STÜTZGESTELL FÜR EINE STRAHLUNGSABSCHIRMUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stützgestell einer Strahlungsabschirmung für einen Hochtemperaturofen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Unter Hochtemperaturofen ist im Zusammenhang mit dieser Anmeldung insbesondere ein metallischer Hochtemperaturofen gemeint. Ein metallischer Hochtemperaturofen umfasst eine äußere Ofenwandung, die meist als Stahlmantel („Kessel“) ausgeführt ist. Der Stahlmantel ist in der Regel wassergekühlt. Ferner umfasst ist ein Prozess- oder Chargenraum, in welchen ein Chargiergut eingebracht werden kann. Im Prozessraum bestehen Heizvorrichtungen zur Erwärmung des Chargierguts. Bei metallischen Hochtemperaturöfen erfolgt die thermische Isolierung eines Prozessraums gegenüber der äußeren Ofenwandung in der Regel über eine sogenannte Strahlungsabschirmung, welche von im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten und über Distanzierungsmittel voneinander beabstandet gehaltenen Strahlblechen aus Metall, insbesondere Refraktärmetall, insbesondere Wolfram, Molybdän oder deren Legierungen gebildet ist. Ferner sind Isolierungen für Hochtemperaturöfen auf Basis von Graphit und Keramik sowie hybride Lösungen bekannt. Ein Zusammenbau einer Abschirmung zusammen mit Heizleitern wird als Heizeinsatz (engl. hot zone) bezeichnet. Der Aufbau eines Heizeinsatzes eines Hochtemperaturofens ist entscheidend für die Temperaturverteilung, die Reinheit und den Energieverbrauch von Hochtemperaturprozessen. Ein typischer Aufbau eines metallischen Hochtemperaturofens geht beispielsweise der EP0303420 (A1) und der WO 2020/120147 (A1) hervor. Eine bei metallischen Hochtemperaturöfen übliche Bauweise besteht in einem im Wesentlichen zylindrischen Ofenmantel mit einer darin entlang des Umfangs ausgebildeten Strahlungsabschirmung als sogenannte Seitenabschirmung.
Die Stirnseiten werden über Deckel verschlossen. Diese Deckel weisen ebenfalls eine Strahlungsabschirmung auf. Diese Abschirmung wird als Deckelabschirmung bezeichnet oder, wenn der Deckel als Türe ausgeführt ist, auch als Türabschirmung bezeichnet. Üblicherweise ist das Stützgestell der Seitenabschirmung mit dem zylindrischen Teil der Kesselwand und das Stützgestell der Deckelabschirmung mit dem Kesseldeckel verbunden. Gleiches gilt sinngemäß auch für mehreckige, beispielsweise rechteckig ausgeführte Heizeinsätze. In einem diskontinuierlich betriebenen Hochtemperaturofen muss der Chargenraum nach jedem Prozesszyklus be- und entladen werden. Daher besitzt der Heizeinsatz in der Regel einen oder zwei Deckel (Türen), die vor und nach jeder Ofenfahrt geöffnet und geschlossen werden. Bei einem horizontalen Ofen mit zylindrischem oder quaderförmigem Nutzraum ist dazu häufig eine Deckelabschirmung an einer schwenkbaren Türe des äußeren Stahlkessels befestigt. Zum Be- und Entladen wird die Türe mit dem Abschirmdeckel geöffnet, so dass der Anwender freien Zugang zum Chargenraum erhält. Durch das Schließen der Türe wird der Abschirmdeckel gegenüber der Seitenabschirmung so positioniert, dass der Chargenraum effektiv gegen Wärmeverluste abgeschirmt wird. Dabei wird angestrebt, dass ein möglichst kleiner Spalt zwischen Deckel- und Seitenabschirmung im Betrieb besteht, jedoch ohne dass ein direkter Kontakt, also eine Kollision der jeweiligen Abschirmungen zustande kommt, da dadurch Beschädigungen oder Verformungen an den Abschirmungen entstehen können. Nach heute üblicher Bauweise wird die Deckelabschirmung über ein Stützgestell durch mehrere Stahlbolzen, die auf einer kreisförmigen Linie an der wassergekühlten Tür angeschweißt sind, über Gewinde an Befestigungsbolzen befestigt. Der korrekte Abstand zwischen Seitenabschirmung und Deckelabschirmung wird im kalten Zustand über die Gewindebolzen gleichmäßig über den Umfang auf ein festgelegtes Spaltmaß eingestellt. Dieses Maß ergibt sich aus der Annahme oder Berechnung der thermischen Dehnung der verschiedenen Komponenten des Heizeinsatzes bei Aufheizen des Ofens auf maximale Zieltemperatur. Der im Betrieb angestrebte verbleibende Spalt
beträgt einige mm (4 bis 6mm), um eine Kollision der Komponenten weitestgehend zu verhindern. Ein Stützgestell zur Aufhängung (Befestigung) der Deckelabschirmung am Deckel des Kessels hat verschiedene Funktionen und Anforderungen zu erfüllen: - Tragen des Gewichts der Abschirmung - Positionierung der Abschirmung - Einstellbarkeit des Spaltes zwischen Deckel- und Seitenabschirmung - Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung bei hohen Temperaturen und zyklischer Temperaturbelastung - Kostengünstige Ausführung. Eine besondere Herausforderung sind die auftretenden thermischen Dehnungen während der thermischen Zyklen des Hochtemperaturofens. Die häufig in der Mitte des Kessels fixierte Seitenabschirmung dehnt sich bei Temperaturerhöhung in ihrer Länge aus und reduziert somit den Spalt zwischen Seiten- und Deckelabschirmung. Die am Kesseldeckel befestigte Deckelabschirmung dehnt sich in ähnlicher (aber viel geringerer) Weise aus und reduziert den Spalt weiter. Folglich wird der Spalt im kalten Zustand so eingestellt, dass er bei einer bestimmten Referenz-Zieltemperatur die optimale Größe hat. Während des Aufheizens und Abkühlens und bei von der maximalen Zieltemperatur abweichenden Temperaturen ist der Spalt demzufolge größer oder kleiner als das Optimum. Die Schwächen der heutigen Ausführungen sind folgende: Mangel 1: Wie beschrieben verändert sich das Spaltmaß in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur. Ein zu großer Spalt führt zu zusätzlichen Energieverlusten und thermischer Belastung von Stützgestell-Komponenten. Ein großer Spalt bedingt neben dem Wärmeverlust noch weitere Nachteile. Bei Öfen unter Gasatmosphäre und bei Öfen mit Gasschnellkühlung stellt ein Spalt eine
Gasleckage mit entsprechend negativer Auswirkung auf die Temperatur- und Atmosphärengleichmäßigkeit sowie die Abkühlleistung dar. Mangel 2: Die heutigen Aufhängevorrichtungen und Stützgestell-Module sind massiv und steif in der Konstruktion ausgelegt. Entsprechend groß sind die Schäden bei Kontakt mit empfindlichen und spröden Komponenten wie Molybdän-Abschirmblechen und -bolzen. Ein geschlossener Spalt (also eine Kontaktierung von Deckel- und Seitenabschirmung) muss daher unbedingt vermieden werden, um Beschädigungen an den Abschirmungen zu verhindern. Mangel 3: Heutzutage wird das Stützgestell der Deckelabschirmung in der Regel durch Bolzen am Kesseldeckel befestigt, die starr und unlösbar mit dem Kesseldeckel verbunden, üblicherweise angeschweißt, sind. Bei einem Temperaturanstieg dehnt sich die Deckelabschirmung in ihrer Fläche deutlich aus, während die Kesseltüre selbst aufgrund der Wasserkühlung kalt bleibt. Entsprechend entstehen Biegespannungen in den Aufhängebolzen, die zu Verformungen und im Laufe der Zeit bei spröden Werkstoffen zum Bruch der Bolzen führen können. Zudem wirken auf die Deckelabschirmung aufgrund der starren Fixierung über Bolzen große Kräfte bei Erwärmung und Abkühlung. Mangel 4: Um unerwünschte Verformungen und dadurch mangelnde Funktionalität an der Deckelabschirmung aufgrund der in Mangel 3 beschriebenen Beanspruchung im Laufe der Betriebsdauer zu verhindern, wird das Stützgestell sehr steif und kostenaufwendig ausgeführt. Neben den hohen Herstellkosten führt die materialintensive Konstruktion durch Aufheizen der entsprechend hohen Massen zu hohen Energiebedarfen und thermischer Trägheit. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Mängel auszuräumen oder zumindest zu lindern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Stützgestell zur Halterung einer Deckelabschirmung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Indem erfindungsgemäß das Stützgestell dazu ausgebildet ist, eine Deckelabschirmung mit einem Kesseldeckel eines Hochtemperaturofens verbinden und die Deckelabschirmung von dem Kesseldeckel mit einem Normalabstand zu beabstanden, und das Stützgestell wenigstens ein Halteelement aufweist, welches gegenüber einer Normalabstandsrichtung zwischen Deckelabschirmung und Kesseldeckel zumindest abschnittsweise in einem Winkel geneigt verläuft und zumindest abschnittsweise drehbar und / oder flexibel ausgebildet ist, derart, dass eine laterale Ausdehnung der Deckelabschirmung eine Vergrößerung des Winkels und damit eine Verringerung des Normalabstands bewirkt, wird erreicht, dass eine Änderung eines Spaltmaßes zwischen der Deckelabschirmung und einer sich ausdehnenden Seitenabschirmung zumindest teilweise kompensiert wird. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stützgestells bewirkt eine Zwangsführung der Deckelabschirmung derart, dass diese bei Ausdehnung näher an den Kesseldeckel herangeführt wird. Damit kann beispielsweise ein Spaltmaß zwischen der Deckelabschirmung und einer in einem Zusammenbau daran angrenzenden Seitenabschirmung in einem kalten Zustand enger bemessen werden als bei einer herkömmlichen Anbindung einer Deckelabschirmung zum Kesseldeckel über starre Bolzen. Durch die Erfindung ist es beispielsweise und bevorzugt möglich, das Spaltmaß zwischen der Deckelabschirmung und einer angrenzenden Seitenabschirmung über weite Temperaturbereiche konstant zu halten. Die oben beschriebenen Mängel werden durch die Erfindung beseitigt. Der Spalt zwischen der Deckel- und Seitenabschirmung bleibt bei sich ändernden Temperaturen nahezu konstant. Dies wird dadurch erreicht, dass die Deckelabschirmung durch das erfindungsgemäße Stützgestell mit steigender Temperatur in Richtung des Kesseldeckels verschoben wird. Diese
Verschiebung entspricht bevorzugt der thermischen Verschiebung der vorderen Kante der Seitenabschirmung, an der das Spaltmaß gegenüber der Deckelabschirmung besteht, in Richtung der Deckelabschirmung. Beim Abkühlvorgang bewegt sich entsprechend der Deckel in Richtung der Seitenabschirmung, während die vordere Kante der Seitenabschirmung sich in die gleiche Richtung bewegt und den Spalt konstant hält. Neben der konstanten Spaltbreite beim Aufheizen und Abkühlen ist auch die Spaltgröße bei verschiedenen Haltetemperaturen immer gleich groß und optimal eingestellt. Ein solcherart ausgestatteter Hochtemperaturofen ist also nicht nur für eine einzige Betriebstemperatur optimal ausgelegt. Die Beseitigung des Problems sich verändernder Spaltgrößen führt zur Verringerung von Energieverlusten, bestmöglicher Temperatur- und Atmosphärengleichmäßigkeit mit hoher Prozessstabilität bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen. Die Befestigung der Deckelabschirmung am Kesseldeckel oder an der Kesseltüre erfolgt über flexible und / oder drehbar gelagerte Halteelemente, was die mechanischen Spannungen gegenüber steifen Bolzen erheblich verringert. Dadurch wird Verschleiß und Bruch der Halteelemente vermieden und eine dauerhaft gleiche Funktionalität gewährleistet. Dies wird durch definierte Längen- und Winkel-Ausführung- zwischen den Bauelementen erreicht, insbesondere durch die Schrägstellung der Aufhängungselemente gegenüber der Kesseltür und Türabschirmung. Durch eine bevorzugt flexible Aufhängung der Deckelabschirmung über elastisch auslenkbare Halteelemente kann das Stützgestell weniger steif und aufwendig ausgeführt werden, ohne dass unerwünschte Verformungen auftreten. Die neue vereinfachte Ausführung kann kostengünstig hergestellt werden, und die Einsparung von Masse führt zu einer Reduktion des Energiebedarfs beim Aufheizen und erlaubt schnellere Temperaturwechsel. Im Betrieb eines Hochtemperaturofens ergeben sich durch die Erfindung insbesondere folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik: • Steigerung der Energieeffizienz
• Vermeidung von Leck-Strömungen • Vermeidung von Beschädigungen • Leichtbau-Ausführung des Stützgestells Die Erfindung kann sowohl bei Neukonstruktionen von Hochtemperaturöfen als auch beim Austausch eines Heizeinsatzes in einem bestehenden Hochtemperaturofen angewendet werden. Die Erfindung ist keineswegs auf voll-metallische Heizeinsätze beschränkt. Die Erfindung ist ebenso geeignet für graphitische Heizeinsätze oder für hybride Lösungen mit einer Kombination aus metallischen Abschirmungen und graphitischen und / oder keramischen Isolierungslagen. Bei einem Austausch einer bestehenden Deckelabschirmung gegen eine Lösung gemäß der Erfindung können die Geometrien der Halteelemente den vorgegebenen Bedingungen angepasst werden oder es werden zusätzliche Befestigungsadapter verwendet. Die Halteelemente der Deckelabschirmung am Kesseldeckel bestehen üblicherweise aus Stahl. Sie können auch aus einem anderen temperaturbeständigen Werkstoff ausgeführt sein. Die Halteelemente müssen bei einer Ausführung als flexibel auslenkbare Halteelemente ausreichend elastisch auslenkbar sein, um die Verschiebungen ohne plastische Verformung aufnehmen zu können. Allerdings müssen die Halteelemente derart dimensioniert werden, dass das Eigengewicht der Türabschirmung sicher und positionsgenau getragen werden kann. Der Fachmann kann diesen Erfordernissen in der Auslegung durch geeignete Wahl von Werkstoff, Abmessungen, Materialstärken und Anzahl von Halteelemente begegnen. Weitere Vorteile der Erfindung bestehen in: Steigerung der Energieeffizienz Durch die erfindungsgemäße Ausführung können Spalte in Abschirmungen knapper dimensioniert werden, was zu einer Steigerung der Energieeffizienz führt. Die Effizienzsteigerung resultiert aus einer verbesserten Abschirmwirkung durch geringere Strahlungsverluste durch Spalte. Diese Effizienzsteigerung
senkt die Kosten im laufenden Betrieb durch Energieeinsparungen. Zusätzlich kann gegebenenfalls mit einer Senkung der Anschaffungskosten gerechnet werden, da aufgrund des geringeren Leistungsbedarfes die Stromversorgung kleiner dimensioniert werden kann. Vermeidung von Leck-Strömungen Die Gasführung im Heizeinsatz wird durch die knapper dimensionierten Spalte kontrollierter, und Leck-Strömungen durch Spalte werden vermindert. Durch die verringerten Verluste wird das Kühlgas besser an die Charge herangeführt, was zu einer Effizienzsteigerung bei der Abkühlung führt. Vermeidung von Beschädigungen Für den Fehlerfall, dass der Spalt zwischen Tür- und Seitenabschirmung zu gering eingestellt ist oder der Heizeinsatz bei zu hoher Temperatur betrieben wird, kann es zu einer Kollision zwischen Tür- und Seitenabschirmung kommen. Selbst hier bietet die Erfindung einen Vorteil gegenüber einer konventionellen Ausführung, da das erfindungsgemäße Stützgestell nachgiebiger gestaltet ist und somit auch bei einer unerwünschten Kollision eine Beschädigung geringgehalten werden kann. Durch die Geometrie und Flexibilität des erfindungsgemäßen Stützgestells werden zudem problematische Biegespannungen in den Aufhängungselementen vermieden, die bisher häufig zu plastischen Verformungen bis hin zu Materialbrüchen geführt haben. Leichtbau-Ausführung des Stützgestells In der konventionellen Lösung führt die Dehnung der Türabschirmung (insbesondere des Stützgestells) zu hohen Biegespannungen in den Bolzen sowie zu entsprechend hohen Spannungen in der Türabschirmung. Um Beschädigungen und unerwünschte Verformungen in der Türabschirmung zu verhindern, wird das Stützgestell herkömmlich sehr steif und massiv ausgeführt. Durch die erfindungsgemäße Aufhängung mittels zumindest abschnittsweise drehbarer und / oder flexibler Halteelemente kann das Stützgestell wesentlich weniger aufwendig und leichter ausgeführt werden. Daraus ergeben sich
Kostenvorteile bei der Herstellung, ein dauerhaft verformungsfreier Betrieb und Vorteile im Ofenprozess, da weniger Masse aufzuheizen und abzukühlen ist. In einem Konstruktionsvergleich der Anmelderin hat sich durch den Verzicht auf tangentiale Versteifungen und teure Schweißverbindungen eine Kosteneinsparung von etwa 20% gegenüber der konventionellen Konstruktion ergeben. Typische Abmessungen von Ofentypen, für die die Erfindung besonders nutzbringend eingesetzt werden kann, betragen 30 cm bis 3 m Durchmesser für die Deckelabschirmung. Eine Länge des Ofens beträgt typischerweise zwischen 30 cm und 5 m. Die Erfindung kann auch in rechteckigen Öfen Anwendung finden. Freilich ist die Erfindung auch für kleinere Öfen, beispielsweise Laboröfen, nutzbar. Die Ersparnisse sind entsprechend geringer. Im Folgenden werden bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung näher beschrieben: Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Normalabstandsrichtung und dem zumindest abschnittsweise geneigten Verlauf des Haltelements zwischen 5° und 85°. Weiter bevorzugt liegt der Winkel in einem Bereich zwischen 10° und 80°. Noch weiter bevorzugt liegt der Winkel in einem Bereich zwischen 15° und 75°. Insbesondere liegt der Winkel in einem Bereich zwischen 40° und 50°. Der Winkel ist zwischen Haltelement und Normalabstandsrichtung definiert, wobei Null Grad einer Ausrichtung parallel zur Normalabstandsrichtung entsprechen. Wenn ein Haltelement nicht als gerade Strebe ausgeführt ist, sondern beispielsweise eine zumindest abschnittsweise gekrümmte Form aufweist, kann zur Bestimmung einer durchschnittlichen Neigung eines Haltelements jener Winkel angesetzt werden, welcher zwischen einer gedachten geraden Verbindung der Befestigungspunkte an Deckelabschirmung und Kesseldeckel und der Normalabstandsrichtung eingenommen wird.
Bei mehreren Haltelementen ist es nicht zwingend erforderlich, dass alle den gleichen Winkel zur Normalabstandsrichtung einnehmen. Im Sinne einer modularen Bauweise unter Verwendung von Gleichteilen ist es jedoch vorzuziehen, dass alle Haltelemente den gleichen Winkel zur Normalabstandsrichtung einnehmen. Eine zu steile Anstellung der Haltelemente (entsprechend einem kleinen Winkel) führt eventuell zu einer unerwünscht hohen axialen Steifigkeit. Bei einer zu flachen Anstellung der Haltelemente (entsprechend einem großen Winkel) kann es eventuell zu einer Überkompensation kommen, was einer unerwünschten Spaltvergrößerung entspricht. Der Winkel muss auf die Länge der Seitenabschirmung abgestimmt werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Haltelemente mit zumindest abschnittsweise geneigtem Verlauf ausgebildet sind. In der Regel sind es deutlich mehr, beispielsweise vier bis zehn Haltelemente, je nach Größe der Deckelabschirmung. Vorteilhafterweise sind die Halteelemente gleichmäßig entlang eines Umfangs der Deckelabschirmung beabstandet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass Haltelemente, die bezüglich einer normal zur Deckelabschirmung verlaufenden zentralen Achse gegenüberliegend angeordnet sind, einen bezüglich der Normalabstandsrichtung entgegengesetzt geneigten Verlauf aufweisen. Mit „entgegengesetztem“ Verlauf der Haltelemente ist gemeint und bezweckt, dass die von der Ausdehnung der Deckelabschirmung in den Haltelementen induzierten (Zug-) Kräfte, im speziellen die radiale Komponente dieser Kräfte, sich gegenseitig aufheben. Dadurch wird eine laterale Verschiebung der Deckelabschirmung oder eine Verkippung derselben verhindert. Die axiale Komponente der induzierten Kräfte in den Haltelementen führt zu dem beschriebenen Effekt, dass durch Ausdehnung der Deckelabschirmung diese näher in Richtung Kesseldeckel wandert. Mit „gegenüberliegend“ ist nicht zwingend gemeint, dass die Haltelemente spiegelsymmetrisch bezüglich einer zentralen Achse liegen. Anzustreben ist vielmehr, dass sich die radialen (also die senkrecht zur Normalabstandsrichtung weisenden) Komponenten der Kräfte in den
Haltelementen gegenseitig aufheben. Die Deckelabschirmung vollzieht dann bei Ausdehnung eine translatorische Bewegung in Richtung Kesseldeckel. Es kann vorgesehen sein, dass die Befestigungspunkte eines Haltelementes an Deckelabschirmung und Kesseldeckel nicht in derselben, die zentralen Achse enthaltenden Ebene liegen. Diese Konfiguration kann man sich so vorstellen, dass Deckelabschirmung und Kesseldeckel um die zentrale Achse zueinander verdreht sind. Die Deckelabschirmung vollzieht dann bei Ausdehnung eine translatorische Bewegung in Richtung Kesseldeckel und zusätzlich eine Rotation um die zentrale Achse. Bevorzugt liegen die um eine zentrale Achse angeordneten Befestigungspunkte der Haltelemente auf der Seite der Deckelabschirmung radial weiter außen und verlaufen in Richtung Kesseldeckel nach radial weiter innen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Halteelement oder eine Mehrzahl von Halteelementen gegenüber der Deckelabschirmung und / oder dem Kesseldeckel über ein Gelenk drehbar gelagert ist. Das Halteelement kann beispielsweise als Strebe ausgeführt sein, welche über einfache Scharniere, etwa über Stifte, mit der Deckelabschirmung und / oder dem Kesseldeckel verbunden und drehbar gelagert ist. Das Gelenk erlaubt die Veränderung der Neigung der Halteelemente bei Ausdehnung der Deckelabschirmung. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Halteelemente elastisch auslenkbar ausgebildet sind. Bei dieser Ausführung wird die Veränderung der Neigung der Halteelemente bei Ausdehnung der Deckelabschirmung durch elastische Auslenkung der Halteelemente ermöglicht. Es kann vorgesehen sein, dass das Stützgestell ein entlang einer Bewegungsrichtung bewegliches Führungselement aufweist. Insbesondere entspricht die Bewegungsrichtung des Führungselement der Normalabstandsrichtung. Über ein solcherart ausgebildetes Führungselement kann gegebenenfalls eine verbesserte Führung der Bewegung der Deckelabschirmung in Richtung Deckel erzielt werden. Das Führungselement kann beispielsweise als Teleskopführung
verschieblicher Zylinder ausgebildet sein. Ebenfalls vorstellbar sind zueinander verschiebliche, ineinander greifende Profile, die eine Art Teleskopschiene bilden. Schutz wird auch begehrt für eine Anordnung umfassend eine Deckelabschirmung für einen Hochtemperaturofen mit einem erfindungsgemäßen Stützgestell sowie für einen Hochtemperaturofen mit einem erfindungsgemäßen Stützgestell. Die Erfindung richtet sich insbesondere an Anwendungen mit Prozesstemperaturen von über 900°C. Da Strahlungsverluste exponentiell mit der Temperatur steigen, sind die Vorteile der Erfindung insbesondere bei hohen Temperaturen spürbar. Die Erfindung ist insbesondere für metallische Abschirmungen vorgesehen. Metallische Abschirmungen bestehen aus einer im Wesentlichen parallelen Anordnung von beabstandeten Strahlblechen. Diese sind bevorzugt aus Refraktärmetall, insbesondere Wolfram oder Molybdän sowie Legierungen davon gebildet. Hochtemperaturöfen dieser Bauweise werden insbesondere für Wärmebehandlungen über 900°C eingesetzt. Insbesondere ist die Erfindung für Hochtemperaturöfen vorgesehen, die für eine Zieltemperatur von > 1.200 °C, insbesondere von > 1.500 °C, bis zu Zieltemperaturen im Bereich von 2.500 °C ausgelegt sind. Solche Hochtemperaturöfen werden beispielsweise zum Sintern von Refraktärmetallen, insbesondere von Molybdän- oder Wolfram- Basiswerkstoffen, zur Züchtung von Saphir-Einkristallen für die LED- Herstellung, zum Löten, zur Wärmebehandlung von Turbinenbauteilen etc., eingesetzt. Indem die Isolierung in Form metallischer Abschirmungen ausgebildet ist, können besonders reine Prozessbedingungen realisiert werden. Je nach Ausführung ist ein Betrieb unter Schutzgasatmosphäre oder Vakuum möglich. Schutz wird begehrt für ein Stützgestell zur Halterung einer Deckelabschirmung für einen Hochtemperaturofen, wobei das Stützgestell dazu ausgebildet ist, die
Deckelabschirmung mit einem Deckel des Hochtemperaturofens zu verbinden und die Deckelabschirmung von dem Deckel mit einem Normalabstand zu beabstanden, und das Stützgestell wenigstens ein Halteelement aufweist, welches gegenüber einer Normalabstandsrichtung zwischen Deckelabschirmung und Deckel zumindest abschnittsweise in einem Winkel geneigt verläuft und zumindest abschnittsweise drehbar und / oder flexibel ausgebildet ist, derart dass eine laterale Ausdehnung der Deckelabschirmung eine Vergrößerung des Winkels und damit eine Verringerung des Normalabstands bewirkt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen der Normalabstandsrichtung und dem zumindest abschnittsweise geneigten Verlauf des Haltelements zwischen 5° und 85° beträgt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Haltelemente mit zumindest abschnittsweise geneigtem Verlauf ausgebildet sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass Haltelemente, die bezüglich einer normal zur Deckelabschirmung verlaufenden zentralen Achse gegenüberliegend angeordnet sind, einen bezüglich der Normalabstandsrichtung entgegengesetzt geneigten Verlauf aufweisen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens ein Halteelement gegenüber der Deckelabschirmung und / oder dem Deckel über ein Gelenk drehbar gelagert ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens ein Halteelement elastisch auslenkbar ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Stützgestell ein entlang der Normalabstandsrichtung axial bewegliches Führungselement aufweist. Schutz wird auch begehrt für eine Anordnung umfassend einen Deckel für einen Hochtemperaturofen mit einem Stützgestell wie zuvor beschrieben sowie für einen Hochtemperaturofen mit einem Stützgestell wie zuvor beschrieben. Wie bereits dargelegt, umfasst eine Strahlungsabschirmung eines Hochtemperaturofens in der Regel eine Deckelabschirmung sowie eine Seitenabschirmung.
Zuvorstehende Erläuterungen für das Stützgestell zur Halterung einer Deckelabschirmung gelten entsprechend, soweit zutreffend, auch für Seitenabschirmungen. Analog zum Stützgestell zur Halterung einer Deckelabschirmung wird Schutz begehrt für ein Stützgestell zur Halterung einer Seitenabschirmung, wobei das Stützgestell dazu ausgebildet ist, die Seitenabschirmung mit einer Wandung eines Hochtemperaturofens zu verbinden und die Seitenabschirmung von der Wandung mit einem Normalabstand zu beabstanden, und das Stützgestell wenigstens ein Halteelement aufweist, welches gegenüber einer Normalabstandsrichtung zwischen Seitenabschirmung und Wandung zumindest abschnittsweise in einem Winkel geneigt verläuft und zumindest abschnittsweise drehbar und / oder flexibel ausgebildet ist, derart dass eine laterale Ausdehnung der Seitenabschirmung eine Vergrößerung des Winkels und damit eine Verringerung des Normalabstands bewirkt. Durch die Anwendung auf Seitenabschirmungen kann ein Spaltmaß zwischen angrenzenden Seitenabschirmungen im kalten Zustand kleiner ausgelegt werden und wird nicht erst durch die thermische Ausdehnung geschlossen. Analog zur Anwendung auf Deckelabschirmungen übersetzt sich hier die thermische Ausdehnung von Seitenabschirmungen in Umfangsrichtung (genauer gesagt, die thermische Ausdehnung in Richtung einer Sekante des von den Seitenabschirmungen aufgespannten Polygons) in eine Bewegung in radialer Richtung. Diese Auslenkung in radialer Richtung bewirkt, dass der Spalt zwischen den Segmenten annähernd konstant gehalten wird. Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren zeigen: Fig.1a und 1b: schematisch einen Hochtemperaturofen nach dem Stand der Technik Fig.2: eine Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Stützgestell Fig.3: ein erfindungsgemäßes Stützgestell in einem ersten Ausführungsbeispiel
Fig.4: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig.5: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig.6: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig.7 ein Beispiel einer Seitenabschirmung Fig.8 ein Beispiel einer Seitenabschirmung mit Kompensation des Spaltmaßes bei thermischer Ausdehnung. Figuren 1a und 1b zeigen zur grundsätzlichen Orientierung schematisch einen Hochtemperaturofen 100 nach dem Stand der Technik, wobei Figur 1a einen schematischen Längsschnitt und Figur 1b einen schematischen Querschnitt zeigt. Dargestellt ist in diesem Beispiel eine zylindrische Ofenform in liegender (horizontaler) Bauweise. Der Hochtemperaturofen 100 umfasst einen Ofenmantel 120, auch Kessel genannt, der in der Regel als Stahlmantel ausgeführt ist und üblicherweise wassergekühlt ist. An den Stirnseiten ist der Hochtemperaturofen 100 von Deckeln 3 verschließbar. Der Hochtemperaturofen 100 umfasst einen Prozessraum 140, der von einer Seitenabschirmung 110 gegenüber dem Ofenmantel 120 isoliert ist. An den Deckeln 3 isolieren Deckelabschirmungen 2 den Prozessraum 140. Zur Veranschaulichung ist der Deckel 3 der rechten Stirnseite in dieser Darstellung vom Hochtemperaturofen 100 beabstandet eingezeichnet. Der Deckel 3 kann beispielsweise als schwenkbare Tür ausgeführt sein. Der Hochtemperaturofen 100 ist insbesondere als metallischer Ofen ausgeführt. Die Abschirmungen 2, 110 sind üblicherweise als Pakete von zueinander beabstandeten Blechen ausgebildet. Insbesondere sind die Abschirmungen aus Refraktärmetallen gebildet, insbesondere aus Molybdän oder Wolfram bzw. Legierungen davon. Wie in Figur 1b dargestellt, ist die Seitenabschirmung 110 als Kreiszylinder um den Prozessraum 140 gebildet, die Seitenabschirmung kann jedoch auch aus einem Polygonzug aus mehreren miteinander verbundenen Abschirmmodulen bestehen. Im gezeigten Beispiel wird ein annähernd kreisförmiger Querschnitt realisiert. Es könnte alternativ beispielsweise auch ein rechteckiger Querschnitt durch senkrecht zueinander stehende Abschirmmodule gebildet werden.
Die in Figur 1a gezeigten Abschirmungen 2, 110 sind über mit dem Deckel 3 bzw. dem Ofenmantel 120 verschweißte Bolzen 130 abgehängt. In dieser konventionellen Ausführung wird die Deckelabschirmung 2 fest mit Bolzen 130 verschraubt, diese Bolzen 130 sind wiederum fest mit dem Deckel 3 (hier als Kesseltür ausgebildet) verschweißt. Gleichermaßen ist die Seitenabschirmung 110 über Bolzen 130 mit dem Ofenmantel 120 verbunden. Die thermische Dehnung der Abschirmungen 2, 110 ist durch die starre Befestigung zumindest abschnittsweise gesperrt und verursacht hohe Biegespannungen in den Bolzen 130. Bei einer Erwärmung des Prozessraums 140 verlängert sich die Seitenabschirmung 110 (durch Blockpfeil d1 dargestellt) in Folge der thermischen Ausdehnung. Die Deckelabschirmung 2 dehnt sich vorwiegend in der über Blockpfeil d2 illustrierten lateralen Richtung aus. Zusätzlich zu den Wärmedehnungen entlang der Abschirmungen 2, 110 in Richtung der jeweiligen Ebenen erfolgt – in geringerem Maße - eine thermische Dehnung der die Abschirmungen 2, 110 tragenden Bolzen 130. Insbesondere durch die thermische Ausdehnung der Seitenabschirmung 110 entlang der Richtung von Blockpfeil d1 und (in geringerem Maße) die thermische Ausdehnung der die Deckelabschirmung 2 tragenden Bolzen erfolgt eine Veränderung eines Spaltmaßes – s - zwischen der Deckelabschirmung 2 und der Seitenabschirmung 110. Das Spaltmaß – s – wird in einem kalten Zustand so eingestellt, dass es bei einer bestimmten maximalen Zieltemperatur die optimale Größe hat. Während des Aufheizens und Abkühlens und bei von der maximalen Zieltemperatur abweichenden Temperaturen ist das Spaltmaß – s - demzufolge größer oder kleiner als das Optimum. Damit sind die eingangs diskutierten Nachteile verbunden. Figur 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Stützgestell 1 zur Halterung einer Deckelabschirmung 2, hier in einem Zusammenbau mit einer ausschnittsweise gezeigten Seitenabschirmung 110 eines Hochtemperaturofens 100.
Das Stützgestell 1 verbindet die Deckelabschirmung 2 mit dem Deckel 3 und beabstandet diese von der Seitenabschirmung 110 zu einem Spaltmaß – s -. Das Stützgestell 1 weist wenigstens ein Halteelement 4 auf, welches sich zwischen dem Deckel 3 und der Deckelabschirmung 2 erstreckt. Zwischen der Seitenabschirmung 110 und der Deckelabschirmung 2 besteht ein Normalabstand – n – entlang einer Normalabstandsrichtung N. Beim erfindungsgemäßen Stützgestell 1 weist das Halteelement 4 einen gegenüber der Normalabstandsrichtung N zu einem Winkel D abgewinkelten Verlauf auf, wobei der Winkel D ungleich Null ist. Bevorzugt liegt der Winkel D in einem Bereich zwischen 5° und 85°. Weiter bevorzugt liegt der Winkel D in einem Bereich zwischen 10° und 80°. Noch weiter bevorzugt liegt der Winkel D in einem Bereich zwischen 15° und 75°. Insbesondere liegt der Winkel D in einem Bereich zwischen 40° und 50°. Tritt nun durch Erwärmung eine thermische Ausdehnung der Seitenabschirmung 110 entlang der durch Blockpfeil d1 dargestellten Richtung auf, so würde bei einer konventionellen Ausführung einer Aufhängung der Deckelabschirmung 2 über eine starre Bolzenverbindung entlang des Normalabstands N sich das Spaltmaß - s – wie schon zu Figur 1a beschrieben verringern. Indem aber erfindungsgemäß das Stützgestell 1 ein Halteelement 4 mit einem gegenüber der Normalabstandsrichtung N abgewinkelten Verlauf aufweist und das Halteelement 4 zumindest abschnittsweise drehbar und / oder flexibel ausgebildet, kann die auftretende laterale Wärmedehnung der Deckelabschirmung 2 (entlang Blockpfeil d2) vorteilhaft zur Kompensation der Veränderung des Spaltmaßes – s – genutzt werden. Zum leichteren Verständnis der auftretenden Verschiebungen können als Fixpunkte hinsichtlich der hilfsweise eingezeichneten x-Achse die Fixpunkte F bezüglich Deckel 3 und der Bolzen 130 für die Seitenabschirmung 110 angenommen werden. Die Wärmedehnung der Deckelabschirmung 2 bewirkt durch das erfindungsgemäß augebildete Stützgestell 1 eine Verschiebung v1 der Deckelabschirmung 2 in (negativer) x-Richtung. Das Maß der Verschiebung v1 der Deckelabschirmung 2 ergibt sich dabei aus der lateralen Verschiebung
v2 der Deckelabschirmung 2 sowie den Abmessungen der Halteelemente 4 und dem Winkel D gemäß Winkelfunktion. Die Veränderung des Spaltmaßes – s – ergibt sich aus der Verschiebung v1 der Deckelabschirmung 2 in (negativer) x-Richtung und dem Maß der Dehnung der Seitenabschirmung 110 entlang der Ausdehnungsrichtung - d1 - der Seitenabschirmung 110. Die geometrischen Verhältnisse werden so gewählt, dass das Spaltmaß – s - für alle Betriebstemperaturen möglichst gleich und in der idealen Größenordnung von wenigen mm bleibt, insbesondere bei sehr hohen Ofentemperaturen, um die Strahlungsverluste klein zu halten. Die Wirkungsweise wird anhand Figur 3 näher erläutert. In Figur 3 wird die Kinematik des erfindungsgemäßen Stützgestells 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel illustriert. Das Stützgestell 1 trägt über Halteelemente 4 eine Deckelabschirmung 2 für einen Hochtemperaturofen (Hochtemperaturofen nicht dargestellt) und verbindet die Deckelabschirmung 2 mit einem Deckel 3. In der Ansicht nach Figur 3 sind zwei Halteelemente 4 gezeigt. Je nach Bauweise und -größe können auch mehrere Halteelemente 4 vorgesehen sein. Beispielsweise können bei einem kreisförmigen Deckel 3 wenigsten drei Halteelemente 4 ausgebildet sein. Dargestellt sind zwei Positionen des Stützgestells 1: - mit durchgezogenen Linien die Lage bei einer Temperatur T1 - mit strichlierten Linien die Lage bei einer Temperatur T2, mit Temperatur T2 größer als Temperatur T1. Beispielsweise ist die Temperatur T1 die Raumtemperatur und die Temperatur T2 eine Betriebstemperatur eines Hochtemperaturofens. Bei der Temperatur T1 ist die Deckelabschirmung 2 vom Deckel 3 mit einem ersten Normalabstand n1 beabstandet. Gegenüber einer Normalabstandsrichtung – N – zwischen Deckelabschirmung 2 und Deckel 3 nimmt ein Halteelement 4 einen ersten Winkel D1 ein. In anderen Worten verläuft das Halteelement 4 nicht wie bei den aus dem Stand der Technik
bekannten Bolzen normal (senkrecht) zu Deckelabschirmung 2 und Deckel 3, sondern weist zumindest abschnittsweise einen geneigten Verlauf auf. Die Normalabstandsrichtung – N – ist in diesem Beispiel eine Normale auf Deckelabschirmung 2 und Deckel 3. Bei einer von einem ebenen Verlauf abweichenden Form von Deckelabschirmung 2 und / oder Deckel 3 kann als Normalabstandsrichtung N die Richtung einer lokalen kürzesten Verbindung angesetzt werden. Im vorliegenden Beispiel sind zwei Halteelemente 4 dargestellt, die bezüglich einer zentralen Achse – S - gegenüberliegend angeordnet sind. Vorliegend und vorteilhaft sind die zwei Halteelemente 4 symmetrisch zur zentralen Achse – S angeordnet. Die gegenüberliegenden Halteelemente 4 nehmen zur Normalabstandsrichtung - N – jeweils einen ersten Winkel D1 ein, der in diesem Ausführungsbeispiel den gleichen Betrag aufweist, die Neigung der Halteelemente 4 ist jedoch entgegengesetzt. Bei einem Anstieg der Temperatur von der Temperatur T1 auf die Temperatur T2 bewirkt die laterale thermische Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 (entlang Blockpfeil d2) eine Vergrößerung der Auslenkung der in dieser Darstellung zwei Halteelemente 4. Bei der Temperatur T2 nehmen die Halteelemente 4 zur Normalabstandsrichtung - N – jeweils einen zweiten Winkel D2 ein, wobei der Betrag des zweiten Winkels D2 größer ist als der Betrag des ersten Winkels D1. Mit lateraler Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 ist die Ausdehnung quer zu einer Ebenennormalen der Deckelabschirmung 2 gemeint. Indem die Halteelemente 4 zumindest abschnittsweise drehbar und / oder flexibel ausgebildet sind, lassen die Halteelemente 4 eine laterale Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 zu und führen diese – anders als starre Bolzen – in eine zweite Position, strichliert dargestellt als Deckelabschirmung 2‘. Bei der Temperatur T2 ist die Deckelabschirmung 2‘ vom Deckel 3 über einen zweiten Normalabstand n2 beabstandet, wobei der zweite Normalabstand n2 kleiner ist als der erste Normalabstand n1.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Halteelemente 4 über abschirmungsseitige Gelenke 5 und deckelseitige Gelenke 6 beweglich mit der Abschirmung 2 beziehungsweise dem Deckel 3 verbunden. Das erfindungsgemäße Stützgestell 1 bewirkt, dass bei einer Erwärmung und der damit verbundenen thermischen Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 diese näher an den Deckel 3 rückt. Eine Veränderung eines Spaltmaßes gegenüber einer sich in Richtung der Deckelabschirmung 2 ausdehnenden Seitenabschirmung (hier nicht gezeigt) kann dadurch zumindest teilweise ausglichen werden. In anderen Worten erklärt, ist das Stützgestell 1 umfassend wenigstens ein gegenüber der Normalabstandsrichtung N geneigtes Halteelement 4 so beschaffen, dass die durch die thermische Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 induzierten Kräfte eine vergrößerte Auslenkung des wenigstens einen Halteelements 4 bewirken. Da – in diesem Ausführungsbeispiel – eine freie Bewegung des Halteelements 4 von einem gegenüberliegenden Halteelement 4 mit entgegengesetzter Neigung gesperrt wird, verringert sich der Normalabstand, ohne dass die Deckelabschirmung 2 gegenüber der zentralen Achse – S – verschoben wird. Die Deckelabschirmung 2 vollzieht bei Temperaturanstieg also bevorzugt eine Parallelverschiebung in Richtung Deckel 3. Im bevorzugten Fall ist das Stützgestell 1 so ausgestaltet, dass das Spaltmaß über einen Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und Betriebstemperatur eines Hochtemperaturofens konstant bleibt. Dazu kann der Fachmann mithilfe numerischer Simulation der thermischen Dehnungen und Versuche die Halteelemente 4 auslegen. Es versteht sich, dass auch die Halteelemente 4 einer thermischen Ausdehnung unterworfen sind. Diese ist jedoch klein im Vergleich zu der lateralen Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 und macht den Effekt der erfindungsgemäßen Anordnung keineswegs zunichte. Bei stehender Bauweise eines Hochtemperaturofens, das heißt liegender Anordnung der Deckelabschirmung 2 sind die Halteelemente 4 in gleicher Weise von der Schwerkraft belastet. Es bietet sich eine Auslegung der
Halteelemente 4 an, bei der Halteelemente 4 gegenüber der zentralen Achse – S – gleichmäßig entlang eines Umfangs angeordnet sind. Bei einer liegenden (horizontalen) Bauweise eines Hochtemperaturofens kann es vorteilhaft sein, die Halteelemente 4 gegenüber der zentralen Achse – S – so anzuordnen, dass der Einfluss der Schwerkraft nicht zu einem Absenken der Deckelabschirmung 2 gegenüber der zentralen Achse – S – führt. Die Absenkung der Deckelabschirmung 2 kann auch durch eine geschickte Dimensionierung der Halteelemente 4 vermieden werden. Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Stützgestells 1. Die für Figur 3 eingeführten Bezugszeichen werden nicht abermals beschrieben. Die Darstellung bedient sich der Erläuterungen zu den verschiedenen Positionen der Halteelemente 4 in Abhängigkeit von der Temperatur aus Figur 3. Dabei ist die Ausführung der Halteelemente 4 gegenüber Figur 3 unverändert belassen. Darüber hinaus jedoch ist ein Führungselement 7 vorgesehen, welches in Richtung der zentralen Achse – S – axial verschieblich und quer dazu starr ausgebildet ist. Die zentrale Achse – S – ist hier und bevorzugt parallel zur Normalabstandsrichtung N. Das Führungselement 7 kann beispielsweise teleskopartig von einer Anordnung eines Hohlzylinders mit einem darin verschieblich gelagerten Zylinder gebildet sein. Im vorliegenden Beispiel ist etwa auf der Seite des Deckels 3 ein Zylinder ausgebildet, der sich in einen auf der Seite der Deckelabschirmung 2 fixierten Hohlzylinder erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel sperrt das Führungselement 7 ein Ausweichen der Deckelabschirmung 2 gegenüber der zentralen Achse – S –. Auf diese Weise wäre zur Erreichung der erfindungsgemäßen Wirkung des Stützgestells 1 nur ein geneigtes Halteelement 4 erforderlich. In der Praxis sind allein wegen einer erwünschten gleichmäßigen Krafteinleitung mehrere Halteelemente 4 entlang eines Umfangs der Deckelabschirmung 2 vorzuziehen. Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Zum grundsätzlichen Prinzip und den Bezugszeichen wird auf Figur 3 verwiesen. Hier wird die Auslenkung der Halteelemente 4 bei einer Ausdehnung der Deckelabschirmung 2 realisiert, indem die Halteelemente 4 flexibel ausgebildet sind. Die Funktion der Drehpunkte wird dabei durch Abkantungen in den Halteelementen 4 übernommen, die dadurch eine Federwirkung aufweisen. Die Halteelemente 4 können beispielsweise als abgekantete Blechstreifen ausgebildet sein, die beispielsweise mit der Deckelabschirmung 2 und mit dem Deckel 3 über eine Niet-, Schraub- oder Schweißverbindung fixiert sind. Es versteht sich, dass die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Varianten untereinander frei kombinierbar sind. So können an einem Stützgestell 1 etwa flexible Halteelemente 4 mit gelenkig gelagerten Halteelementen 4 kombiniert werden. Auch ist es vorstellbar, flexible Halteelemente 4 zusätzlich mit Gelenken 6 auszustatten. Ferner können zusätzlich ein oder mehrere Führungselemente 7 vorgesehen werden. Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gezeigt ist eine perspektivische Ansicht eines Stützgestells 1 mit einer Deckelabschirmung 2 und einer daran angrenzenden Seitenabschirmung 110. Die Darstellung entspricht einer Anordnung für einen zylindrischen Ofentyp in hier liegender Bauweise. Es sind acht Halteelemente 4 zu gleichen Abständen entlang eines Umfangs der Deckelabschirmung 2 angeordnet. Bezüglich der zentralen Achse – S – verlaufen gegenüberliegende Halteelemente 4 entgegengesetzt. Die Halteelemente 4 verlaufen abgewinkelt von der Deckelabschirmung 2 in Richtung Deckel (nicht gezeigt) bezüglich der zentralen Achse – S – nach innen. Bei einer nicht-geradzahligen Anzahl von Halteelementen 4 liegen die Halteelemente 4 naturgemäß nicht spiegelsymmetrisch bezüglich der zentralen Achse – S – gegenüber. Wie bereits erläutert, weisen gegenüberliegende Halteelemente 4 einen entgegengesetzten Verlauf auf. Im vorliegenden Beispiel führen die Halteelemente 4 von weiter außen an der Deckelabschirmung 2 nach weiter innen in Richtung Deckel (nicht gezeigt).
Die der Deckelabschirmung 2 abgewandten Enden der Halteelemente 4 sind zur Fixierung an einen Deckel (nicht gezeigt) ausgebildet. Die Halteelemente 4 sind vorliegend flexibel als abgekantete Blechstreifen ausgebildet. Zur Aussteifung und Kraftübertragung ist ein Stützrahmen 8 mit (hier acht) radial verlaufenden Streben 9 vorgesehen. Die Halteelemente 4 greifen radial außen an den Streben 9 des Stützrahmens an. Zusätzlich vorteilhaft an der Ausführung der Halteelemente 4 als flexible Blechstreifen ist es, dass diese ähnlich Blattfedern auslenkbar sind, quer zur vorgesehenen Bewegungsrichtung jedoch steif sind. Somit ist eine steife Halterung der Deckelabschirmung 2 gewährleistet. Das Konstruktionsprinzip des Stützgestells 1 umfassend einen Stützrahmen 8 bietet sich generell für die Realisierung der Erfindung an. In einem Zusammenbau würde die Deckelabschirmung 2 mit einem Deckel und die Seitenabschirmung 110 mit einem Ofenmantel verbunden sein. Bei einer Ausdehnung der Seitenabschirmung 110 bei einer Temperaturerhöhung bleibt das Spaltmaß – s – zwischen Seitenabschirmung 110 und Deckelabschirmung 2 dank des erfindungsgemäßen Stützgestells 1 konstant. Die Ausgestaltungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind mit den zuvor diskutierten Varianten kombinierbar und keineswegs auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Figur 7 zeigt ein Beispiel einer aus einzelnen Abschirmmodulen aufgebauten Seitenabschirmung 110. Die Seitenabschirmung 110 ist über Bolzen 130 mit einem Ofenmantel 120 (nur angedeutet) verbunden. Figur 8 zeigt eine Anwendung des zuvor für Deckelabschirmungen beschriebenen Stützgestells auf Seitenabschirmungen 110 eines Hochtemperaturofens 100 in einem Querschnitt normal auf eine Längsachse des Hochtemperaturofens 100. Vorliegend ist eine Anordnung von vier ebenen Seitenabschirmungen 110 dargestellt, die einen im Querschnitt quadratischen Prozessraum 140 umgeben. Die Seitenabschirmungen 110 sind über ein Stützgestell 1 mit einem Ofenmantel 120 verbunden. Statt einer direkten Verbindung mit dem Ofenmantel 120 könnte eine Stützkonstruktion vorgesehen sein, an welcher das Stützgestell 1 anbindet.
Wie schon zuvor beschrieben, umfasst das Stützgestell 1 Halteelemente 4, welche eine Seitenabschirmung 110 mit dem Ofenmantel 120 verbinden und die Seitenabschirmung 110 vom Ofenmantel 120 mit einem Normalabstand n beabstanden. Die Halteelemente 4 verlaufen gegenüber einer jeweiligen Normalabstandsrichtung N zumindest abschnittsweise in einem Winkel geneigt, derart dass eine laterale Ausdehnung der Seitenabschirmungen 110 eine Vergrößerung des Winkels D und damit eine Verringerung des Normalabstands n bewirkt. In der vorliegenden Anordnung wird durch das so ausgebildete Stützgestell 1 erreicht, dass ein Spaltmaß zwischen angrenzenden Seitenabschirmungen 110 bei thermischer Ausdehnung der Seitenabschirmungen 110 im Wesentlichen konstant gehalten wird. Bei herkömmlichen starren Aufhängungen von Seitenabschirmungen, etwa über starre Bolzen, wird für den kalten Zustand ein derart großes Spaltmaß gewählt, dass dieses erst durch die thermische Ausdehnung geschlossen wird mit der Maßgabe, dass die Seitenabschirmungen nicht kollidieren. Dank des Stützgestells 1 kann vorliegend bereits im kalten Zustand ein knappes Spaltmaß gewählt werden. So werden thermische Verluste reduziert. Dargestellt sind zwei Positionen des Stützgestells 1: - mit durchgezogenen Linien die Lage bei einer Temperatur T1 - mit strichlierten Linien die Lage bei einer Temperatur T2, mit Temperatur T2 größer als Temperatur T1. Beispielsweise ist die Temperatur T1 die Raumtemperatur und die Temperatur T2 eine Betriebstemperatur eines Hochtemperaturofens. Bei Erwärmung erfahren die Seitenabschirmungen 110 (Lage bei Temperatur T1) eine laterale Dehnung, dargestellt durch die Seitenabschirmungen 110‘ bei Temperatur T2. Die Ausdehnung bewirkt eine Auslenkung der Halteelemente 4 von einem ersten Winkel D1 (bei Temperatur T1) zu einem zweiten Winkel D2 (Temperatur T2). Ersichtlich bleibt das Spaltmaß zwischen angrenzenden Seitenabschirmungen 110 durch das so ausgebildete Stützgestell 1 konstant. Zuvor getroffene Erläuterungen für das Stützgestell an der Deckelabschirmung 2 gelten, soweit zutreffend, auch entsprechend für Seitenabschirmungen 110.
SUPPORT FRAME FOR RADIATION SHIELDING The present invention relates to a support frame for a radiation shield for a high-temperature furnace with the features of the preamble of claim 1. In the context of this application, high-temperature furnace means in particular a metallic high-temperature furnace. A metallic high-temperature furnace comprises an outer furnace wall, which is usually designed as a steel shell ("boiler"). The steel shell is usually water-cooled. It also comprises a process or charge chamber into which a charge material can be introduced. Heating devices for heating the charge material are present in the process chamber. In metallic high-temperature furnaces, the thermal insulation of a process chamber from the outer furnace wall is usually carried out via a so-called radiation shield, which is formed by radiation plates made of metal, in particular refractory metal, in particular tungsten, molybdenum or their alloys, which are arranged essentially parallel to one another and kept spaced apart by spacers. Insulations for high-temperature furnaces based on graphite and ceramic as well as hybrid solutions are also known. An assembly of a shield together with heating conductors is called a heating insert (hot zone). The structure of a heating insert of a high-temperature furnace is crucial for the temperature distribution, the purity and the energy consumption of high-temperature processes. A typical structure of a metallic high-temperature furnace can be seen, for example, in EP0303420 (A1) and WO 2020/120147 (A1). A common design for metallic high-temperature furnaces consists of an essentially cylindrical furnace shell with a radiation shield formed along the circumference as a so-called side shield. The front sides are closed with covers. These covers also have radiation shielding. This shielding is called cover shielding or, if the cover is designed as a door, also called door shielding. The support frame of the side shielding is usually connected to the cylindrical part of the boiler wall and the support frame of the cover shielding is connected to the boiler cover. The same applies to polygonal, for example rectangular, heating inserts. In a discontinuously operated high-temperature furnace, the charge space must be loaded and unloaded after each process cycle. The heating insert therefore usually has one or two covers (doors) that are opened and closed before and after each furnace run. In a horizontal furnace with a cylindrical or cuboid usable space, a cover shield is often attached to a pivoting door of the outer steel boiler. For loading and unloading, the door is opened with the shielding cover so that the user has free access to the charge space. By closing the door, the shielding cover is positioned in relation to the side shielding so that the charge space is effectively shielded against heat loss. The aim is to ensure that the gap between the cover and side shielding is as small as possible during operation, but without direct contact, i.e. a collision of the respective shields, as this could cause damage or deformation to the shields. According to today's standard design, the cover shielding is attached to a support frame using several steel bolts that are welded to the water-cooled door on a circular line, using threads on fastening bolts. The correct distance between the side shielding and the cover shielding is set to a specified gap size evenly around the circumference using the threaded bolts when the furnace is cold. This dimension is derived from the assumption or calculation of the thermal expansion of the various components of the heating insert when the furnace is heated to the maximum target temperature. The remaining gap aimed for during operation is a few mm (4 to 6 mm) to prevent collision of the components as much as possible. A support frame for suspending (fixing) the cover shield to the lid of the boiler has various functions and requirements to fulfill: - Bearing the weight of the shield - Positioning of the shield - Adjustability of the gap between the cover and side shields - Resistance to deformation at high temperatures and cyclic temperature loads - Cost-effective design. A particular challenge is the thermal expansion that occurs during the thermal cycles of the high-temperature furnace. The side shield, often fixed in the middle of the boiler, expands in length as the temperature increases, thus reducing the gap between the side and cover shields. The cover shield attached to the boiler lid expands in a similar (but much smaller) way, further reducing the gap. Consequently, the gap is adjusted in the cold state to have the optimal size at a certain reference target temperature. During heating and cooling and at temperatures deviating from the maximum target temperature, the gap is therefore larger or smaller than the optimum. The weaknesses of the current designs are as follows: Deficiency 1: As described, the gap size changes depending on the operating temperature. A gap that is too large leads to additional energy losses and thermal stress on support frame components. A large gap causes other disadvantages in addition to heat loss. In furnaces under a gas atmosphere and in furnaces with rapid gas cooling, a gap represents a Gas leakage with a correspondingly negative effect on temperature and atmosphere uniformity as well as cooling performance. Deficiency 2: Today's suspension devices and support frame modules are designed to be solid and rigid. The damage caused by contact with sensitive and brittle components such as molybdenum shielding plates and bolts is correspondingly great. A closed gap (i.e. contact between the cover and side shields) must therefore be avoided at all costs in order to prevent damage to the shields. Deficiency 3: Nowadays, the support frame of the cover shield is usually attached to the boiler cover by bolts that are rigidly and permanently connected to the boiler cover, usually welded. When the temperature rises, the cover shield expands significantly in its surface area, while the boiler door itself remains cold due to the water cooling. Accordingly, bending stresses arise in the suspension bolts, which can lead to deformation and, over time, to the bolts breaking in brittle materials. In addition, the lid shield is subjected to large forces when it is heated and cooled due to the rigid fixation via bolts. Deficiency 4: In order to prevent undesirable deformations and the resulting lack of functionality of the lid shield due to the stress described in Deficiency 3 over the course of its service life, the support frame is made very rigid and expensive. In addition to the high manufacturing costs, the material-intensive construction leads to high energy requirements and thermal inertia due to the heating of the correspondingly high masses. The aim of the present invention is to eliminate or at least alleviate the previously described deficiencies. The object is achieved by a support frame for holding a cover shield with the features of claim 1. Preferred developments are defined in the dependent claims. According to the invention, the support frame is designed to connect a cover shield to a boiler cover of a high-temperature furnace and to space the cover shield from the boiler cover at a normal distance, and the support frame has at least one holding element which runs at an angle at least in sections relative to a normal distance direction between the cover shield and the boiler cover and is designed to be rotatable and/or flexible at least in sections, such that a lateral expansion of the cover shield causes an increase in the angle and thus a reduction in the normal distance, it is achieved that a change in a gap size between the cover shield and an expanding side shield is at least partially compensated. The design of the support frame according to the invention causes a forced guidance of the cover shield in such a way that it is brought closer to the boiler cover when it expands. This means that, for example, a gap between the cover shield and a side shield adjacent to it in an assembly can be made narrower in a cold state than with a conventional connection of a cover shield to the boiler cover via rigid bolts. The invention makes it possible, for example and preferably, to keep the gap between the cover shield and an adjacent side shield constant over wide temperature ranges. The defects described above are eliminated by the invention. The gap between the cover and side shield remains almost constant when temperatures change. This is achieved by the cover shield being displaced towards the boiler cover by the support frame according to the invention as the temperature increases. This Displacement preferably corresponds to the thermal displacement of the front edge of the side shield, where the gap exists compared to the cover shield, in the direction of the cover shield. During the cooling process, the cover moves accordingly in the direction of the side shield, while the front edge of the side shield moves in the same direction and keeps the gap constant. In addition to the constant gap width during heating and cooling, the gap size is always the same and optimally set at different holding temperatures. A high-temperature furnace equipped in this way is therefore not only optimally designed for a single operating temperature. Eliminating the problem of changing gap sizes leads to a reduction in energy losses, the best possible temperature and atmosphere uniformity with high process stability under a wide variety of operating conditions. The cover shield is attached to the boiler lid or boiler door using flexible and/or pivoting holding elements, which significantly reduces the mechanical stresses compared to rigid bolts. This prevents wear and breakage of the holding elements and ensures permanently consistent functionality. This is achieved by defined length and angle design between the components, in particular by the inclination of the suspension elements relative to the boiler door and door shield. By preferably flexible suspension of the cover shield via elastically deflectable holding elements, the support frame can be made less rigid and complex without undesirable deformations occurring. The new, simplified design can be manufactured inexpensively, and the saving in mass leads to a reduction in energy requirements when heating up and allows faster temperature changes. When operating a high-temperature furnace, the invention results in the following advantages in particular compared to the prior art: • Increase in energy efficiency • Prevention of leakage flows • Prevention of damage • Lightweight design of the support frame The invention can be used both in new designs of high-temperature furnaces and when replacing a heating insert in an existing high-temperature furnace. The invention is by no means limited to fully metallic heating inserts. The invention is also suitable for graphitic heating inserts or for hybrid solutions with a combination of metallic shields and graphitic and/or ceramic insulation layers. When replacing an existing cover shield with a solution according to the invention, the geometries of the holding elements can be adapted to the specified conditions or additional fastening adapters can be used. The holding elements of the cover shield on the boiler cover are usually made of steel. They can also be made of another temperature-resistant material. When designed as flexibly deflectable holding elements, the holding elements must be sufficiently elastically deflectable to be able to absorb the displacements without plastic deformation. However, the holding elements must be dimensioned in such a way that the dead weight of the door shield can be supported safely and precisely. The expert can meet these requirements in the design by choosing the right material, dimensions, material thicknesses and number of holding elements. Further advantages of the invention are: Increased energy efficiency The design according to the invention allows gaps in shields to be dimensioned more narrowly, which leads to an increase in energy efficiency. The increase in efficiency results from an improved shielding effect due to lower radiation losses through gaps. This increase in efficiency reduces the costs of ongoing operation through energy savings. In addition, a reduction in acquisition costs can be expected, as the power supply can be smaller due to the lower power requirement. Avoidance of leakage flows The gas flow in the heating insert is more controlled by the narrower gaps, and leakage flows through gaps are reduced. Due to the reduced losses, the cooling gas is better directed to the charge, which leads to increased efficiency during cooling. Avoidance of damage In the event of an error that the gap between the door and side shields is set too small or the heating insert is operated at too high a temperature, a collision between the door and side shields can occur. Even here, the invention offers an advantage over a conventional design, as the support frame according to the invention is designed to be more flexible and thus damage can be kept to a minimum even in the event of an unwanted collision. The geometry and flexibility of the support frame according to the invention also avoid problematic bending stresses in the suspension elements, which have previously often led to plastic deformations and even material breakage. Lightweight design of the support frame In the conventional solution, the expansion of the door shield (especially the support frame) leads to high bending stresses in the bolts and to correspondingly high stresses in the door shield. In order to prevent damage and undesirable deformations in the door shield, the support frame is conventionally designed to be very rigid and solid. The suspension according to the invention by means of at least partially rotatable and / or flexible holding elements allows the support frame to be made much less complex and lighter. This results in Cost advantages in production, permanently deformation-free operation and advantages in the furnace process, since less mass has to be heated and cooled. In a design comparison by the applicant, a cost saving of around 20% compared to the conventional design was achieved by dispensing with tangential stiffeners and expensive welded joints. Typical dimensions of furnace types for which the invention can be used particularly beneficially are 30 cm to 3 m in diameter for the cover shield. A furnace length is typically between 30 cm and 5 m. The invention can also be used in rectangular furnaces. Of course, the invention can also be used for smaller furnaces, for example laboratory furnaces. The savings are correspondingly lower. Preferred developments of the invention are described in more detail below: The angle between the normal distance direction and the at least partially inclined course of the holding element is preferably between 5° and 85°. More preferably, the angle is in a range between 10° and 80°. Even more preferably, the angle is in a range between 15° and 75°. In particular, the angle is in a range between 40° and 50°. The angle is defined between the holding element and the normal spacing direction, with zero degrees corresponding to an alignment parallel to the normal spacing direction. If a holding element is not designed as a straight strut, but for example has a curved shape at least in sections, the angle that is taken between an imaginary straight connection of the fastening points on the cover shield and the boiler cover and the normal spacing direction can be used to determine an average inclination of a holding element. If there are several holding elements, it is not absolutely necessary that they all have the same angle to the normal spacing direction. However, in the interests of a modular design using identical parts, it is preferable that all holding elements have the same angle to the normal spacing direction. If the holding elements are set too steeply (corresponding to a small angle) this may lead to an undesirably high axial stiffness. If the holding elements are set too flatly (corresponding to a large angle), this may lead to overcompensation, which corresponds to an undesirable gap enlargement. The angle must be adjusted to the length of the side shield. It is preferred that at least two holding elements are designed with an inclined course at least in sections. As a rule, there are significantly more, for example four to ten holding elements, depending on the size of the cover shield. The holding elements are advantageously evenly spaced along a circumference of the cover shield. It is preferably provided that holding elements which are arranged opposite one another with respect to a central axis running normal to the cover shield have an oppositely inclined course with respect to the normal distance direction. The "opposite" course of the holding elements means and is intended to mean that the (tensile) forces induced in the holding elements by the expansion of the cover shield, in particular the radial component of these forces, cancel each other out. This prevents a lateral displacement of the cover shield or a tilting of the same. The axial component of the induced forces in the holding elements leads to the described effect that as the cover shield expands, it moves closer towards the boiler cover. "Opposite" does not necessarily mean that the holding elements are mirror-symmetrical with respect to a central axis. Rather, the aim should be for the radial (i.e. those pointing perpendicular to the normal distance direction) components of the forces in the Holding elements cancel each other out. When expanded, the lid shield then performs a translational movement in the direction of the boiler lid. It can be provided that the fastening points of a holding element on the lid shield and the boiler lid are not in the same plane containing the central axis. This configuration can be imagined as the lid shield and the boiler lid being rotated relative to each other about the central axis. When expanded, the lid shield then performs a translational movement in the direction of the boiler lid and also rotates about the central axis. Preferably, the fastening points of the holding elements arranged about a central axis are located radially further out on the side of the lid shield and run radially further inward in the direction of the boiler lid. Preferably, it is provided that the holding element or a plurality of holding elements are rotatably mounted relative to the lid shield and/or the boiler lid via a joint. The holding element can, for example, be designed as a strut which is connected to the lid shield and/or the boiler lid via simple hinges, for example via pins, and is rotatably mounted. The joint allows the inclination of the holding elements to be changed when the cover shield is extended. Alternatively or additionally, it can be provided that one or more holding elements are designed to be elastically deflectable. In this design, the inclination of the holding elements to be changed when the cover shield is extended is made possible by elastic deflection of the holding elements. It can be provided that the support frame has a guide element that can be moved along a direction of movement. In particular, the direction of movement of the guide element corresponds to the normal distance direction. A guide element designed in this way can, if necessary, improve the guidance of the movement of the cover shield in the direction of the cover. The guide element can, for example, be designed as a telescopic guide. movable cylinder. Also conceivable are mutually movable, interlocking profiles that form a type of telescopic rail. Protection is also sought for an arrangement comprising a cover shield for a high-temperature furnace with a support frame according to the invention and for a high-temperature furnace with a support frame according to the invention. The invention is particularly aimed at applications with process temperatures of over 900°C. Since radiation losses increase exponentially with temperature, the advantages of the invention are particularly noticeable at high temperatures. The invention is particularly intended for metallic shields. Metallic shields consist of an essentially parallel arrangement of spaced-apart radiant plates. These are preferably made of refractory metal, in particular tungsten or molybdenum, and alloys thereof. High-temperature furnaces of this design are used in particular for heat treatments above 900°C. In particular, the invention is intended for high-temperature furnaces that are designed for a target temperature of > 1,200 °C, in particular > 1,500 °C, up to target temperatures in the range of 2,500 °C. Such high-temperature furnaces are used, for example, for sintering refractory metals, in particular molybdenum or tungsten-based materials, for growing sapphire single crystals for LED production, for soldering, for heat treatment of turbine components, etc. By designing the insulation in the form of metallic shields, particularly clean process conditions can be achieved. Depending on the design, operation under a protective gas atmosphere or vacuum is possible. Protection is required for a support frame for holding a cover shield for a high-temperature furnace, wherein the support frame is designed to To connect the cover shield to a cover of the high-temperature furnace and to space the cover shield from the cover at a normal distance, and the support frame has at least one holding element which runs at least partially inclined at an angle with respect to a normal distance direction between the cover shield and the cover and is designed to be rotatable and/or flexible at least in sections, such that a lateral expansion of the cover shield causes an increase in the angle and thus a reduction in the normal distance. It is preferably provided that the angle between the normal distance direction and the at least partially inclined course of the holding element is between 5° and 85°. It is preferably provided that at least two holding elements are designed with an at least partially inclined course. It is preferably provided that holding elements which are arranged opposite one another with respect to a central axis running normal to the cover shield have a course which is inclined in the opposite direction with respect to the normal distance direction. It is preferably provided that at least one holding element is rotatably mounted relative to the cover shield and/or the cover via a joint. It is preferably provided that at least one holding element is designed to be elastically deflectable. It is preferably provided that the support frame has a guide element that is axially movable along the normal spacing direction. Protection is also sought for an arrangement comprising a cover for a high-temperature furnace with a support frame as described above and for a high-temperature furnace with a support frame as described above. As already explained, a radiation shield for a high-temperature furnace generally comprises a cover shield and a side shield. The above explanations for the support frame for holding a cover shield also apply, where applicable, to side shields. Analogous to the support frame for holding a cover shield, protection is sought for a support frame for holding a side shield, wherein the support frame is designed to connect the side shield to a wall of a high-temperature furnace and to space the side shield from the wall at a normal distance, and the support frame has at least one holding element which runs at an angle at least in sections relative to a normal distance direction between the side shield and the wall and is designed to be rotatable and/or flexible at least in sections, such that a lateral expansion of the side shield causes an increase in the angle and thus a reduction in the normal distance. By applying it to side shields, a gap between adjacent side shields can be designed to be smaller in the cold state and is not only closed by thermal expansion. Analogous to the application to cover shields, the thermal expansion of side shields in the circumferential direction (more precisely, the thermal expansion in the direction of a secant of the polygon spanned by the side shields) is translated into a movement in the radial direction. This deflection in the radial direction causes the gap between the segments to be kept approximately constant. Further advantages and expediencies of the invention can be seen from the following description of embodiments with reference to the attached figures. The figures show: Fig. 1a and 1b: schematically a high-temperature furnace according to the prior art Fig. 2: an arrangement with a support frame according to the invention Fig. 3: a support frame according to the invention in a first embodiment Fig.4: another embodiment of the invention Fig.5: another embodiment of the invention Fig.6: another embodiment of the invention Fig.7 an example of a side shield Fig.8 an example of a side shield with compensation of the gap size in the event of thermal expansion. For basic orientation, Figures 1a and 1b show a schematic view of a high-temperature furnace 100 according to the prior art, with Figure 1a showing a schematic longitudinal section and Figure 1b a schematic cross section. This example shows a cylindrical furnace shape in a lying (horizontal) design. The high-temperature furnace 100 comprises a furnace shell 120, also called a boiler, which is usually designed as a steel shell and is usually water-cooled. The high-temperature furnace 100 can be closed off by covers 3 at the front sides. The high-temperature furnace 100 comprises a process chamber 140 which is insulated from the furnace shell 120 by a side shield 110. Cover shields 2 on the covers 3 insulate the process chamber 140. For illustration purposes, the cover 3 of the right-hand front side is shown at a distance from the high-temperature furnace 100 in this illustration. The cover 3 can be designed as a pivoting door, for example. The high-temperature furnace 100 is designed in particular as a metallic furnace. The shields 2, 110 are usually designed as packages of spaced-apart sheets. In particular, the shields are made of refractory metals, in particular molybdenum or tungsten or alloys thereof. As shown in Figure 1b, the side shield 110 is formed as a circular cylinder around the process chamber 140, but the side shield can also consist of a polygonal line made up of several shielding modules connected to one another. In the example shown, an approximately circular cross-section is realized. Alternatively, for example, a rectangular cross-section could also be formed by shielding modules that are perpendicular to one another. The shields 2, 110 shown in Figure 1a are suspended via bolts 130 welded to the cover 3 or the furnace shell 120. In this conventional design, the cover shield 2 is firmly screwed to bolts 130, these bolts 130 are in turn firmly welded to the cover 3 (here designed as a boiler door). Likewise, the side shield 110 is connected to the furnace shell 120 via bolts 130. The thermal expansion of the shields 2, 110 is blocked at least in sections by the rigid fastening and causes high bending stresses in the bolts 130. When the process space 140 is heated, the side shield 110 (shown by block arrow d1) lengthens as a result of the thermal expansion. The cover shield 2 expands predominantly in the lateral direction illustrated by block arrow d2. In addition to the thermal expansion along the shields 2, 110 in the direction of the respective planes, there is - to a lesser extent - a thermal expansion of the bolts 130 supporting the shields 2, 110. In particular, the thermal expansion of the side shield 110 along the direction of block arrow d1 and (to a lesser extent) the thermal expansion of the bolts supporting the cover shield 2 result in a change in a gap dimension - s - between the cover shield 2 and the side shield 110. The gap dimension - s - is set in a cold state so that it has the optimal size at a certain maximum target temperature. During heating and cooling and at temperatures deviating from the maximum target temperature, the gap dimension - s - is therefore larger or smaller than the optimum. This is associated with the disadvantages discussed at the beginning. Figure 2 shows schematically a support frame 1 according to the invention for holding a cover shield 2, here in an assembly with a side shield 110 of a high-temperature furnace 100 shown in detail. The support frame 1 connects the cover shield 2 to the cover 3 and spaces it from the side shield 110 to a gap dimension - s -. The support frame 1 has at least one holding element 4 which extends between the cover 3 and the cover shield 2. There is a normal distance - n - between the side shield 110 and the cover shield 2 along a normal distance direction N. In the support frame 1 according to the invention, the holding element 4 has a course which is angled to an angle D with respect to the normal distance direction N, wherein the angle D is not equal to zero. The angle D is preferably in a range between 5° and 85°. More preferably, the angle D is in a range between 10° and 80°. Even more preferably, the angle D is in a range between 15° and 75°. In particular, the angle D is in a range between 40° and 50°. If a thermal expansion of the side shield 110 occurs due to heating along the direction shown by block arrow d1, then in a conventional design of a suspension of the cover shield 2 via a rigid bolt connection along the normal distance N, the gap dimension - s - would be reduced as already described for Figure 1a. However, since according to the invention the support frame 1 has a holding element 4 with an angled course with respect to the normal distance direction N and the holding element 4 is designed to be rotatable and/or flexible at least in sections, the lateral thermal expansion of the cover shield 2 that occurs (along block arrow d2) can be advantageously used to compensate for the change in the gap dimension - s -. To make it easier to understand the displacements that occur, the fixed points F with respect to the cover 3 and the bolts 130 for the side shield 110 can be assumed to be fixed points with respect to the x-axis shown for the purpose of illustration. The thermal expansion of the cover shield 2 causes a displacement v1 of the cover shield 2 in the (negative) x-direction due to the support frame 1 designed according to the invention. The extent of the displacement v1 of the cover shield 2 results from the lateral displacement v2 of the cover shield 2 and the dimensions of the holding elements 4 and the angle D according to the angle function. The change in the gap size - s - results from the displacement v1 of the cover shield 2 in the (negative) x-direction and the extent of the expansion of the side shield 110 along the direction of expansion - d1 - of the side shield 110. The geometric relationships are selected so that the gap size - s - remains as equal as possible for all operating temperatures and in the ideal order of magnitude of a few mm, especially at very high furnace temperatures, in order to keep the radiation losses small. The mode of operation is explained in more detail with reference to Figure 3. Figure 3 illustrates the kinematics of the support frame 1 according to the invention according to a first embodiment. The support frame 1 carries a cover shield 2 for a high-temperature furnace (high-temperature furnace not shown) via holding elements 4 and connects the cover shield 2 to a cover 3. In the view according to Figure 3, two holding elements 4 are shown. Depending on the design and size, several holding elements 4 can also be provided. For example, in the case of a circular cover 3, at least three holding elements 4 can be formed. Two positions of the support frame 1 are shown: - with solid lines, the position at a temperature T1 - with dashed lines, the position at a temperature T2, with temperature T2 higher than temperature T1. For example, temperature T1 is the room temperature and temperature T2 is an operating temperature of a high-temperature furnace. At temperature T1, the cover shield 2 is spaced from the cover 3 by a first normal distance n1. A holding element 4 assumes a first angle D 1 with respect to a normal distance direction - N - between the cover shield 2 and the cover 3. In other words, the holding element 4 does not run as in the prior art known bolts normal (perpendicular) to the cover shield 2 and cover 3, but has an inclined course at least in sections. The normal distance direction - N - in this example is a normal to the cover shield 2 and cover 3. If the shape of the cover shield 2 and / or cover 3 deviates from a flat course, the direction of a local shortest connection can be set as the normal distance direction N. In the present example, two holding elements 4 are shown which are arranged opposite one another with respect to a central axis - S. In the present case and advantageously, the two holding elements 4 are arranged symmetrically to the central axis - S. The opposing holding elements 4 each assume a first angle D1 to the normal distance direction - N - which in this embodiment has the same amount, but the inclination of the holding elements 4 is opposite. When the temperature rises from temperature T1 to temperature T2, the lateral thermal expansion of the cover shield 2 (along block arrow d2) causes an increase in the deflection of the two holding elements 4 in this illustration. At temperature T2, the holding elements 4 each assume a second angle D2 to the normal distance direction - N -, wherein the amount of the second angle D2 is greater than the amount of the first angle D1. The lateral expansion of the cover shield 2 means the expansion transverse to a plane normal of the cover shield 2. Since the holding elements 4 are designed to be rotatable and/or flexible at least in sections, the holding elements 4 allow a lateral expansion of the cover shield 2 and guide it - unlike rigid bolts - into a second position, shown in dashed lines as cover shield 2'. At the temperature T2, the cover shield 2' is spaced from the cover 3 by a second normal distance n2, wherein the second normal distance n2 is smaller than the first normal distance n 1 . In the present exemplary embodiment, the holding elements 4 are movably connected to the shield 2 or the cover 3 via shield-side joints 5 and cover-side joints 6. The support frame 1 according to the invention causes the cover shield 2 to move closer to the cover 3 when it is heated and the associated thermal expansion occurs. A change in the gap size compared to a side shield (not shown here) expanding in the direction of the cover shield 2 can thereby be at least partially compensated. In other words, the support frame 1 comprising at least one holding element 4 inclined relative to the normal spacing direction N is designed such that the forces induced by the thermal expansion of the cover shield 2 cause an increased deflection of the at least one holding element 4. Since - in this embodiment - a free movement of the holding element 4 is blocked by an opposing holding element 4 with an opposite inclination, the normal distance is reduced without the cover shield 2 being displaced relative to the central axis - S. The cover shield 2 therefore preferably performs a parallel displacement in the direction of the cover 3 when the temperature rises. In the preferred case, the support frame 1 is designed in such a way that the gap remains constant over a temperature range between room temperature and the operating temperature of a high-temperature furnace. To this end, the expert can design the holding elements 4 using numerical simulation of the thermal expansion and tests. It goes without saying that the holding elements 4 are also subject to thermal expansion. However, this is small compared to the lateral expansion of the cover shield 2 and by no means negates the effect of the arrangement according to the invention. In the case of a high-temperature furnace in an upright construction, i.e. when the cover shield 2 is arranged horizontally, the holding elements 4 are subjected to the same load from gravity. A design of the Holding elements 4, in which holding elements 4 are arranged evenly along a circumference relative to the central axis - S. In a horizontal design of a high-temperature furnace, it can be advantageous to arrange the holding elements 4 relative to the central axis - S - in such a way that the influence of gravity does not lead to a lowering of the cover shield 2 relative to the central axis - S. The lowering of the cover shield 2 can also be avoided by clever dimensioning of the holding elements 4. Figure 4 shows a further embodiment of the support frame 1. The reference numerals introduced for Figure 3 are not described again. The illustration uses the explanations of the different positions of the holding elements 4 depending on the temperature from Figure 3. The design of the holding elements 4 is left unchanged compared to Figure 3. In addition, however, a guide element 7 is provided which is axially displaceable in the direction of the central axis - S - and rigid transversely to it. The central axis - S - is here and preferably parallel to the normal distance direction N. The guide element 7 can, for example, be formed telescopically from an arrangement of a hollow cylinder with a cylinder slidably mounted therein. In the present example, a cylinder is formed on the side of the cover 3, which extends into a hollow cylinder fixed on the side of the cover shield 2. In this embodiment, the guide element 7 blocks the cover shield 2 from deviating from the central axis - S -. In this way, only one inclined holding element 4 would be required to achieve the inventive effect of the support frame 1. In practice, several holding elements 4 along a circumference of the cover shield 2 are preferable simply because of the desired uniform introduction of force. Figure 5 shows a further embodiment of the invention. For the basic principle and the reference symbols, please refer to Figure 3. Here, the deflection of the holding elements 4 when the cover shield 2 expands is achieved by the holding elements 4 being flexible. The function of the pivot points is taken over by bevels in the holding elements 4, which thereby have a spring effect. The holding elements 4 can be designed, for example, as bent sheet metal strips, which are fixed, for example, to the cover shield 2 and to the cover 3 via a rivet, screw or weld connection. It goes without saying that the variants shown in the exemplary embodiments can be freely combined with one another. For example, flexible holding elements 4 can be combined with articulated holding elements 4 on a support frame 1. It is also conceivable to additionally equip flexible holding elements 4 with joints 6. Furthermore, one or more guide elements 7 can also be provided. Figure 6 shows a further exemplary embodiment of the invention. Shown is a perspective view of a support frame 1 with a lid shield 2 and an adjacent side shield 110. The illustration corresponds to an arrangement for a cylindrical furnace type in the design shown here. Eight holding elements 4 are arranged at equal distances along a circumference of the lid shield 2. With respect to the central axis - S -, opposing holding elements 4 run in opposite directions. The holding elements 4 run at an angle from the lid shield 2 in the direction of the lid (not shown) with respect to the central axis - S - inwards. With a non-even number of holding elements 4, the holding elements 4 are naturally not mirror-symmetrical with respect to the central axis - S. As already explained, opposing holding elements 4 have an opposite course. In the present example, the holding elements 4 lead from further outside on the lid shield 2 further inwards towards the lid (not shown). The ends of the holding elements 4 facing away from the cover shield 2 are designed to be fixed to a cover (not shown). The holding elements 4 are designed to be flexible as bent sheet metal strips. A support frame 8 with (here eight) radially extending struts 9 is provided for stiffening and force transmission. The holding elements 4 engage radially on the outside of the struts 9 of the support frame. Another advantage of the design of the holding elements 4 as flexible sheet metal strips is that they can be deflected like leaf springs, but are rigid transverse to the intended direction of movement. This ensures that the cover shield 2 is rigidly held. The design principle of the support frame 1 comprising a support frame 8 is generally suitable for implementing the invention. In an assembly, the cover shield 2 would be connected to a cover and the side shield 110 to a furnace shell. When the side shield 110 expands when the temperature increases, the gap dimension - s - between the side shield 110 and the cover shield 2 remains constant thanks to the support frame 1 according to the invention. The configurations of the present embodiment can be combined with the variants discussed above and are by no means limited to this embodiment. Figure 7 shows an example of a side shield 110 constructed from individual shielding modules. The side shield 110 is connected to a furnace shell 120 (only indicated) via bolts 130. Figure 8 shows an application of the support frame previously described for cover shields to side shields 110 of a high-temperature furnace 100 in a cross-section normal to a longitudinal axis of the high-temperature furnace 100. In the present case, an arrangement of four flat side shields 110 is shown, which surround a process space 140 with a square cross-section. The side shields 110 are connected to a furnace shell 120 via a support frame 1. Instead of a direct connection to the furnace shell 120, a support structure could be provided to which the support frame 1 is connected. As already described above, the support frame 1 comprises holding elements 4 which connect a side shield 110 to the furnace shell 120 and space the side shield 110 from the furnace shell 120 by a standard distance n. The holding elements 4 run at an angle to a respective standard distance direction N, at least in sections, such that a lateral expansion of the side shields 110 causes an increase in the angle D and thus a reduction in the standard distance n. In the present arrangement, the support frame 1 designed in this way ensures that a gap between adjacent side shields 110 is kept essentially constant when the side shields 110 expand thermally. In conventional rigid suspensions of side shields, for example via rigid bolts, a gap size so large is selected for the cold state that it is only closed by the thermal expansion, with the proviso that the side shields do not collide. Thanks to the support frame 1, a narrow gap can be selected even when the device is cold. This reduces thermal losses. Two positions of the support frame 1 are shown: - with solid lines the position at a temperature T1 - with dashed lines the position at a temperature T2, with temperature T2 higher than temperature T1. For example, temperature T1 is room temperature and temperature T2 is an operating temperature of a high-temperature furnace. When heated, the side shields 110 (position at temperature T1) experience lateral expansion, shown by the side shields 110' at temperature T2. The expansion causes the holding elements 4 to deflect from a first angle D1 (at temperature T1) to a second angle D2 (temperature T2). It is clear that the gap between adjacent side shields 110 remains constant due to the support frame 1 designed in this way. The explanations given above for the support frame on the cover shield 2 also apply accordingly to side shields 110, where applicable.