JPS58160790A - 電気加熱要素用ハンガ−要素を備えたセラミツク繊維で絶縁した炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維材料により絶縁された炉内において使用
するための電気加熱要素を支持する装置に関する。本発
明は、更に、セラミック繊維モジュールまたはセラミッ
ク繊維ブランケットで内張すされた炉内においてリボン
、導線またはｚ＜−の形態で電気的に加熱するための支
持要素を支持するための装置に関する。

電気炉におけるエネルギを節減するためセラミンク繊維
の使用が増大していることから、セラミック繊維で絶縁
された炉内における電気加熱要素用の信頼性のある支持
装置に対する存続する需要があることは明らかである。

セラミック繊維モジュールおよび炉の壁面Ｈに壁紙の如
く定置されスタッドにより壁面に保持されるブランケッ
トの形態のセラミック繊維絶縁の両者と共に使用するの
に適する支持装置の需要が存在する。セラミックｌｉｈ
維により絶縁された炉内に電気ハンガーを支持するため
の装置においては、このハンガーは高温度において電気
ヒータを保持する強度を持たねばならないが炉の外殻部
に対して多くの熱を伝達してはならず、セラミック繊維
を歪めてはならす、あるいは高温度にける長期の使用に
おいて取　　　　　　　　　。

外してはならず、また電気を通電してはならないという
問題が引続き存在する。このバンカーは更しこ、容易に
修理することが〒きなければならない。′電気的要素の
ための信頼性の高い／１ンガーの形成におけるこれらの
問題は、約９８２℃（１８００″Ｆ）以１−の如き高温
度において特にあしい。

Ｃａｒｒの米国特許ｗＳ４，０８８，８２５号において
は、絶縁部材のためのハンガーを隣接するセラミツ・り
繊維のバット間に挿入されて電気絶縁材料から形成され
るアンカーによって所定位置に保持することを提起して
いる。この装置における問題点は、強１銭を提供するた
めにはセラミック繊維に依存することである。前記ハン
ガーは繊維に歪みを生じることにより外殻部に熱を伝達
するための面域な開くおそれがあり、更にこの／Ｘンガ
ーは壁紙形のプランケント絶縁装置用としては適当でな
い、・更に、本装置は高価でありかつ繊維に歪みを生じ
ようとする荷重を与える大きなセラミック材料を必要と
する。

Ｃｉｍｏｃｈｏｗｓｋｉの米国特許第４．２７２．６３
９号においては、電気ヒータが、モジュールの炉側に対
面位置に配置されかつ炉のハウジングに対して取付けら
れたセラミックースタ・ントによりこれに保持されたセ
ラミック部材によって保持されることをボ唆している。

本装置は非常に複雑でありかつ高価である。史にこのヒ
ータは一般にモジュールには適ネない。また、本装置は
組付けが難しく、かつ繊維の生じ得る歪みをもたらす比
較的大きな荷重を４１するものである。

５ａｕｄｅｒの米国特許＄　４，１５４，９７５号は、
モジュールに埋込んだロッドに対して取付けられたフッ
クにより支持ξれる装置を開示している。この装置もま
た。支持要素が所要の位置におけるモジュールに対して
予め形成されなければならないため高価につく、また、
この装置は構造的強度を繊維自体に依存し、このため高
温度において問題を生じるおそれがある。この装置は組
付けが難しく、高い労務費をもたらす、更に、この装置
は高温度においてクリープを生じるおそれのある合金製
のハンガーに依存している。

別の′＃？置は８本のＴａｋｉ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ
　Ｃｏ、、　Ｌｔｄ。

によって提起されるが、これは電気的な絶縁を提供する
ため絶縁セラミックを用い、かつ炉壁に対して合金スタ
ッドのためのスタッド支持部を直接溶接することを用い
るスター２ド装置である。これもまた複雑な装置であっ
て、大きな＃叡ドにおいては特に高温度において繊維に
歪みを生じる合金スタット１−に曲げの効果を有するも
のである。

従って、高温度、特に約８８２℃（１８００″Ｆ）以Ｈ
の温度において筒中で強度が大きく機械的な一体性が大
きな装置に対する需要が依然として存在する。

本発明の目的は、セラミック繊維により絶縁された炉に
封する従来の電気ヒータ装置の欠点を克服することにあ
る。

本発明の別の目的は、高温度において機械的な一体性の
大きな電気加熱要素支持装置の提供にある。

本発明の史に別の目的は、比較的安価なセラミ＝ｉり繊
維で絶縁を施した炉における電気加熱要素の取付けのた
めの装置の提供にある。

本発明の他の目的は、セラミック繊維で絶縁した炉にお
ける電気ヒータのための支持装置の取付けを容易にする
ことにある。

本発明の更に他の目的は、ハンガー要素を確実に保持す
るセラミック繊維で絶縁した炉における゛電気ヒータ要
素のための支持装置の提供にある。

本発明のト記および他の目的は、一般に、その一端部が
炉の外殻部に対して固定されたクリップに配置され、ま
た他端部がセラミック繊維の内張りを介して延在しフッ
クで終る長いセラミック支トシ部材の提供により達成さ
れるものである。これらのシ持要素即ちハンガーは、下
方向に大きな強度を提供するため巾よりも大きな深さを
有する略々矩形状の断面を呈している。

本発明の電気要素の１支持装置は、炉壁に対して溶接ま
たはポルトＩトめを行なうことにより取付けられるクリ
ップに挿入するようになった略々矩形状の断面の一連の
セラミックφノ＼ンガー要素を使用する。このクリップ
は、支持部の端部におし１てに持される電気的要素に対
して支持部を提供するためハンガー要素の表面と係合す
る支持面を提供する。この／＼ンガー要素の外端部は一
般に、ある特定の電気加熱要素を保持するためのフック
または他の装置な有する。

前記に持装置およびセラミック繊維により絶縁された電
気的に加熱される炉の構造および用途については、以ド
に説明する図面を照合すれＩｆよりよく理解されるであ
ろう。

本発明は従来技術の装置に勝るいくつかの利点を右−す
る。本発明の支持装置は、セラミ−７クノ＼ンガ一部材
が炉の金属製フレームに対してポルト止めされあるいは
溶接されたクリップに堅固に保持される時、大きな機械
的な一体性を提供するものである。更に１本発明は電気
的要素を支持するため約９８２℃（ｔｓｏｏｏＦ）より
高い温度において軟化しクリープをノドしる金属に依合
するものでＪｉない。この金属製クリップは一般に、炉
の外殻部の１＃Ａ度になり、その温度でたとえ安価な材
料で形成される場合でも大きな強度を有する０本発明の
装置は、高度に習熟した大鼓を必要とすることなく組＼
γてが容易である。更に１本発明は装置は、破損したハ
ンガー要素の交換が容易である９本装置は、特に高温度
においても収縮もしくは弛みを生しるおそれのある繊維
材料における懸垂作用に依（Ｔ、せずに、ハンガー要素
の確実な保持を提供する。未発明の別の長所は、セラミ
ック繊維の絶縁モジュールが電気ヒータと共に使用され
る時には多くの装置が特殊なモジュール構造を要するに
も拘らず、本装置は特殊な構造ではないモジュールと其
に使用することができることである。特殊な構造のモジ
ュールを使用することは高価につくが、このことは本発
明には不要である。

第１図に示されるように、全体的に番号１０で示したハ
ンガー要素は、フック部分１４と、胴部１２と、保持部
分１Ｇとからなる。第１図乃至第３図に小ごれるように
、この／＼ンガーは、フック位置に封する急激な入［Ｊ
よりも割れを生じるおそれが少ないゆるやかな傾斜部分
１８を有するフック部分１４と、バンカー要素がセラミ
ック繊維のブランケット又はモジュールと張合するのを
助ける点状の尖端部２６とを４１する。胴部１２の深さ
は頂部２８におけるその巾よりも大きい。このため、変
形もしくは破損を牛しることなくフック部分１４に対す
るヒータのド力向への荷東に抵抗する別の支持部を提供
する。保持部分１６は、使用においてクリップ保持部に
ち接して４Ｎ記バンカー要素に対して機械的な一体性お
よび強度を与える２つの支持面２２と２４からなってい
る。

第１図、第２図および第３図のハンガーに適するクリッ
プは、正面図、側面図および平面図である第４図、第５
図および第６図に示されている。

このクリップは一般に金属材料、通常は鋼鉄から形成さ
れる。番皓３０により全゛体的に示されたこのクリップ
は、その中にセラミック・）＼ンガー要素１０の胴部か
に７！：長するスロット３２を含み、セラミック・ハン
ガー要素の支持面２２．２４はクリップの面３４、３５
に対し当接する。後方に延長する枝部３Ｂ、３８は、ハ
ンガー要素の挿入は容易であるが挿入後は比較的１．！
、１　＜嵌合するためハンガーｌＯの保持部分１６の肉
厚よりも僅かに深い深さを有する。枝部３Ｅｌ、　３１
１１の端部は全体的に炉のフレームに対して溶接されて
いる。別の実施態様においては、本装置は炉の外殻部に
ボルト１トめもしくはねし込みを行なうこともｎｒ能で
ある。

第７図に示されるのは１番号４０により全体的に小され
るモジュールにより絶縁された炉において使用５れる本
発明の装置である。炉４ｏは、モジュール５０により絶
縁される鋼製の外殻部４２を含み、このモジュール間に
は折改ねられたセラミック繊ＭＶのバッテン板材４４が
配置されている。ハンガー要素１０はクリップ４Ｂにお
いて固定され、セラミック繊維内を延在する。ロッド−
ヒータ５２が７１＜されるが、また２つのレベルのハン
ガー間に従来のｆ鳥形状にトドに巻付けられるリボン・
ヒータを使用することも本発明の範囲内に含まれる。

コイル・ヒータもまた使用することができる０図面に示
されるように、これらノ＼ンガーは、支持片４７に対し
て予め溶接された一連のクリップ４６により支持される
０次に、支持片４７は図示しない手段により炉の外殻部
４２に対して溶接もしくポル）ＬＩ＝めされる。モジュ
ール間でバッテン板４４が示されるが、炉の絶縁はまた
このような／＜ラテン板を使用することなくモジュール
のみから形成することもできる。このセラミック繊維製
のモジュール間は・般に、図示しないねじｌトめもしく
は溶接によって炉の壁面に対して保持される。繊維層が
モンユール１に取付けられかつ炉の壁面に対し取付けら
れる背板は一般にモジュールの背後全体を覆うものでは
なく、通常は組ｔての間モジュールの圧縮のため各個に
数ｃ＋＋＋　（１乃至２インチ）残して組ひて中の固い
嵌合作業における隣接するモジュールの背板間にモ渉が
生じる可能性を少なくする。

従って、クリップは本例において示されるように７ヘン
テン板４４を使用することなく各モジュール間に容易に
嵌合し得るのである。

第８図は、セラミック繊維のブランケットにより絶縁さ
れた全体的に番号８０で示された炉における本発明のハ
ンガ一手段の使用方法について示している。セラミック
繊維６２．８３．６４．６５および６８のブランケット
はスタッド６８と７０によって所定位置に保持される。

ハンガー要素ｌＯはクリップ３０に位置する。ブランケ
ットは、ハンガー要素がブランケットを所定位置に保持
するスタ・ンド６Ｂと７０と同様に、ハンガー娶素がセ
ラミック繊維構造部分のブランケットを貢通ずることが
できるように、組）γて中突刺される。

本発明のハンガー１！＋素を形成する材料は、略々不導
体でありかつ炉の所定の温度において耐える材料であれ
ばどんな材料でもよい。本発明のバンカー要素に適する
材料の典型例はシリコン・カー・＼イドおよびアルミナ
である。これらの材料は。

非常に望ましい温度および強度特性を有するが高価であ
る。また、上としてアルミナ・シリケイトからなる電気
的絶縁用磁器が適当である０本発明の装置の９ましい材
料としては、約１２８０℃（２３０Ｇ下）までの用途に
対してはムライト、約１０８３℃（２０００下）のｉ％
！度までの用途に対してはコルプライトであり、このよ
うな材料としてムライトおよびコルプライトの組合せか
らなる組成物が容鴇に形成され、化学的に安定であり、
熱衝撃にも耐えるものである。

本発明のハンガーは、セラミック繊維の絶縁部を貫通す
るどんな所要寸法でもよい、−例として、約２０２　ａ
ｍ　（８インチ）のセラミック繊維に使用する部材は約
２９２　ｍｍ　（１１，５インチ）の全長と約２５．４
乃至３１．７５鵬層（ｌ乃至１　１／４　インチ）の範
囲の胴部高さを有する。巾員は約１２．７ａｍ（ｌ／２
インチ）である、この高さは、第１図においては番号１
２により示され胴部の高さを意味し、巾ｉは第１図にお
いて番号２８により示される部分を意味する。保持部分
１Ｂは巾が約３１．７５■履（ｌ　　Ｉ／４　インチ）
ありまた高さが胴部と同じく約３１．７５　ｍ■（，１
１７４インチ）である。考慮される温度条件のドにおい
て使用するセラミック材料に列して充分な強度を提供す
る所要の大きさに形成することは本発明の範囲内である
。一般に、ハンガーの高さが良好な機械的な一体性およ
び強度となるようにその巾の２倍以上とすることも本発
明の範囲内にある。また、フック部分が保持要素の後方
付近と同じ垂直方向高さにならないようにハンガーｆｆ
、？−をテーパ状にすることもまた本発明の範囲内にあ
る。電気的要素を受取るための部分は、電気加熱要素の
保持に適するどんな形状でもよいが、フックと呼ばれて
いる。本文において用いる用語「フック」とは他の形状
の加熱要素保持ｒ段をも含むものとする。

ハンガーは矩形状の断面で示されているが、ユーティリ
ティにおける増加を招くことなく矩形状断面のコスト以
トに成形コストを増加させると一般には考えられるが、
この断面は楕円形状もしくは波型とすることもできる。

楕円形および卵型の如く円い隅部を有する矩形状断面の
ハンガーは、用語「略々矩形状」に含められるべきであ
る。

第９図に小されるように、別の保持装置の形成するため
の配置が提供される。第９図に示した如き装置において
は、ハンガーｌＯは、これが挿入できる８２の如き切欠
きを有する板８０により保持される。この板８０は、ハ
ンガーが８費とされる時は何時でも炉に対して溶接され
るスタッド８４と８６のねし部により炉に対してねじ止
めされる０図示の如く溶接されたスタッドに対してポル
）ｌトめするよりはこの板８０を炉に対してボルト市め
することが本発明の範囲内に含まれる。第９図の装置は
、最小限の溶接酸で定置される多くのハンガー要素のた
めの場所を許容する。

いくつかの望ましい実施態様に関して記述したが、′−
＋４１Ｊ業者にとっては、明らかでありかつ本文ならひ
に特許請求の範囲に含まれるべき本発明の装置における
ハンガー装置における他の変更例が存イ資することは明
らかであろう。本装置は、比較的友きな保持面あるいは
異なる形状の支持および保持面を形成することもできる
。更に、リボン型加熱要素と共に使用される時には、リ
ボンがハンガーを通過する時これを保持するためツー、
りを１部列においてド方に向かせてハンガーを素を取付
けることは明らかであろう。更に、本装置は炉に対する
セラミック繊維絶縁のモジュールまたはブランケット装
置の双方によって例示したが、この装置は炉のセラミ−
／り絶縁のための他の取付は装置又は質なった種類のセ
ラミック繊維モジュールと扶に使用することもできるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の支持装置を示す側面図、第２図は本発
明による支持装置を示す乎面図、第３図は本発明の支持
装置を示す端面図、第４図、第５図および第６図は第１
図、第２図および第３図に小された支持装置を保持する
ためのクリップを示すそれぞれ側面図、平面図および端
面図、第７図は本発明の支持装置をモジュールにより絶
縁された炉内に完全に取付けた状態を承す電気炉の部分
斜視図、第８図は繊維のブランケットで絶縁され、本発
明のハンガー装置が内部に取付けられた炉を小す斜視図
、および第９図は１つの簡単なりリンズがいくつかのハ
ンガー要素を支持する別の支持装置を示す斜視図である
。 １０・・・バンカー要素、１２・・・胴部、１ト・フッ
ク部分、１６・・・保持部分、　＋８・・・傾斜部分、
２２・・・支持面、２４・・・支持面、２６・・・尖端
部、２８・・・頂部、３ｏ・・・クリップ、３２・・・
スロット、３４，３５・・・面、３Ｂ、３８・・・腔部
。 ４０・・・炉、４２・・・外殻部、４４川バツテン板、
４８・・・クリップ、４７・・・支持片、５ｏ・・・モ
ジュール、５２・・・ロット・ヒータ、６０・・・炉、
６２．６３．６４，６５．８６・・・セラミック繊維、
６Ｂ−・・スタッド、７ｏ・・・スタヤド、　８０・・
・板、１３２・ＩＩＪ欠き、８４．８Ｂ・・・スタッド
。 ４４３− ＬＬ　　　　　　　　　　　　Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミ−１り繊維で絶縁した炉内において電気的加
   熱要素を懸架する装置において、炉の壁面に対して固定
   されたクリ−２プと、前記クリップに挿入するためのセ
   ラミック・ハンガー要素とを具備し、該セラミック会ハ
   ンガー要素はフックの形態の外端部と、前記クリップ内
   に挿入するための保持部分とを有し、該保持部分は更に
   前記フック部分に対して荷喧が加わる時前記クリップに
   対してチ接する支持面を有し、前記セラミック・ハンガ
   ーは四に前記フックと前記保持部分との間に、前記炉を
   絶縁するセラミック繊維を賞通して延長する如き長さの
   略々矩形状の断面形状を呈する接合部分を有することを
   特徴とする装置。 ２、前記セラミック拳ハンガー要素は高さが巾の２倍量
   Ｈの断面形状を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ３、前記フックと保持部分を接合する前記胴部材が丁字
   形の水モ方向断面を形成する保持部分に対して接合する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４、・連のクリップ部材を支持する帯材を更に設けるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５、前記帯材を前記炉の壁面に対して固定する装置を史
   に設けることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   装置。 ６、前記ハンガーが、実質的にムライト、コルプライト
   およびその混合物からなるグループから選択された材料
   から形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ７、前記フックを越える前記ハンガ一部材の端部が点に
   おいて終ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ８、セラミック繊維の炉の壁面において使用する高温度
   用ハンガーにおいて、前記ノ＼ンガーの胴部に対して略
   々直角に配置された保持部分に対して細長い略々矩形状
   断面の胴部材により結合された外端部に配置されたフッ
   クを有する長い部材を具備することを特徴とする高温度
   用ノ＼ンガー。 ９、前記の長い胴部がその巾の２倍以−Ｌの高さを４１
   することを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のハン
   ガー。 １０、前記バンカーが、実質的にムライト、コルプライ
   トおよびその混合物からなるグループから選択された材
   料から形成されることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項記載の７Ｘンガー。 １１、前記フックを越える前記ハンガ一部材の端部が点
   状であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   ハンガー。 １２、前記保持部分に対するフック部分の縁部が前記ハ
   ンガーの胴部に向ってゆるやかな傾斜を有することを特
   徴とする特許請求の範囲＄１１項記載の１３、全長が約
   ２５４＠膿（１０インチ）よりも長いことを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載のハンガー。 ＋４．前記ツー２りがその外端部において点で終ること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載のバンカー。 ＋５．炉内に電気的加熱要素を組付ける方法において、
   保持部材を炉の外郭部りに固定し、セラミ・ンク・バン
   カー要素を前記保持部材内に挿入する工程を含み、前記
   セラミックバンカー要素は前記炉の外郭部からその内部
   に向けて延長しかつフック部分で経る胴部において略々
   矩形状の断面を有し、かつ前記保持部材に対して嵌合し
   てこれと当接するための支持面を有し、前記炉壁に対し
   て、前記ハンガーの前記フック部分がセラミック繊維の
   絶縁を越えて延長するような肉厚のセラミック繊維製の
   絶縁を固定し、そして電気的加熱要素を前記セラミック
   ーハンガーのフンクに対して設定する１″程からなるこ
   とを特徴とする方法。 １６、前記保持部材が金属製であり、かつ前記炉の外郭
   部に対して溶接されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１５項記載の方法。 １７、前記セラミック・ハンガー要素がその肉厚の２倍
   量ヒの東直方向高さを有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１５項記載の方法。 １Ｂ、前記保持部材が前記／＼ンガーの略々矩形状の部
   分の挿入のための略々矩形状の切欠きを有する略々Ｕ字
   形をすすることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記
   載の方法。 １９、前記セラミック繊維の絶縁がモジュールからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。 ２０、前記セラミック繊維の絶縁がブランケットからな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載のｈ法
   。 ２１、…１記電気的加熱費素がロッドの形態を呈するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方１人。 ２２、前記電気的加熱要素がコイルの形態をソすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。 ２３、前記電気的加熱要素がリボンの形態を呈すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。 ２４、金属製の炉外郭部と、該外郭部に対して固定され
   たクリップ装置と、前記炉の外郭部と重合するセラミ−
   ７り繊維の絶縁と、前記クリ−、プ装置に挿入されたセ
   ラミ−２り・バンカーとからなる電気的に加熱する炉に
   おいて、前記ハンガーは、長い略々矩形状の断面の胴部
   材により前記ハンガーの胴部に対して略々直角に配置さ
   れた保持部分に対して結合されたその外端部に配置され
   たフックを右する長い部材を具備し、前記ハンガーヒに
   定置された少なくとも１つの電気的加熱要素を含むこと
   を特徴とする炉。 ２５、前記の長い胴部がその巾の２倍量ヒの高さを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２４項記載の炉。 ２８、前記ハンガーが、実質的にムライトコフレアライ
   トおよびその混合物からなるグループから選択された材
   料から形成されることを特徴とする特許請求の範囲第２
   ４項記載の炉。 ２７、前記フックを越える前記／＼ンガ一部材の端部が
   点状であり、前記炉が約９８２℃（ｔｅｏｏ？）以上に
   おける連転に適することを特徴とする特許請求の範囲第
   ２４項記載の炉。 ２８、一連のクリップ部材を保持する帯材を更に設ける
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２４項記載の炉。