DE1565668B2 - Elektrischer widerstandsofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstandsofen für hohe Temperaturen, insbesondere Diffusionsofen, dessen Heizleiter wendelförmig an einem rohrförmigen Heizleiterträger aus feuerfestem Werkstoff angeordnet ist, der von einem die Regeleinrichtung für den Heizleiter enthaltenden Gehäuse umschlossen ist, das in axialer Verlängerung des Heizleiterträgers eine Beschickungsöffnung aufweist.

Bei bekannten Widerstandsöfen dieser Gattung (deutsche Patentschrift 452 634 und USA.-Patentschrift 1 930 836) ist der rohrförmige Heizleiterträger fest in das Gehäuse eingebaut und nur nach Abnahme der einen, die Beschickungsöffnung aufweisenden Stirnwand des Gehäuses ausbaubar. Die Anschlußleitungen für den Heizleiter sind entweder radial oder parallel zur Achse des Heizleiterträgers durch die den Heizleiterträger umgebende Wärmeisolation aus dem Gehäuse herausgeführt und bedeuten daher eine zusätzliche Erschwernis, wenn der Heizleiterträger zum Auswechseln des Heizleiters ausgebaut werden muß. Bei einem anderen, als Diffusionsofen dienenden elektrischen Widerstandsofen der beschriebenen Gattung (USA.-Patentschrift 3 299 196) ist die Regeleinrichtung in einem unteren Gehäuseteil untergebracht und versorgt zwei auf diesem unteren Gehäuseteil angeordnete selbständige, austauschbare Ofeneinheiten, die je einen Heizleiter mit rohrförmigem Heizleiterträger und zugehöriger Isolation und quaderförmigem Gehäuse umfassen. Diese Anordnung ermöglicht es, bei Beschädigung eines Heizleiters die zugehörige Ofeneinheit, insgesamt auszuwechseln. Diese muß aber, ehe der Heizleiterträger ausgebaut werden kann, ebenfalls in der beschriebenen Weise zerlegt werden; eine solche vollständige Ofeneinheit ist außerdem in der Regel so schwer, daß sie sich nur mit einem Hebezeug befördern läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Widerstandsofen für hohe Temperaturen, insbesondere Diffusionsofen, derart zu gestalten, daß Reparaturen an den einem Verschleiß unterworfenen Bauteilen erleichtert sind.

Diese Aufgabe ist bei einem elektrischen Widerstandsofen der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heizleiterträger in einer aus dem Gehäuse quer zu seiner Achse herausnehmbaren Patrone angeordnet ist, die mit ihrem äußeren Mantel auf einer die Patrone beim Auswechseln aus dem Gehäuse herausführenden Unterlage aufliegt und an beiden Stirnseiten durch je einen am Gehäuse in axialer Richtung herausnehmbar befestigten, in eine stirnseitige Öffnung der Patrone eingreifenden Stopfen aus feuerfestem Werkstoff gehalten ist und daß die Anschlußleitungen für den Heizleiter zwischen den Stopfen und der Patrone nach außen geführt sind. Die Patrone läßt sich nach Lösen der beiden Stopfen seitlich aus dem Gehäuse herausnehmen, wozu sie nur über eine Strecke bewegt zu werden braucht, die in der Regel erheblich kürzer ist als die Länge der Patrone; anschließend läßt sich die Patrone, beispielsweise an ihren beiden Stirnseiten, erfassen und ohne besondere Vorsicht von der Unterlage abheben. Die neue oder reparierte Patrone läßt sich ebenso leicht einbauen, indem man sie auf der aus dem Gehäuse herausführenden Unterlage absetzt, dann quer zu ihrer Längsachse in das Gehäuse hineinbewegt und — nach dem Befestigen der Anschlußleitungen — die Stopfen von den beiden ·. Stirnseiten her einsetzt, wodurch die Patrone in bezug auf das Gehäuse, insbesondere auf die Beschickungsöffnung, zentriert ist. Diese Gestaltung ermöglicht es außerdem, mehrere Baukasteneinheiten, die je eine solche Patrone enthalten, übereinander anzuordnen,, ohne daß eine dieser Einheiten beim Auswechseln der Patrone einer anderen Einheit stört.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das seitliche Herausnehmen der Patrone dadurch erleichtert, daß die Unterlage der Patrone am Gehäuse schubladenartig herausziehbar geführt ist.

Die Abdichtung der Patrone gegenüber den beiden Stopfen läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch verbessern, daß an den beiden Stirnwänden der Patrone je einen Kragen ausgebildet ist, der gegen einen den zugehörigen Stopfen umschließenden Rohrstutzen durch eine Ringdichtung abgedichtet ist.

Eine weitere Verbesserung der Abdichtung ergibt sich, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal innerhalb der Stirnwände der Patrone je ein den Zwischenraum zwischen dem Heizleiterträger und dem Mantel überbrückender Ring aus feuerfestem Werkstoff angeordnet ist, in den der zugehörige Stopfen eingreift. Dabei weisen zweckmäßigerweise Stopfen und Ringe einander gegenüberliegende Nuten auf, in denen die Anschlußleitungen liegen.

Ein Ring aus feuerfestem Werkstoff, der den Zwischenraum zwischen dem Heizleiterträger und einem Gehäusemantel überbrückt, ist bei dem einen der eingangs beschriebenen Öfen (USA.-Patentschrift 1 930 836) an sich bekannt, doch ist der Ring dort nicht Bestandteil einer aus dem Ofengehäuse herausnehmbaren Patrone, die erst durch einen in den Ring eingreifenden Stopfen im Gehäuse zentriert und festgehalten ist. Bei dem bekannten Ofen liegt der Ring an der einen Stirnfläche des rohrförmigen Heizleiterträgers an und muß daher ausgebaut werden, ehe der Heizleiterträger herausgezogen werden kann.

Im Gegensatz hierzu ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Heizleiterträger von einem zwischen den Ringen gehaltenen Rohr aus feuerfestem Werkstoff umschlossen, aus dem er sich bei aus dem Gehäuse herausgenommener Patrone — also ohne daß die Ringe ausgebaut werden — axial herausziehen läßt. Die beiden axial in die Patrone eingreifenden Stopfen erfüllen somit außer der Aufgabe, die Patrone im Gehäuse zu zentrieren, festzuhalten und abzudichten, noch den weiteren Zweck, den Heizleiterträger innerhalb der in das Gehäuse eingebauten Patrone festzulegen. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Diffusionsofens, bei dem zwei auswechselbare Heizpatronen übereinander in einem Gehäuse angeordnet sind, dessen Unterbau die Regeleinrichtungen für die Heizleiter der Patronen aufnimmt,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 ein Ende eines rohrförmigen Heizleiterträgers,

F i g. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Heizleiters mit Anschlußleitungen,

F i g. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Teile einer Anschlußklemme,

F i g. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 2 und

F i g. 7 einen Teilschnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6.

3 4

Der dargestellte Diffusionsofen umfaßt gemäß Werkstoffen, beispielsweise Schlackenwolle, um-Fig. 1 ein Gehäuse 10 mit einem Unterbau 11, auf schlossen. Der ringförmige Hohlraum zwischen den dem zwei als Baukasteneinheiten ausgebildete Ge- Stirnflächen der Bandagen 38 bis 40 und der Stirnhäuseteile 12 und 13 übereinander angeordnet sind. wand 21 bzw. 22 ist an beiden Enden der Patrone Die Gehäuseteile 12 und 13 sind von gleicher Kon- 5'durch je einen Ring 41 aus feuerfestem Werkstoff struktion; von ihren beiden Seitenwänden ist jeweils ausgefüllt.

die eine leicht abnehmbar. In jedem Gehäuseteil ist Die Pakete 31' bis 34' aus Metällamellen sind

eine Patrone 16 untergebracht, die auf einer schub- durch je einen der Ringe 41 nach außen geführt und

'ladenähnlich verschiebbaren Unterlage 17 ruht. Die an Anschlußklemmen 44 befestigt. Als Durchlässe für

Unterlage 17 läßt sich nach Lösen der Seitenwand 14 io die Lamellenpakete sind in den Stirnwänden 21 und

so weit aus dem betreffenden Gehäuseteil heraus- 22 der Patrone 16 je zwei Schlitze 45 vorgesehen, die

ziehen, daß die Patrone 16 von der Unterlage ab- sich jeweils von der zentralen Öffnung 23 bzw. 24

gehoben werden kann, wenn sie instandgesetzt oder nach außen erstrecken.

ausgewechselt werden soll. Die Unterlage 17 jedes Jede Anschlußklemme 44 umfaßt gemäß F i g. 5

Gehäuseteils 12 und 13 umfaßt seitliche Schienen 18, 15 und 6 einen starren rechteckigen Klotz 50 aus elek-

die verschiebbar in U-Profilen 19 gehalten sind, Irisch isolierendem Werkstoff, von dem nach unten

welche ihrerseits an den Stirnwänden des betreffen- ein in den zugehörigen Schlitz 45 eingreifender Fort-

den Gehäuseteils gehalten sind; diese Konstruktion satz 50' wegragt. Durch jeden Klotz 50 und seinen

ist derjenigen von teleskopartig ausziehbaren Schub- Fortsatz 50' erstreckt sich eine rechteckige Ausspa-

fächern bei Aktenschränken ähnlich. 20 rung 51; von jedem Klotz ragen nach oben zwei

Jede Patrone 16 bildet eine vollständige Einheit; Schrauben 52 weg, deren Köpfe gemäß Fig. 6 versie umfaßt einen zylindrischen Mantel mit Stirn- senkt sind, und die durch Muttern 53 mit dem Klotz wänden 21 und 22, die gleichachsig angeordnete zen- verspannt sind. Zwischen jedem Klotz 50 und der trale Öffnungen 23 und 24 aufweisen. Durch den mitt- zugehörigen Stirnwand 21 bzw. 22 der Patrone 16 ist leren Teil jeder Patrone erstreckt sich ein Heizleiter- 25 ein Streifen 54 aus wärmeisolierendem Werkstoff, beiträger 25 aus feuerfestem Werkstoff mit einer spielsweise Asbest, angeordnet, der einen Schlitz 54' schraubenlinienförmigen Nut an seiner Innenseite, in mit Abmessungen wie der zugehörige Schlitz 45 aufder die äußeren Teile der Windungen eines Heiz- weist. Die Metallamellenpakete erstrecken sich durch Ieiters26 aufgenommen sind; die Windungen sind je zwei zusammengehörige Schlitze 45 und 54'.
durch eine wendeiförmige Rippe 27 des Heizleiter- 30 Die Metallamellenpakete liegen an je einer Platte trägers voneinander getrennt. Der Heizleiterträger 25 58 an, die Löcher 59 aufweisen, durch welche sich ist gemäß F i g. 2 und 3 aus zwei halbzylindrischen die Schrauben 52 erstrecken. Über jedem Metall-'Teilen 28 und 29 zusammengesetzt, die bei der Mon- lamellenpaket liegt ein Metallstreifen 60 mit enttage um den Heizleiter 26 herumgelegt werden. sprechenden Löchern 61; das Metallamellenpaket ist

An den Heizleiter 26 sind als Anschlußleitungen 35 mittels der Schrauben 52 und entsprechender Muttern Metallbänder angeschweißt: Zwei kurze Metallbänder 62 zwischen diesem Metallstreifen und dem Klotz 50 31 und 32 von etwa 100 bis 125 mm Länge sind mit eingespannt. Die Platten 58 ragen jeweils über das den äußersten Windungen des Heizleiters verschweißt, radial äußere Ende des zugehörigen isolierenden und zwei weitere Metallbänder 33 und 34 von ent- Klotzes 50 hinaus und weisen je eine Öffnung 63 für sprechend größerer Länge sind mit weiter innen lie- 4° eine Schraube 64 auf, mit der sich ein'Kabelschuh 65 genden Windungen des Heizleiters verschweißt. Die einer isolierten Zuleitung 66 mittels Mutter 67 und inneren Enden der Metallbänder 33 und 34 sind ge- Beilagscheibe 68 befestigen läßt,
maß Fig. 4 nach innen umgebogen und durch Aus- Die in das Gehäuseteil 12 bzw. 13 eingeschobene sparungen 36 und 37 an den aneinanderliegenden Patrone 16 fluchtet mit je einer Öffnung 70 an den Stoßflächen der Teile 28 und 29 des Heizleiterträgers 45 beiden Stirnseiten dieses Gehäuseteils. In jeder dieser 25 radial nach innen geführt. Wegen der Stärke der Öffnungen 70 steckt, wie in F i g. 2 für die rechte Ströme, die durch die Anschlußleitungen fließen Seite des Gehäuseteils und der Patrone dargestellt, müssen, um den Innenraum der Patrone auf die er- ein Stopfen 71 aus feuerfestem Werkstoff. Der Außenforderlichen hohen Temperaturen in der Größen- durchmesser des Stopfens 71 ist etwas kleiner als der Ordnung von beispielsweise 1370° C zu erhitzen, 5° Durchmesser der Öffnung 24 in der betreffenden muß der Heizleiter aus dickem Draht mit einem Stirnwand 22 der Patrone 16. An seinem inneren Durchmesser in der Größenordnung von beispiels- Ende weist der Stopfen 71 einen Abschnitt 72 von weise 6,5 mm bestehen, und die Metallbänder 31 bis kleinerem Durchmesser auf, der mit seiner Stirn-34 müssen bei einer Dicke von etwa 3,2 mm oder fläche an der zugehörigen Stirnfläche des Heizleiterdarüber eine Breite von bis zu 25 mm aufweisen. Bei 55 trägers 25 anliegt. Der Stopfen 71 weist an seinem solchen Querschnitten sind die Metallbänder 31 bis inneren Ende ferner eine Aussparung 73 für das zu-34 nicht mehr genügend biegsam, um beim Aus- gehörige Metallamellenpaket 34' auf; diese Ausspawechseln des Heizleiters derart verformt zu werden, rung ermöglicht es, das Metallamellenpaket mit mögdaß sie unmittelbar zu Anschlußklemmen hin geführt liehst geringer Biegung aus der Patrone herauszuwerden können. Deshalb sind mit den axial äußeren 60 führen.

Enden der Metallbänder 31 bis 34 Pakete 31' bis 34' Die Stirnwände 21 und 22 der Patrone 16 sind

aus Metällamellen verschweißt, die jeweils die Fort- durch je einen Dichtungsring 74 aus wärmeisolieren-

setzung der betreffenden Anschlußleitung bilden. dem Werkstoff, beispielsweise einem Asbestseil, der

Der Heizleiterträger 25 ist in ein Rohr 37 ein- außen um einen Kragen 75 der Stirnwand herumgeschoben, das ebenfalls aus feuerfestem Werkstoff 65 gelegt ist, gegen einen Rohrstutzen 77 abgedichtet, besteht. Das Rohr 37 hat etwa die gleiche Länge wie der von außen in die Gehäuseöffnung 70 eingreift, der Heizleiterträger 25 und ist von mehreren Banda- den Stopfen 71 umschließt und einen an der Außengen 38 bis 40 aus feuerfesten bzw. wärmeisolierenden seite der betreffenden Stirnwand des Gehäuseteils an-

liegenden Flansch 78 aufweist. Dieser Flansch ist mit einer Deckplatte 81 und Schrauben 82 mit Muttern an der Gehäusestirnwand befestigt.-Das axial innere Ende 79 des Rohrstutzens 77 ist etwas aufgeweitet und liegt νο,η ,außen fest am-JDichtungsring an. Durch die beiden Deckplatten 81, die Stopfen und die Patrone 16 erstreckt sich gemäß Fig. 2 ein Quarzrohr 85, in dem die Diffusionsbehandlung stattfindet.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Widerstandsofen für hohe Temperaturen, insbesondere Diffusionsofen, dessen Heizleiter wendelförmig an einem rohrförmigen Heizleiterträger aus feuerfestem Werkstoff angeordnet ist, der von einem die Regeleinrichtung für den Heizleiter enthaltenden Gehäuse umschlossen ist, das in axialer Verlängerung des Heizleiterträgers eine Beschickungsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiterträger (25) in einer aus dem Gehäuse (10) quer zu seiner Achse herausnehmbaren Patrone (16) angeordnet ist, die mit ihrem äußeren Mantel (20) auf einer die Patrone beim Auswechseln aus dem Gehäuse herausführenden Unterlage (17,18) aufliegt und an beiden Stirnseiten durch je einen am Gehäuse in axialer Richtung herausnehmbar befestigten, in eine stirnseitige Öffnung der Patrone eingreifenden Stopfen (71) aus feuerfestem Werkstoff gehalten ist, und daß die Anschlußleitungen (33', 34') . für den Heizleiter (26) zwischen den Stopfen und der Patrone nach außen geführt sind.

2. Widerstandsofen nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (17,18) der Patrone (16) am Gehäuse (10) schubladenartig herausziehbar geführt ist.

3. Widerstandsofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet^ daß an den beiden Stirnwänden (22) der Patrone (16) je ein Kragen (24) ausgebildet ist, der gegen einen den zugehörigen Stopfen (71) umschließenden Rohrstutzen (77) durch eine Ringdichtung (74) abgedichtet ist.

4. Widerstandsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Stirnwände (22) der Patrone (16) je ein den -Zwischenraum zwischen dem Heizleiterträger. (25) und dem Mantel (20) überbrückender Ring (41) aus feuerfestem Werkstoff

angeordnet ist, in den der zugehörige Stopfen (71) ,. eingreift. . '-■

5. Widerstandsofen nach Anspruch 4, dadurch ■ gekennzeichnet, daß Stopfen (71) und Ringe'(41) einander gegenüberliegende Nuten (73) aufweisen, in denen die Anschlußleitungen liegen.

6. Widerstandsofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiterträger (25) von einem zwischen den Ringen (41) gehaltenen Rohr (37) aus feuerfestem Werkstoff umschlossen ist, aus dem er sich bei aus dem Gehäuse (10) herausgenommener Patrone (16) axial herausziehen läßt.

7. Widerstandsofen nach Anspruch 6, bei dem am Heizleiter zwischen seinen beiden Enden eine oder mehrere zusätzliche, radial durch den Heizleiterträger hindurchgeführte Anschlußleitungen befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Anschlußleitungen (33, 34) durch je eine Nut in der Außenwand des Heizleiterträgers (25) zu dessen nächstgelegenem Ende und von dort ebenfalls zwischen dem Stopfen (71) und dem Ring (41) hindurch nach außen geführt sind.

8. Widerstandsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen zwischen den Stirnseiten des Heizleiterträgers (25) und an den Stirnwänden (22) der Patrone (16) befestigten Klemmen (44) in an sich bekannter Weise von Paketen aus Metallamellen gebildet sind.

9. Widerstandsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiterträger (25) in an sich bekannter Weise in einer axialen Ebene zweigeteilt ist.

10. Widerstandsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die beiden Stopfen (71) und den Heizleiterträger (25) ein herausziehbares Quarzrohr (85) axial hindurcherstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen