WO1987003079A1 - Corps chauffant autoporteur pour fours electriques et four electrique avec ce corps chauffant - Google Patents

Corps chauffant autoporteur pour fours electriques et four electrique avec ce corps chauffant Download PDF

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WO1987003079A1
WO1987003079A1 PCT/HU1986/000058 HU8600058W WO8703079A1 WO 1987003079 A1 WO1987003079 A1 WO 1987003079A1 HU 8600058 W HU8600058 W HU 8600058W WO 8703079 A1 WO8703079 A1 WO 8703079A1
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radiator
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PCT/HU1986/000058
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Inventor
Lajos LUDÁNYI
Jutka HÁRSY
István BIRÓ
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Mikron Ipari Es Szolgaltato Kisszovetkezet
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Mikron Ipari Es Szolgaltato Kisszovetkezet
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
    • H05B3/66—Supports or mountings for heaters on or in the wall or roof

Definitions

  • the invention relates to a self-supporting radiator for electric ovens, which is made of a resistance wire or profile, or tape or an induction coil, this radiator being designed in a known manner spiral or folded and according to the invention spacers made of heat-resistant and electrical between the turns of the radiator insulating material are arranged.
  • the heat distribution of the furnace can be dimensioned differently along its longitudinal or vertical axis.
  • the individual radiator sections with different winding increases can also be provided with an electrical supply line.
  • spacers are arranged at the end of the heating coil or the folded radiator, each of which only one side rests on the heating resistor, the projecting ends of the fastening pins of these spacers being provided with a stop. Since the heating elements are self-supporting, their assembly and replacement is easier and cheaper than with conventional furnace designs.
  • Fig.6A-C radiator with circular shape in I'ups looks.
  • the inventive, designed with resistance or inductive radiator 2 consists of a resistance wire 5 or profile or a band 6 or an inductive winding, whereby spacers 8 made of heat-resistant and electrically insulating material are arranged between the turns. These are preferably made of aluminum oxide or porcelain, but can also be made of insulating stone or quartz. Two, preferably three spacers 8 are preferably arranged symmetrically per turn. Each spacer 8 is provided with a bore 1, these bores being arranged parallel to the longitudinal axis of the radiator 2.
  • Fastening pins 7 are arranged in the bores and consist of a heat-resistant material or, in the case of resistance heating systems, preferably of a material identical to the material of the radiator.
  • the fastening pin 8 is arranged continuously between the spacers 8 located in a row.
  • the fastening pin consists of an electrically insulating material, for example a ceramic material.
  • On the two opposite sides of the spacers 8 grooves h 1 , h p are formed, in which the heating wire, the profile or the band rests, and which are the shape and curvature r 1 , r 2 , r 3 of the resistance wire 5 or Adapt induction winding wire, profile or ribbon 6.
  • the distance h 1 , h 2 between the mutually opposite grooves corresponds to the increase in the number of turns of the radiator.
  • the fastening pins 7 protrude beyond the radiator, fasten it in the longitudinal direction and make it self-supporting.
  • At the end of the last turn of the heating coil or the folded radiator spacers 10 are also arranged, so only one rest on one side of the radiator with the other side exposed.
  • a stop 4 is formed at the end of the fastening pins projecting beyond these spacers.
  • the end of the spacers 8 projecting beyond the level of the radiator lies on the ceramic casing 9 of the furnace 3. This ensures a gap between the radiator and the external heat insulation.
  • the dimensions of this intermediate space can be adjusted by means of the spacers formed with a suitably selected height and at the same time the centering of the radiator is also released.
  • a row of spacers arranged at an angle of 60 ° has proven to be extremely advantageous.
  • Spacers with different thicknesses v 1 , v 2 can also be used along the longitudinal axis of the radiator.
  • the spacers with different thickness By using the spacers with different thickness, the winding increase of the radiator changes and along the longitudinal or vertical axis of the furnace, sections with different heat profiles are formed. Such sections with different heat profiles were formed in the previous solutions by separate electrical leads. These separate feed lines are not required in the solution according to the invention, which simplifies the construction.
  • the spacers fix them and keep them centered.
  • the spacers according to the invention can also be used for heating plates, radiant heaters and ovens with a square profile. In this case, the dimensions determine the distribution and number of spacers.
  • the material used for the fastening elements is preferably an oxide ceramic of appropriate purity formed by extrusion. However, if only a small number of items are to be produced, it is expedient and more economical to manufacture the molded pieces from insulating stone by means of chip removal and to subject them to a thermal treatment at a temperature of 1100-1200 ° C.

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  • Resistance Heating (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

SELBSTTRAGENDER HEIZKÖRPER FÜR ELEKTRISCHE ÖFEN SOWIE ELEKTRISCHER OFEN MIT DIESEM HEIZKÖRPER
Die Erfindung betrifft einen selbsttragenden Heizkörper für elektrische Öfen, welcher aus einem Widerstandsdraht oder Profil, oder Band oder einer Induktionsspule gefertigt ist, wobei dieser Heizkörper in bekannter Weise spiralenförmig oder gefaltet ausgebildet ist und gemäss der Erfindung zwischen den Windungen des Heizkörpers Distanzstücke aus wärmebeständigem und elektrisch isolierendem Material angeordnet sind.
Gemäss dem heutigen Stand der Technik werden die Heizkörper für elektrische Öfen nach einer der untenstehenden Methoden gefertigt:
- bei Verwendung eines Drahtes oder Bandes mit einem Durchmesser bis zu 2 mm werden diese auf ein keramisches oder Quarzrohr aufgewickelt und durch Auftragen einer entsprechenden Isoliermasse befestigt,
- bei grösseren Leistungen sind Drähte oder Bänder mit grö sserem Querschnitt erforderlich, wobei diese auf eine Schablone mit entsprechendem Windungsanstieg aufgewickelt und mittels einer entsprechenden Isoliermasse befestigt werden.
Die anhand dieser Methoden ausgebildeten Öfen, bzw. deren Heizkörper weisen folgende Mängel auf:
Die Anwendung eines keramischen Rohres und einer Isoliermasse führt zu einem bedeutend höheren Energieverbrauch als der Arbeitsraum ansonsten beanspruchen würde und infolge des sich daraus ergebenden höheren Temperaturbedarfes verkrümmen sich bei Operationen unter einer Temperatur von 1200°C und höher die Keramik- oder Quarzrohre in kurzer Zeit und die Heizkörper müssen häufig ausgetauscht werden. Bei höheren Temperaturen korrodieren die Verunreinigungen der verwendeten Masse, des erweichenden Quarz- oder Keramikrohres die Heizspirale oder das Band, wodurch die Lebensdauer kürzer wird. Zur Herstellung der Heizspirale oder des gefalteten Heizkörpers ist eine spezielle Einzweckmaschihe erforderlich und zum Auftragen der Bindemasse werden ebenfalls spezielle Schablonen beansprucht. Diese Mängel werden von dem erfindungsgemäss ausgebildeten Heizkörper behoben. Die Lebensdauer der Heizkörper wird länger und der Energieverbrauch wird niedriger.
Erfindungsgemäss sind selbsttragende Heizkörper für elektrische Öfen geschaffen, die aus einem Widerstandsdraht oder Profil oder Band gefaltet oder spiralförmig ausgebildet sind, wobei zwischen den Windungen oder Faltungen des Heizkörpers je Windung oder Fätung mindestens zwei- vorzugsweise drei- vorzugsweise symmetrisch angeordnete Distanzstücke aus einem wärmebeständigen und elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise keramischen Material, Isolierstein, Quarz,
Porzellan angebracht sind. In jedem der Distanzstücke ist eine Bohrung ausgebildet, welche zu der Längsachse des Heizkörpers parallel liegt. Durch die Bohrungen ist ein Befestigungsstift durchgeführt, welcher aus einem wärmebeständigen Material, vorzugsweise einem mit dem Material des Heizkörpers identischen Material besteht und zwischen den in je einer Reihe angeordneten Distanzstücken durchlaufend angeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Heizkörpers sind entlang der Längsachse des Ofens zwischen den einzelnen Windungen des Heizkörpers Distanzstücke mit verschiedener Dicke angeordnet.
Durch die Anwendung solcher Distanzstücke ändert sich der Windungsanstieg des Heizkörpers und entlang der Längsoder Höhenachse des Ofens bilden sich Abschnitte mit verschiedenem Wärmeprofil aus. Derartige Abschnitte mit verschiedenem Wärmeprofil könnten bei den bisherigen Lösungen nur durch gesonderte elektrische Zuleitungen ausgebildet werden. Diese gesonderten Zuleitungen werden bei der erfindungsgemässen Lösung überflüssig, und die Konstruktion wird vereinfacht.
Von den o.g., mit entsprechenden Distanzstücken versehenen Heizkörpern können erfindungsgemäss auch Öfen geschaffen werden, welche mit einem aus einem Widerstandsdraht oder einem Band oder einem Profil, sowie Distanzstücken und Befestigungsstiften bestehenden Heizkörper,weiterhin mit einer keramischen Umhüllung versehen sind,wobei auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Distanzstücke Rillen ausgebildet sind, welche der Form und Krümmung des Widerstandsdrahtes, Profils oder Bandes angepasst sind. In diesen Rillen liegt der Widerstandsdraht, das Profil oder das Band auf, und der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Rillen entspricht dem Windungsanstieg des Heizkörpers, während das über den Aussendurchmesser der Heizspirale hinausragende, bzw. aus der Ebene des gefalteten Heizkörpers herausragende Ende der einzelnen Distanzstücke auf der keramischen Umhüllung des Ofens aufliegt.
Nach einer bevorzugten Ausführungs form des erfindungsgemässen Ofens ist der Windungsanstieg des Heizkörpers entlang der Längsachse des Ofens und/oder in Höhenrichtung mittels Distanzstücke mit verschiedener Dicke veränderbar ausgebildet.
Dadurch kann die Wäremverteilung des Ofens entlang der Längs- oder Höhenachse desselben unterschiedlich bemessen werden. Dabei können auch die einzelnen Heizkörperabschnitte mit verschiedenem Windungsanstieg mit jeweils einer elektrischen Zuleitung versehen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Ofens sind an dem Ende der Heizspirale oder des gefalteten Heizkörpers Distanzstücke angeordnet, deren jeweils nur eine Seite auf dem Heizwiderstand aufliegt, wobei die herausragenden Enden der Befestigungsstifte dieser Distanzstücke mit einem Anschlag versehen sind. Da die Heizelemente selbsttragend sind, ist ihre Montage und ihr Austausch einfacher und kostengünstiger als bei den herkömmlichen Ofenkonstruktionen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:
Fig 1A-1C Distanzstück zu dem erfindungsgemässen
Heizkörper, mit gekrümmten Rillen in Draufsicht und mit verschiedener Dicke in Seitenansicht, Fig.2A-C Distanzstück wie bei Fig. 1A-1C jedoch mit
V-förmigem Rillenprofil, Fig.3A-C Distanzstück wie bei Fig. 1A-1C jedoch mit ungekrümmten Rillen und kombiniertem Rillenprofil, Fig. 4- Heizkörper in Seitenansicht,
Fig. 5 Heizkörper mit Meanderform in Draufsicht, Fig.6A-C Heizkörper mit Kreis form in I'raufsieht. Der erfindungsgemässe, mit Widerstand ausgebildete oder induktive Heizkörper 2 besteht aus einem Wüerstandsdraht 5 oder Profil oder einem Band 6 oder einer induktiven Wicklung, wobei zwischen den Windungen dessen aus wärmebeständigem und elektrisch isolierendem Material gefertigte Distanzstücke 8 angeordnet sind. Diese bestehen vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder Porzellan, können aber auch aus Isolierstein oder Quarz gefertigt werden. Pro Windung werden zwei, vorzugsweise drei Distanzstücke 8 vorzugsweise symmetrisch angeordnet. Jedes Distanzstück 8 ist mit einer Bohrung 1 versehen, wobei diese Bohrungen zu der Längsachse des Heizkörpers 2 parallel angeordnet sind. In den Bohrungen sind Befestigungsstifte 7 angeordnet, die aus einem wärmebeständigen Material oder im Falle von Widerstandsheizungen vorzugsweise aus einem mit dem Material des Heizkörpers identischen Material bestehen. Der Befestigungsstift 8 ist zwischen den in jeweils einer Reihe befindlichen Distanzstücken 8 durchlaufend angeordnet. Bei den Induktionsheizkörpern besteht der Befestigungsstift aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. aus einem keramischen Material. An den beiden gegenüberliegenden Seiten der Distanzstücke 8 sind Rillen h1, hp ausgebildet, in denen der Heizdraht, das Profil oder das Band aufliegt, und die sich der Form und der Krümmung r1, r2, r3 des Widerstandsdrahtes 5 oder des Induktionswicklungsdrahtes, des Profiles oder des Bandes 6 anpassen. Der Abstand h1, h2 zwischen den einander gegenüberliegenden Rillen entspricht dem Windungsanstieg des Heizkörpers. Das Ende des über den Aussendurchmesser der Heizspirale hinausragenden Teiles der einzelnen Distanzstücke, bzw. des aus der Ebene des gefalteten Heizkörpers heruasragenden Teiles der Distanzstücke liegt auf ier keramischen Umhüllung 9 des Ofens 3 auf.
Die Befestigungsstifte 7 ragen über den Heizkörper hinaus, befestigen diesen in Längsrichtung und gestalten diesen selbsttragend. An dem Ende der letzten Windung der Heizspirale oder des gefalteten Heizkörpers sind ebenfalls Distanzstücke 10 angeordnet, die so nur ein seitig auf dem Heizkörper aufliegen, während ihre andere Seite freiliegt. An dem Ende der über diese Distanzstücke hinausragenden Befestigungsstifte ist ein Anschlag 4 ausgebildet. Wie bereits erwähnt wurde, liegt das über die Ebene des Heizkörpers hinausragende Ende der Distanzstücke 8 auf der keramischen Umhüllung 9 des Ofens 3 auf. Dadurch wird ein Zwischenraum zwischen dem Heizkörper und der äusseren WärmeIsolierung gesichert. Die Abmessungen dieses Zwischenraumes können mittels der mit einer zweckmässig ausgewählten Höhe ausgebildeten Distanzstücke eingestellt werden und gleichzeitig damit wird auch die Zentrierung des Heizkörpers gelöst. Als äusserst vorteilhaft hat sich in dieser Hinsicht eine unter einem Winkel von 60° angeordnete Distanzstückreihe erwiesen. In anderen Fällen, z.B. bei Anwendung einer Isolationsdecke ist es vorteilhaft, die symmetrisch angeordneten Distanzstücke je Windung um 30° verdreht anzuordnen. Auf diese Weise bilden die Distanzstücke entlang des Heizkörpers eine Reihe, auf welche das Isolationsmaterial mit Sicherheit aufwickelbar ist und dabei der gewünschte Zwischenraum ebenfalls gesichert werden kann.
Entlang der Längsachse des Heizkörpers sind auch Distanzstücke mit verschiedener Dicke v1, v2 verwendbar. Durch die Anwendung der Distanzstücke mit verschiedener Dicke ändert sich der Windungsanstieg des Heizkörpers und entlang der Längs- oder Höhenachse des Ofens bilden sich Abschnitte mit verschiedenem Wärmeρrofil aus. Derartige Abschnitte mit verschiedenem Wärneprofil wurden bei den bisherigen Lösungen durch gesonderte elektrische Zuleitungen ausgebildet. Diese gesonderten Zuleitungen sind bei der erfindungsgemässen Losung nicht erforderlich, wodurch die Konstruktion vereinfacht wird.
Es können natürlich ausser der Anwendung der Abschnitte mit verschiedenem Windüngsanstieg auch gesonderte elektrische Zuleitungen verwendet werden, dadurch können die Unterschiede zwischen den Abschnitten mit verschiedenem Wärmeprofil weiter verschärft werden.
Bei Anwendung von inneren Quarz- oder Keramikröhren befestigen die Distanzstücke diese und halten diese zentriert. Bei Heizplatten, Wärmestrahlern und Öfen mit Viereckprofil können die erfindungsgemässen Distanzstücke ebenfalls verwendet werden, in diesem Falle bestimmen die Dimensionen die Verteilung und Anzahl der Distanzstücke.
Als Material für die Be festigungselemente dient vorzugweise durch Fliesspressen geformte Oxidkeramik von entsprechender Reinheit. Sollte jedoch nur eine geringe Stückzahl gefertigt werden, ist es zweckmässig und wirtschaftlicher, die Formstücke aus Isolierstein mittels Spanabhebung zu fertigen und bei einer Temperatur von 1100-1200ºC einer thermischen Behandlung zu unterziehen.
Die gemäss der Erfindung ausgebildeten Heizkörper haben folgende Vorteile:
- Kostenaufwendige Heizkörper, auf denen die Heizspiralen aufgewickelt sind oder in denen diese angeordnet sind, sind nicht erforderlich.
- Die Befestigung der Heizdrähte ist endgültig gelöst. - Das Auftragen von Ofenmasse fällt weg.
- Die Lebensdauer der Elemente erhöht sich, da der Heizdraht nur mit den Befestigungselementen aus Oxidkeramik mit hohem Reinheitsgrad in Berührung steht, aus den sonstigen Konstruktionsteilen des Ofens (Quarz, Schamotte) können keine Verunreinigungen hineindiffundieren.
- Die Befestigungsstücke bestimmen den Windungsanstieg der Spirale genau. Durch Verwendung von Formstücken mit verschiedener Dicke kann ier Windungsanstieg innerhalb eines Heizelementes beliebig verändert werden. - Da Heizelemente selbsttragend sind, ist ihre Montage und ihr Austausch einfacher und kostengünstiger als bei den herkömmlichen Ofenkonstruktionen.
- Infolge des Wegbleibens des Keramikrohres und d er Isoliermasse kann eine bedeutende Energieeinsparung erzielt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Selbsttragender Heizkörper für elektrische
Öfen, die aus einem Widerstandsdraht (5) oder Profil (5) oder Band (6) gefaltet oder spiralförmig ausgebildet sind, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, dass zwischen den Windungen oder Faltungen des Heizkörpers (2) je Windung oder Faltung mindestens zweivorzugsweise drei- vorzugsweise symmetrisch angeordnete Distanzstücke (8) aus einem wärembeständigen und elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise keramischen Material, Isolierstein, Quarz, Porzellan angebracht sind, wobei in jedem der Distanzstücke (8) eine Bohrung (1) ausgebildet ist, welche zu der Längsachse des Heizkörpers (2) parallel ist, dass weiterhin durch die Bohrungen ein Befestigungsstift (7) durchgeführt ist, welcher aus einem wärmebeständigen Material, vorzugsweise einem mit dem Material des Heizkörpers identischen Material besteht und zwischen den in je einer Reihe angeordneten Distanzstücken (8) durchlaufend angeordnet ist.
2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, dass entlang der Längsachse des Ofens zwischen den einzelnen Windungen des Heizkörpers (2) Distanzstüoke (8) mit verschiedener Dicke (v1, v2) angeordnet sind.
3. Elektrischer Ofen mit einem Heizkörper nach Anspruch 1, wobei dieser Ofen mit einen aus einem Widerstandsdraht (5), einem Band(6) oder einem Profil (5) Distanzstücken (8) und Befestigungsstiften (7) bestehenden Heizkörper (2) sowie einer keramischen Umhüllung (9) versehen ist, dadurch g e k e nn z e i c hn e t, dass auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Distanzstücke (8) Rillen (h1 , h2) ausgebildet sind, welche der Form und Krümmung (r1, r2, r3) des Widerstandsdrahtes (5), Profils (5) oder Bandes (6) angepasst sind und in welchen der Widerstandsdraht (5), das Profil (5) oder das Band (6) aufliegt, dass weiterhin der Abstand (h1, h2) zwischen den einander gegenüberliegenden Rillen dem Windungsanstieg des Heizkörpers (2) entspricht, während das über den Aussendurchmesser der Heizspirale (5) hinaus ragende Ende der einzelnen Distanzstücke (8) auf der keramischen Umhüllung (9) des Ofens (3) aufliegt.
4. Elektrischer Ofen nach Anspruch 3, dadurch ge k e nn z e l e hn e t, dass entlang der Längsachse des Ofens (oder in Höhenrichtung) der Windungsanstieg des Heizkörpers mittels Distanzstücke (8) mit verschiedener Dicke (v1, v2) sich ändernd ausgebildet ist.
5. Elektrischer Ofen nach Anspruch 4, dadurch g e k e nn z e i c h n e t, dass die einzelnen Heizkörperabschnitte mit verschiedenem Windungsanstieg mit jeweils einer elektrischen Zuleitung versehen sind
6. Ofen nach den Ansprüchen 3, 4, 5, dadurch g e k e nn z e i c hne t, dass an dem Ende der Heizspirale (5) oder des gefalteten Heizkörpers (6) Distanzstücke (10) angeordnet sind, deren jeweils nur eine Seite auf dem Heizwiderstand aufliegt, wobei die herausragenden Enden der Befestigungsstifte (7) dieser Distanzstücke mit einem Anschlag versehen sind.
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