DE1565668C - Elektrischer Widerstandsofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wider- Stirnseiten her einsetzt, wodurch die Patrone in bezug

standsofen für hohe Temperaturen, insbesondere Dif- auf das Gehäuse, insbesondere auf die Beschickungs-

fusionsofen, dessen Heizleiter wendelförmig an einem Öffnung, zentriert ist. Diese Gestaltung ermöglicht es

rohrförmigen Heizleiterträger aus feuerfestem Werk- außerdem, mehrere Baukasteneinheiten, die je eine

stoff angeordnet ist, der von einem die Regeleinrich- 5 solche Patrone enthalten, übereinander anzuordnen,

tung für den Heizleiter enthaltenden Gehäuse um- ohne daß eine dieser Einheiten beim Auswechseln

schlossen ist, das in axialer Verlängerung des Heiz- der Patrone einer anderen Einheit stört,

leitcrträgers eine Beschickungsöffnung aufweist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das

Bei bekannten Widerstandsöfen dieser Gattung seitliche Herausnehmen der Patrone dadurch erleich-(deutsche Patentschrift 452 634 und USA.-Patent- io tert, daß die Unterlage. der Patrone am Gehäuse schrift 1 930 836) ist der rohrförmige Heizleiterträger schubladenartig herausziehbar geführt ist.
fest in das Gehäuse eingebaut und nur nach Ab- Die Abdichtung der Patrone gegenüber den beinahme der einen, die Beschickungsöffnung aufwei- den Stopfen läßt sich gemäß einer Weiterbildung der senden Stirnwand des Gehäuses ausbaubar. Die An- Erfindung dadurch verbessern, daß an den beiden schliißleitungen für den Heizleiter sind entweder 15 Stirnwänden der Patrone je einen Kragen ausgebildet radial oder parallel zur Achse des Heizleiterträgers ist, der gegen einen den zugehörigen Stopfen umdurch die den Heizleiterträger umgebende Wärme- schließenden Rohrstutzen durch eine Ringdichtung isolation aus dem Gehäuse herausgeführt und bedeu- abgedichtet ist.

ten daher eine zusätzliche Erschwernis, wenn der Eine weitere Verbesserung der Abdichtung ergibt Heizleiterträger zum Auswechseln des Heizleiters aus- 20 sich, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal gebaut werden muß. Bei einem anderen, als Dif- innerhalb der Stirnwände der Patrone je ein den Zwifusionsofen dienenden elektrischen Widerstands- schenraum zwischen dem Heizleiterträger und dem ofen der beschriebenen Gattung (USA.-Patentschrift Mantel überbrückender Ring aus feuerfestem Werk-3 299 196) ist die Regeleinrichtung in einem unteren stoff angeordnet ist, in den der zugehörige Stopfen Gehäuseteil untergebracht und versorgt zwei auf 25 eingreift. Dabei weisen zweckmäßigerweise Stopfen diesem unteren Gehäuseteil angeordnete selbständige, und Ringe einander gegenüberliegende Nuten auf, in austauschbare Ofeneinheiten, die je einen Heizleiter denen die Anschlußleitungen liegen,
mit rohrförmigem Heizleiterträger und zugehöriger Ein Ring aus feuerfestem Werkstoff, der den Zwi-Isolation und quaderförmigem Gehäuse umfassen. schenraum zwischen dem Heizleiterträger und einem Diese Anordnung ermöglicht es, bei Beschädigung 30 Gehäusemantel überbrückt, ist bei dem einen der eines Heizleiters die zugehörige Ofeneinheit ins- eingangs beschriebenen Öfen (USA.-Patentschrift gesamt auszuwechseln. Diese muß aber, ehe der Heiz- 1 930 836) an sich bekannt, doch ist der Ring dort leiterträger ausgebaut werden kann, ebenfalls in der nicht Bestandteil einer aus dem Ofengehäuse herbeschriebenen Weise zerlegt werden; eine solche voll- ausnehmbaren Patrone, die erst durch einen in den ständige Ofeneinheit ist außerdem in der Regel so 35 Ring eingreifenden Stopfen im Gehäuse zentriert und schwer, daß sie sich nur mit einem Hebezeug beför- festgehalten ist. Bei dem bekannten Ofen liegt der dem läßt. Ring an der einen Stirnfläche des rohrförmigen Heiz-

Dcr Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leiterträgers an und muß daher ausgebaut werden,

elektrischen Widerstandsofen für hohe Temperaturen, ehe der Heizleiterträger herausgezogen werden kann,

insbesondere Diffusionsofen, derart zu gestalten, daß 40 Im Gegensatz hierzu ist gemäß einer Weiterbildung

Reparaturen an den einem Verschleiß unterworfenen der Erfindung der Heizleiterträger von einem zwi-

Bauteilcn erleichtert sind. sehen den Ringen gehaltenen Rohr aus feuerfestem

Diese Aufgabe ist bei einem elektrischen Wider- Werkstoff umschlossen, aus dem er sich bei aus dem standsofen der eingangs beschriebenen Gattung er- Gehäuse herausgenommener Patrone — also ohne findungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heizleiter- 45 daß die Ringe ausgebaut werden — axial herausziehen träger in einer aus dem Gehäuse quer zu seiner Achse läßt. Die beiden axial in die Patrone eingreifenden herausnehmbaren Patrone angeordnet ist, die mit Stopfen erfüllen somit außer der Aufgabe, die Paihrem äußeren Mantel auf einer die Patrone beim trone im Gehäuse zu zentrieren, festzuhalten und ab-Auswechseln aus dem Gehäuse herausführenden. zudichten, noch den weiteren Zweck, den Heizleiter-Unterlage aufliegt und an beiden Stirnseiten durch je 50 träger innerhalb der in das Gehäuse eingebauten Paeinen am Gehäuse in axialer Richtung herausnehm- trone festzulegen. In den Zeichnungen zeigt
bar befestigten, in eine stirnseitige Öffnung der Pa- F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Diffutrone eingreifenden Stopfen aus feuerfestem Werk- sionsofens, bei dem zwei auswechselbare Heizstoff gehalten ist und daß die Anschlußleitungen für patronen übereinander in einem Gehäuse angeordnet den Heizleiter zwischen den Stopfen und der Patrone 55 sind, dessen Unterbau die Regeleinrichtungen für die nach außen geführt sind. Die Patrone läßt sich nach Heizleiter der Patronen aufnimmt,
Lösen der beiden Stopfen seitlich aus dem Gehäuse Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie herausnehmen, wozu sie nur über eine Strecke be- 2-2 in Fig. 1, ■ _; .
wegt zu werden braucht, die in der Regel erheblich Fig. 3 ein Ende eines rohrförmigen Heizleiterkürzer ist als die Länge der Patrone; anschließend 60 trägers,

läßt sich die Patrone, beispielsweise an ihren beiden F i g. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Heiz-

Stirnseiten, erfassen und ohne besondere Vorsicht leiters mit Anschlußleitungen,

von der Unterlage abheben. Die neue oder reparierte F i g. 5 eine auseinandergezogene perspektivische

Patrone läßt sich ebenso leicht einbauen, indem man Ansicht der Teile einer Anschlußklemme,

sie auf der aus dem Gehäuse herausführenden Unter- 65 Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2

lage absetzt, dann quer zu ihrer Längsachse in das und

Gehäuse hineinbewegt und — nach dem Befestigen Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie7-7 in

der Anschlußleitungen — die Stopfen von den beiden Fig. 6.

Der dargestellte 'Diffusionsofen umfaßt gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 10 mit einem Unterbau 11, auf dem zwei als Baukasteneinheiten ausgebildete Gehäuseteile 12 und 13 übereinander angeordnet sind. !Die Gehäuseteile 12 und 13 sind von gleicher Konstruktion; von ihren beiden Seitenwänden ist jeweils die eine leicht abnehmbar. In jedem Gehäuseteil ist eine Patrone 16 untergebracht, die auf einer schubladenähnlich verschiebbaren Unterlage 17 ruht. Die Unterlage 17 läßt sich nach Lösen der Seitenwand 14 so weit aus dem betreffenden Gehäuseteil herausziehen, daß die Patrone 16 von der Unterlage abgehoben werden kann, wenn sie instandgesetzt oder ausgewechselt werden soll. Die Unterlage 17 jedes Gehäuseteils 12 und 13 umfaßt seitliche Schienen 18, die verschiebbar in U-Profilen 19 gehalten sind, welche ihrerseits an den Stirnwänden des betreffenden Gehäuseteils gehalten sind; diese Konstruktion ist derjenigen von teleskopartig ausziehbaren Schubfächern bei Aktenschränken ähnlich.

Jede Patrone 16 bildet eine vollständige Einheit; sie umfaßt einen zylindrischen Mantel mit Stirnwänden 21 und 22, die gleichachsig angeordnete zentrale Öffnungen 23 und 24 aufweisen. Durch den mittleren Teil jeder Patrone erstreckt sich ein Heizleiterträger 25 aus feuerfestem Werkstoff mit einer schraubenlinienförmigen Nut an seiner Innenseite, in der die äußeren Teile der Windungen eines Heizleiters 26 aufgenommen sind; die Windungen sind durch eine wendeiförmige Rippe 27 des Heizleiterträgers voneinander getrennt. Der Heizleiterträger 25 ist gemäß F i g. 2 und 3 aus zwei halbzylindrischen 'Teilen 28 und 29 zusammengesetzt, die bei der Montage um den Heizleiter 26 herumgelegt werden.

An den Heizleiter 26 sind als Anschlußleitungen Metallbänder angeschweißt: Zwei kurze Metallbänder 31 und 32 von etwa 100 bis 125 mm Länge sind mit den äußersten Windungen des Heizleiters verschweißt, und zwei weitere Metallbänder 33 und 34 von entsprechend größerer Länge sind mit weiter innen liegenden Windungen des Heizleiters verschweißt. Die inneren Enden der Metallbänder 33 und 34 sind gemäß F i g. 4 nach innen umgebogen und durch Aussparungen 36 und 37 an den aneinanderliegenden Stoßflächen der Teile 28 und 29 des Heizleiterträgers 25 radial nach innen geführt. Wegen der Stärke der Ströme, die durch die Anschlußleitungen fließen müssen, um den Innenraum der Patrone auf die erforderlichen hohen Temperaturen in der Größenordnung von beispielsweise 1370° C zu erhitzen, muß der Heizleiter aus dickem Draht mit einem Durchmesser in der Größenordnung von beispielsweise 6,5 mm bestehen, und die Metallbänder 31 bis 34 müssen bei einer Dicke von etwa 3,2 mm oder darüber eine Breite von bis zu 25 mm aufweisen. Bei solchen Querschnitten sind die Metallbänder 31 bis 34 nicht mehr genügend biegsam, um beim Auswechseln des Heizleiters derart verformt zu werden, daß sie unmittelbar zu Anschlußklemmen hin geführt werden können. Deshalb sind mit den axial äußeren Enden der Metallbänder 31 bis 34 Pakete 31' bis 34' aus Metallamellen verschweißt, die jeweils die Fortsetzung der betreffenden Anschlußleitung bilden.

Der Heizleiterträger 25 ist in ein Rohr 37 eingeschoben, das ebenfalls aus feuerfestem Werkstoff besteht. Das Rohr 37 hat etwa die gleiche Länge wie der Heizleiterträger 25 und ist von mehreren Bandagen 38 bis 40 aus feuerfesten bzw. wärmeisolierenden Werkstoffen, beispielsweise Schlackenwolle, umschlossen. Der ringförmige Hohlraum zwischen den Stirnflächen der Bandagen 38 bis 40 und der Stirnwand 21 bzw. 22 ist an beiden Enden der Patrone durch je einen Ring 41 aus feuerfestem Werkstoff ausgefüllt.

Die Pakete 31' bis 34' aus Metallamellen sind durch je einen der Ringe 41 nach außen geführt und an Anschlußklemmen 44 befestigt. Als Durchlässe für

ίο die Lamellenpakete sind in den Stirnwänden 21 und 22 der Patrone 16 je zwei Schlitze 45 vorgesehen, die sich jeweils von der zentralen Öffnung 23 bzw. 24 nach außen erstrecken.

Jede Anschlußklemme 44 umfaßt gemäß F i g. 5 und 6 einen starren rechteckigen Klotz 50 aus elektrisch isolierendem Werkstoff, von dem nach unten ein in den zugehörigen Schlitz 45 eingreifender Fortsatz 50' wegragt. Durch jeden Klotz 50 und seinen Fortsatz 50' erstreckt sich eine rechteckige Aussparung 51; von jedem Klotz ragen nach oben zwei Schrauben 52 weg, deren Köpfe gemäß Fi g. 6 versenkt sind, und die durch Muttern 53 mit dem Klotz -verspannt sind. Zwischen jedem Klotz 50 und der zugehörigen Stirnwand 21 bzw. 22 der Patrone 16 ist ein Streifen 54 aus wärmeisolierendem Werkstoff, beispielsweise Asbest, angeordnet, der einen Schlitz 54' mit Abmessungen wie der zugehörige Schlitz 45 aufweist. Die Metallamellenpakete erstrecken sich durch je zwei zusammengehörige Schlitze 45 und 54'.

Die Metallamellenpakete liegen an je einer Platte 58 an, die Löcher 59 aufweisen, durch welche sich die Schrauben 52 erstrecken. Über jedem Metalllamellenpaket liegt ein Metallstreifen 60 mit entsprechenden Löchern 61; das Metallamellenpaket ist mittels der Schrauben 52 und entsprechender Muttern 62 zwischen diesem Metallstreifen und dem Klotz 50 eingespannt. Die Platten 58 ragen jeweils über das radial äußere Ende des zugehörigen isolierenden Klotzes 50 hinaus und weisen je eine Öffnung 63 für eine Schraube 64 auf, mit der sich ein 'Kabelschuh 65 einer isolierten Zuleitung 66 mittels Mutter 67 und Beilagscheibe 68 befestigen läßt.

Die in das Gehäuseteil 12 bzw. 13 eingeschobene Patrone 16 fluchtet mit je einer Öffnung 70 an den beiden Stirnseiten dieses Gehäuseteils. In jeder dieser Öffnungen 70 steckt, wie in F i g. 2 für die rechte Seite des Gehäuseteils und der Patrone dargestellt, ein Stopfen 71 aus feuerfestem Werkstoff. Der Außendurchmesser des Stopfens 71 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Öffnung 24 in der betreffenden Stirnwand 22 der Patrone 16. An seinem inneren Ende weist der Stopfen 71 einen Abschnitt 72 von kleinerem Durchmesser auf, der mit seiner Stirnfläche an der zugehörigen Stirnfläche des Heizleiterträgers 25 anliegt. Der Stopfen 71 weist an seinem inneren Ende ferner eine Aussparung 73 für das zugehörige Metallamellenpaket 34' auf; diese Aussparung ermöglicht es, das Metallamellenpaket mit möglichst geringer Biegung aus der Patrone herauszuführen.

Die Stirnwände 21 und 22 der Patrone 16 sind durch je einen Dichtungsring 74 aus wärmeisolierendem Werkstoff, beispielsweise einem Asbestseil, der außen um einen Kragen 75 der Stirnwand herumgelegt ist, gegen einen Rohrstutzen 77 abgedichtet, der von außen in die Gehäuseöffnung 70 eingreift, den Stopfen 71 umschließt und einen an der Außenseite der betreffenden Stirnwand des Gehäuseteils an-

Claims (10)

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 vori ,außen fest am-Dichtungsring 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. IO r Patentansprüche:

1. Elektrischer Widerstandsofen für hohe Tem-

\ peraturen, insbesondere Diffusionsofen, dessen Heizleiter wendelförmig an einem rohrförmigen Heizleiterträger aus feuerfestem Werkstoff angeordnet ist, der von einem die Regeleinrichtung für den Heizleiter enthaltenden Gehäuse um-

•_: schlossen ist, das in axialer Verlängerung des Heizleiterträgers eine Beschickungsöffnung aufweist, dad u rc hg e kennzeichnet, 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 (4.1) 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