WO1995006399A1 - Heizelement - Google Patents

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WO1995006399A1
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ceramic
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Anke BRANDSTÄDTER-SPRINGER
Ludwig Weiler
Hans Ammon
Fritz Hegewaldt
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Abb Gadelius Kk
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02—Ohmic resistance heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/04—Waterproof or air-tight seals for heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
    • H05B3/64—Heating elements specially adapted for furnaces using ribbon, rod, or wire heater

Definitions

  • the invention relates to a heating element for a deglor oven according to the preamble of claim 1.
  • Deglor ovens are used for the glazing of ashes from waste incineration plants. Contaminants contained in the ash are evaporated and separated. The glazed components can be used as building materials or deposited. Deglor ovens operate at temperatures between 1300 ° C and 1500 ° C. For this purpose, each deglor oven is provided with heating elements in its ceiling area. The heating elements are surrounded on the outside by a protective tube made of ceramic. This tube is closed at its first end and open at the second end. The protective tubes used up to now have an outwardly directed flange at their open end, which is made from one piece together with the protective tube. These flanges are used to hold the protective tubes on the ceiling stones of the deglor furnace. Due to temperature fluctuations and corrosion to which the protective tubes are exposed, the ceramic tubes can be destroyed. This requires a complete replacement of the heating element, which is very time-consuming.
  • the invention has for its object to show a heating element in which the disadvantages of the known devices are excluded. This object is achieved by the features of claim 1.
  • the ceramic protective tube has at its open end a flange which is attached to the outer surface of the protective tube chemically or mechanically.
  • a ceramic protective tube can be produced more cost-effectively than protective tubes of the type described in the introduction.
  • the flange can be formed by a ceramic ring with a defined width or a metallic clamp.
  • the flange made of ceramic is permanently attached to the outer surface of the protective tube with a ceramic adhesive or putty.
  • a metal clamp as a flange instead of a ceramic ring.
  • a ceramic fleece is arranged as an intermediate layer between the metallic clamp and the protective tube. The clamp is attached to the outer surface of the protective tube using one or more screws.
  • a U-shaped heating element is arranged inside the protective tube. Its ends are led through a cover to the electrical connections to the outside.
  • the lid is made of ceramic or metal and serves as a holder for the U-shaped heating element.
  • the cover closes the interior of the protective tube and is placed on the upper edge of the protective tube or on the flange. Further features essential to the invention are characterized in the subclaims.
  • 1 is a heating element with a ceramic flange
  • FIG. 2 shows a heating element with a metallic flange.
  • Figure 1 shows a heating element 1, which is surrounded by a protective tube 2 and within which a heating rod 3 is arranged.
  • the protective tube 2 is formed as a tube closed on one side and is made of a ceramic material. A nitridic, oxidic or carbidic high-performance ceramic is preferably used for this.
  • the first end of the protective tube 2, which is closed by a round dome 2A, projects into a deglor oven 10.
  • the second open end of the protective tube is provided with a flange 4 on the outside.
  • This flange 4 is formed by a ceramic ring.
  • This ceramic ring is made of a nitridic, oxidic or carbidic high-performance ceramic.
  • the ring 4 can be produced from alpha aluminum oxide. With the aid of a silicate-ceramic or phosphate-ceramic adhesive 4 or a cement, this ring is permanently attached to the outside at the second end 2B of the protective tube 2.
  • the flange 4 is inserted into a U-shaped recess 11U of a ceiling stone 11 of the deglor furnace 10.
  • the U-shaped recess has an opening 11E, the diameter of which is selected so that the protective tube 2 can be arranged in such a way that it protrudes almost completely into the deglor oven 10.
  • the flange 4 of the protective tube 2 is placed on the lower boundary surface of the U-shaped recess 11U and serves as a holder for the heating element 1.
  • the flange 4 covers the opening 11E in the edge region and the inner region 10 I of the deglor furnace 10 closed to the outside.
  • a disk-shaped cover 2D made of ceramic or metal is placed on the protective tube 2.
  • the ends 3E of the U-shaped heating element 3 are inserted through it and lead to the outside to electrical connections (not shown here).
  • the two ends 3E of the heating element 3 are designed in such a way that they can be connected to the cover 2D, so that the heating element 3 is permanently attached.
  • the disk-shaped cover 2D is the one shown here Embodiment placed on .. ⁇ n upward facing edge of the protective tube 2.
  • the interior of the protective tube 2 is thereby closed to the outside.
  • the U-shaped heating element 3 is surrounded by the cover 2D over a length of about two thirds of its length by a fiber insulation 6.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the heating element 1 according to the invention.
  • This embodiment is preferably used when the protective tube 2 or the heating rod 3 arranged in it are longer than in the embodiment shown in FIG.
  • the heating element 1 shown in Figure 2 in turn has a protective tube 2, within which a U-shaped heating element 3 is arranged.
  • the second ends 3E of the heating element 3 are led through the disc-shaped cover 2D of the protective tube 2 to the outside and connected to electrical connections (not shown here).
  • the cover 2D is also placed on the edge of the protective tube 2.
  • the flange 4 arranged at the upper end of the protective tube 2 is formed by a metallic clamp 4 which is formed in one or more parts.
  • the parts of the clamp 4 are arranged around the upper outer end of the protective tube 2 and are permanently connected to one another by means of screws 4S.
  • a ceramic fleece 4V is arranged between the clamp 4 and the protective tube 2 and can additionally absorb compressive forces.
  • certain ceiling stones 11 are provided with passages 11E. The diameters of these passages 11E are adapted to the outer diameter of the protective tubes 2. This makes it possible to insert the protective tubes 2 through the ceiling stones 11 into the interior of the deglor furnace 10.
  • the protective tube 2 is held by its upper end attached flange 4, which in this case is formed by the metallic clamp. Since the second end 2E of the protective tube 2 is arranged outside the ceiling 10D of the deglor furnace, a metallic flange can be used to hold the heating element 1.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement (1) für einen Deglorofen (10), wobei der Heizstab (3) von einem Schutzrohr (2) umgeben ist. Das Schutzrohr (2) ist zur Halterung mit einem Flansch (4) versehen, der durch einen separaten Keramikring oder eine metallische Schelle gebildet wird, und mechanisch oder chemisch mit der Außenfläche des Schutzrohres (2) dauerhaft verbunden ist.

Description

Heizelement
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement für einen Degloröfen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Degloröfen werden für die Verglasung von Asche aus Müllver¬ brennungsanlagen benutzt. In der Asche enthaltene Verun¬ reinigungen werden verdampft und abgetrennt. Die verglasten Bestandteile können als Baumaterialien verwendet oder depo¬ niert werden. Degloröfen arbeiten bei Temperaturen zwischen 1300°C und 1500°C. Zu diesem Zweck wird jeder Degloröfen in seinem Deckenbereich mit Heizelementen versehen. Die Heizelemente sind nach außen hin von einem Schutzrohr aus Keramik umgeben. Dieses Rohr ist an seinem ersten Ende ver¬ schlossen und am zweiten Ende offen. Die bis jetzt ver¬ wendeten Schutzrohre weisen an ihrem offenen Ende einen nach außen gerichteten Flansch auf, der zusammen mit dem Schutz¬ rohr aus einem Stück gefertigt ist. Diese Flansche werden zur Halterung der Schutzrohre an den Deckensteinen des Deglorofens benutzt. Auf Grund von TemperaturSchwankungen und Korrosion, denen die Schutzrohre ausgesetzt sind, kann es zu einer Zerstörung der Keramikrohre kommen. Damit ist ein vollständiger Austausch des Heizelementes erforderlich, was mit großem Aufwand verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement aufzuzeigen, bei dem die Nachteile der bekannten Einrich¬ tungen ausgeschlossen sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist das keramische Schutzrohr an seinem offenen Ende einen Flansch auf, der an der Außenfläche des Schutzrohres chemisch oder mechanisch befestigt ist. Ein solches keramisches Schutzrohr kann kostengünstiger her¬ gestellt werden als Schutzrohre der eingangs beschriebenen Art. Erfindungsgemäß kann der Flansch durch einen Keramik¬ ring mit definierter Breite oder eine metallische Schelle gebildet werden. Der aus Keramik gefertigte Flansch wird mit einem keramischen Kleber oder Kitt an der Außenfläche des Schutzrohres dauerhaft befestigt. Es besteht die Möglich¬ keit, bei langen Schutzrohren anstelle eines Keramikrings eine Schelle aus Metall als Flansch zu verwenden. In diesem Fall wird zwischen der metallische Schelle und dem Schutz¬ rohr ein keramisches Vlies als Zwischenschicht angeordnet. Die Schelle wird mittels einer oder mehrerer Schrauben an den Außenfläche des Schutzrohres befestigt. Innerhalb des Schutzrohres ist ein U-förmig gebogener Heizstab angeordnet. Seine Enden sind durch einen Deckel hindruch zu elektrischen Anschlüssen nach außen geführt. Der Deckel ist aus Keramik oder Metall gefertigt und dient als Halterung für den U- förmigen Heizstab. Der Deckel verschießt den Innenraum des Schutzrohres und ist auf den oberen Rand des Schutzrohres oder auf den Flansch aufgesetzt. Weitere erfindungswesent¬ liche Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfi: düng wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Heizelement mit keramischem Flansch,
Fig. 2 ein Heizelement mit metallischem Flansch. Figur 1 zeigt ein Heizelement 1, das von einem Schutzrohr 2 umgeben und innerhalb dessen ein Heizstab 3 angeordnet ist. Das Schutzrohr 2 ist als einseitig geschlossenes Rohr aus¬ gebildet, und aus einem keramischen Material gefertigt. Hierfür wird vorzugsweise eine nitridische, oxidische oder carbidische Hochleistungskeramik verwendet. Das erste durch eine runde Kuppe 2A verschlossene Ende des Schutzrohres 2 ragt in einen Degloröfen 10 hinein. Das zweite offene Ende des Schutzrohres ist außen mit einem Flansch 4 versehen. Dieser Flansch 4 wird durch einen Keramikring gebildet. Dieser Keramikring ist aus einer nitridischen, oxidischen oder carbidischen Hochleistungskeramik gefertigt. Beispielsweise kann der Ring 4 aus Alphaaluminiumoxid herge¬ stellt werden. Mit Hilfe eines silikatisch keramischen oder phosphatisch keramischen Klebers 4 oder eines Kittes ist dieser Ring am zweiten Ende 2B des Schutzrohres 2 außen dauerhaft befestigt. Der Flansch 4 ist in eine U-förmige Ausnehmung 11U eines Deckensteines 11 des Deglorofens 10 eingesetzt. Die U-förmige Ausnehmung weist eine Öffnung 11E auf, deren Durchmesser so gewählt ist, daß das Schutzrohr 2 so angeordnet werden kann, daß es fast vollständig in den Degloröfen 10 hineinragt. Der Flansch 4 des Schutzrohres 2 ist auf die untere Begrenzungsfläche der U-förmigen Ausneh¬ mung 11U aufgesetzt und dient als Halterung des Heizele¬ mentes 1. Durch den Flansch 4 wird die Öffnung 11E im Rand¬ bereich überdeckt und der Innenbereich 10 I des Deglorofens 10 nach außen hin verschlossen. Auf das Schutzrohr 2 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform ein scheibenförmiger Deckel 2D aus Keramik oder Metall aufgesetzt. Durch ihn sind die Enden 3E des U-förmig ausgebildeten Heizstabes 3 ge¬ steckt, und nach außen zu elektrischen Anschlüssen (hier nicht dargestellt) geführt. Gleichzeitig sind die beiden Enden 3E des Heizstabes 3 so gestaltet, daß sie mit dem Deckel 2D verbunden werden können, Damit wird eine dauerhafte Befestigung des Heizstabes 3 bewirkt. Der scheibenförmige Deckel 2D ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auf ..εn nach obenweisenden Rand des Schutzrohres 2 aufgesetzt. Der Innenbereich des Schutzrohres 2 wird hierdurch nach außen verschlossen. Um Wärmeverluste zu vermeiden, ist der U-förmige Heizstab 3 von dem Deckel 2D an über etwa zwei Drittel seiner Länge von einer Faseriso¬ lation 6 umgeben.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen Heizelementes 1. Diese Ausführungsform wird vorzugs¬ weise dann verwendet, wenn das Schutzrohr 2 bzw. der in ihm angeordnete Heizstab 3 länger ausgebildet sind, als bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform. Das in Figur 2 dargestellte Heizelement 1 weist wiederum ein Schutzrohr 2 auf, innerhalb dessen ein U-förmiger Heizstab 3 angeordnet ist. Die zweiten Enden 3E des Heizstabes 3 sind durch den scheibenförmigen Deckel 2D des Schutzrohres 2 nach außen geführt und an elektrische Anschlüsse (hier nicht darge¬ stellt) angeschlossen. Der Deckel 2D ist auch hierbei auf den Rand des Schutzrohres 2 aufgesetzt. Es besteht auch hierbei die Möglichkeit, wie bei der in Figur 1 darge¬ stellten Ausführungsform, den Deckel 2D auf den Flansch 4 aufzusetzen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der am oberen Ende des Schutzrohres 2 angeordnete Flansch 4 durch eine metallische Schelle 4 gebildet, die ein- oder mehrteilig ausgebildet ist. Die Teile der Schelle 4 sind um das obere äußere Ende des Schutzrohres 2 angeord¬ net, und mittels Schrauben 4S dauerhaft miteinander ver¬ bunden. Zwischen der Schelle 4 und dem Schutzrohr 2 ist ein keramisches Vlies 4V angeordnet, das zusätzlich Druckkräfte aufnehmen kann. Zur Befestigung des Heizelementes 1 an der Decke 10D des Deglorofens 10 sind bestimmte Deckenstein 11 mit Durchlässen 11E versehen. Die Durchmesser dieser Durch¬ lässe 11E sind an den Außendurchmesser der Schutzrohre 2 an¬ gepaßt. Hiermit ist es möglich, die Schutzrohre 2 durch die Deckensteine 11 hindurch in das Innere des Deglorofens 10 zu stecken. Gehalten wird das Schutzrohr 2 dur^h den an seinem oberen Ende befestigten Flansch 4, der in diesem Fall durch die metallische Schelle gebildet wird. Da das zweite Ende 2E des Schutzrohres 2 außerhalb der Decke 10D des Deglorofens angeordnet ist, kann ein metallischer Flansch zur Halterung des Heizelementes 1 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Heizelement für einen Degloröfen (10) mit einem Heizstab, der von einem einseitig geschlossenen keramischen Schutzrohr (2) umgeben ist, das an seinem offenen Ende mit einem Flansch (4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) an der Außenfläche des Schutzrohres (2) chemisch oder mechanisch befestigt ist.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) am oberen offenen Ende (2E) des Schutz¬ rohres (2) chemisch oder mechanisch befestigt ist.
3. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) aus einen Keramik¬ ring besteht, der über einen keramischen Kleber oder einen Kitt an der Außenfläche des Schutzrohres (2) befestigt ist.
4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß ein Ring aus nitridischer, oxidi¬ scher oder carbidischer Hochleistungskeramik als Flansch (4) vorgesehen und mittels eines siliskatisch keramischen oder phosphatisch keramischen Klebers oder Kitts an der Außenfläche des Schutzrohres (2) befestigt ist.
5. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß ein Keramikring aus Alphaalumini¬ umoxid als Flansch (4) vorgesehen und mittels eines sili¬ katisch keramischen oder phosphatisch keramischen Klebers oder Kitts an der Außenfläche des Schutzrohres (2) befestigt ist.
6. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) aus einer ein- oder mehrteiligen metallischen Schelle (4) besteht, die un¬ ter Zwischenfügen eines keramischen Vlieses (4V) an der Außenfläche des Schutzrohres (2) befestigt ist.
7. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) zur Halterung des Schutzrohres (2) innerhalb einer U-förmigen Ausnehmung (11U) eines Deckensteines (11) angeordnet ist.
8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) zur Halterung des Schutzrohres (2) auf die Oberfläche (10S) der Decke (10D) des Deglorofens (10) aufgesetzt ist.
9. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Heizstab (3) U-förmig gebogen und seine beiden Enden (3E) für den elektrischen Anschluß durch einen Deckel (2D) hindurch nach außen geführt und daran gehaltert sind, und daß der Deckel (2D) auf den Rand des Schutzrohres (2) oder auf die Oberfläche des Flansches (4) aufgesetzt ist.
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