DE1966175C3

DE1966175C3 - Elektrischer Ofen mit einem Heizelement und einer Vorheizung. Ausscheidung aus: 1925087

Info

Publication number: DE1966175C3
Application number: DE1966175*A
Authority: DE
Inventors: Anne-Marie Meudon Anthony Geb. Barbier; Krzysztof Tigy Dembinski; Michele Fontenay De Fleury Faucher Geb. Dupre
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1974-01-03
Also published as: DE1925087B2; DE1925087A1; DE1966175B2; US3571476A; US3709998A; DE1966175A1; GB1278658A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Ofen mit wenigstens einem Heizelement aus einem feuerfesten oxydationsbeständigen Material, welches zwei halbzylindrische Hohlteile aufweist, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben, an einem ihrer Enden mit Strom versorgt werden und an ihrem ande ren Ende durch einen gemeinsamen zylindrischen Abschnitt miteinander verbunden sind, und mit einer Vorheizung, die das Heizelement umgibt, wobei diese Baugruppe im Innern eines wärmeisolierenden Mantels angeordnet ist.

Aus der Patentschrift 24 010 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin ist ein Strahler für Hochvakuum- oder Schutzgasöfen bekannt, der aus einem geflochtenen Drahtnetz in Zylinderform und einem darin angeordneten Blechzylinder besteht, wobei jeweils das Drahtgeflecht und der Blechzylinder am unteren Ende über einen Flansch auf ringscheibenförmigen Stromzuführungen aufliegen. Bei einem derartigen Ofen treten hinsichtlich der Halterung des Heizelementes nicht die Probleme auf wie bei dem eingangs beschriebenen elektrischen Ofen, bei dem das Heizelement, wie in der nicht vorveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 1 925 087 von der Anmelderin vorgeschlagen, mit einer Vorheizung versehen wird.

Das Heizelement eines solchen Hochtemperaturofens wird zunächst durch die Vorheizung so stark erwärmt, daß es elektrisch leitend wird, worauf es durch Stromzuführung bis über 2000° C erhitzt wird. Bei einem Kontakt des Heizelementes mit den die Vorheizung bildenden Teilen würde bei derartigen Temperaturen die nachteilige Bildung eines Eutektikums an der Kontaktstelle begünstigt. Ferner muß berücksichtigt werden, daß die Halterung trotz der bei höheren Temperaluren auftretenden Leitfähigkeit keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den halbzyündrischen Teilen des Heizelementes bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Ofen der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß das Heizelement auch bei sehr hohen Temperaturen ohne gegenseitige Beeinflussung mit den die Vorheizung bildenden Teilen und ohne

die Gefahr einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den das Heizelement bildenden Teilen gehalten wird. Ferner soll eine Überhitzung der Vorheizung vermieden werden und ein störungsfreier Betrieb des Ofens auch über längere Zsit gewährleistet sein.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Halterung zwischen dem Heizelement und den die Vorheizung bildenden Teilen vorgesehen ist, an der das Heizelement auf der Seite der Stromzuführung auigehängt ist, während es mit dem anderen Ende in den Ofenraum hineinragt, wobei die Halterung einen direkten Kontakt zwischen dem Heizelement und den die Vorheizung bildenden Teilen verhindert.

Durch die Aufhängung des Heizelementes auf der Seite der Stromzuführung ergeben sich zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten der Halterung, die einerseits einen Kontakt mit der Vorheizung und andererseits eine elektrische Leitung am Heizelement über die Halterung verhindern.

Nach einer Weiterbildung wird zur Verhinderung der Bildung eines Eutektikums zwischen Heizelement und Vorheizung die Halterung aus Elementen aus einem oxydationsbeständigen Material, beispielsweise einem Metall aus der Gruppe der Platinmetalle, beispielsweise in Form einer Zwischenlage ausgebildet.

Nach einer anderen Weiterbildung besteht die Halterung aus zwei haibzylindrischen Hohlteilen, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben, damit sie auch bei eventuellen Verwerfungen auf Grund der hohen Temperatur nicht miteinander in Berührung kommen und keine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann zur einfacheren Anordnung und Zentrierung die Halterung als ein längs seiner Achse teilweise geschlitztes Rohr ausgebildet werden. Bei diesen Ausführungsformen ist vorteilhaftenveise die Halterung mit einem Ende in einem gekühlten Sockel befestigt, wobei die halbzylindrischen Hohlteile des Heizelementes mit den beabstandeten Enden gehalten werden, so daß durch die Kühlung die miteinander in Verbindung stehenden Teile der Halterung keine so hohe Temperatur erreichen und damit auch nicht elektrisch leitend werden. Der Sockel kann hierbei zugleich als Teil der Halterung und zu deren Zentrierung dienen.

Eine einfache Ausführungsform der Halterung besteht darin, daß eine Platte mit einei zentralen Öffnung vorgesehen ist, an deren Rand das Heizelement aufgehängt ist, wobei die Platte in zwei Teile geteilt ist, die durch einen Verbindungssteg miteinander verbunden sind, der außerhalb der heißen Zone liegt und dadurch nicht elektrisch leitend wird.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die beiden halbzylindrischen Teile der Halterung jeweils einen ersten Flansch auf, der sich nach außen erstreckt und auf dem wärmeisolierenden Mantel aufliegt, sowie einen zweiten Flansch, der sich nach innen erstreckt und das Heizelement trägt. Auch bei dieser Ausführungsform hängt das Heizelement frei in den Ofeniraum, ohne daß es mit den die Vorheizung bildenden Teilen in Berührung kommt.

Vorteilhafterweise besteht die Halterung sowie das Heizelement aus feuerfesten Oxyden, die nicht miteinander reagieren, so daß auf eine Zwischenlage aus oxydationsbeständigeni Material zwischen diesen Teilen verzichtet werden kann.

Für eine zweckmäßige Arbeitsweise des Ofens hinsichtlich der Vorheizung des Heizelementes sind Stromzuführungen vorgesehen, die einen Vorheizkreis und einen Speisekreis für das Heizelement aulweisen, wobei der Vorheizkreis ein Element zur Regulierung der Intensität des Vorheizens und der Speisekreis einen Belastungswiderstand aufweist, welcher ίο die beginnende elektrische Leitfähigkeit des Heizelementes anzeigt und die Unterbrechung der Speisung des Vorheizkreises -auslöst, damit die Vorheizung nicht überhitzt wird.

Damit in dem Heizelement des Ofens, das durch die Halterung so aufgehängt ist, daß wenigstens ein Ende des Heizelementes zum Einführen einer Probe od. dgl. offen ist. die Probe einfach eingeführt und gehalten werden kann, wird vorteilhafterweise ein Rohrstück vorgesehen, das an jedem Ende mehrere Spannbacken aufweist, die nach Art eines Spannfutters betätigbar sind und das Einspannen einer im Heizraum des Heizelementes anzuordnenden Probe längs zweier Umfangsebenen ermöglichen, wodurch die Probe koaxial in dem aufgehängten Heizelement gehalten werden kann, ohne daß es mit diesem oder dessen Halterung in Berührung kommt.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen

F i g. 1 bis 6 verschiedene Ausführungsformen einer Halterung für das Heizelement zeigen;

F i g. 7 zeigt in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform einer Halterung;

Fig. 8 stellt in einem Längsschnitt eine Halterung für ein in anderer Weise ausgebildetes Heizelement dar;

F i g. 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen elektrischen Ofen mit einer erfindungsgemäßen Halterung des Heizelementes im Ofenraum; Fig. 10 zeigt in einer Schnittansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halterung;

F i g. 11 stellt ein Schaltbild der Stromzuführungen für das Heizelement mit einem Vorheiz- und einem Speisekreis dar.

Nach den F i g. 1 bis 6 weist ein Heizelement 1 zwei konkave halbzylindrische Teile 1 α und 1 b auf, die einander gegenüberliegend in einem geringen Abstand voneinander angeordnet und an einem Ende durch einen gemeinsamen zylindrischen Abschnitt 2 miteinander verbunden sind, während ihre freien Enden 3 und 4 mit elektrischem Strom gespeist werden. Von diesen beiden halbzylindrischen Teilen la und 1 b wird ein Heizraum C begrenzt. An den freien Enden 3 und 4 des · Heizelementes 1 ist jeweils ein Flansch 5 vorgesehen, der sich nach außen erstreckt und zur Halterung des Heizelementes im Ofenraum dient.

Damit man an den für die Halterung vorgesehenen

freien Enden 3 und 4 des Heizelementes eine Temperatur unter 1700⁰C erhält, während die Temperatur im Heizraum C über 2000° C liegt, werden die Abmessungen r und dr so ausgelegt, daß diese ausgehend von den beiden freien Enden zum gemeinsamen

65 Abschnitt 2 hin abnehmen. Zur Vermeidung von Lichtbögen an den kalten Teilen ist der Abstand d zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern der halbzylindrischen Hohlteile 1 α und 1 ft so ausge-

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el. daß er ausgehend von den freien Enden bis zu gewählt. JaLi sie nicht miteinander reagieren. Andern iieineinsamen Abschnitt 2 hin abnimmt. Bei der demfalls müßte /wischen diesen ein Bauteil aus oxy-AusHihrunesform nach Fi g. 3 a ist beispielsweise für dationsbeständigem Metall angeordnet werden. Beeinen Zonenschmelzvorgang dieser gemeinsame Ab- -teht das Heizelement, au? Zirkoniumoxyd, so kann ^hnitt 2 zu einem Rin£ verkleinert. " 5 vorteilhafterweise diese¹- Material auch für die Haite-

D;e in F ic. 7 dargestellte Ausfühiungsform eires rung verwendet werden.

Heizelementes unterscheidet sich \on den vorausge- Bei der Ausführungsform nach den Pig. I und 2

nenden dadurch, daß der für die Halterung vorgese- ist die Halterung als ein längs seiner Achse teilweise hene Flansch 8 sieh nach innen in den Heizraum C geschlitzt.:-, "ohr 50 aus einem feuerfesten Oxyd auserstreckt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 io gebildet. Über einen gewissen Längsabschnitt des INt das Heizelement mit einem zusätzlichen Heiz- Rohres 50 erstrecken sich zwei Schlitze 50«. die ausraum (T ausaebildet. so daß der Heizraum C eine gehend \om Ende der Stromzuführung des Heizelesciu orotic isotherme Zone bildet. Zu diesem Zweck rncntes bzw. von den Flanschen5 bis zu einem Verbesteht das Heizelement aus zwei rohrförmigen EIe- bindungsahschnitt etwas schmäler werden. Der Inmentenll und 12. die am einen Ende bei 11a bzw. 15 nendurchmesser P de« Rohres wird so gewählt, daß 12(i beispielsweise mittels eines Pulvers verbunden die beiden halbzylindrischen Teile des Heizelcmensind. das mit dem Material der rohrförmigen EIe- tes 1 durch den Flansch 5 auf den Enden der beiden menie ein Eutektikum bildet. Das jeweils freie Ende halbzylindrischen Hohlteile des Rohres 50 liegen 11 ή bzw. 12 b dieser rohrförmigen Elemente ist für können, die durch die Schlitze 50 a voneinander geden Suomanschluß vorgesehen und zugleich durch jo trennt sind. Mit dem unteren Ende, an dem die beieinen nach außen ragenden Flansch zur Halterung den halbzvlindriscben Hohlteile des Rohres miteindes Heizelementes ausgebildet. ander verbunden sind, ist das Rohr 50 in einem Sok-

\\ ie aus Fig. 9 hervorgeht, weist ein mit einem kel 51 angeordnet, der eine Wasser- oder Luftküh-Heizelement der beschriebenen Art versehener elek- lung aufweist, durch welche verhindert wird, daß dietrischer Ofen eine Vorheizune 22 auf. die das Heiz- 25 ses Ende de* Rohres elektrisch leitend wird. element umgibt, wobei diese Anordnung im Innern Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist eine

des Ofenraumes C₁ angeordnet ist. der koaxial mit Wasserkühlung im Sockel 51 mit einer Ringleitung dem Heizraum C des Heizelementes 1 verläuft und 52 vorgesehen, in die durch eine Leitung 53 Wasser von einem wärmeisolierenden Mantel 23 umgeben eingeleitet wird und aus der es durch eine Leitung 54 ist. Diese Vorheizune kann ein zylindrisches Rohr 29 30 austritt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 eraufweisen, das beispielsweise aus gesintertem Alu- folg; die Kühlung durch Luft. Zu diesem Zweck ist niir.iumoxyd besteht und eine elektrische Wider- der Sockel 51 mit Kühlrippen 55 versehen, die stcmstandswicklung 30 trägt, die beispielsweise aus Pia- formig angeordnet sind.

1 in- Platin-Rhodium oder einer Legierung, wie bei- Nach der in F 1 g. 3 dargestellten Ausführungsform

spielsweise Kanthai oder einer analogen Legierung. 35 weiv. die Halterung zwei halbzylindrische Hohlteile besieht. Diese Vorheizung so!! das Heizelement 1 auf 56 _;; und 56 b au* einem feuerfesten Oxyd auf. Diese über 1000" C aufheizen. Hohlteile sind mit ihrer konkaven Seite einander ge-

Zur Aufhängung des Heizelementes auf der Seite genüberhegend angeordnet, wobei der Abstand /wider Stromzuführung mittels der Flansche 5 im Ofen- sehen den einander gegenüberliegenden Rändern weraum C₁ ist nach der Erfindung eine Halterung vor- 40 nigstens 1 mm beträgt, um einen eventuellen Kontakt cesehen. die einen direkten Kontakt zwischen dem infolge einer Verformung durch die Temperaturerhö-Heizelement und den die Vorheizung 22 bildenden hung zu verhindern Die beiden Hohlteile bestehen Teilen verhindert. aus zwei Abschnitten unterschiedlicher Dicke E₁ und

Bei der in Fig.9 dargestellten Ausfühmngsform E₁. Jeweils mit dem Abschnitt geringster Dicke trabesteht die Halterung aus Elementen 46 aus einem 45 gen die beiden Hohlteile einen der halbzylindrischen oxydationsbeständigcm Metali, beispielsweise einem Teile des Heizelem:ntesl. wie dies auch bei dem Metall der Gruppe der Platinmetalle. Diese Elemente teilweise geschlitzter Rohr 50 nach den F i g. 1 und 2 46 können als Zwischenlage zwischen dem Flansch 5 der Fall ist Bei der Ausführungsform nach Fig 4 des Heizelementes und dem Rohr 29 der Vorheizung weist die Halterung einen ringförmigen Sockel "58 ausgebildet sein, auf dem der Flansch 5 aufliegt. 5c auf. auf dem zwei halbzylindrischc Hohlteüc 59 a Ohne eine solche Vorkehrung würde bei den Be- und 59 b befestigt sind, beispielsweise durch Einzetriebstcmperaturen die Bildung eines Eutektikum* mentieren. Die einander gegenüberliegenden Ränder zwischen dem Zirkoniumoxyd des Heizelemente* 1 dieser Hohltcile haben einen Abstand von wenicstens und dem Aluminiumoxyd des Rohres 29 begünstigt. 1 mm voneinander, damit, wie oben angegeben" kein Bei den in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausfüh- 55 elektrisch leitender Kontakt entstehen'kann. Die rungsformen weist die Halterung, die einen direkten halbzylindrischen Teile des Heizelementes 1 sind Kontakt zwischen dem Heizelement und den die durch den Flansch 5 au den freien Fndcn der beiden Vorheizung bildenden Teilen verhindert, zwei halb- ha!hrvlindri*ehcn Hohlicile 59<j und 59 b aufeczvlindrische Hohlteile aus feuerfesten Oxyden auf. hängt.

auf denen die beiden halbzylindrischen Hohlteile 1 a 60 Nach den F i g 5 und ό wird das Heizelement und Ib des Heizelementes abgestützt sind. Die Hai- mit dem Flansch 5 auf dem Rand einer öffnung temng ist dabei so ausgelegt, daß kein elektrischer in einer Platte 61 gehalten, die auf einem Rohr Strom zwischen den beiden die Halterung bildenden liegt und durch einen Schlitz 63 in zwei Teile unter-Teilen fließen kann, selbst wenn gewisse Zonen die- teilt Ut. die durch einen Verrnndungssieg. 61 α mitein ser Halterung infolge der von dem Heizelement er- 65 ar.Jer verbunden sind. Dieser Vci+iimiuncsstea, der reichten Temperaturen über 2G00 C elektrisch Ici- auch als Distan.'hahet dient, ist in einem ausiefchend tend werden. Die feuerfesten Oxyde, aus denen die kalten Bereich angeordnet, so daß kein Strom rwi- Halterung bzw. das Heizelement besteht, werden so «.ihen den beiden Teilen der Platte fließen kann.

selbst wem. bestimmte Zonen dieser Platte auf Grund der Temperaturerhöhung elektrisch leitend werden. Die Dicke der Platte 61 ist gering, beträgt jedoch zumindest 2 mm. In F i g. 5 ist schernatisch das Rohr29 der Vorheizung dargestellt, das im Inneren des Rohies 62 angeordnet ist, auf dem die Platte 61 aufliegt. Diese Anordnung wird in den Ofenraum C₁ des clcktrisjhcn Ofens eingebracht.

Wie Versuche zeigten, ist es mit der in den Fi g. 5 und 6 dargestellten Halterung des Heizelementes 1 möglich, in dem Ofen eine Temperatur von 2200 C mehrere Stunden lang aufrechtzuerhalten.

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform besteht die Halterung des Heizelementes 1 aus einem Rohr 65, das parallel zu seiner Achse über einen gesvissen Teil seiner Länge zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 66 mit einer Breite m aufweist. An dem Ende des Rohres, an dem die Schlitze 66 offen sind, ist ein Flansch 67 vorgesehen, der sich nach außen erstreckt, so daß die beiden halbzylindrischen Teile 1 π und 1 b des Heizelementes mit dem sich nach innen erstreckenden Flansch 8 auf dem Flansch 67 des Rohres 65 aufliegen können. Die Breite m beträgt aus den dargelegten Gründen wenigstens 1 mm. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der zylindrische Teil des Rohres 65 in einem Bereich angeordnet, in welchem die Temperaturen ausreichend niedrig sind, um einen Stromdurchgang zu verhindern.

In entsprechender Weise sind bei der Ausfiihrungsform nach Fig. <S zur Halterung des Heizelementes Rohre 13 und 14 vorgesehen, an denen jeweils über einen Flansch die rohrförmigen Elemente 11 und 12 des Heizelementes aufgehängt sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 besteht die Halterung aus zwei halbzylindrischcn Teilen 47 ο und 47/), die einen ersten Flansch 48 α bzw. 48/) aufweisen, der sich nach außen erstreckt und auf dem wärmeisolierenden Mantel 23 des Ofens aufliegt. An einem zweiten Flansch 49 a bzw. 49 b, der sich nach innen erstreckt, sind die beiden halbzylindrischen Teile 1 α und I b des Heizelementes 1 mit dem Flansch 8 so aufgehängt, daß dessen unteres Ende in den Ofenraum hineinragt, ohne daß ein Kontakt mit der Vorheizung 22 vorhanden ist.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 4 und 7 ist die gesamte aus dem Heizelement 1 und der Halterung bestehenden Baugruppe im Innern des Rohres 29 angeordnet. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis4 hat die Halterung eine ausreichende Abmessung, die sich unter den Abschnitt 2 des Heizelementes 1 erstreckt, damit ihre Enden, die nicht elektrisch leitend werden sollen, außerhalb des Wirkungsbereichs der Wicklung 30 der Vorheizung licgcn.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 werden die Abmessungen der verschiedenen, den Ofen bildenden Bauteile so gewählt, daß der Durchmesser des Rohres 29 größer als das 1.5fachc oder gleich dem l,5fachen des Durchmessers des Heizelementes 1 in seinem Nutzteil ist.

Der warmcisolicrcnde Mantel 23 des elektrischen Ofens nach F i g. 9 ist von einem Metallgehäuse 24 umgeben, das durch Wasserumlauf gekühlt werden kann. Der wärmcisoliercnde Manlel 23 kann aus hoch I empc rain rbcsiändigen Keramiksteinen, beispielsweise Steinen aus W» Aluminiiimoxyd und 0.7"Ή Siliciumiiioxvd. bestehen, und et ist so beschallen.

daß die im Inneren des Ofenraumes C₁ herrschende Temperatur nahe der Temperatur des Heizelementes I liegt.

Die Vorheizung 22 und der wärmeisolicrcnde Mantel 23 sind so ausgebildet, daß das Heizelement auf eine Temperatur gebracht werden kann, bei der es elektrisch leitend wird, ohne daß die Vorheizwicklung überhitzt wird, wobei die Temperatur um das Heizelement homogen und relativ hoch ist. Ein guter

ίο Betrieh des Heizelementes erfordert, daß die folgende Beziehung

4Γ\4
A

erfüllt ist, wobei

A = der Expor.entialexponent in der Widcrstandsglcichung

T₁₁ -■■ die Temperatur im Inneren des Raumes C₁ T ■-- Temperatur des Heizelements

Das den wärmeisolierenden Mantel 23 umgebende Metallgehäuse 24 ist doppelwandig ausgebildet, wobei das Kühlwasser durch Zuführungsleitungen 32 a und 32 b und eine Abzugsleilung 33 zirkuliert. Wie weiterhin aus F i g. 9 hervorgeht, steht der Ofenraum C₁ mit dem Außenraum durch eine obere Öffnung 34 und einen untere öffnung 35 in Verbindung, die sich beide durch den Mantel 23 und das Gehäuse 24 hindurch erstrecken. Durch diese öffnungen kann eine nicht dargestellte, zu untersuchende Probe in den Heizraum C eingebracht werden. Die obere öffnung 34 ist bei dem Ausführungsbesipiel nach F i g. 9 mit einem durchbrochenen Rohr 38 versehen, das eine Beobachtungsvorrichtung 39 a aufweist, durch welche die Beobachtung des Heizraumes C und die Bestimmung der dort herrschenden Temperatur möglich ist.

Auf der Höhe des Heizraumes C ist vorteilhafterweise eine zweite Beobachtungseinrichtung 39 b vorgesehen, die sich durch das Gehäuse 24. den wärmeisolierenden Mantel 23 und das Rohr 29 erstreckt und die Beobachtung des Heizraums C durch den durch die beiden halbzylindrischen Teile 1 α und 1 b gebildeten Spalt ermöglicht. In Fig. 9 ist das Heizeicmcnt 1 um 90 versetzt dargestellt.

Zum Einführen einer Probe durch die untere öffnung 35 in dem wärmcisolicrenden Mantel 23 ist ein beweglicher Probenhalter 25 vorgesehen. Der Ofen und der Probenhalter 25 können an einem gemeinsamen senkrechten Träger 40 montiert sein, der aul einem Fußteil 41 befestigt ist, der nicht dargestellte Leitungen für die Zu- und Abfuhr von Wasser sowie elektrische Leitungen aufweisen kann. Der Ofen wird vorzugsweise in einer festen Stellung an dem Traget 40 mittels einer Konsole/⁵ gehalten, während dei Probcnhaltcr 25 mit dem Träger 40 durch einen Arm 42 verbunden ist. der längs eines Zahntriebes 43 verschoben werden kann. Die Betätigung erfolgt mittel« eines Handgriffes 44. Mittels einer Feststellschraube 45 kann ;lcr Arm 42 in verschiedenen Stellungen un·

den Träger 40 herum festgelegt werden.

Der Probenhaltcr 25 weist im wesentlichen cir rohrförmiges Bauteil 84. das auf dem Arm 42 beispielsweise mittels einer Schraubverbinduno befcstiei

ist, sowie ein Bauteil 85 auf, das aus einem Rohrstück 86·besteht, das an jedem linde mehrere Spannbacken 87 (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier) aufweist, die nach Art eirres Spannfutters betätigbar sind, so daß die Einspannung einer Probe längs zweier Umfangsebenen bzw. Kreise möglich ist. Durch diese Ausgestaltung kann das gleiche Bauteil 85 für Proben verwendet werden, deren Durchmesser in weit größeren Grenzen variiert, als es für ein übliches Spannfutter mit nur einer Einspannung längs einer Umfangsebene möglich wäre.

Die Betätigung der Spannbacken des Bauteils 85 erfolgt mittels einer Schraube 90 im Bauteil 84, die mit einer schrägen Führungsfläche 90 a mit den Spannbacken zusammenwirkt, die von einem Ende des Rohrstückes 86 getragen werden, wobei die von dem anderen Ende dieses Rohrstückes 86 getragenen Spannbacken mit einer schrägen Führungsfläche 91 zusammenwirken, die im Innern des Bauteils 84 vorgesehen ist.

Um eine gegebene Probe in den Heizraum C einzubringen, wird zunächst durch Betätigen des Handgriffs 44 der Probenhalter 25 abgesenkt, worauf die Schraube 45 gelöst und der Arm 42 um den Träger 40 vom Ofen weggeschwenkt wird. Nach dem Einsetzen der Probe in dem Bauteil 85 durch Lösen der Schraube 90 wird der Probenhalter wieder in entsprechender Weise in die Öffnung 35 des Ofens eingebracht. In der Endstellung legt sich der Probenhalter satt an der öffnung 35 an, wobei sich die eigentliche Probe im Innern des Heizraumes C befindet. Um die Stellung des Endes der Probe unabhängig von deren Länge präzis einstellen zu können, ist es vorteilhaft, die mit einer Miltelbohrung versehene Lochschraube 90, wie sie in F i g. 9 dargestellt ist, zu verwenden. Ist die Probe in ihre Stellung gebracht, so kann die Stromzuführung eingeschaltet werden.

In den Fig.9 und 10 sind Einspanneinrichtungen gezeigt, weiche Stromzuführungen 26 α und 26 b gegen die Enden 3 und 4 des Heizelementes drücken. Diese Einspanneinrichtungen können aus ?wei halbzylindrischen Elementen 70 a und 70 b bestehen, deren Form aus den Fig.9 und 10 ersichtlich ist. Bei der ersten Ausführungsform werden diese Elemente durch ein Zentrierorgan 71, dessen Form Fig.9 zeigt, oder durch ein Zentrierorgan 72 nach Fig. 10 gehalten, das bei der zweiten Ausführungsform mit den beiden halbzylindrischen Hohlteilen 47 α und 47 b der Halterung zusammenwirkt. Der Strom wird den Stromzuführungen 26 a und 26 b sowie der Wicklung 30 der Vorheizung über einen in F i g. 9 schematisch gezeigten Anschluß 74 zugeführt. Die Einrichtungen der Stromversorgung für die Wicklung 30 und das Heizelement 1 sind so ausgebildet, daß sie die Temperaturslabililät des Heizelementes gewährleisten.

In F i g. 11 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform dieser Einrichtung dargestellt, die einen Vorheizkreis und einen Speisekreis für das ■ Heizelement 1 aufweist, von denen jeder mit einer Wechsclstromquelle S verbunden ist. Der Vorheizkreis speist die Wicklung 30 der Vorheizung über ein Element 75, das einen Transformator mit mehreren ίο Ausgängen aufweist, der je nach der Stellung der Steuerung eines Zeitgebers oder einer Schaltuhr, die einen Teil des Elementes 75 bildet, eine mittlere oder starke Vorheizung ermöglicht. Für eine lange Lehensdauer des Heizelementes ist es erforderlich, diets ses langsam und gleichmäßig auf die Betriebstemperatur zu bringen. Ferner ist in diesem Schaltkreis ein Doppelkonlaktschalter 76 vorgesehen.

Zunächst wird durch den Zeitgeber eine mittlere Vorheizung während einer Stunde und danach eine ao starke Vorheizung bis zu der Temperatur des Heizelementes 1 eingestellt, bei der es elektrisch leitend wird.

Der Speisekreis für das Heizelement 1 weist in Reihe geschaltet außer dem Heizelement selbst einen Belastungswiderstand 77 mit veränderlicher Sättigung sowie ein Amperemeter 79 auf. Der Belastungswiderstand 77 ist so ausgelegt, daß er die beginnende elektrische Leitfähigkeit des Heizelementes 1 feststellt. Wird das Heizelement elektrisch leitend, so tritt an den Klemmen des Belastungswiderstandes 77 ein Spannungsabfall auf, durch den ein nicht dargestelltes Relais erregt wird, das in einer üblichen Ausschaltvorrichtung 80 vorgesehen ist, die den Doppelkontaktschalter 76 betätigt. Dieser unterbricht dann die Speisung des Vorheizkreises.

Die Spule 78 mit variabler Sättigung weist eine Steuerwicklung 78 a und Arbeitswicklung 78 6 auf, die in Reihe mit dem Heizelement 1 geschaltet ist. Durch Verändern der Stärke des durch die Steuerwicklung 78 α fließenden Gleichstroms wird das Magnetfeld in der Arbeitswicklung und demzufolge deren Impedanz verändert. Der veränderliche, die Steuerwicklung speisende Gleichstrom wird mittels eines einstellbaren Autotransformators 81 und einei Gleichrichterbrücke 82 erzeugt. Zwischen den Klemmen de-s Heizelementes 1 ist ferner ein Voltmeter V eingeschaltet.

Zu Beginn eines Versuchs wird der Autotransformator 81 so eingestellt, daß sich eine Sättigungsspannung ergibt, durch weiche die Temperatur des Heizelementes 1 sich bei etwa 1500° C stabilisiert. Is diese Temperatur erreicht, so wird sie weiter gestei gert, indem der Autotransformator 81 manuell ver stellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Ofen mit wenigstens einem Heizelement aus einem feuerfesten oxydationsbeständigen Material, welches zwei halbzylindrische Hohlteile aufweist, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben, an einem ihrer Enden mit Strom versorgt werden und an ihrem anderen Ende durch einen gemeinsamen zylindrischen Abschnitt miteinander verbunden sind, und mit einer Vorheizung, die das Heizelement umgibt, wobei diese Baugruppe im Innern eines wärmeisolierenden Mantels angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (46, 47, 50, 56, 59, 61, 65) zwischen dem Heizelement (1) und den die Vorheizung bildenden Teilen (29, 30) vorgesehen ist, an der das Heizelement (1) auf der Seite der Stromzuführung aufgehängt ist, während es mit dem anderen Ende in den Ofennnim hineinragt, wobei' die Halterung einen direkten Kontakt zwischen dem Heizelement und den die Vorneizung bildenden Teilen (29. 30) verhindert.

2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus Elementen (46) aus einem oxydationsbeständigen Material, beispielsweise einem Metall aus der Gruppe der Platinmetalle, besteht, das die Bildung eines Eutektikums verhindert.

2. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus zwei halbzylindrischen Hohlteilen (56α, 56ft; 59α, 59 ft; 47 a, 47 ft; 65) besteht, die mit ihren konkaven Seiten einander gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben.

i. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als ein längs seiner Achse teilweise geschlitzes Rohr (50) ausgebildet ist.

5. Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (50) mit einem Ende in einem gekühlten Sockel (51) befestigt ist und die halbzyündrischen Hohlteile (1 α, 1 ft) des Heizelementes (1) mit den beabstandeten Enden trägt.

6. Elektrischer Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung eine Platte (61) mit einer zentralen öffnung (60) aufweist, an deren Rand das Heizelement (1) aufgehängt ist, wobei die Platte in zwei Teile geteilt ist, die durch einen Verbindungssteg (61a) miteinander verbunden sind.

7. Elektrischer Ofv'n nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden halbzylindrischen Teile (47 α, 47 ft) der Halterung jeweils einen ersten Flansch (48a, 48 b) aufweisen, der sich nach außen erstreckt und auf dem wärmeisolierenden Mantel (23) aufliegt, sowie einen zweiten Flansch (49 a, 49 ft), der sich nach innen erstreckt und das Heizelement (1) trägt.

8. Elektrischer Ofen nach dtn Ansprüchen 1 und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (47, 50, 56, 59, 61, 65) sowie das Heizelement (1) aus feuerfesten Oxyden bestehen, die nicht miteinander reagieren.

9. Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 1

bis S, dadurch gekennzeichnet, daß Stromzuführungen (26 a, 26 ft) vorgesehen sind, die einen Vorheizkreis (75, 76) und einen Speisekreis (77, 78, 79) für das Heizelement (1) aufweisen, wobei der Vorheizkreis ein Element (75) zur Regulierung der Intensität des Vorheizens und der Speisekreis einen Belastungswiderstand (77) aufv/eisi, welcher die beginnende elektrische Leitfähigkeit des Heizelementes anzeigt und die Unterbrechung der Speisung des Vorheizkreises auslöst.

10. Elektrischer Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrstück (86) vorgesehen ist, das an jedem Ende mehrere Spannbacken (87) aufweist, die nach Art eines Spannfutters betätigbar sind und das Einspannen einer im Heizraum (C) des Heizelementes (1) anzuordnenden Probe längs zweier Umfangsebenen ermöglichen.