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Dokumentenidentifikation DE4025479A1 21.03.1991
Titel Keramikfasern verwendender Industrieofen
Anmelder NGK Insulators, Ltd., Nagoya, Aichi, JP
Erfinder Imogawa, Keikichi, Ichinomiya, Aichi, JP;
Nakasako, Kazuo, Nagoya, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, H., Dipl.-Ing.; Bühling, G., Dipl.-Chem.; Kinne, R., Dipl.-Ing.; Grupe, P., Dipl.-Ing.; Pellmann, H., Dipl.-Ing.; Grams, K., Dipl.-Ing.; Struif, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Winter, K., Dipl.-Ing.; Roth, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 10.08.1990
DE-Aktenzeichen 4025479
Offenlegungstag 21.03.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.03.1991
IPC-Hauptklasse F27D 1/00
Zusammenfassung Es wird ein ausgezeichneter, in seiner Konstruktion Keramikfasern verwendender Industrieofen geschaffen, bei dem das durch Schwankungen der Ofentemperatur hervorgerufene Bilden oder Abschälen von winzigen Keramikfasern von einer Keramikfaserplatte der Wandkonstruktion verhindert wird. Brennverfahren mit einem Muffelofen, einem Reflektorsystem oder einem Ofen mit Ziegelsteinwänden, die eine große Wärmequelle erfordern und schlechte Wärmewirkungsgrade sowie kleine Temperaturanstiegs- und -absenkungsraten haben, können in Wegfall kommen, so daß Investitions- und Betriebskosten verringert werden, das Brennen von Keramikprodukten erleichtert sowie deren Qualität gesteigert und die Brennzeit für diese Produkte vermindert wird. Der erfindungsgemäße Ofen hat eine Wandkonstruktion mit einem Träger, einer an dessen Innenfläche angebrachten Wand aus Keramikfasern, einer an der Innenfläche dieser Wand befindlichen Keramikfaserplatte und einem die gesamte Ofenwand durchdringenden Keramikbolzen. Zwischen eine im Ofeninneren auf den Bolzen geschraubte Keramikmutter und die Keramikfaserplatte ist eine Keramikscheibe mit einem Durchgangsloch von im Vergleich zum Keramikbolzen größerem Durchmesser eingefügt, so daß der Bolzen im Durchgangsloch sich frei bewegen kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Keramikfasern in seiner Konstruktion verwendenden Industrieofen.

In jüngerer Zeit kommen Industrieöfen, die in ihren Wänden Keramikfasern verwenden, in weiterem Umfang bei der Produktion von keramischen Produkten auf Grund ihrer guten thermischen Leistung und hohen Temperaturanstiegsrate zum Einsatz. Wie die beigefügte Fig. 4 zeigt, besteht eine übliche Wandkonstruktion eines derartigen, Keramikfasern verwendenden Industrieofens aus einem Träger oder einer Unterlage 12 aus beispielsweise einer Stahlplatte, aus einer auf der innenseitigen Fläche des Trägers 12 angebrachten Wand 11 aus Keramikfasern, aus einer an der innenseitigen Fläche der Wand 11 angebrachten Keramikfaserplatte 13 und aus einem Keramikbolzen 14, der den Träger 12, die Wand 11 aus den Keramikfasern sowie die Keramikfaserplatte 13 durchdringt, um diese Teile mittels einer Feder fest zusammenzuhalten. Auf das innenseitige Ende des Keramikbolzens 14 ist eine Keramikmutter 15 aufgeschraubt, während an dem außenseitig des Ofens liegenden Ende auf diesem Bolzen 14 eine Feder-Gegenlagermutter 10 gehalten ist, gegen welche die Feder 16 an der Ofen-Außenseite anliegt. Die Feder 16 übt eine auswärts gerichtete elastische Kraft auf den Keramikbolzen 14 aus, so daß die Keramikmutter 15 die Keramikfaserplatte 13 auf der Innenseite des Industrieofens nach außen und gegen die Wand 11 aus Keramikfasern preßt.

Der Keramikbolzen 14 und die Keramikmutter 15 der Wandkonstruktion des herkömmlichen Industrieofens werden jedoch bei hohen Temperaturen ausgedehnt und beispielsweise zu einer Lage verformt, wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 4 dargestellt ist, und sie werden zum Schrumpfen und Einziehen bei niedrigen Temperaturen zu ihrer ursprünglichen Lage, wie in Fig. 4 durch ausgezogene Linien dargestellt ist, gebracht. Deshalb wird die Keramikmutter 15 an der Fläche der Keramikfaserplatte 13 in Berührung mit dieser verlagert, so daß von der Fläche der Faasrplatte 13 winzige Keramikfasern abgeschält oder -gekratzt werden. Solche winzigen, von der Faserplatte 13 abgetragenen Keramikfasern werden ausgebreitet und kommen zum Haften an den glasierten Flächen usw. der gebrannten Produkte, so daß ein nicht zufriedenstellender Brand hervorgerufen wird.

Deshalb werden beim Brennen von Keramikprodukten, die empfindlich gegen das Anhaften von winzigen Keramikfasern sind oder durch solche Schaden nehmen, solche Verfahren angewendet, wie ein Brennen in einem Muffelofen, mittels eines Reflektorsystems oder in einem Ofen mit Ziegelsteinwänden. Diese Öfen weisen jedoch die Nachteile auf, daß sie u.a. eine große Wärmequelle im Vergleich zu solchen Öfen, die in ihrer Konstruktion Keramikfasern verwenden, benötigen, daß die Wärmeleistung mäßig ist und daß die Rate im Temperaturanstieg klein ist.

Der Erfindung liegt insofern die Aufgabe zu Grunde, die oben erwähnten Probleme und Nachteile zu beseitigen.

Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, einen Industrieofen, der keramische Fasern in seiner Konstruktion verwendet, zu schaffen, bei dem die Ausbildung oder das Abschälen von winzigen Keramikfasern von einer Keramikfaserplatte des Industrieofens verhindert werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein Keramikfasern verwendender Industrieofen mit einer Ofenwand, die eine Konstruktion aus einer Tragplatte, einer an der innenseitigen Fläche der Tragplatte angebrachten Wandschicht aus Keramikfasern und einer an der innenseitigen Fläche der Keramikwandschicht befindlichen Keramikfaserplatte umfaßt, wobei die Wandkonstruktion von einem Keramikbolzen durchsetzt ist, auf den innenseitig der Keramikfaserplatte eine Keramikmutter geschraubt ist, geschaffen. Bei diesem Industrieofen ist zwischen die Keramikmutter und die Keramikfaserplatte eine Keramikscheibe eingefügt, die ein Durchgangsloch mit einem gegenüber dem Durchmesser des Keramikbolzens größeren, eine freie Bewegung des Keramikbolzens im Durchgangsloch ermöglichenden Durchmesser aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des oben skizzierten Industrieofens sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Querschnitte durch Wandkonstruktionen eines Keramikfasern verwendenden Industrieofens gemäß der Erfindung;

Fig. 3A, 3B und 3C Querschnitte von weiteren Ausführungsformen für Wandkonstruktionen gemäß der Erfindung:

Fig. 4 einen Querschnitt einer Wandkonstruktion eines herkömmlichen, Keramikfasern verwendenden Ofens.

Gemäß den Fig. 1-3 umfaßt die Wandkonstruktion eine Tragplatte oder Unterlage 1, z.B. eine Stahlplatte, eine an der innenseitigen Fläche der Tragplatte 1 angeordnete Lage oder Schichten 2 aus keramischen Fasern, eine an der Innenfläche der keramischen Faserlagen 2 befindliche Keramikfaserplatte 3 und einen die derart gebildete Wand des Ofens durchsetzenden Keramikbolzen 4. Außenseitig der Ofenwand ist auf dem Bolzen 4 eine Feder 5 angeordnet, die über das Feder-Gegenlager 10 einen auswärts gerichteten elastischen Druck auf den Keramikbolzen 4 ausübt. Innenseitig des Ofens ist der Bolzen 4 ebenfalls mit einem Gewinde versehen, auf den eine Keramikmutter 6 aufgeschraubt ist.

Bei der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist die Keramikmutter 6 mehrere Höcker oder Vorsprünge 6a auf, die von ihrer auswärts gerichteten Fläche gegen die Keramikfaserplatte hin vorstehen. Im Gegensatz zu dem von der Keramikmutter 15 bei der bekannten Wandkonstruktion, die in Fig. 4 gezeigt ist, direkt auf die Keramikfaserplatte 13 ausgeübten Druck ist erfindungsgemäß zwischen die Keramikfaserplatte 3 und die Keramikmutter 6 eine Keramikplatte oder -scheibe 8 eingefügt. Wie der Fig. 1 deutlich zu entnehmen ist, weist die Keramikscheibe 8 eine Bohrung, d.h. ein Durchgangsloch 9, auf, das einen gegenüber dem Außendurchmesser des Keramikbolzens 4 ausreichend größeren Durchmesser hat, so daß der Bolzen 4 auch dann nicht gegen die Keramikscheibe 8 anstößt, wenn er durch Erwärmen in großem Ausmaß verlagert wird.

Wenn die Keramikmutter 6 so ausgebildet ist, daß sie an der Oberfläche der Keramikscheibe 8 gleitet, wenn sie beispielsweise eine glatte Fläche hat, so benötigt die Keramikmutter 6 nicht die Höcker 6a, sondern kann ebenflächig ausgebildet sein, wie die Fig. 2 zeigt. Bei dieser Ausführungsform kann die Keramikscheibe 8 auch eine glatte, innenseitige Fläche haben. Alternativ kann die Keramikscheibe 8 mit Höckern oder Vorsprüngen 8a versehen sein, wie die Fig. 3A zeigt. Ferner können die Keramikmutter 6 oder die Keramikscheibe 8 jeweils wenigstens einen Einschnitt oder eine Kehle 6b bzw. 8b aufweisen, wodurch das Gleiten der Keramikmutter 6 an der Keramikplatte 8 unterstützt oder begünstigt wird. Diese Ausführungsformen sind in der Fig. 3B bzw. 3C dargestellt.

Die Keramikscheibe 8 hat vorzugsweise eine quadratische Gestalt mit einer Seitenlänge von 50-300 mm oder eine runde Gestalt mit einem Durchmesser von 50-300 mm sowie eine Dicke von 2-20 mm. Aus Gesichtspunkten der Festigkeit der Keramikscheibe 8, um einen Widerstand gegen ihr Brechen aufzubringen, einer Verlagerung der Scheibe auf Grund ihrer Eigenmasse und der Kosten für diese wird die Scheibe insbesondere quadratisch mit einer Kantenlänge von 100-150 mm oder kreisrund mit einem Durchmesser von 100-150 mm sowie mit einer Dicke von 3-7 mm gefertigt.

Die Keramikscheibe 8 kann aus einem Material hergestellt werden, das aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkonerde od.dgl. Material, das eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen hat, gewählt wird.

Bei einem Industrieofen, der Keramikfasern verwendet und eine Wandkonstruktion, wie sie oben beschrieben wurde, aufweist, kann eine Verlagerung der Keramikscheibe 8 an der angrenzenden Keramikfaserplatte 3 verhindert werden, und die Keramikmutter 6 selbst oder deren Höcker bzw. Vorsprünge 6a können an der Keramikscheibe 8 gleiten, selbst wenn der Keramikbolzen 4 und die auf diesen geschraubte Keramikmutter 6verschoben oder verformt werden, wie das in Fig. 1-3 gestrichelt dargestellt und was auf die thermische Dehnung oder Schrumpfung der Wandkonstruktion auf Grund eines Ansteigens oder Abfallens der Temperatur des eine Wandkonstruktion aus Keramikfasern besitzenden Ofens zurückzuführen ist. Insofern kann durch die Erfindung das bisher auftretende Reiben an der Oberfläche der Keramikfaserplatte 3 durch die Keramikmutter 6 unterbunden werden, so daß die Ausbildung oder das Abschälen von winzigen Keramikfasern von der Oberfläche dieser Faserplatte 3 mit Sicherheit unterbunden werden kann.

Darüber hinaus wird in zum Ofen nach dem Stand der Technik gleichartiger Weise die Wandkonstruktion des Keramikfasern verwendenden Ofens sicher durch die elastische Kraft der Feder 5, die auf den Keramikbolzen 4 wirkt, zusammengehalten, so daß die Wandkonstruktion eines gemäß der Erfindung konstruierten Ofens dieselbe strukturelle Festigkeit aufweist wie bei dem bekannten Ofen.

Wie bereits festgestellt wurde, wird die durch einen Anstieg oder Abfall der Temperatur des Ofens hervorgerufene Bildung von winzigen Keramikfasern dadurch verhindert, daß die Verlagerung des Keramikbolzens sowie der Keramikmutter mit Bezug zur Keramikfaserplatte, die bei dem Stand der Technik gegeben ist, durch eine Verlagerung der Keramikmutter gegenüber der Keramikscheibe ersetzt wird, so daß Keramikprodukte, die empfindlich gegen das Anhaften von verstreuten winzigen Fasern sind, in dem erfindungsgemäßen Industrieofen, der einen guten thermischen Wirkungsgrad hat, gebrannt werden können. Deshalb brauchen die herkömmlicherweise verwendeten Muffelöfen nicht eingesetzt zu werden, so daß die Investitionskosten, die laufenden Betriebskosten und die Brennzeiten wesentlich herabgesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird ein ausgezeichneter, Keramikfasern in seiner Konstruktion verwendender Industrieofen geschaffen, bei dem das Bilden oder Abschälen von winzigen Keramikfasern von einer Keramikfaserplatte der Wandkonstruktion, was durch Anheben oder Absenken der Ofentemperatur hervorgerufen wird, verhindert wird. Als Ergebnis dessen brauchen Brennverfahren unter Verwendung eines Muffelofens, eines Reflektorsystems oder eines Ofens mit Ziegelsteinwänden usw., die eine große Wärmequelle erfordern und mäßigere Wärmewirkungsgrade sowie kleine Temperaturanstiegs- und -absenkungsraten haben, nicht verwendet zu werden, so daß Investitions- und laufende Betriebskosten verringert werden können, das Brennen von Keramikprodukten erleichtert sowie deren Qualität gesteigert wird und die Brennzeit für diese Produkte vermindert werden kann. Der Keramikfasern verwendende Ofen hat eine Wandkonstruktion aus einem Träger, einer an der Innenfläche des Trägers angebrachten Wand aus Keramikfasern, einer an der Innenfläche dieser Wand aus Keramikfasern befindlichen Keramikfaserplatte und einem die gesamte Ofenwand durchdringenden Keramikbolzen. Zwischen eine innenseitig auf den Bolzen geschraubte Keramikmutter und die Keramikfaserplatte ist eine Keramikscheibe eingefügt, die ein Durchgangsloch mit einem im Vergleich zum Keramikbolzen größeren Durchmesser hat, um dem Bolzen im Durchgangsloch die Möglichkeit zur freien Bewegung zu geben.

Die Erfindung schafft folglich einen Industrieofen mit einer Wandkonstruktion aus Keramikfasern, der die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme und Nachteile beseitigt sowie die industrielle Entwicklung in hohem Maße fördert.

Wenngleich die Erfindung anhand spezieller Beispiele und numerischer Werte erläutert wurde, so ist klar, daß Abwandlungen und Abänderungen dem Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre nahegelegt sind, die jedoch in den Rahmen der Erfindung fallen.


Anspruch[de]
  1. 1. Keramikfasern verwendender Industrieofen mit einer Ofenwand, die eine Konstruktion aus einer Tragplatte (1), einer an der innenseitigen Fläche der Tragplatte angebrachten Wandschicht (2) aus Keramikfasern und einer an der innenseitigen Fläche der Keramikwandschicht befindlichen Keramikfaserplatte (3) umfaßt, wobei die Wandkonstruktion von einem Keramikbolzen (4) durchsetzt ist, auf den innenseitig der Keramikplatte (3) eine Keramikmutter (6) geschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Keramikmutter (6) und die Keramikfaserplatte (3) eine Keramikscheibe (8) eingefügt ist, die ein Durchgangsloch (9) mit einem gegenüber dem Durchmesser des Keramikbolzens (6) größeren, eine freie Bewegung des Keramikbolzens im Durchgangsloch ermöglichenden Durchmesser aufweist.
  2. 2. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (8) und die Keramikmutter (6) einander gegenüberliegende glatten Flächen haben, die ein Gleiten der Keramikmutter an der Keramikscheibe begünstigen.
  3. 3. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikmutter (6) an ihrer der Wandkonstruktion (1, 2, 3) zugewandten Fläche mit Höckern (6a) oder Einschnitten (6b) verehen ist, die ein Gleiten der Keramikmutter an der Keramikscheibe (8) begünstigen.
  4. 4. Industrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (8) an ihrer dem Ofeninneren zugewandten Fläche mit Höckern (8a) oder Einschnitten (8b) versehen ist, die ein Gleiten der Keramikmutter (6) an der Keramikscheibe begünstigen.
  5. 5. Industrieofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikscheibe (8) aus einem aus Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkonerde oder dergleichen Material mit hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen gewählten Material gefertigt ist.






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