NL8004400A - Verwarmingselement voor een elektrische oven. - Google Patents

Description

* ! ! i VQ 727

Verwarmingselement voor een elektrische oven.

Elektrische weerstandsverwarmingsinrichtingen, welke uit een schroefvormig gewikkelde weerstanddraad zijn gevormd, worden op grote schaal toegepast bij voor hoge temperatuur bestemde ovens.

_A1 dergelijke verwarmingsinrichtingen worden meer in het bijzonder 5 ondersteund door keramische kernen, zoals van groeven voorziene platen of cilinders, waarin de verwarmingsinrichting wordt ondersteund en over de gehele lengte daarvan door het keramische stelsel wordt bepaald. De keramische kern bezit normaliter een aantal langsgrosven, welke in de kern zijn gevormd en welke de spoel over 1G een groet gedeelte van de cmtrsk daarvan omgeven. Ce groef kan zo danig met een vuurvast afdichtmateriaal worden gevuld, dat de verwarmingsinrichting volledig in een keramische kern is ingebed, terwijl het ook moge lijk is, dat een samengeperst keramisch poeder de speel van de verwarmingsinrichting omgeeft en door metalen buis 15 als een mantel wordt omgeven.

Het gewicht van het keramische cndersteuningsstelsel vormt een groot percentage van de totale massa van het verwarmingsinrich-tingsstelsel in verband met het keramische materiaal, dat voor het ondersteunen van de spoel van de verwarmingsinrichting nodig is en 20 de inherente dichtheid van het keramische materiaal. Dergelijke ke ramische ondersteuningsstelsels bezitten relatief geringe thermische isolatie-eigenschappen en tengevolge van de betrekkelijk grote hoeveelheid keramisch materiaal, welke aanwezig is, vertoont een verwarmingsinrichting van normale constructie een grote thermische 25 traagheid, die de snelheid waarmede een temperatuurverandering tot stand kan worden gebracht, beperkt. De responsie van deze gebruikelijke verwarmingsinrichtingen op een temperatuurregelaar wordt dientengevolge door de relatief trage thermische responsie van het ver-warmingsinrichtingsstelsel beperkt. De grote thermische traagheid 30 beïnvloedt verder het totale rendement van een gebruikelijke verwar- 800 44 00 A - 2 ' • mingsinrichting op esn schadelijKe wijze aangezien de warmte het omgevende Keramische materiaal moet verzadigen voordat een directe uitstraling naar het produKt vanuit de verwarmingsinrichting op een doeltreffende wijze Kan plaatsvinden. De Keramische Kern schermt 5 zelfs bij die gebruiKelijKe verwarmingsinrichtingen, welKe van open groeven zijn voorzien, alle of een groot gedeelte van de directe straling, die door de spoel van de verwarmingsinrichting wordt geëmitteerd, op een doeltreffende wijze' af, waardoor een Klein emitterend vermogen optreedt, dat op zijn beurt een groot verschil in 10 temperatuur tussen het produKt en de spoel van de verwarmingsinrich ting bevordert, waardoor het rendement laag is en de levensduur van de verwarmingsinrichting Kort is.

Bij verwarmingsinrichtingen van de gebruiKelijKe constructie, die door een Keramisch stelsel worden ondersteund, worden de 15 lengte, het gewicht en de wijze van montage van de verwarmingsinrich ting in sterKe mate bepaald door de vastheid van de Keramische ondersteuning. Er zijn zelfdragende verwarmingsinrichtingen beKend, waarbij geen Keramische ondersteuningsstelsels worden toegepast doen deze gebruiKelijKe zelfdragende verwarmingsinrichtingen verto-20 nen andere teKortKomingen. In het AmeriKaanse octrcoischrift 3.853.5Q1 vindt men een schroefvormige uit siliciumcarbide bestaande verwarmingsinrichting, waarbij het verwarmingselement de vorm heeft van een schroefvormig siliciumcarbide-element met een Kleine spleet tussen de windingen van de schroef. Over de spleet is een 25 spanningsverschil aanwezig en dit Kan een zodanige waarde hebben, dat een ontlading optreedt, meer in het bijzonder in de aanwezigheid van verontreinigingen, die in de spleet condenseren of zich op een andere wijze daarin verzamelen. De schroefvormige constructie van de verwarmingsinrichting is voorts uit een constructief oogpunt 30 zwaK.

Bij een andere gebruiKelijKe vuurvaste verwarmingsinrichting, welKe beKend staat als een Norton SU-verwarmingsinrichting, wordt gebruiK gemaaKt van twee evenwijdige staven van siliciumcarbide, elK met een gedeelte met grote weerstand en een gedeelte met Kleine 35 weerstand. De gedeelten met grote weerstand van de staven bevinden 800 4 4 00 - 3 - i * zich tijdens het bedrijf in de kamer van een oven en zijn aan de uiteinden daarvan door een verbindingsblok van siliciumcarbide met" elkaar verbonden. Het verbindingsblok heeft een zodanige afmeting, en configuratie, dat in de wand of het dak van de oven een betrekke-5 lijk grote opening nodig is om de verwarmingsinrichting in de kamer in te brengen. Bovendien moet een isolerende van twee openingen voorziene plug nauwkeurig aan de verwarmingsinrichting worden aangepast om de evenwijdige staven in de montageopening van de oven vast te houden. De constructie met evenwijdige staven wordt verder aan 10 de schadelijke invloed van ongelijke buigbelastingen tijdens de werking van de oven onderworpen. Bovendien heeft het verbindingsblok een grote massa, zodat indien de verwarmingsinrichting aan het dak van de hamer van de oven wordt opgehangen, de verwarmingsinrichting een schcmmelbeweging kan uitvoeren, dis tot buigbelastingen en 15 scheuren van Ge staven van de verwarmingsinrichting kan leiden,

In het Amerikaanse octrooischrift 3.764.718 is een coaxiale constructie van de verwarmingsinrichting beschreven, welke meer in het bijzonder bestemd is om te worden toegepast in een vacuumoven.

Deze verwarmingsinrichting cmvat een buisvormig weerstandselement 20 en een coaxiaal ongesteld binnenste weerstandselement, dat aan één uiteinde met de omgevende buis i's verbonden. De binnenste en buitenste elementen bestaan bij een eerste uitvoeringsvorm uit eenzelfde weerstandsmateriaal, zoals koolstof, siliciumcarbide, metaal af metaallegering, en de binnenste en buitenste elementen dienen beide 25 als verwarmingsinrichtingen, waarbij het binnenste element warmte uitstraalt via het buitenste element, dat tevens warmte van het oppervlak daarvan uitstraalt. Bij een andere versie van deze verwarmingsinrichting wordt het buitenste element in hoofdzaak als een geleider en als een stralingselement voor warmte, die door een of 30 meer binnenste weerstandselementen wordt opgewekt, bedreven. De , verwarmingsinrichting is beweegbaar boven een vacuümkamer opgesteld en het buitenste element kan in de kamer worden gebracht om uit het gehele oppervlak van het element een straling te verkrijgen.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.080.150 vindt men een 35 verbeterde siliciumcarbideverwarmingsinrichting, welke is voorzien 800 4 4 00 - 4 - van een langwerpig, buisvormig element voor hoge temperatuur, voorzien van eerste en tweede buisvormige secties, die op elkaar aansluiten, waarbij de eerste sectie uit siliciumcarbide met grote specifieke weerstand bestaat en bestemd is om in de kamer van een 5 oven te worden gebracht, terwijl de tweede sectie uit .siliciumcar bide met kleine specifieke weerstand bestaat en bestemd is om buiten de kamer van de oven te worden opgesteld. Een langwerpige staaf van siliciumcarbide met kleine specifieke weerstand is coaxiaal in het buisvormige element aangebracht en maakt elektrisch contact 10 met een uiteinde van de eerste buisvormige sectie.. De coaxiale uit einden van de tweede buisvormige sectie en van de staaf zijn voorzien van contactgebieden voor elektrische aansluiting met een uitwendige voedingsbron. De buisvormige sectie met grote specifieke weerstand vóórziet in een doeltreffende verhitting, terwijl de buis-15 vormige sectie met kleine specifieke weerstand en de coaxiale staaf voorzien in een geleidende elektrische baan naar de verwarmings- sectie, waarbij de verwarming daarvan tot een minimum wordt teruggebracht.

• De verwarmingsinrichting volgens de uitvinding is voorzien 20 van een langwerpig, buisvormig element, dat voorzien is van een eerste zich in axiale richting uitstrskkende, schroefvormige sectie met grote weerstand, welke b estemd is om in de kamer van een • oven te worden gebracht, en een tweede zich in axiale richting uit-strekkende, buisvormige sectie, welke aansluit op en elektrisch en 25 thermisch is verbonden met de schroefvormige sectie en een kleine weerstand heeft en bestemd is om buiten de kamer van de oven te worden opgesteld. Een langwerpige staaf met kleine weerstand is ' coaxiaal in het buisvormige element opgesteld en aan één uiteinde elektrisch en mechanisch met het naar dit uiteinde gekeerde uitein-30 de van de schroefvormige sectie verbonden. Er zijn organen aanwe zig om de coaxiale positie van de staaf in het buisvormige element te onderhouden en de schroefvormige sectie samengedrukt te houden. Aan het uiteinde van de buisvormige sectie en het tegenoverliggende uiteinde van de staaf zijn elektrische aansluitingen aanwezig 35 voor verbinding met een uitwendige voedingsbron. De verwarmings- 800 4 4 00 t 4 - 5 - inrichting kan bestaan uit metallische en niet-metallische materialen met de vereiste relatieve weerstandseigenschappen.

De schroefvormige sectie met grote weerstand werkt met een aanmerkelijk.hogere temperatuur dan de sectie met kleine weerstand 5 en de binnenste staaf. Dientengevolge treedt een warmtestraling in hoofdzaak bij de schroefvormige sectie met hoge temperatuur op, welke zich in de kamer van de oven bevindt, waardoor een doeltreffende verwarming wordt verkregen. De buisvormige sectie met kleine weerstand, welke zich buiten de kamer van de oven en gedeeltelijk 10 in de wand of het dak van de oven bevindt, blijft op een lagers temperatuur om warmteverliezen tot een minimum terug te brengen.

De binnenste staaf bestaat tevens uit een materiaal met kleine weerstand en werkt bij een lagere temperatuur teneinde de verhitting van het inwendige van hec coaxiale stelsel tot een minimum te-15 rug te brengen.

Bij een andere uitvoeringsvorm is een tweede langwerpig, buisvormig element coaxiaal in het eerste buisvormige element opgesteld en omvat dit tevens een schroefvormige sectie met grote weerstand en een buisvormige sectie met kleine weerstand. 3ij deze uit-20 voeringsvorm is de langwerpige staaf, welke coaxiaal in de buisvor mige elementen is ondergebracht, met de naar elkaar gekeerde uiteinden van de coaxiale, schroefvormige secties mechanisch verbonden doch elektrisch ten opzichte daarvan geïsoleerd. Er zijn organen aanwezig om de coaxiale positie van de buisvormige elementen en de 25 staaf te onderhouden en de schroefvormige secties samengedrukt te houden. Aan de uiteinden van de buisvormige secties zijn elektrische aansluitingen aanwezig voer aansluiting cp een voedingsbron.

Bij een verdere uitvoeringsvorm kan resp. kunnen de schroefvormige sectie of secties een zodanige verschillende afstand bezit-30 ten, dat wanneer de verwarmingsinrichting zich cp een bedrijfstempe- ratuur bevindt, de schroef de neiging heeft om een toestand met een in hoofdzaak uniforme spoed aan te nemen.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 35 fig.l een weggesneden perspectivisch aanzicht van een oven 800 44 00 - 6 - met een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding; fig.2 een weggesneden verticaal aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding; fig.3 een bovenaanzicht van de verwarmingsinrichting volgens 5 fig.2; fig.4 een weggesneden verticaal aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding; fig.5 een bovenaanzicht van de verwarmingsinrichting volgens fig-4; 10 fig.6 een weggesneden aanzicht van de binnenste eindgedeelten van de verwarmingsinrichting volgens fig.4; fig.7 een verticaal aanzicht van een verdere uitvoeringsvorm van een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding met een variabele spoed; en 15 fig.8 een verticaal aanzicht van de uitvoeringsvorm volgens fig.7, waarbij de schroefvormige configuratie is weergegeven wanneer de verwarmingsinrichting zich op een bedrijfstemperatuur bevindt.

In fig.l vindt men een oven 10 met een elektrische weerstands-20 verwarmingsinrichting 12 volgens de uitvinding. De oven is meer in het bijzonder opgebouwd uit geschikte vuurvaste steen 14, welke een verwarmingskamer 16 omsluit waarin een te behandelen produkt kan worden gebracht. Een of meer elektrische weerstandsverwarmings-inrichtingen 12 worden via respectieve montageopeningen 18 in het 25 ovenstelsel in de kamer 16 van de oven gestoken. Bij de weergegeven uitvoeringsvorm bevindt een aantal verwarmingsinrichtingen 12 zich op een afstand van elkaar langs de oven, waarbij elke inrichting in verticale richting door een respectieve opening 18 in het dak van de oven is gestoken. Elke verwarmingsinrichting strekt zich in 30 hoofdzaak over de hoogte van de kamer van de oven. uit en bevindt zich bij een zijwand van de kamer. De verwarmingsinrichting kan ook in andere posities, zoals horizontaal door de zijwand van de oven, worden geïnstalleerd en de verwarmingsinrichtingsmontage, welke is weergegeven, geldt derhalve slechts bij wijze van voorbeeld.

35 De verwarmingsinrichting 12 is meer gedetailleerd weergege- 800 44 00 - 7 - • a ven in fig.2 en 3 en omvat een zich in axiale richting uitstrekkende, buisvormige sectie 20 met betrekkelijk geringe weerstand, welke sectie is verbonden met een schroefvormig gewikkelde sectie 22 met relatief grote weerstand. Coaxiaal in de secties 20 en 22 be-5 vindt zich een langwerpige buis 24 met kleine weerstand, waarbij één uiteinde van deze buis 24 zich voorbij de sectie 20 uitstrekt.

Het andere uiteinde van de buis 24 is elektrisch en mechanisch door een element met kleine weerstand, zoals een plaat 25 met het confronterende uiteinde van de schroefvormige sectie 22 verbanden.

10 De schroefvormige sectie 22, die als de sectie met hoge temperatuur van de verwarmingsinrichting dient, is door de sectie 20 met lagere temperatuur en door de binnenste buis 24 elektrisch met een voedingsbron verbonden. Een elektrisch isolerende kraag 28, welke bij voorkeur uit aluminiumoxyce of een ander geschikt keramisch matsri-15 aal bestaat, bevindt zich om het buitenste uiteinde van de buis 24 en past in het uiteinde van de sectie 20 om de coaxiale opstelling van de buis 24 in de secties 20 en 22 te onderhouden. Een plaat 30, die bij voorkeur uit metaal bestaat, is om de buis 24 aangebracht en rust tegen het buitenoppervlak van de kraag 23, waarbij een of 20 meer moeren 32 op het van schroefdraad voorziene buitenste uiteinde 34 van de buis 24 zijn geschroefd en zodanig zijn aangetrokken, dat op het verwarmingsinrichtingsstelsel een vooraf bepaalde drukkracht wordt uitgeoefend. De buis 24 is constructief van groot voordeel doordat de belasting tussen de buis 24 en de omgevende schroefvormi-25 ge sectie 22 wordt verdeeld. De mate van belasting, die op een doel treffende wijze naar de buis 24 wordt overgedragen, wordt bepaald door de grootte van de drukkracht, welke men verkrijgt door de moeren 32 op het van schroefdraad voorziene uiteinde van de centrale buis 24 aan te trekken.

30 Een elektrischsaansluitstrook 36 is geleidend aan het bui tenste uiteinde van de buis 24 bevestigd, b.v. door een van schroefdraad voorziene moer 38, terwijl een tweede aansluitstrook 40 aan het buitenste uiteinde van de buisvormige sectie 20 is gelast of op een andere wijze daaraan geleidend is bevestigd. Zich naar bui-35 ten uitstrekkende stroken 42 zijn aan de sectie 20 gelast of op een- 800 4 4 00 - 8 - andere wijze daaraan bevestigd in een punt, waarbij de verwarmings-inrichting in het dak van de oven wordt ondersteund en de inbreng-lengte van de verwarmingsinrichting in de kamer van de oven wordt begrensd. Om de buis 24 is een elektrisch isolerende huls 44 aan-5 gebracht, die zich in hoofdzaak over de volle lengte van de sec ties 20 en 22 uitstrekt en welke dient om eventuele kortsluiting tussen de buis 24 en de omgevende schroef te elimineren, welke kortsluiting kan worden veroorzaakt door verontreinigingen, die de schroefvormige sectie 22 binnentreden. Tussen de buisvormige sec-10 tie 20 en de huls 44 bevindt zich een voor hoge temperaturen bestemd isolerend vulorgaan 46. Dit vulorgaan kan uit een keramisch vezel-materiaal bestaan.

□e verwarmingsinrichting is op de in fig.l aangegeven wijze in een oven geïnstalleerd, waarbij de sectie 20 zich in het dak van 15 de oven bevindt en de...schroef vormige sectie 22 zich in de kamer van de oven bevindt. De sectie 20 heeft een betrekkelijk geringe weerstand om een geleidende elektrische baan naar de verwarmingssectie 22 te verschaffen, terwijl een verwarming van de sectie 20, die zich tijdens het bedrijf buiten de kamer van de oven en gedeeltelijk in 20 het dak of de wand van de oven bevindt, tot een minimum wordt terug gebracht. De aansluitstroken 36 en 40 zijn b.v. door gevlochten draadstroken 48 op een bekende wijze met een voedingsbron verbonden. De straling treedt in hoofdzaak bij de sectie 22 met grotere weerstand voor een doeltreffende verwarming van de kamer van de oven op. 25 De centrale buis 24 dient om de schroefvormige sectie 22 te ondersteunen en kan ook als een buis voor het introduceren van gas aan de kamer van de oven vanuit een uitwendige bron dienen. Aan het buitenste van schroefdraad voorziene uiteinde van de buis 24 is een gasfitting 50 bevestigd, die met een gasbron is gekoppeld om gas 30 via de buis 24 aan het inwendige van de oven toe te voeren. Men kan ook voor constructieve doeleinden en zonder het verschaffen van een gasintroductie een centrale staaf met een dichte dwarsdoorsnede gebruiken. /

In de fig.4 - 6 vindt men een andere uitvoeringsvorm volgens 35 de uitvinding,welke is voorzien van een binnenste en een buitenste 800 4 4 00 « * - 9 - schroefvormigs sectis. Een buitenste schroefvormige sectie SO met betrekkelijk grote weerstand is elektrisch en mechanisch verbanden met een buisvormige sectie 62 met een betrekkelijk geringe weerstand, zoals ook het geval is bij de bovenbeschreven uitvoerings-5 vorm. Een binnenste schroefvormige sectie 64 met relatief grote weerstand is elektrisch en mechanisch verbonden met een buisvormige sectie 66 met kleine weerstand, waarvan de lengte zodanig is, dat deze zich voorbij de buisvormige sectie 62 uitstrekt. De confronterende uiteinden van de schroefvormige secties 60 en 64 zijn elek-10 trisch en mechanisch met elkaar verbonden door middel van een plaat 68 of een ander geschikt element, dat aan de confronterende einden van het coaxiale schroefvormige stelsel is gelast of op een andere wijze daaraan is bevestigd. In de secties 64 en 66 bevindt zich coaxiaal een buis 70 waarvan de lengte zodanig is, dat deze buis zich 15 buiten de buisvormige sectie 56 uitstrekz en in een van schroef

draad voorzien uiteinde 72 eindigt. Het tegenovergelegen uiteinde van de buis 70 is bevestigd aan een plaat 74 of- een ander vasthoud-element. Om de buis 70 en in hoofdzaak over de lengte daarvan bevindt zich een elektrisch isolerende huls 7S. Een elektrisch isole-20 rend afstandsorgaan 73 strekt zich door een opening in de plaat SS

uit en bevindt zich tussen de confronterende oppervlakken van de plaat 68 en de plaat 74. 0e buis 70 is derhalve door het geïsoleerde afstandsorgaan 78 elektrisch van de schroefvormige secties 60 en 64 geïsoleerd. Men kan ook andere middelen gebruiken om de schroefvor-25 mige secties ten opzichte van de buis 70 te isoleren. Een kraag 80 van een keramisch of ander elektrisch isolerend materiaal bevindt zich bij het buitenste uiteinde van de verwarmingsinrichting om de coaxiale positie van de sectie 66 in de sectie 62 te onderhouden.

Op de kraag 80 bevindt zich voorts een isolerende kraag 82 om de 30 coaxiale positie van de buis 70 in de sectie 66 te onderhouden.

Het verwarmingsstelsel is door middel van een plaat 84 en een of meer moeren 86, die op het buiseind 72 zijn geschroefd, bevestigd. Een elektrische aansluiting 88 is elektrisch aan de sectie.62 gelast of ap een andere wijze elektrisch daaraan bevestigd, 35 terwijl een tweede elektrische aansluiting 90 op een soortgelijke 800 4 4 00 - 10 - wijze aan de sectie 66 is bevestigd. In de ringvormige ruimte tussen de secties 62 en 66 en tussen de sectie 66 en de huls 76 Kan een thermisch isolerend vulorgaan 92 worden aangebracht. Vasthoud-lippen 94 streKKen zich vanuit de sectie 62 naar buiten uit om de 5 verwarmingsinrichting in de montageopening van de oven te monteren en de mate te bepalen waarover de verwarmingsinrichting zich in de oven uitstrekt, zoals ook het geval is bij de eerder beschreven uitvoeringsvorm.

De schroefvormige secties 60 en 54 worden samengedrukt door 10 een beoogde mate van aantrekken van de moeren 86. Tussen de gleuven van de binnenste schroefvormige sectie 64 bevinden zich met gescheiden intervallen keramische afstandsorganen 96 om een kortsluiting van de binnenste schroef ten opzichte van de buitenste schroef te beletten in het geval van een excentrische dislokatie tussen de 15 concentrische schroeven, welke Kan optreden bij een werking met ho ge temperatuur.

De binnenste schroefvormige sectie 64 vergroot de totale stralingsoppervlakken van de verwarmingsinrichting en derhalve de energiedichtheid van de verwarmingsinrichting. De aanwezigheid van 20 de binnenste schroef vergroot eveneens de totale weerstand van de verwarmingsinrichting met de grootte van de weerstand van de binnenste schroef. Dientengevolge kan een betrekkelijk kleine groep van dergelijke verwarmingsinrichtingen in serie over een normale voe-dingslijn worden verbonden zonder dat transformatoren nodig zijn.

25 Sij beide bovenbeschreven uitvoeringsvormen worden de moeren op het van schroefdraad voorziene uiteinde van de centrale staaf aangetrokken om de naar beneden gerichte uitrekking van de schroefvormige secties wanneer de verwarmingsinrichting zich op de hoge bedrijfstemperatuur daarvan bevindt, te regelen. De mate van uit-30 rekking kan vooraf worden berekend of men kan een geschikte instel ling uitvoeren wanneer de verwarmingsinrichting in bedrijf is teneinde de beoogde mate van uitrekking in warme toestand te bepalen.

De schroefvormige secties kunnen zich niet meer uitzetten dan over de vooraf bepaalde lengte, welke wordt bepaald door de aantrekleng-35 te van de centrale staaf. Het is duidelijk, dat geen keramische ele- 800 44 00 - 11 menten van het verwarmingsstelsel aan trekkrachten worden onderworpen.

Het verwarmingsstelsel volgens de uitvinding is zelfdragend meteen minimale hoeveelheid keramisch materiaal. Bij een verwar-5 mingsinrichting volgens de uitvinding wordt minder dan 5 gew.% van keramische isolatoren gebruikt, waardoor men schroefvormige vlakken verkrijgt, die een meer nuttige en onbelemmerde straling emitteren vergeleken met schroefvormige verwarmingsinrichtingen van de gebruikelijke configuratie, die om een keramische kern zijn gewikkeld. 10 Een schroef, welke vrij in verticale positie is opgehangen, vertoont normaliter een grotere rek tussen de bovenste groeven daarvan tengevolge van het cumulatieve gewicht van elke winding van de schroef. Een verhitting van de schroef accentueert deze verschillende afstand, waarbij ce schroef aan een belasting wordt cn-15 derwcrpen. De groeven van de schroefvormige secties van de verwar- mingsinrichting volgens de uitvinding kunnen zodanig zijn uitgevoerd, dat de verwarmingsinrichting initieel een verschillende afstand vertoont, welke invers is aan die, welke wordt veroorzaakt door een gravitatie- en verwarmingsrek. Derhalve worden de afstan-20 den tussen de bovenste windingen van de schreef zodanig geKozen, dat nadat de schroef tengevolge van verhitting en zwaartekracht is uitgerekt, deze de neiging heeft om te voorzien*in een in hoofdzaak gelijkmatige afstand, waarbij een toestand met uniforme spoed wordt benaderd. Derhalve wordt de schroefvormige sectie gewikkeld 25 met een voorgespannen verschi-lspoed, die invers is aan die van de normale verschilspoed, welke tengevolge van de zwaartekracht zal optreden. Dientengevolge wordt de schroefvormige sectie bij verhitting aan een kleinere belasting onderworpen. Een schroefvormige sectie van een verwarmingsinrichting volgens de uitvinding is in 30 fig.7 in niet-verwarmde toestand aangegeven. De bovenste windingen 100 vertonen daartussen kleinere spleten 104 dan de spleten 106 tussen- de onderste windingen 102. Bij verhitting zal, als aangege--ven in fig.8, de variabele rek van de windingen de neiging hebben tot het verschaffen van een in hoofdzaak uniforme spleet 108. De 35 totale rek van de schroefvormige sectie wordt begrensd door de toe- 8Θ0 4 4 00 - 12 - laatbare rek van de centrale buis of staaf, waaraan het gehele ver-warmingsstelsel is bevestigd.

De verwarmingsinrichting volgens de uitvinding kan zijn opgebouwd uit verschillende materialen, zowel metallisch als niet-5 metallisch, welke materialen de vereiste weerstands- en structurele eigenschappen bezitten. Men kan ook gebruik maken van weerstands -legeringen zoals nichroom, Inconel, Incoloy of Kanthal, of metalen zoals platina, molybdeen of wolfraam. Men kan ook niet-metallische materialen zoals siliciumcarbide, koolstof of grafiet gebruiken.

10 Aangezien volgens de uitvinding de schroefvormige sectie van de verwarmingsinrichting samengedrukt wordt gehouden en de belasting tussen de centrale buis en de coaxiale schroefvormige sectie wordt verdeeld, wordt de schroefvormige sectie aan een minder sterke belasting onderworpen dan de gebruikelijke verwarmingsstalsels, en 15 kunnen voor de schroefvormige secties materialen worden gebruikt, die op de eigenschappen bij hoge temperatuur daarvan zijn gebaseerd zelfs wanneer deze materialen betrekkelijk slechte mechanische eigenschappen bezitten. Zo kan men voor de schroefvormige sectie van de verwarmingsinrichting gebruik maken van materialen met 2G slechte kruipvastheid of belasting-breukverhouding, terwijl de cen trale buis en de omgevende buisvormige sectie bestaan uit een materiaal met de vereiste structurele eigenschappen om een te sterke belasting van de relatief tere schroefvormige sectie te beletten.

De eigenschappen met betrekkelijk grote en kleine weerstand 25 van cfeschroefvormige sectie, de buisvormige sectie en de binnenbuis, kunnen worden verkregen door de eigenschappen van de materialen zelf en de afmetingen van de gebruikte elementen. Zo kan voor de schroefvormige sectie één bepaald materiaal met grote specifieke weerstand worden gebruikt, terwijl voor de buisvormige sectie en 30 de binnenbuis een ander materiaal met een kleine specifieke weer stand kan worden toegepast. Men kan ook voor alle onderdelen van de verwarmingsinrichting een enkel materiaal gebruiken doch daarbij een ander dwarsdoorsnedeoppervlak en een andere lengte toepassen om de beoogde relatieve grote en kleine weerstanden te verkrijgen.

35 Bij een metallische verwarmingsinrichting kan voor de schroefvormi- 800 44 00 - 13 - ge secties en voor de buizen met Kleine weerstand een Kanthal-lege-ring worden gebruikt, terwijl voor de centrale buis Inconel wordt toegepast. Bij een niet-metallische verwarmingsinrichting Kunnen alle elementen uit grafiet bestaan behalve wat betreft de elektri-5 sche isolatie.

Indien de verwarmingsinrichting uit een niet-metallisch materiaal bestaat of indien de gedeelten van de verwarmingsinrichting waarmee de elektrische aansluitverbindingen tot stand moeten worden gebracht, niet-metallisch zijn, Kunnen gemetalliseerde gebie-10 den worden aangebracht, welke als contactgebieden voor een elek trische aansluiting op een uitwendige voedingsbron dienen. Zo kan b.v. een gemetalliseerde band op het buitenste uiteinde van de buisvormige sectie 20 worden aangebracht, terwijl een soortgelijke gemetalliseerde band om net buitenste uiteinoe van de buis 24 Kan 15 worden aangebracht. Aan elk ccntactgecied kan een geleidends klem worden bevestigd, waarbij de klemmen b.v. door gevlochten draad-stroken met een voedingsbron kunnen worden verbonden. Een dergelijke elektrische aansluitverbinding is beschreven in het bovengenoemde Amerikaanss octraoiscnrift 4.380.510.

800 4 4 00

Claims (19)

1. Voor hoge temperatuur bestemde elektrische weerstandsverwarmingsinrichting, welke bestemd is om te worden toegepast in een oven met hoge temperatuur, gekenmerkt door een langwerpig buisvormig element voorzien van een eerste zich in axiale richting uit-5 strekkende, schroefvormige sectie met grote weerstand, welke bestemd is om in de kamer van een oven te worden aangebracht, een tweede zich in axiale richting uitstrekkende, buisvormige sectie, welke aansluit op en elektrisch en thermisch verbonden is met de eerste sectie, een kleine weerstand heeft en bestemd is om buiten de kamer 10 van de oven te worden opgesteld, een langwerpige staaf met kleine weerstand, die coaxiaal in en in hoofdzaak coëxtensief met net buisvormige element is opgesteld, een onderdeel met kleine weerstand, dat het uiteinde van de eerste sectie elektrisch en mechanisch met het confronterende uiteinde van de staaf verbindt, organen om de 15 coaxiale positie van de staaf in het buisvormige element te onder houden, organen om de schroefvormige sectie samengedrukt te houden, en organen om een uiteinde van de tweede sectie en het confronterende uiteinde van de staaf elektrisch met een voedingsbron te verbinden.

2. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een elektrisch isolerende huls, welke om de staaf is opgesteld, en in hoofdzaak coëxtensief is met het buisvormige element.

3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de staaf buisvormig is met een opening, die zich volledig door . 25 de staaf uitstrekt, waarbij op het uiteinde van de staaf organen zijn aangebracht, die bestemd zijn om met een gasbron te worden verbonden teneinde het toevoeren van gas via de buisvormige staaf aan de kamer van de oven mogelijk te maken.

4. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, 3Q dat de staaf een dichte dwarsdoorsnede heeft.

5. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektrische verbindingsorganen zijn voorzien van een eerste elektrische aansluitstrook, die geleidend aan één uiteinde van de 800 44 00 - 15 - tweede sectie is bevestigd, en een tweede elektrische aansluitstrook die geleidend aan het confronterende uiteinde van de staaf is bevestigd.

6. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, 5 dat het genoemde onderdeel bestaat uit een plaat, die de confronte rende uiteinden van de eerste sectie en de staaf elektrisch en mechanisch met elkaar verbindt.

7. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat'de eerste en tweede secties, de staaf en het genoemde onder- 10 deel uit metaal bestaan.

9. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en tweede secties, de staaf en het genoemde onderdeel uit niet-metallisch materiaal bestaan.

9. Verwarmingsinrichxing volgens conclusie 2, met het kenmerk, 15 dat het niet-metallische materiaal uit siliciumcarbide bestaat.

10. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een of meer zich naar buiten uitstrekkende elementen, die aan de tweede sectie zijn bevestigd in een punt, waarbij de verwarmingsinrichting in het dak van de oven wordt ondersteund en de inbreng- 20 lengte van de verwarmingsinrichting in ce kamer van de oven wordt begrensd.

11. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk,_ dat de organen voor het onderhouden van de coaxiale positie zijn voorzien van een elektrisch isolerende kraag, welke om de staaf 25 is aangebracht en aan een confronterend eind van de tweede sectie is bevestigd, waarbij de staaf is voorzien van een van schroefdraad voorzien uiteinde, dat naar de kraag is gekeerd, en tenminste één bevestigingsorgaan, dat op het van schroefdraad voorziene uiteinde is geschroefd en tegen de kraag wordt aangetrokken in een mate,_ waar-30 bij op de eerste sectie een vooraf bepaalde drukkracht wordt uitge oefend.

12. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schroefvormige sectie in de niet-verwarmde toestand daarvan een verschilafstand vertoont, die invers is aan die, welke wordt 35 veroorzaakt door een zwaartekracht- en verwarmingsrek, een en ander zodanig, dat wanneer de sectie tot een bedrijfstemperatuur wordt ver- ann a nn - IB - warmd de schroefvormige sectie een toestand met uniforme spoed zal benaderen.

13. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een voor hoge temperatuur bestemd isolerend vulorgaan, dat tussen 5 de buisvormige sectie en de staaf is aangebracht.

14. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schroefvormige sectie een lengte heeft, die in hoofdzaak coëxtensief is met de afmeting van de kamer van de oven waarlangs de verwarmingsinrichting is opgesteld, waarbij de buisvormige sec- 10 tie een lengte heeft, waarbij deze sectie zich door het isolerende stelsel van de oven en zich daaruit naar buiten uitstrekt, en waarbij de langwerpige staaf een lengte heeft, waarbij de staaf zich uit het uiteinde van de buisvormige sectie buiten de kamer van de oven naar buiten uitstrekt.

15. Voor hoge temperatuur bestemde elektrische weerstandsverwar- mingsinrichting, bestemd om in een oven met hoge temperatuur te worden toegepast, gekenmerkt door een eerste langwerpig , buisvormig element, voorzien van een eerste zich in axiale richting uit strekkende, schroefvormige sectie met grote weerstand, welke be-20 stemd is om in de kamer van een oven te worden aangebracht, en een tweede zich in axiale richting uitstrekkende, buisvormige sectie, welke aansluit op en elektrisch en thermisch verbonden is met de eerste sectie, een kleine weerstand heeft en bestemd is om buiten de kamer van de oven te worden opgesteld, een tweede langwerpig 25 buisvormig element voorzien van een derde, zich in axiale richting uitstrekkende, schroefvormige sectie met grote weerstand, die coaxiaal in en in hoofdzaak coëxtensief met de eerste sectie is opgesteld, en een vierde zich in axiale richting uitstrekkende, buisvormige sectie, welke aansluit op en elektrisch en thermisch verbon-30 den is met de derde sectie, een kleine weerstand heeft en coaxiaal binnen en in hoofdzaak coëxtensief met de tweede sectie is opgesteld, organen om de confronterende uiteinden van de eerste en derde secties elektrisch met elkaar te verbinden, een langwerpige staaf, die coaxiaal in en in hoofdzaak coëxtensief met de buisvormige elementen 35 is opgesteld, organen om de uiteinden van de staaf elektrisch ten 8004400 - 17 - opzichte van de confronterende uiteinden van de eerste en derde secties te isoleren en het staafeind mechanisch met de confronterende einden van de eerste en derde secties te verbinden, organen om de coaxiale positie van de buisvormige elementen en de staaf te 5 onderhouden, bevestigingsorganen om de eerste en derde secties samengedrukt te houden, en organen om het uiteinde van de tweede sectie en het confronterende uiteinde van de vierde sectie elektrisch met een voedingsbron te verbinden.

16. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 15, gekemmerkt door 10 een elektrisch isolerende huls, die om de staaf is opgestald, en in hoofdzaak coëxtensief is met de buisvormige elementen.

17. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 16, gekenmerkt door een aantal elektrisch isolerende afstandsorganen, die tussen de windingen van de derde scnroefvormige sectie met gescheiden inter- 15 vallen daarlangs zijn opgestelc.

18. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de organen voor het elektrisch isoleren van het uiteinde van de staaf zijn voorzien van een elektrisch isolerende plaat, die het uiteinde van ce staaf elektrisch ten opzichte van de confronte-20 rende uiteinden van de eerste en derde secties isoleert, en het staafeind mechanisch met de confronterende uiteinden van de eerste en derde secties verbindt.

19. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de schroefvormige secties in de niet-verwarmde toestand daarvan 25 een verschilafstand vertonen, die invers is aan die, welke wordt veroorzaakt door een zwaartekracht- en verwarmingsrek, een en ander zodanig, dat wanneer de secties zich op hun bedrijfstemperatuur bevinden, de schroefvormige secties een toestand met uniforme spoed benaderen. 1 800 4 4 00