SE525564C2 - Förfarande jämte anordning för uppbärande av vertikalt hängande elektriska motståndselement - Google Patents

Description

75 20 25 30 Effektutvecklingen i skänklarna är ofta mycket hög. Typiska effekter som utvecklas i skänklarna i ett motståndselement under industriell drift är 20-50 kW. Ofta drivs även mot- ståndselementet på ett cykliskt sätt, vilket gör att tempera- turen i närheten av keramikplattorna över tiden varierar över ett stort temperaturområde.

Denna stora termiska belastning, i kombination med den meka- niska lasten som de bärande keramikskivorna uppbär, får till följd att sprickbildning uppstår i keramikskivorna, vilket slutligen får till följd att keramikskivorna brister. När detta sker rasar hela motståndselementet, vilket inte längre uppbärs av de brustna keramikskivorna, ned i ugnen, med stora reparationskostnader som följd.

En typisk livslängd för en bärande keramikskiva är typiskt sett 3 till 6 månader.

I en ugn för industriell drift kan antalet motståndselement vara väsentligt, exempelvis flera hundra. Detta medför att kostnaden för att byta ut de bärande keramikskivorna ofta är betydande. Det vore därför önskvärt att finna ett sätt att öka livslängden för de bärande keramikskivorna.

Således hänför sig föreliggande uppfinning till ett förfaran- de och en anordning för uppbärande av vertikalt hängande elektriska motståndselement för uppvärmning av ugnar i in- dustriell drift, där varje element består av strömförande skänklar löpande nedåt och uppåt ett antal gånger, där det utmed elementets längd förefinns ett antal keramikskivor försedda med genomgående hål, genom vilka hål elementets respektive skänklar löper, och där elementet i dess övre del övergår i terminaler vilka är anslutna till en strömkälla, 10 75 20 25 30 samt där elementet uppbärs av minst en av de översta av nämn- da keramikskivor, och som utmärkes av att den eller de övers- ta keramikskivorna av vilka elementet uppbärs placeras i ugnstakets isolering ovanför ugnstakets undersida, och av att elementets ifrågavarande skänklar bringas att vara kortslutna ett stycke under ugnstakets undersida med hjälp av kortslut- ningsplattor.

Vidare hänför sig uppfinningen till en anordning av det slag och med de huvudsakliga särdrag som anges i kravet 6.

I det följande kommer föreliggande uppfinning att förklaras mer i detalj, med hjälp av ett exempel med hänvisning till figur l. Exemplet skall ej ses såsom begränsande för uppfin- ningen.

Figur l visar ett motståndselement l enligt uppfinningen, monterat i en ugn 2. Motståndselementet 1 sträcker sig genom ugnstakets 2 isolering 3, och ned i ugnens 2 uppvärmda volym 4. I den uppvärmda volymen 4 är temperaturen mycket hög, och under drift ibland cykliskt varierande. I isoleringen 3 mins- kar temperaturen gradvis uppåt i figuren, för att ovanför isoleringens 3 övre kant väsentligen vara rumstemperatur.

Motståndselementet 1 drivs genom tvà terminaler 5a,5b, vilka är kopplade till en extern strömkälla. Längs med motstånds- elementets 1 längd ned i ugnens uppvärmda volym 4, och upp igen till ugnens 2 isolering 3, löper ett antal skänklar 6.

Skänklarna 6 är sammankopplade parvis med hjälp av ett antal kortslutningsplattor 7, företrädesvis utformade i samma mate- rial som skänklarna själva. Dessa kortslutningsplattor 7 är belägna under ugnstakets nedre yta 15. 70 75 20 25 30 En av skänklarna 6 är dessutom sammankopplad med ingångster- minalen 5a, och en annan av skänklarna 6 är sammankopplad med utgângsterminalen 5b. På detta sätt kan ström flyta in genom ingångsterminalen 5a, genom samtliga skänklar 6 och slutligen flyta ut genom utgångsterminalen 5b.

Antalet terminaler 5 kan varieras för olika syften, exempel- vis för att kunna reglera effekten i ugnen. Terminalerna 5 kan även kopplas till flera externa strömkällor.

Skänklarna 6 är företrädesvis utförda i FeCrAl.

För att förhindra kortslutning mellan skänklarna 6 när tempe- raturen varierar är ett antal distanskeramikskivor 8, ut- spridda i längsled längs med motstàndselementets l längd.

Keramikplattorna 8 hålls på plats av en centrumstång 9, vil- ken löper genom motståndselementet 1.

Keramikplattorna 8 är företrädesvis utformade i Al2OL SiO2 eller en blandning därav, vilka material är elektriska iso- latorer.

De tvâ överst belägna keramikskivorna 10, ll är placerade ovanför ugnens 2 uppvärmda volyms 4 övre inneryta, inuti ugnstakets 2 isolering 3. Dessa översta keramikskivor 10, ll har till uppgift att, förutom att utgöra distanshállare mel- lan skänklarna 6, även uppbära elementets l tyngd. Detta sker genom att skänklarna 6 är sammanbundna parvis med hjälp av ett antal kortslutningsplattor 12, 13, 14, vilka kortslut- ningsplattor 12, 13, 14 vilar på de båda översta keramikski- vornas 10, 11 övre yta. 10 15 20 25 30 Således flyter väsentligen mindre ström genom den del av skänklarna 6, vilken befinner sig i ugnens 2 isolering 3 än vad som flyter genom de delar av skänklarna 6, vilken befin- ner sig i ugnens 2 uppvärmda volym 4 på grund av de i ugnsut- rymmet förefintliga kortslutningsplattorna 7.

Endast den ström som flyter från ingångsterminalen och genom en skänkel ned genom ugnens 2 isolering 3, och den ström som flyter genom en skänkel genom ugnens 2 isolering 3 och ut ge- nom utgångsterminalen, bidrar till termisk skänkeleffektut- veckling i området i ugnens 2 isolering 3.

Eftersom keramikskivorna 8 är utformade i ett elektriskt iso- lerande material är effektutvecklingen till följd av ström som löper genom skänklarna och genom keramikskivorna 8, det vill säga den ström som flyter genom skänklarna ovanför ug- nens 2 uppvärmda volyms 4 övre yta, försumbar.

På grund av att temperaturen inne i ugnens 2 isolering 3 är väsentligen lägre än i ugnens 2 uppvärmda volym 4 minskar den termiska belastningen på de bärande keramikskivorna 8 väsent- ligen. De icke-bärande keramikskivorna kvarstår under termisk belastning. Sålunda kringgår föreliggande uppfinning proble- met med att både termisk och mekanisk belastning påläggs bä- rande keramikskivor.

För att ytterligare minska den termiska belastningen på de bärande keramikskivorna 10, ll kan de anordnas ovanför ugnens 2 isolerings 3 övre yta, det vill säga utanför ugnen och där- igenom väsentligen under rumstemperaturbetingelser_ På detta sätt ökar föreliggande uppfinning de bärande kera- mikplattornas livslängd från de, enligt teknikens nuvarande 10 75 20 25 ståndpunkt, brukliga 3 till 6 månaderna, till 2 till 4 år, och bidrar därigenom till att väsentligen minska driftskost- naderna för denna typ av motståndselement under industriell drift.

Dessutom tillåter föreliggande uppfinning att de bärande ski- vorna kan utformas med mindre dimensioner än vad som hittills har varit fallet, på grund av att den termiska belastningen väsentligen minskas på skivorna. Detta tillåter i sin tur motståndselement med, för teknikens nuvarande ståndpunkt, nya eller utökade geometrier. Alternativt kan större motstånds- element konstrueras med hjälp av föreliggande uppfinning, eftersom de bärande skivorna nu kan bära mer last på grund av att den termiska lasten på skivorna väsentligen har minskat.

Vidare tillåter föreliggande uppfinning, av samma anledningar som ovan, att effekten i motståndselementet enligt förelig- gande uppfinning kan drivas med en högre effekt än vad som har varit möjligt med motståndselement enligt teknikens tidi- gare ståndpunkt.

Ovan har ett antal utföringsformer beskrivits. Emellertid kan utförandena varieras med hänsyn till exempelvis elementtyp.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsformerna, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (8)

10 75 20 25 30 Patentkrav

1. Förfarande för uppbärande av vertikalt hängande elektris- ka motstàndselement (1) för uppvärmning av ugnar i industri- ell drift, (6) löpande nedåt och uppåt ett antal gånger, där det utmed där varje element består av strömförande skänklar elementets längd förefinns ett antal keramikskivor (8) för- sedda med genomgående hàl, genom vilka hål elementets respek- tive skänklar löper, och där elementet i dess övre del över- (5a,5b) la, samt där elementet uppbärs av minst en av de översta av går i terminaler vilka är anslutna till en strömkäl- k ä n n e t e c k n a t av att, den (l0,ll), isolering (3) nämnda keramikskivor, eller de översta keramikskivorna av vilka elementet uppbärs placeras i ugnstakets (2) ovanför ugns- takets undersida (15), och av att elementets ifrågavarande skänklar (6) bringas att vara kortslutna ett stycke under ugnstakets undersida (15) med hjälp av kortslutningsplattor (7).

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v, att skänklarna (6) bringas att bestå av FeCrAl.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att keramikskivorna (8,10,ll) bringas att bestå av Al2Oy SiO2eller en blandning därav. k ä n n e t e c k - (10,1l)

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, n a t a v, att de bärande keramikskivorna anordnas i två nivåer.

5. Anordning för uppbärande av vertikalt hängande elektriska motståndselement (l) för uppvärmning av ugnar i industriell drift, där varje element består av strömförande skänklar (6) p :\pa1ranor\docs\doctcmp\s1utförelåggmde. doc , 2004- 10-1 l 70 15 20 löpande nedåt och uppåt ett antal gånger, där det utmed ele- mentets längd förefinns ett antal keramikskivor (8) med genomgående hål, genom vilka hål elementets respektive skänklar löper, och där elementet i dess övre del övergår i terminaler (5a,5b), vilka är anslutna till en strömkälla, samt där elementet uppbärs av minst en av de översta av nämn- k ä n n e t e c k n a d att den el- (10, 11), isolering (3) da keramikskivor, a v, ler de översta keramikskivorna av vilka elementet uppbärs är belägna i ugnstakets (2) ovanför ugnstakets undersida (15), och av att elementets ifrågavaran- de skänklar (6) dersida (15) med hjälp av kortslutningsplattor (7). är kortslutna ett stycke under ugnstakets un-

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av, att skänklarna (6) består av FeCrAl.

7. Anordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d a v, att keramikskivorna (8,10,1l) består av Al2O¿ SiO2eller en blandning därav. k ä n n e t e c k - (10, ll)

8. Anordning enligt krav 5, 6 eller 7, n a d a V, att de bärande keramikskivorna är an- ordnade i två nivåer. p:\patra.nor\docs\doctempklutßrelåggpnde.doc , 2004-10-11 försedda_