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Patent Searching and Data


Title:
HOLDING DEVICE FOR HEATING ELEMENT, AND HEATER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/131069
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a holding device for a heating element and to a heater having at least one such holding device, wherein the holding device (2) is produced from a refractory metal or from an alloy on a refractory metal basis and comprises at least two holding elements (4, 6, 8) that are arranged perpendicular or substantially perpendicular to one another, and a first holding element (4) is arranged at least partially in an opening of a second holding element (6).

Inventors:
KLEINPASS, Bernd (Liboriusstraße 15, Pfronten, 87459, DE)
MALLAUN, Peter (Gries 93, See, A-6553, AT)
Application Number:
AT2014/000039
Publication Date:
September 04, 2014
Filing Date:
February 27, 2014
Export Citation:
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Assignee:
PLANSEE SE (A-6600 Reutte, AT)
International Classes:
F27D11/10; E04B1/343; E04B1/344; H05B7/10
Foreign References:
FR2826541A12002-12-27
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Claims:
Patentansprüche

1. Haltevorrichtung (2) für ein Heizelement (18), wobei

die Haltevorrichtung (2) aus einem Refraktärmetall oder einer Legierung auf Refraktärmetallbasis hergestellt ist,

die Haltevorrichtung (2) zumindest zwei Halteelemente (4, 6, 8) aufweist, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, und ein erstes Halteelement (4) zumindest teilweise in einer Öffnung eines zweiten Halteelements (6) angeordnet ist.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Halteelement (4) am zweiten Halteelement (6) mittels Umformung befestigt ist, insbesondere mittels

Kaltumformung .

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite

Halteelement (4, 6) nicht miteinander verschweißt sind.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Halte Vorrichtung (2)

stromleitend ist, insbesondere als Stromanschluss für ein an der Haltevorrichtung befestigbares Heizelement (18) ausgebildet ist.

5. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Halteelement (4, 6, 8) einteilig ausgebildet ist, insbesondere als Stab, Vierkantoder Mehrkantprofi 1.

6. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels des ersten Halteelements (4) die Haltevorrichtung (2) in einem Ofenraum befestigbar ist.

7. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Haltevorrichtung (2) ein drittes Halteelement (8) aufweist, das am zweiten Halteelement (6) befestigt ist. 8. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite und dritte Halteelement (6, 8) mittels zumindest einem formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindungsmittel (16a-d) miteinander verbunden sind, insbesondere nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

9. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am zweiten Halteelement (6) oder am dritten Halteelement (8) ein Heizelement (18) hängend befestigbar ist, insbesondere zumindest ein Geflecht, zumindest ein Blech und/oder eine Vielzahl von Drähten.

10. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die

Haltevorrichtung aus Wolfram oder einer Wolfram-basierten Legierung gebildet ist.

11. Heizer mit zumindest einer Haltevorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Haltevorrichtung (2) mit zumindest ein Heizelement (18) stromleitend verbunden ist.

Description:
HALTEVORRICHTUNG FÜR HEIZELEMENT UND HEIZER

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein Heizelement und einen Heizer mit zumindest einer solchen Haltevorrichtung, insbesondere einen Wolfram-Heizer.

CN 2896172 U offenbart einen Heizer für einen Hochtemperaturofen zum Sintern von Wolfram oder Molybdän. Der Heizer ist zylindrisch ausgebildet und weist mehrere Heizelemente in Form von hängenden Netzen auf. Die Netze sind jeweils mittels einer Haltevorrichtung im Ofen befestigt. Die Haltevorrichtung ist aus einem abgekanteten Blech hergestellt, das das obere Ende der Netze in Y-Form umgreift. Zwischen den Enden des abgekanteten Blechs ist ein weiteres Blech angeordnet, das mit den Enden des abgekanteten Blechs vernietet ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Haltevorrichtung für ein Heizelement und einen Heizer mit einer solchen Haltevorrichtung bereitzustellen, die bzw. der kostengünstig herstellbar und stabil im Gebrauch ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Haltevorrichtung für ein Heizelement bereitgestellt, beispielsweise zur Verwendung in einem Wolfram Heizer. Die Haltevorrichtung ist aus einem Refraktärmetall oder aus einer Legierung auf Refraktärmetallbasis hergestellt, so dass sie hohen Temperaturen standhält bzw. auch bei hohen Temperaturen formbeständig bleibt. Mit einem Refraktärmetall oder einer Legierung auf Refraktärmetallbasis wird auf Metalle oder Legierungen Bezug genommen, die einen Schmelzpunkt größer gleich 1772°C (entspricht dem Schmelzpunkt von Platin) aufweisen. Die Haltevorrichtung weist zumindest zwei Halteelemente auf, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Beispielsweise ist an einem Halteelement ein Heizelement in Form eines Netzes oder Geflechts befestigbar bzw. gehalten, und mittels dem weiteren Halteelement, ist die Haltevorrichtung (mit dem Heizelement) in einem Ofenraum befestigbar. D.h. mittels der Halte Vorrichtung kann ein Heizelement in einem Ofenraum gehalten bzw. befestigt werden. Die beiden Halteelemente sind miteinander verbunden, wobei eines der beiden Halteelemente eine Öffnung oder ein (durchgehendes) Loch, aufweist in dem zumindest ein Teil des anderen Halteelements angeordnet bzw.

eingesteckt ist. Beispielsweise ist die Öffnung (vier)eckig oder rund, je nach Ausgestaltung des in die Öffnung eingeschobenen Teils des Halteelements. So wird am Ort der mechanischen Beanspruchung (d.h. am Ort der Verbindung der beiden Halteelemente) eine einfache und stabile Verbindung bereitgestellt. Insbesondere kann z.B. anstelle von mechanisch weniger stabilen abgekanteten Blechen, wie oben bzgl. CN 2896172 U beschrieben, Vollmaterial mit größeren Querschnitten verwendet werden, so dass eine stabile Haltevorrichtung breitgestellt wird, die einfach und schnell herstellbar ist.

Bevorzugt ist ein erstes Halteelement zumindest teilweise in einer Öffnung eines zweiten Halteelements angeordnet, wobei das erste Halteelement mit dem zweiten Halteelement mittels Umformung verbunden ist. D.h. die beiden Halteelemente werden bei einer

Temperatur deutlich unterhalb der Rekristallisationstemperatur miteinander verbunden. In einem beispielhaften Herstellungsverfahren wird das erste Halteelement in die Öffnung des zweiten Halteelements eingesteckt, so dass es auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Halteelements herausragt. In einem anschließenden Schritt wird der herausragende Teil z.B. durch Taumeln kaltumgeformt, so dass die beiden Halteelemente sicher miteinander verbunden werden.

Durch Schweißen bzw. durch die hohen lokalen Temperaturen während eines

Schweißvorgangs können am Ort der Schweißnaht Mikrorisse und Gefügeversprödungen auftreten. Um dies zu verhindern, sind besonders bevorzugt das erste und das zweite Halteelement nicht miteinander verschweißt.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die Haltevorrichtung stromleitend, so dass sie zusätzlich als Stromanschluss für ein an der Haltevorrichtung befestigbares Heizelement verwendet werden kann. Vorzugsweise ist zumindest eines der Halteelemente einteilig ausgebildet bzw. aus einem Vollmaterial hergestellt, d.h. nicht aus einem Blech. Beispielsweise ist zumindest ein Halteelement als Stab, Vierkant- oder Mehrkantprofil ausgebildet. Dadurch wird die mechanische Stabilität der einzelnen Halteelemente und damit der Haltevorrichtung erhöht. 5 Weiterhin wird die Herstellung der Halteelemente vereinfacht, da sie einfach und schnell z.B. durch Ablängen von Stangenware hergestellt werden können. Besonders bevorzugt sind beide Halteelemente aus einem Vollmaterial ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist die Haltevorrichtung mit dem ersten Halteelement in einem o Ofenraum befestigbar, z.B. mittels Schrauben oder einer Klemmverbindung zwischen dem ersten Halteelement und dem Ofenraum. D.h. wenn beispielsweise an der Haltevorrichtung (bzw. am zweiten Halteelement) ein Heizelement hängend befestigt ist, wie z.B. ein Wolframnetz oder -blech, dann hängt das ganze Gewicht der Haltevorrichtung und des Heizelements am ersten Halteelement. Alternativ ist ein Heizelement - z.B. in Form eines5 Blechs - stehend auf der Haltevorrichtung angeordnet, wobei das Gewicht der

Haltevorrichtung und des Heizelements ebenfalls am ersten Halteelement angreift.

Gemäß einer Ausgestaltung weist die Haltevorrichtung ein drittes Halteelement auf, das am zweiten Halteelement befestigt ist, d.h. bei Verwendung der Haltevorrichtung ist ein o Heizelement wie z.B. ein Wolfram-Netz am dritten Halteelement befestigt, beispielsweise mit dem dritten Halteelement verschweißt. Durch die Verwendung eines dritten

Halteelements, dessen Abmessungen an das jeweils verwendete Heizungselement angepasst ist, kann das erste und zweite Halteelement unabhängig von den Abmessungen des verwendeten Heizungselements hergestellt werden. D.h. nach dem 'Baukastenprinzip' 5 können in einem Herstellungsschritt eine Vielzahl von identischen Einheiten bestehend aus dem ersten und zweiten Halteelement hergestellt werden, die anschließend durch das Befestigen des entsprechend dimensionierten bzw. ausgestalteten dritten Halteelements an die entsprechende Anwendung bzw. an das entsprechende Heizungselement angepasst werden können. Beispielsweise kann das dritte Halteelement an einen zylindrischen oder0 eckigen Ofenraum bzw. Heizer angepasst werden, d.h. das dritte Halteelement kann

gebogen oder gerade ausgebildet sein oder jede andere beliebige Form aufweisen, die an die jeweilige Anwendung angepasst ist. Vorzugsweise sind das zweite und dritte Halteelement mittels zumindest einem formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindungsmittel miteinander verbunden, beispielsweise mittels Nieten oder Schrauben. Besonders bevorzugt sind das zweite und dritte Halteelement nicht stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise nicht 5 miteinander verschweißt. D.h. durch eine Verbindung z.B. mittels Nieten werden die oben beschriebenen Nachteile des Schweißens umgangen.

Besonders bevorzugt ist die Haltevorrichtung bzw. das erste, zweite und dritte

Halteelement aus Wolfram oder einer Wolfram-basierten Legierung gebildet. Eine

o Wolfram-basierte Legierung ist eine Legierung mit einem Anteil von > 50 Gew.%

Wolfram. Vorzugsweise weist die Wolfram-basierte Legierung einen Wolfram- Anteil von > 90 Gew.% auf. Die wie oben beschriebene Verbindung der Haltelemente ist in dieser Ausgestaltung besonders vorteilhaft, da Wolfram zur Versprödung neigt und damit mittels herkömmlichen Verbindungstechnologien (wie z.B. Schweißen) nur schwer zu verbinden5 ist.

Gemäß Anspruch 1 1 wird ein Heizer bereitgestellt, beispielsweise ein Wolfram-Heizer, mit zumindest einer wie oben und im folgenden beschriebenen Haltevorrichtung, wobei die zumindest eine Haltevorrichtung mit zumindest einem Heizelement stromleitend

o verbunden ist.

Einzelne Merkmale der oben beschrieben Ausgestaltungen der Haltevorrichtung sowie des Heizers und einzelne Merkmale der im folgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Haltevorrichtung können auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden.

5

Anhand der Figuren wird eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 a-b Perspektivansichten einer Haltevorrichtung,

0 Fig. 2 eine Explosionsansicht der Haltevorrichtung von Fig. la-b, und

Fig. 3a-c Seitenansichten und ein Draufsicht der Haltevorrichtung von Fig. la-b. Fig. la-b zeigen Perspektivansichten einer Haltevorrichtung 2 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung. Die Haltevorrichtung 2 wird aus einem ersten, zweiten und dritten

Halteelement 4, 6, 8 gebildet, die miteinander verbunden sind und aus einem

efraktärmetall bzw. aus einer Legierung auf Refraktärmetallbasis hergestellt sind, z.B. Wolfram oder Molybdän. Die Haltevorrichtung 2 ist stromleitend und wird zur Stromversorgung eines (oder mehrerer) Heizelemente 18 verwendet, die an der

Haltevorrichtung 2 (hängend) befestigt werden können. Das in Fig. la skizzenhaft dargestellte Heizelement 18 ist beispielsweise aus einem Wolfram-Netz, einem Blech oder einer Vielzahl von (vertikal verlaufenden) Drähten ausgebildet.

Bei der Verwendung der Haltevorrichtung 2 ist die Haltevorrichtung in einem Ofenraum (nicht dargestellt) befestigt, durch Befestigen des ersten Halteelements 4 bzw. des Trägers beispielsweise mittels einer Klemmverbindung oder mittels Schrauben im Ofenraum. D.h. nach der Montage ist die Haltevorrichtung 2 bzw. das Heizelement 18 hängend (am ersten Halteelement 4) im Ofenraum angeordnet. Am dritten Halteelement 8 wird das Heizelement 18 beispielsweise mittels einer Klemmverbindung und/oder

Schweißverbindung befestigt, um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsansicht der Haltevorrichtung 2 von Fig. 1, um die Verbindung der drei Halteelemente 4, 6, 8 darzustellen. Die Halteelemente 4, 6, 8 sind aus Vollmaterial hergestellt bzw. sind nicht durch Abkanten von Blechen hergestellt. Das erste

Halteelement 4 weist an einem Ende einen Zapfen 12 auf, der in eine entsprechend ausgebildete Öffnung 10 des zweiten Halteelements 6 eingesteckt wird. Anschließend wird der Zapfen 12 mittels Kaltumformung, wie z.B. Taumeln, umgeformt, so dass das erste und zweite Halteelement 4, 6 sicher miteinander verbunden sind.

Nach der Verbindung des ersten und zweiten Halteelements 4, 6 wird das dritte

Halteelement 8 mittels vier Nieten 16a-d mit dem zweiten Halteelement 6 verbunden. D.h. in dieser Ausgestaltung der Haltevorrichtung 2 ist ein Verschweißen der einzelnen Elemente nicht notwendig, so dass die Nachteile des Schweißens (Mikrorissbildung, Gefügeversprödung) umgangen werden können. Am ersten Halteelement 4 können optional zwei Fasen 14a-b angeordnet werden, die nach dem Zusammenstecken benachbart zum zweiten Halteelement 6 liegen. Die Fasen 14a-b können eine Schweißnaht aufnehmen, um die Verbindung zwischen den beiden

Halteelementen 4, 6 zusätzlich zu sichern, wobei der Ort der Schweißnaht außerhalb oder im Wesentlichen außerhalb des Orts der mechanischen Belastung bei der Verwendung der Haltevorrichtung liegt. D.h. die Schweißnaht bzw. -nähte sind ausreichend beabstandet zur Verbindung (Öffnung 10/ Zapfen 12) zwischen erstem und zweitem Halteelement, so dass das Schweißen keinen negativen Einfluss auf die Verbindung hat. Fig. 3a-c zeigen Seitenansichten und ein Draufsicht der oben beschriebenen

Haltevorrichtung 2. Die beispielhafte Haltevorrichtung 2 ist zur Verwendung in einem zylinderförmigen Ofenraum ausgebildet, insbesondere werden drei der abgebildeten Haltevorrichtungen 2 benötigt, um damit mittels der entsprechenden Heizelemente 18 einen zylinderförmigen Ofenraum zu beheizen. Dazu ist zumindest das dritte

Halteelement 8 bzw. der Heizelementträger aus einem gebogenen Blech hergestellt, dessen Krümmung an die Abmessungen des Ofenraums angepasst ist.

Ein Ofenraum kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise rechteckig, oval usw. Entsprechend kann das dritte Halteelement 8 an die verschiedenen Abmessungen des Ofenraums bzw. der Heizelemente angepasst werden. D.h. bei der Herstellung der Haltevorrichtung können zunächst Einheiten bestehend aus dem ersten und zweiten Halteelement beispielsweise auf Vorrat hergestellt werden. Erst mit der Befestigung des entsprechend dimensionierten dritten Halteelements wird die Haltevorrichtung an die entsprechende Abmessungen eines Ofenraums bzw. eines Heizelements angepasst, d.h. das dritte Halteelement weist beispielsweise eine bestimmte Krümmung und eine bestimmte Länge auf. Da das dritte Halteelement 8 auf einfache und schnelle Weise mittels

Nieten 16a-d mit dem zweiten Halteelement 6 verbunden werden kann, können auf diese Weise nach dem 'Baukastenprinzip' Haltevorrichtungen 2 schnell und einfach an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Gemäß einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausgestaltung ist die Haltevorrichtung nur aus einem ersten und zweiten Halteelement hergestellt, wobei das zweite Halteelement ausgebildet ist bzw. entsprechende Abmessungen aufweist, ein Heizelement 18 daran zu befestigen.

Bezugszeichenliste

2 Haltevorrichtung

4 erstes Halteelement

6 zweites Halteelement

8 drittes Halteelement

10 Öffnung

12 Zapfen

14a-b Fase

16a-d Niet

18 Heizelement