seen, inter alia, from the fact that the heating element 400 is located in the process space. The shield 300 isolates the process space from a (cooled) furnace wall (not shown). The console 270 supporting the carrier element 230 is mounted on the shielding 300 and/or the furnace wall. The console 270 is preferably fixed via a screw connection. A heater holder 110 is connected to the support member 230 via a fixing portion 150 . In the present case, the heater holder 110 has two elastically deformable legs as spring elements 120 on the fastening section 150 .
Die Schnittebene der Darstellung ist so gewählt, dass diese mittig durch das Trägerelement 230 und die Heizungshalter 110 sowie parallel zur Längserstreckung des Trägerelements 230 verläuft. Man sieht also das als U- Schiene ausgeführte Trägerelement 230 und die Heizungshalter 110 jeweils zur Hälfte. Die U-Schiene weist mit ihrer geschlossenen Profilseite in Richtung Prozessraum. The sectional plane of the representation is selected such that it runs centrally through the carrier element 230 and the heater holder 110 and parallel to the longitudinal extent of the carrier element 230 . So you can see the carrier element 230 designed as a U-rail and the heater holder 110 in half. The closed profile side of the U-rail points in the direction of the process room.
Unter Bezugnahme auf das hilfsweise dargestellte Koordinatensystem verläuft die Schnittebene parallel zur xy-Ebene bei einem z-Wert, der die Mitte des Trägerelements 230 markiert. With reference to the auxiliary coordinate system shown, the section plane is parallel to the xy plane at a z-value marking the center of the support element 230 .
Die Federelemente 120 werden unter elastischer Auslenkung in eine entsprechende Aussparungsöffnung 240 in das Trägerelement 230 gesteckt (Einsteckrichtung durch einen Blockpfeil veranschaulicht) und bilden durch ein Zurückfedern der Federelemente 120 eine formschlüssige Verbindung mit dem Trägerelement 230. in dieser Verriegelungsposition ist der Heizungshalter 110 gegenüber einem Auszug aus dem Trägerelement 230 gesichert. Unter Auszug ist ein unerwünschtes Lösen des Heizungshalters 110 entgegen der Einsteckrichtung gemeint. The spring elements 120 are inserted under elastic deflection into a corresponding recess opening 240 in the support element 230 (insertion direction illustrated by a block arrow) and form a positive connection with the support element 230 by springing back of the spring elements 120. In this locking position, the heater holder 110 is opposite to a pull-out secured from the support member 230. Extraction means an undesired detachment of the heater holder 110 against the direction of insertion.
Zum Lösen der formschlüssigen Verbindung mit dem Trägerelement 230 können die Federelemente 120 zusammengedrückt und so der Formschluss aufgehoben werden. To release the form-fitting connection with the carrier element 230, the spring elements 120 can be pressed together and the form-fitting connection can thus be eliminated.
Zusätzlich günstig ist es, wenn die Federelemente 120 so ausgelegt sind, dass sie in der Verriegeiungsposition den Heizungshalter 110 an das Trägerelement 230 ziehen. So ist eine spielfreie Verbindung von Heizungshalter 110 und Trägerelement 230 gegeben. It is additionally favorable if the spring elements 120 are designed in such a way that they pull the heater holder 110 against the carrier element 230 in the locking position. A play-free connection of heater holder 110 and carrier element 230 is thus provided.
Unbenommen ist die Möglichkeit, zusätzliche Sicherungselemente wie Splinte oder Bolzen zur Sicherung der Verbindung zwischen Heizungshalter 110 und Trägerelement 230 einzusetzen. Die Federelemente 120 sind hinsichtlich ihrer Abmessungen und Federkraft so ausgelegt, dass sie von Hand elastisch verformbar sind. The possibility of using additional securing elements such as cotter pins or bolts to secure the connection between heater holder 110 and carrier element 230 is unaffected. With regard to their dimensions and spring force, the spring elements 120 are designed in such a way that they can be deformed elastically by hand.
So wiesen bei einem Prototyp die Federelemente 120 eine Länge von etwa 2 cm und eine Breite von etwa 1 cm auf, die Blechstärke betrug etwa 1 mm. In a prototype, for example, the spring elements 120 were about 2 cm long and about 1 cm wide, and the sheet metal thickness was about 1 mm.
Die Heizungshalter 110 weisen jeweils eine Haltestruktur 140 auf, die dazu ausgebildet ist, ein Heizelement 400 zu fassen. Vorliegend sind die Haltestrukturen 140 als keramische Einsätze gebildet. The heater holders 110 each have a holding structure 140 which is designed to hold a heating element 400 . In the present case, the holding structures 140 are formed as ceramic inserts.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Halteanordnung 100 zwei Heizungshalter 110 mit einander zugewandten Haltestrukturen 140, die zusammen das Heizelement 400 fassen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 400 als Heizband ausgeführt, wofür sich eine Halterung über zwei einander zugewandte maulförmige Haltestrukturen 140 besonders anbietet. Diese Konfiguration erleichtert auch eine Montage des Heizbandes. In the present exemplary embodiment, the holding arrangement 100 comprises two heating holders 110 with holding structures 140 facing one another, which together hold the heating element 400 . In the exemplary embodiment shown, the heating element 400 is designed as a heating strip, for which a holder via two jaw-shaped holding structures 140 facing one another is particularly suitable. This configuration also facilitates assembly of the heating tape.
Kiarstellend sei betont, dass die Halteanordnung 100 nicht zwingend zwei Heizungshalter 110 umfassen muss. Auch die Haltestruktur 140 selbst kann anders ausgeführt sein. Ist beispielsweise das Heizelement 400 als drahtförmiger Heizleiter ausgeführt, kann zum Beispiel als Haltestruktur 140 ein geschlossener Ring oder eine Hülse vorteilhaft sein. For the sake of clarity, it should be emphasized that the holding arrangement 100 does not necessarily have to include two heater holders 110 . The holding structure 140 itself can also be designed differently. If, for example, the heating element 400 is designed as a wire-shaped heating conductor, a closed ring or a sleeve can be advantageous for example as the holding structure 140 .
Figur 3 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Ansicht entlang der in Figur 2 gezeigten x-Achse. Das Trägerelement 230 erscheint daher projizierend. FIG. 3 shows the exemplary embodiment in a view along the x-axis shown in FIG. The carrier element 230 therefore appears to be projecting.
Auf eine wiederholte Diskussion bereits eingeführter Komponenten wird verzichtet. A repeated discussion of components that have already been introduced is dispensed with.
Der Heizungshalter 110 ist entlang des Befestigungsabschnitts 150 in das Trägerelement 230 eingeführt und mit diesem verbunden. Die Federelemente 120 weisen Ausklinkungen 130 auf, welche im zurückgefederten Zustand der Federelemente 120 mit der Aussparungsöffnung 240 des Trägerelements 230 einen Formschluss bilden. Details dazu werden weiter unten erläutert. The heater holder 110 is inserted into and connected to the support member 230 along the attachment portion 150 . The spring elements 120 have notches 130 which, when the spring elements 120 are in the spring-back state, form a form fit with the recess opening 240 of the carrier element 230 . Details on this are explained below.
Durch die geringere Anzahl an Durchführungen ergibt sich auch eine Reduzierung der benötigten Schweißverbindungen, wodurch ein Kostenvorteil gegenüber dem Stand der Technik entsteht. Figur 4a zeigt einen Heizeinsatz für einen Hochtemperaturofen in einer ausschnittsweisen Darstellung einer Seitenabschirmung. The smaller number of bushings also results in a reduction in the number of welded joints required, which results in a cost advantage over the prior art. FIG. 4a shows a heating insert for a high-temperature furnace in a detail representation of a side shield.
Ein dazugehöriger Hochtemperaturofen (nicht gezeigt) wäre beispielsweise als zylindrischer Ofen in liegender Bauform ausgeführt. Gezeigt ist der zylindrische Heizeinsatz 500 eines Hochtemperaturofens. In einem fertigen Zusammenbau sind an den Stirnseiten des zylindrischen Mantels Deckel mit dazugehörigen Deckeiabschirmungen angebracht. An associated high-temperature furnace (not shown) would be designed, for example, as a cylindrical furnace in a horizontal design. The cylindrical heating insert 500 of a high-temperature furnace is shown. In a completed assembly, caps with associated cap shields are attached to the end faces of the cylindrical shell.
Von der Außenseite des Heizeinsatzes 510 abgestützt erstrecken sich Konsolen 270 (nicht sichtbar) durch die (optional stirnseitig verblendete) Abschirmung 300 und tragen die Trägerelemente 230. Die als U-Schienen ausgeführten Trägerelemente 230 erstecken sich gerade und parallel zu einer gedachten Zylindermanteifläche des Heizeinsatzes 500 für einen Hochtemperaturofen. Um den Umfang verteilt sind in diesem Ausführungsbeispiel vier T rägerelemente 230 angeordnet. Abhängig von den Abmessungen des Hochtemperaturofens können mehr oder auch weniger Trägerelemente 230 vorgesehen sein. Für Größenordnungen von ein bis zwei Metern lichter Weite eines Heizeinsatzes 500 für einen Hochtemperaturofen haben sich vier bis neun Trägerelemente 230 als ausreichend herausgestellt. Das Konzept ist aber auch für Heizeinsätze mit anderen Abmessungen übertragbar. Supported from the outside of the heating insert 510, consoles 270 (not visible) extend through the shielding 300 (optionally covered on the front side) and carry the support elements 230. The support elements 230, designed as U-rails, extend straight and parallel to an imaginary cylinder jacket surface of the heating insert 500 for a high temperature furnace. In this exemplary embodiment, four carrier elements 230 are arranged distributed around the circumference. Depending on the dimensions of the high-temperature furnace, more or fewer carrier elements 230 can be provided. Four to nine carrier elements 230 have proven to be sufficient for dimensions of one to two meters clear width of a heating insert 500 for a high-temperature furnace. However, the concept can also be transferred to heating inserts with other dimensions.
Die Anzahl von Konsolen 270 (nicht sichtbar) zur Stützung der Trägerelemente 230 richtet sich unter anderem nach der Länge des Hochtemperaturofens. Stützweiten von rund 0,5 m haben sich als ausreichend erwiesen. The number of consoles 270 (not visible) for supporting the carrier elements 230 depends, among other things, on the length of the high-temperature furnace. Spans of around 0.5 m have proven to be sufficient.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung diskutiert, sind nach dem Stand der Technik Heizungshalter einzeln von der Außenseite des Heizeinsatzes abgestützt und durch die Abschirmung geführt. As already discussed in the introduction to the description, according to the state of the art, heater holders are individually supported from the outside of the heater insert and passed through the shield.
Die vorliegende erfindungsgemäße Halteanordnung 100 bietet demgegenüber den wesentlichen Vorteil, dass zur Befestigung wenigstens des Heizelements 400 weitaus weniger Befestigungspunkte an der Außenseite des Heizeinsatzes 510 und Durchführungen durch die Abschirmung 300 erforderlich sind. Da jede Durchführung durch die Abschirmung 300 zu thermischen Verlusten führt, ist die erfindungsgemäße Halteanordnung 100 allein aus energetischen Gesichtspunkten vorteilhaft. Die erfindungsgemäße Halteanordnung 100 erlaubt eine Befestigung mehrerer Heizungshalter 110 an Trägerelementen 230. In contrast, the present holding arrangement 100 according to the invention offers the significant advantage that far fewer attachment points on the outside of the heating insert 510 and passages through the shielding 300 are required to attach at least the heating element 400 . Since every passage through the shielding 300 leads to thermal losses, the holding arrangement 100 according to the invention is solely based on energy advantageous from a point of view. The holding arrangement 100 according to the invention allows a plurality of heater holders 110 to be fastened to support elements 230.
Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Halteanordnung 100 einen modularen Aufbau einer hot zone mit weniger Einzelteilen und weniger oder gar keinen Schweißpunkten an der Außenseite des Heizeinsatzes 510. In addition, the holding arrangement 100 according to the invention allows a modular construction of a hot zone with fewer individual parts and fewer or no spot welds on the outside of the heating insert 510.
Die Trägerelemente 230 können als Halbzeug bereitgestellt werden und brauchen nur an verschiedene Baugrößen von Heizeinsätzen 500 für Hochtemperaturöfen angepasst zu werden. The support elements 230 can be provided as semi-finished products and only need to be adapted to different sizes of heating inserts 500 for high-temperature furnaces.
Abhängig von einer gewünschten Heizleistung und / oder Temperaturverteilung können entlang der Trägerelemente 230 Heizungshalter 110 variabel beabstandet verbaut werden. Depending on a desired heat output and/or temperature distribution, heater holders 110 can be installed along the support elements 230 at variable distances.
Die erfindungsgemäße Halteanordnung 100 kommt mit weitaus weniger Einzelbauteilen aus als Vorrichtungen zum Tragen von Heizelementen aus dem Stand der Technik, wie auch der Vergleich mit Figuren 1a bis 1c anschaulich zeigt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Halteanordnung 100 umfassend Trägerelement 230 und Helzungshalter 110 werden Vorzüge und Funktionen mehrerer Bauteile ineinander vereint, wodurch ein Kostenvorteil entsteht. The holding arrangement 100 according to the invention manages with far fewer individual components than devices for supporting heating elements from the prior art, as the comparison with FIGS. 1a to 1c clearly shows. The configuration of the holding arrangement 100 according to the invention, comprising the carrier element 230 and the heating holder 110, combines the advantages and functions of several components, resulting in a cost advantage.
Figur 4b zeigt eine Vorderansicht auf den Heizeinsatz 500 für einen Hochtemperaturofen von Figur 4a. Man erkennt in dieser Darstellung, dass vier Trägerelemente 230 entlang des Umfangs ausgebildet sind. Entlang der Trägerelemente 230 sind die Halteanordnungen 100 umfassend Heizungshalter 110 angeordnet. FIG. 4b shows a front view of the heating insert 500 for a high-temperature furnace from FIG. 4a. It can be seen in this representation that four carrier elements 230 are formed along the circumference. The holding arrangements 100 including heater holders 110 are arranged along the carrier elements 230 .
Figur 4c zeigt im Detail den Ausschnitt - D - aus Figur 4a. FIG. 4c shows in detail the section—D—from FIG. 4a.
Im Ausschnitt gezeigt ist eine Halteanordnung 100 umfassend ein Trägerelement 230 und zwei Heizungshalter 110, die das bandförmige Heizelement 400 fassen. Wie bereits erwähnt, muss eine Halteanordnung 100 nicht zwingend zwei Heizungshalter 110 umfassen. Für die Lagerung von bandförmigen Heizelementen 400 hat es sich jedoch als günstig erwiesen, das Band über zwei einander zugewandte Haltestrukturen 140 zu fassen. Shown in detail is a holding arrangement 100 comprising a carrier element 230 and two heater holders 110 which hold the band-shaped heating element 400 . As already mentioned, a holding arrangement 100 does not necessarily have to include two heater holders 110 . For storage of tape-shaped For heating elements 400, however, it has proven advantageous to hold the tape via two holding structures 140 facing one another.
Eine erfindungsgemäße Halteanordnung 100 ist auch für andere Bauformen von Hochtemperaturöfen verwendbar. A holding arrangement 100 according to the invention can also be used for other designs of high-temperature furnaces.
Figuren 5a bis 5f zeigen verschiedene Ansichten eines Trägerelements 230.Figures 5a to 5f show different views of a carrier element 230.
Das Trägerelement 230 ist in diesem Ausführungsbeispiel als gerade U- Schiene ausgeführt was einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht. In this exemplary embodiment, the carrier element 230 is designed as a straight U-rail, which corresponds to a preferred embodiment.
Figur 5a zeigt das Trägerelement 230 in einer Seitenansicht. FIG. 5a shows the carrier element 230 in a side view.
Figur 5b zeigt das Trägerelement 230 in einer Draufsicht auf die geschlossene Seite des U-Profils. Erkennbar sind am Trägerelement 230 Aussparungsöffnungen 240 vorgesehen, die zur Einführung eines Befestigungsabschnitts eines Heizungshalters 110 ausgebildet sind (Heizungshalter hier nicht gezeigt). FIG. 5b shows the carrier element 230 in a plan view of the closed side of the U-profile. As can be seen, recess openings 240 are provided on the carrier element 230 and are designed for the introduction of a fastening section of a heater holder 110 (heater holder not shown here).
Figur 5c zeigt das Trägerelement 230 in einem Querschnitt. FIG. 5c shows the carrier element 230 in a cross section.
Figur 5d zeigt das das Detail - D - aus der Figur 5b. Dargestellt ist eine Aussparungsöffnung 240 im Detail. Erkennbar weist die Aussparungsöffnung 240 in dieser bevorzugten Ausführungsform eine im Wesentlichen quadratische Grundgestalt auf, wobei entlang von Seitenkanten jeweils eine Ausnehmung 250 ausgebildet ist. Figure 5d shows the detail - D - from Figure 5b. A relief opening 240 is shown in detail. As can be seen, the recess opening 240 in this preferred embodiment has an essentially square basic shape, with a recess 250 being formed along each of the side edges.
Die Ausnehmungen 250 korrespondieren in diesem Beispiel mit den Ausklinkungen 130 am Federelement 120 des Heizungshalters 110. In this example, the recesses 250 correspond to the notches 130 on the spring element 120 of the heater holder 110.
Zum Einführen des Befestigungsabschnitts 150 des Heizungshalters 110 in die Aussparungsöffnung 240 des Trägerelements 230 werden die Federelemente 120 des Heizungshalters 110 elastisch ausgelenkt, in der Verriegelungsposition sperren die in den Ausnehmungen 250 zu liegen kommenden Ausklinkungen 130 den Heizungshalter 110 gegenüber einem Auszug aus dem Trägerelement 230. In der Verriegelungsposition kann vorgesehen sein, dass die Federelemente 120 nach elastischer Auslenkung zum Einführen in einen entspannten Zustand zurückschnappen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Federelemente 120 in der Verriegelungsposition weiterhin zumindest eine restliche elastische Vorspannung aufweisen, die den Heizungshalter 110 an das Trägerelement 230 heranzieht. To insert the fastening section 150 of the heater holder 110 into the recess opening 240 of the carrier element 230, the spring elements 120 of the heater holder 110 are elastically deflected; in the locking position, the notches 130 coming to rest in the recesses 250 block the heater holder 110 against being pulled out of the carrier element 230. In the locking position, provision can be made for the spring elements 120 to snap back into a relaxed state after elastic deflection for insertion. However, it can also be provided that the spring elements 120 continue to be at least in the locking position have a residual elastic pretension which pulls the heater holder 110 onto the carrier element 230 .
Zum Lösen der formschlüssigen Verbindung können die Federelemente 120 zusammengedrückt und der Heizungshalter 110 ausgezogen werden. To release the positive connection, the spring elements 120 can be pressed together and the heater holder 110 can be pulled out.
Die Ausgestaltung der Aussparungsöffnung 240 und der Ausnehmungen 250 erlaubt es, einen Heizungshalter 110 in zu 90° versetzten Positionen einzusetzen. Dies macht das so gestaltete Trägerelement 230 universell einsetzbar. The configuration of the recess opening 240 and the recesses 250 allows a heater holder 110 to be inserted in positions offset by 90°. This makes the carrier element 230 designed in this way universally applicable.
Die Anordnung der Ausnehmungen 250 an der Aussparungsöffnung 240 könnte auch abweichend ausgeführt sein: beispielsweise könnten Ausnehmungen 250 um einen von 90° verschiedenen Winkel versetzt sein, um einen schrägen Verlauf eines Heizelements 400 zu erlauben. The arrangement of the recesses 250 at the recess opening 240 could also be designed differently: for example, recesses 250 could be offset by an angle other than 90° in order to allow a heating element 400 to run at an angle.
Bevorzugt sind die Aussparungsöffnungen 240 achssymmetrisch ausgebildet, um Heizungshalter 110 in wenigstens zwei verschiedenen Ausrichtungen einsetzen zu können, ist eine Aussparungsöffnung 240 wie hier gezeigt im Wesentlichen quadratisch, kann ein Heizungshalter 110 mit entsprechend ausgebildetem Befestigungsabschnitt 150 in vier verschiedenen, jeweils um 90° versetzten Positionen eingeführt werden. The cut-out openings 240 are preferably axisymmetric, so that the heater holder 110 can be used in at least two different orientations. If a cut-out opening 240 is essentially square, as shown here, a heater holder 110 with a correspondingly designed fastening section 150 can be positioned in four different positions, each offset by 90° be introduced.
Figur 5f zeigt ein Trägerelement 230 in einer alternativen Ausführungsform im Querschnitt, Figure 5f shows a carrier element 230 in an alternative embodiment in cross section,
Hier weist das Trägerelement 230 Rastelemente 260 auf, weiche zwischen entsprechend ausgestalteten Federelementen 120 eines Heizungshalters 110 in der Verriegelungsposition eine formschlüssige Verbindung zwischen Heizungshalter 110 und Trägerelement 230 bewirken. Die Rastelemente 260 können beispielsweise als lokal aufgebrachte Noppen oder durchlaufende Sicken ausgestaltet sein. Here, the carrier element 230 has latching elements 260 which bring about a form-fitting connection between the heater holder 110 and the carrier element 230 between correspondingly designed spring elements 120 of a heater holder 110 in the locking position. The locking elements 260 can be designed, for example, as locally applied knobs or continuous beads.
Dies ermöglicht die Variante einer Halteanordnung 100, nach welcher Federelemente 120 am Heizungshalter 110 so ausgebildet sind, dass sie das Trägerelement 230 zumindest abschnittsweise äußerlich umgreifen und mit den Rastelementen 260 in der Verriegelungsposition einen Formschluss bilden können. Dazu sind die Federelemente 120 bevorzugt korrespondierend geformt, etwa durch Aussparungen oder Rillen, die in die Rastelemente 260 einhaken können. This enables the variant of a holding arrangement 100, according to which spring elements 120 are formed on the heater holder 110 so that they surround the carrier element 230 at least partially on the outside and with the Latching elements 260 can form a form fit in the locking position. For this purpose, the spring elements 120 are preferably shaped correspondingly, for example by recesses or grooves that can hook into the latching elements 260.
Figuren 6a bis 6d zeigen Ansichten von erfindungsgemäßen Heizungshaltern 110 nach einem Ausführungsbeispiel. Figures 6a to 6d show views of heater holders 110 according to the invention according to an embodiment.
Figur 6a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Heizungshalters 110. Figure 6a shows a perspective view of a heater holder 110.
In Figur 6b zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite des Fieizungshalter 110 von Figur 6a (Betrachtungsrichtung von rechts bezüglich Figur 6a). Der Befestigungsabschnitt 150 umfasst Federelemente 120. An den Federelementen 120 sind Ausklinkungen 130 vorhanden, die bei einer Verbindung mit einem Trägerelement 230 mit Ausnehmungen 250 an Aussparungsöffnung 240 des Trägerelements 230 korrespondieren, um in einer Verriegelungsposition den Heizungshalter 110 gegen einen Auszug aus dem Trägerelement 230 sperren. FIG. 6b shows a plan view of the rear side of the heater holder 110 from FIG. 6a (viewed from the right with respect to FIG. 6a). Fastening section 150 includes spring elements 120. Notches 130 are present on spring elements 120, which, when connected to a carrier element 230, correspond to recesses 250 in recess opening 240 of carrier element 230, in order to block heater holder 110 against being pulled out of carrier element 230 in a locking position .
Figur 6c zeigt eine gegenüber der Figur 6b leicht gekippte Darstellung, um beide Federelemente 120 sichtbar zu machen. FIG. 6c shows an illustration that is slightly tilted compared to FIG. 6b in order to make both spring elements 120 visible.
Figur 6d zeigt eine perspektivische Darstellung des Heizungshalter 110, wobei hier eine spezielle Haltestruktur 140 ausgebildet ist. In diesem Beispiel ist die Haltestruktur 140 als keramischer Einsatz in entsprechende Ausnehmungen der vom Befestigungsabschnitt 150 abgewandten Flüge! des Heizungshalter 110 realisiert. Eine Ausbildung der Haltestruktur 140 als keramischer Einsatz ist vorteilhaft, um den Heizungshalter 110 elektrisch vom aufzunehmenden Heizelement 400 (hier nicht gezeigt) zu isolieren. FIG. 6d shows a perspective representation of the heater holder 110, a special holding structure 140 being formed here. In this example, the holding structure 140 is a ceramic insert in corresponding recesses in the wings facing away from the fastening section 150! of the heater holder 110 is realized. Forming the holding structure 140 as a ceramic insert is advantageous in order to electrically insulate the heater holder 110 from the heating element 400 to be accommodated (not shown here).
Die Haltestruktur 140 ist hier außerdem - hinsichtlich der Geometrie besonders - als maulförmige Öffnung gestaltet. Diese Ausgestaltung ist besonders geeignet, um zusammen mit einem gleichartig gestalteten Heizungshalter 110 ein bandförmiges Heizelement 400 zu tragen. Dazu werden zwei Heizungshalter 110 mit zugewandten Haltestrukturen 140 an einem Trägerelement 230 befestigt und bilden so eine Halteanordnung 100, wie beispielsweise in Figur 2 gezeigt. Wie bereits diskutiert, können die Haltestrukturen 140 für alternative Formen von Heizelementen 400 abweichend ausgeführt sein. The holding structure 140 is here also designed as a mouth-shaped opening—particularly with regard to the geometry. This configuration is particularly suitable for carrying a strip-shaped heating element 400 together with a heating holder 110 of the same design. For this purpose, two heater holders 110 are fastened to a carrier element 230 with holding structures 140 facing them and thus form a holding arrangement 100, as shown in FIG. 2, for example. As previously discussed, the support structures 140 may be configured differently for alternative forms of heating elements 400 .
Figur 8e zeigt beispielsweise eine alternative Form einer Haltestruktur 140 als keramische Hülse. Vorteilhaft erlaubt der Heizungshalter 110 die Aufnahme verschieden gestalteter Haltestrukturen 140. FIG. 8e shows, for example, an alternative form of a holding structure 140 as a ceramic sleeve. The heater holder 110 advantageously allows holding structures 140 of different designs to be accommodated.
Bevorzugt ist der Heizungshalter 110 aus einem Blech gefertigt. The heater holder 110 is preferably made of sheet metal.
Der Heizungshalter 110 ist nach dieser besonders bevorzugten Ausführungsform einstückig aus einem einzigen Blechzuschnitt gefertigt. According to this particularly preferred embodiment, the heater holder 110 is manufactured in one piece from a single sheet metal blank.
Der Blechzuschnitt wird dazu abgekantet. Vorteilhaft - und wie dargestellt - erlaubt der so geformte Heizungshalter 110 ein werkzeugloses Einsetzen eines keramischen Einsatzes als Haltestruktur 140. The sheet metal blank is folded for this purpose. Advantageously - and as shown - the heater holder 110 shaped in this way allows a tool-free insertion of a ceramic insert as a holding structure 140.
Diese Darstellung des Heizungshalters 110 ist besonders wirtschaftlich. This representation of the heater holder 110 is particularly economical.
Der erfindungsgemäße Heizungshalter 110 ist bevorzugt aus einem Refraktärmetall oder einer Refraktärmetalllegierung ausgeführt und verfügt bevorzugt nur über einen elektrisch isolierenden Teilbereich. Damit ist im Vergleich zu voll-keramischen Lösungen die thermo-mechanische Widerstandsfähigkeit höher und der anwendbare Temperaturbereich wird deutlich erhöht. The heater holder 110 according to the invention is preferably made of a refractory metal or a refractory metal alloy and preferably only has an electrically insulating partial area. Compared to all-ceramic solutions, this means that the thermo-mechanical resistance is higher and the applicable temperature range is significantly increased.
Die Haltestruktur 140 ist bevorzugt als keramischer Einsatz ausgeführt. The holding structure 140 is preferably designed as a ceramic insert.
Der keramische Einsatz kann einfach getauscht werden, ohne den restlichen Heizungshalter 110 oder das Heizelement 400 zu beeinflussen, wodurch eine einfache Austauschbarkeit besteht, die auch vom Laien durchgeführt werden kann. The ceramic insert can be easily exchanged without affecting the rest of the heater holder 110 or the heating element 400, which means that there is easy exchangeability that can also be carried out by a layperson.
Der erfindungsgemäße Heizungshalter 110 ist dazu ausgebildet, nicht selbst durch die Abschirmung hindurchzuführen, wodurch die thermischen Verluste im Betrieb deutlich reduziert werden. The heater holder 110 according to the invention is designed not to pass through the shield itself, as a result of which the thermal losses during operation are significantly reduced.
Der erfindungsgemäße Heizungshalter 110 erlaubt durch Anpassen der Haltestruktur 140, beliebige Querschnittsgeometrien und Anordnungsformen von Heizelementen 400 zu halten. So könnte ein gleicher Grundkörper eines Heizungshalters 110 verschieden ausgeführte Haltestrukturen 140 aufnehmen. Der erfindungsgemäße Heizungshalter 110 ist universell nutzbar: es könnten mit dem Heizungshalter 110 auch Gasleitungen oder Messsysteme geführt werden. By adapting the holding structure 140, the heater holder 110 according to the invention allows any desired cross-sectional geometries and configurations of heating elements 400 to be held. Thus, the same base body of a heater holder 110 could accommodate holding structures 140 of different design. The heater holder 110 according to the invention can be used universally: gas lines or measuring systems could also be routed with the heater holder 110 .
Die Fixierung des Heizungshalters 110 über eine Schnappverbindung erleichtert eine Montage. Auf zusätzliche Sicherungsbauteile wie etwa Stifte oder Splinte kann verzichtet werden. The fixation of the heater holder 110 via a snap connection facilitates assembly. Additional security components such as pins or cotter pins can be dispensed with.
Typische Abmessungen des kompletten Heizungshalters 110 liegen bei etlichen Zentimetern, beispielsweise kann der Heizungshalter 110 in seiner Längserstreckung zwischen zwei bis zwanzig Zentimeter messen, wobei als Längserstreckung die y-Richtung des hilfsweise zur Figur 6d ergänzten Koordinatensystems gemeint ist. Typical dimensions of the complete heater holder 110 are several centimeters, for example the heater holder 110 can measure between two and twenty centimeters in its longitudinal extent, the longitudinal extent being the y-direction of the coordinate system added as an aid to FIG. 6d.
In der Ausführung aus Blech haben sich Wandstärken im Bereich von 0,2 mm bis 3 mm als ausreichend erwiesen. In the sheet metal version, wall thicknesses in the range of 0.2 mm to 3 mm have proven to be sufficient.
Der Heizungshalter 110 ist aus einem Material mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C gefertigt. Insbesondere bevorzugt ist der Heizungshalter 110 aus Refraktärmetall oder einer Refraktärmetalllegierung ausgebildet. The heater holder 110 is made from a material with a melting point greater than 1200°C. The heater holder 110 is particularly preferably made of refractory metal or a refractory metal alloy.
Figur 7 zeigt eine Halteanordnung 100 umfassend in diesem Beispiel zwei Heizungshalter 110, die über den jeweiligen Befestigungsabschnitt 150 mit einem Trägerelement 230 verbunden sind. Die Heizungshalter 110 weisen Haltestrukturen 140 auf, welche in dieser Ausführungsform als keramische Einsätze ausgebildet sind. Die Haltestrukturen 140 sind hier als maulförmige Öffnungen ausgebildet. FIG. 7 shows a holding arrangement 100 comprising, in this example, two heater holders 110 which are connected to a carrier element 230 via the respective fastening section 150 . The heater holders 110 have holding structures 140, which in this embodiment are designed as ceramic inserts. The holding structures 140 are designed here as mouth-shaped openings.
In der gezeigten Konfiguration ist die Halteanordnung 100 insbesondere dazu geeignet, über die einander zugewandten, jeweils eine Aufnahme bildenden Haltestrukturen 140 ein bandförmiges Heizelement 400 (nicht gezeigt) zu halten. Diese Form der Halterung bandförmiger Heizelemente 400 ist besonders vorteilhaft. Die Montage der Heizelemente 400 ist einfach. In the configuration shown, the holding arrangement 100 is particularly suitable for holding a strip-shaped heating element 400 (not shown) via the holding structures 140 facing one another and each forming a receptacle. This form of holding band-shaped heating elements 400 is particularly advantageous. The assembly of the heating elements 400 is simple.
Der Heizungshalter 110 kann für alle Breiten und Formen von Heizelementen verwendet werden, in einfachster Weise dadurch, dass Heizungshalter 110 unterschiedlich beabstandet werden. Figur 8 illustriert die Vielfältigkeit möglicher Konfigurationen von Halteanordnungen 100 durch Ausgestaltung der Trägerelement 230 und der Aussparungsöffnungen 240. Die Trägerelemente 230 sind in Draufsicht dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber sind keine Heizungshalter 110 dargestellt. Die Blockpfeile zeigen jeweils dabei eine mögliche Orientierung von Haltestrukturen 140 zueinander. The heater holder 110 can be used for all widths and shapes of heating elements, in the simplest way because the heater holder 110 is spaced differently. FIG. 8 illustrates the multiplicity of possible configurations of holding arrangements 100 by designing the carrier element 230 and the recess openings 240. The carrier elements 230 are shown in a plan view. For the sake of clarity, no heater holders 110 are shown. The block arrows each show a possible orientation of holding structures 140 to one another.
In der Konfiguration „A“ weisen beispielsweise zwei Heizungshalter 110 zueinander. Hiermit kann - wie bereits diskutiert - besonders vorteilhaft ein bandförmiges Heizelement 400 (nicht gezeigt) gehalten werden. In configuration “A”, for example, two heater holders 110 face each other. As already discussed, a strip-shaped heating element 400 (not shown) can be held particularly advantageously in this way.
In der Konfiguration „B“ weisen zwei Heizungshalter 110 auf separaten Trägerelementen 230 zueinander. So könnte beispielsweise ein besonders breites bandförmiges Heizelement 400 abgestützt werden. In configuration “B”, two heater holders 110 on separate carrier elements 230 face each other. For example, a particularly wide band-shaped heating element 400 could be supported.
In der Konfiguration „C“ weisen zwei Heizungshalter 110 auf separaten Trägerelementen 230 zueinander, wobei die Aussparungsöffnungen 240 gegenüber einer Längsachse der Trägerelemente 230 verdreht sind. In the configuration “C”, two heater holders 110 on separate support elements 230 face each other, with the recess openings 240 being twisted with respect to a longitudinal axis of the support elements 230 .
So könnte beispielsweise ein besonders breites mäanderförmiges Heizelement 400 abgestützt werden. For example, a particularly wide meandering heating element 400 could be supported.
Figuren 9a - 9c zeigen verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Trägerelementen 230. Figures 9a - 9c show different options for arranging support elements 230.
Figur 9a zeigt dabei eine Auswahl möglicher Anordnungen von Trägerelementen 230 auf ebenen Abschirmungen 300. Figure 9a shows a selection of possible arrangements of support elements 230 on flat shields 300.
Figur 9b zeigt eine Auswahl möglicher radialer Anordnungen von Trägerelementen 230 bei runden Abschirmungen 300, etwa für Deckelabschirmungen. FIG. 9b shows a selection of possible radial arrangements of support elements 230 for round shields 300, for example for cover shields.
Figur 9c zeigt axiale Anordnungen von Trägerelementen 230 bei zylindrischen Abschirmungen 300. Figure 9c shows axial arrangements of support elements 230 for cylindrical shields 300.
Figuren 10a und 10b zeigen beispielhaft und nicht erschöpfend Ausgestaltungen von Heizungshaltern 110 bezüglich ihrer Haltestruktur 140. Figur 10a zeigt einen Heizungshalter 110 als Doppel-T-Halter um Heizelemente 400 (nicht gezeigt) links und rechts des Heizungshalters 110 zu halten. Figur 10b zeigt einen Heizungshalter 110 mit zwei Befestigungsabschnitten 150 und einer Haltestruktur 140 insbesondere zur Aufnahme eines bandförmigen Heizelements 400. Figures 10a and 10b show exemplary and non-exhaustive configurations of heater holders 110 with regard to their holding structure 140. Figure 10b shows a heater holder 110 with two fastening sections 150 and a holding structure 140, in particular for accommodating a strip-shaped heating element 400.
Freilich kann die in Figur 10b gezeigte Haltestruktur 140 auch auf einem Heizungshalter 110 mit nur einem Befestigungsabschnitt 150 ausgebildet sein. Figur 10c veranschaulicht über Blockpfeile das Zusammendrücken der Federelemente 120 des Heizungshalters 110. Of course, the holding structure 140 shown in FIG. 10b can also be formed on a heater holder 110 with only one fastening section 150. Figure 10c uses block arrows to illustrate the compression of spring elements 120 of heater holder 110.
Liste der verwendeten Bezugszeichen: List of reference symbols used:
100 Halteanordnung 100 holding assembly
110 Heizungshalter 110 heater holder
120 Federelement 120 spring element
130 Ausklinkung 140 Haltestruktur 130 notch 140 support structure
150 Befestigungsabschnitt 150 attachment section
230 Trägerelement, Schiene 230 carrier element, rail
240 Aussparungsöffnung am Trägerelement 240 recess opening on the support element
250 Ausnehmung 250 recess
260 Rastelement 260 detent element
270 Konsole 270 console
300 Abschirmung 310 Stützkonstruktion 300 shielding 310 support structure
400 Heizelement (Heizband, Heizleiter) 400 heating element (heating tape, heating conductor)
500 Heizeinsatz für einen Hochtemperaturofen 500 heating insert for a high temperature furnace

Claims

Ansprüche Expectations
Halteanordnung zur Befestigung wenigstens eines Heizelements (400) für einen Hochtemperaturofen, die Halteanordnung (100) umfassend wenigstens ein Trägerelement (230) aus einem metallischen Werkstoff mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C, wenigstens einen Heizungshalter (110) aus einem metallischen Werkstoff mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C, wobei der Heizungshalter (110) und / oder das Trägerelement (230) wenigstens ein elastisch verformbares Federelement (120) aufweist, und der Heizungshalter (110) und das Trägerelement (230) dazu ausgebildet sind, unter zumindest vorübergehender elastischer Auslenkung des wenigstens einen Federelements (120) eine Fixierposition unter Wirkung von Kraftschluss oder eine Verriegelungsposition unter Wirkung von Formschluss zueinander einzunehmen. Holding arrangement for fastening at least one heating element (400) for a high-temperature furnace, the holding arrangement (100) comprising at least one carrier element (230) made of a metallic material with a melting point of greater than 1200° C., at least one heater holder (110) made of a metallic material with a Melting point of greater than 1200°C, the heater holder (110) and/or the carrier element (230) having at least one elastically deformable spring element (120), and the heater holder (110) and the carrier element (230) are designed to do so, at least temporarily elastic deflection of the at least one spring element (120) to assume a fixing position under the effect of frictional locking or a locking position under the effect of positive locking to one another.
Halteanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Heizungshalter (110) und / oder das Trägerelement (230) wenigstens ein Rastelement (260) aufweisen, wobei das Rastelement (260) eine formschlüssige Verbindung zwischen Heizungshalter (110) und Trägerelement (230) bewirkt. Holding arrangement (1) according to Claim 1, in which the heater holder (110) and/or the carrier element (230) have at least one latching element (260), the latching element (260) bringing about a positive connection between the heater holder (110) and the carrier element (230). .
Halteanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei am Heizungshalter (110) wenigstens ein Federelement (120) ausgebildet ist und das Trägerelement (230) wenigstens eine Aussparungsöffnung (240) zur Einführung des wenigstens einen Federelements (120) des Heizungshalters (110) aufweist, wobei das wenigstens eine Federelement (120) im eingeführten Zustand eine formschlüssige Verbindung mit der Aussparungsöffnung (240) des Trägerelements (230) bildet. Holding arrangement (100) according to claim 1 or 2, wherein at least one spring element (120) is formed on the heater holder (110) and the carrier element (230) has at least one recess opening (240) for introducing the at least one spring element (120) of the heater holder (110) has, wherein the at least one spring element (120) in the inserted state forms a positive connection with the recess opening (240) of the carrier element (230).
Halteanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei wenigstens ein Federelement (120) des Heizungshalters (110) eine Ausklinkung (130) aufweist derart, dass in einer eingeführten Lage des Federelements (120) die Ausklinkung (130) eines Federelements (120) mit der Aussparungsöffnung (240) des Trägerelements (230) eine formschlüssige Verbindung bildet. Holding arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein at least one spring element (120) of the heater holder (110) has a notch (130) such that in an inserted position of the spring element (120) the notch (130) of a spring element (120) With of the recess opening (240) of the carrier element (230) forms a positive connection.
5. Halteanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei wenigstens ein Federelement (120) des Heizungshalters (110) eine5. Holding arrangement (100) according to any one of the preceding claims, wherein at least one spring element (120) of the heater holder (110).
Ausklinkung (130) aufweist und die Aussparungsöffnung (240) des Trägerelements (230) eine Ausnehmung (250) aufweist, derart, dass im eingeführten Zustand die Ausklinkung (130) eines Federelements (120) mit der Ausnehmung (250) der Aussparungsöffnung (240) eine formschlüssige Verbindung bildet. notch (130) and the recess opening (240) of the carrier element (230) has a recess (250) such that in the inserted state the notch (130) of a spring element (120) with the recess (250) of the recess opening (240) forms a positive connection.
6. Halteanordnung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Aussparungsöffnung (240) des Trägerelements (230) wenigstens zwei um einen Winkel versetzte Ausnehmungen (250) aufweist. 6. Holding arrangement (100) according to any one of claims 3 to 5, wherein the recess opening (240) of the carrier element (230) has at least two angularly offset recesses (250).
7. Halteanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Halteanordnung (100) zwei Heizungshalter (110) mit Haltestrukturen (140) umfasst, wobei die Haltestrukturen (140) eine maulförmige Öffnung aufweisen und die Heizungshalter (110) in der Halteanordnung (100) so zueinander orientiert sind, dass die maulförmigen Öffnungen der Haltestrukturen (140) einander zugewandt sind. 7. Holding arrangement (100) according to any one of the preceding claims, wherein the holding arrangement (100) comprises two heater holders (110) with holding structures (140), wherein the holding structures (140) have a mouth-shaped opening and the heater holder (110) in the holding arrangement ( 100) are oriented to one another in such a way that the mouth-shaped openings of the holding structures (140) face one another.
8. Halteanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Heizungshalter (110) und / oder das Trägerelement (230) aus einem Refraktärmetall oder einer Refraktärmetalllegierung gebildet sind. 8. Holding arrangement (100) according to any one of the preceding claims, wherein the heater holder (110) and / or the carrier element (230) are formed from a refractory metal or a refractory metal alloy.
9. Heizeinsatz für einen Hochtemperaturofen mit einer Halteanordnung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, zur Befestigung wenigstens eines Heizelements (400). 9. heating insert for a high-temperature furnace with a holding arrangement (100) according to any one of the preceding claims, for fastening at least one heating element (400).
10. Heizungshalter (110) zur Halterung wenigstens eines Heizelements (400) für einen Hochtemperaturofen, wobei der Heizungshalter (110) aus einem Material mit einem Schmelzpunkt von größer 1200°C besteht, und der Heizungshalter (110) einen Befestigungsabschnitt (150) umfassend wenigstens ein Federelement (120) aufweist, und der Befestigungsabschnitt (150) dazu ausgebildet ist, unter zumindest zeitweiser elastischer Auslenkung des wenigstens einen Federelements (120) In ein Trägerelement (230) einführbar ist, um in einer eingeführten Lage mit dem Trägerelement (230) eine kraft- und / oder formscblüssige Verbindung einzugehen. 10. Heater holder (110) for holding at least one heating element (400) for a high-temperature furnace, the heater holder (110) consisting of a material with a melting point of greater than 1200° C., and the heater holder (110) comprising at least one fastening section (150). has a spring element (120), and the fastening section (150) is designed to be insertable into a carrier element (230) with at least temporary elastic deflection of the at least one spring element (120) in order to form a position with the carrier element (230) in an inserted position to enter into a force- and/or form-locking connection.
11. Heizungsbalter (110) nach Anspruch 9, wobei der Heizungshalter (110) eine keramische Haltestruktur (140) umfasst. 12. Heizungshalter (110) nach Anspruch 9 oder 10, wobei wenigstens ein11. Heizbalter (110) according to claim 9, wherein the heater holder (110) comprises a ceramic support structure (140). 12. heater holder (110) according to claim 9 or 10, wherein at least one
Federelement (120) des Heizungsbalters (110) eine Ausklinkung (130) aufweist, welche Ausklinkung (130) dazu ausgebildet ist, in einer eingeführten Lage des Befestigungsabschnitt (150) mit einer Aussparungsöffnung (240) eines Trägerelements (230) eine formschlüssige Verbindung zu bilden. The spring element (120) of the heating element (110) has a notch (130), which notch (130) is designed to form a form-fitting connection when the fastening section (150) is in an inserted position with a recess opening (240) of a carrier element (230). .
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