Un encastre y un elemento calentador para hornos eléctricos.

Un encastre para hornos eléctricos que comprende, por un lado,

un revestimiento aislante (1) que tiene unexterior (4) y un interior (3), de los cuales al menos el último mencionado tiene una forma rotacionalmente simétricaalrededor de un eje central (C) y, por otro lado, un elemento calentador (2) que está dispuesto dentro delrevestimiento y extiende una pluralidad de vueltas en un bucle continuo con una forma general que corresponde a laforma rotacionalmente simétrica del revestimiento, en donde el bucle comprende una pluralidad de curvas separadas(7, 11), que dividen la misma en una pluralidad de secciones individuales (2a, 2b, 2d, 2e, etc.), teniendo lassecciones una extensión en una forma general rotacionalmente simétrica alrededor del eje central, y en donde lascurvas (7) tienen forma de U para desviar el bucle en secciones adyacentes pares, que van en direcciones opuestasdesde la curva en U individual e imparten una forma de meandro de bucle como se observa en la extensión axial dela misma, caracterizado porque las curvas en U (11) que se juntan están separadas por una brecha (8) en la queestá dispuesto un elemento de soporte (9) fabricado a partir de un material eléctricamente aislante contra el cual sepresionan las curvas en U.

Un encastre y un elemento calentador para hornos eléctricos Campo técnico de la invención En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un encastre destinado a hornos eléctricos y del tipo que comprende, por un lado, un revestimiento aislante que tiene un exterior y un interior, de los cuales al menos el último mencionado tiene una forma rotacionalmente simétrica alrededor de un eje central y, por otro lado, un elemento calentador que está dispuesto dentro del revestimiento y se extiende con una pluralidad de vueltas en un bucle continuo que tiene una forma general que corresponde a la forma rotacionalmente simétrica del revestimiento.

En un aspecto adicional, la invención también se refiere a un elemento calentador de esa clase.

Técnica anterior

Los hornos calentados de forma eléctrica a menudo se construyen de encastres en forma de un revestimiento refractario y termoaislante y uno o más elementos calentadores que se montan dentro del mismo y se fabrican a partir de un material de conducción eléctrica, que es adecuado para formar un elemento de resistencia que tiene la capacidad de emitir energía de calor cuando se proporciona corriente eléctrica. En la práctica, el revestimiento más a menudo consiste en un material de cerámica, tal como fibras de cerámica en una o más capas, mientras que los elementos calentadores pueden consistir en alambres fabricados de aleaciones especiales, tales como Fe-Cr-Al, alternativamente materiales intermetálicos, tales como Mo-Si2 o similares, o material compuesto intermetálico. En muchos tipos de hornos, es de suma importancia que la distribución de la temperatura se mantenga uniforme en el espacio del horno que se carga con materiales para tratamiento. De esta forma, en ciertas aplicaciones en las que, por ejemplo, se utilizan hornos de difusión, los requisitos se hacen de forma tal que la diferencia de temperatura en diferentes puntos en el espacio del horno no exceda 0, 1°C. Para cumplir con estos requisitos, los alambres de calentamiento helicoidales, denominados hélices, son particularmente adecuados, dado que se les puede dar un paso uniforme sin irregularidades considerables. Una peculiaridad de los alambres de calentamiento, que pueden tener una longitud considerable dependiendo del número de vueltas que tengan, es que se expanden de forma alternada y se encogen dependiendo de las variaciones de temperatura que ocurran. Como regla de oro, el alambre se expande al menos 1% cuando la temperatura se eleva de temperatura ambiente a temperatura operativa, que normalmente es por encima de los 1000°C. En otras palabras, el alambre se extiende al menos 10 mm por metro de extensión, lo que significa que un alambre que tiene, por ejemplo, una longitud de 50 m se expande (y se contrae) unos 500 mm. Si el alambre fuera libremente móvil, dichas variaciones de longitud podrían producirse por expansión axial y radial. Sin embargo, la movilidad del alambre montado dentro del revestimiento aislante está limitado de varias maneras. Si se evita que el mismo aumente su diámetro a lo largo de una parte de la extensión axial del mismo, la expansión, que normalmente se distribuye de forma uniforme, debe producirse como una deformación localmente mayor. Este puede hacer que el alambre se deforme plásticamente o se salga del material aislante. En ciertas construcciones de hornos, por ejemplo, hornos de difusión, el bucle del alambre se monta a cierta distancia radial dentro de un interior cilíndrico del revestimiento. Para dividir el bucle de alambre en las zonas de calor, salidas de corriente soldadas, por ejemplo, hierros planos, se proyectan radialmente desde el bucle de alambre y se extienden radialmente hacia afuera a través del aislamiento. En este caso, si se pretende que el bucle de alambre se expanda radialmente es necesario que el espacio de expansión hacia el interior del revestimiento sea lo suficientemente grande, mientras que si se pretende una expansión axial, esto resulta en estrés adyacente a las salidas.

Objetos y características de la invención La presente invención apunta a obviar las desventajas mencionadas anteriormente de encastres de hornos conocidos y a proporcionar un encastre mejorado. Por lo tanto, un objeto principal de la invención es proporcionar un encastre de horno, cuyo alambre de calentamiento esté montado dentro del revestimiento de aislamiento de forma tal que se contrarreste la acumulación de la expansión de longitud inevitable en todo el alambre, más precisamente con el fin de evitar el contacto entre el alambre de calentamiento y el revestimiento aislante, y para evitar estrés en las salidas.

De acuerdo con la invención, el objeto mencionado anteriormente se alcanza por medio de las características definidas en la cláusula de caracterización de la reivindicación independiente 1. Realizaciones preferidas del encastre de acuerdo con la invención se definen asimismo en las reivindicaciones dependientes 2-9.

En un aspecto adicional, la invención también se refiere a un elemento calentador como tal. Las características de dicho elemento calentador se observan en la reivindicación independiente 10. Realizaciones preferidas del elemento calentador de acuerdo con la invención se definen asimismo en las reivindicaciones dependientes 11-15.

Aclaración adicional de la técnica anterior

Mediante el documento US 6008477, se conoce ya un encastre para hornos eléctricos que comprende un revestimiento aislante y un elemento calentador en espiral. Para evitar la acumulación de la expansión del elemento de alambre, el elemento de alambre es proporcionado con una pluralidad de miembros de fijación, que salen del elemento de alambre y están directamente anclados en el aislamiento o en contacto con miembros de soporte, que a su vez están anclados en el aislamiento, de forma tal que el elemento de alambre pueda continuar moviéndose con relación a los miembros de soporte. Sin embargo, en este caso, el bucle no cuenta con una pluralidad de curvas.

Mediante el documento US 4553246, se conoce ya un horno eléctrico que comprende un encastre que tiene una forma básica cilíndrica en la que se montan varios elementos calentadores generalmente con forma de meandro. Sin embargo, en ese caso, la forma de meandro no está orientada axialmente con respecto a la forma básica cilíndrica del encastre, sino tangencialmente, siendo las partes de meandro individuales rectas y no curvadas.

El documento US 1 921 543 divulga un aparato de radiación eléctrica en el que un alambre o alambres son sostenidos por una placa aislante de material refractario. El aparato tiene fines de calentamiento o cocción. El objeto de la invención es proporcionar un aparato de este tipo en el que la posición del alambre o los alambres de resistencia entre sí y con relación a la base refractaria no se vea afectada por el calentamiento de los alambres. La solución es un diseño en el que el espiral de calentamiento y la base están diseñados de forma tal que el espiral es sujetado en la base por una acción de resorte. Los bobinados del alambre o espiral de calentamiento tienen una forma de medialuna, por la cual el bobinado en forma de medialuna comprende una varilla o varillas que se proyectan desde la base aislante y se mantienen sobre la misma mediante una acción de resorte.

El documento US 1 695 882 divulga un horno eléctrico que cuenta con medios para sostener elementos de resistencia eléctrica, es decir, elementos de calentamiento, en el mismo. Los elementos de resistencia eléctrica están dispuestos en bucles horizontales y son sostenidos por una pluralidad de soportes aislantes dispuestos verticalmente. Las secciones más grandes, rectas, horizontales de los elementos de resistencia eléctrica están conectadas por curvas. Los soportes aislantes se proporcionan con agujeros a través de los cuales se extienden dichas secciones horizontales de los elementos de resistencia eléctrica. El horno comprende un revestimiento que tiene una sección transversal rectangular. Dos elementos de resistencia eléctrica se extienen en las paredes internas opuestas del mismo. Las curvas en U del elemento respectivo se doblan hacia un lado corto respectivo de dicho revestimiento. Tras la expansión térmica del elemento de resistencia eléctrica, las curvas en U de éste último se acercarán a dicho lado corto.

Breve descripción de los dibujos adjuntos En los dibujos:

la Fig. 1 es una vista en perspectiva parcialmente seccionada que muestra un encastre de horno que tiene un revestimiento aislante cilíndrico y un elemento calentador dentro del mismo,

la Fig. 2 es vista en plano desde arriba del encastre,

la Fig. 3 es una vista lateral del elemento calentador solo,

la Fig. 4 es una vista lateral del... [Seguir leyendo]

1. Un encastre para hornos eléctricos que comprende, por un lado, un revestimiento aislante (1) que tiene un exterior (4) y un interior (3) , de los cuales al menos el último mencionado tiene una forma rotacionalmente simétrica alrededor de un eje central (C) y, por otro lado, un elemento calentador (2) que está dispuesto dentro del revestimiento y extiende una pluralidad de vueltas en un bucle continuo con una forma general que corresponde a la forma rotacionalmente simétrica del revestimiento, en donde el bucle comprende una pluralidad de curvas separadas (7, 11) , que dividen la misma en una pluralidad de secciones individuales (2a, 2b, 2d, 2e, etc.) , teniendo las secciones una extensión en una forma general rotacionalmente simétrica alrededor del eje central, y en donde las curvas (7) tienen forma de U para desviar el bucle en secciones adyacentes pares, que van en direcciones opuestas desde la curva en U individual e imparten una forma de meandro de bucle como se observa en la extensión axial de la misma, caracterizado porque las curvas en U (11) que se juntan están separadas por una brecha (8) en la que está dispuesto un elemento de soporte (9) fabricado a partir de un material eléctricamente aislante contra el cual se presionan las curvas en U.

2. Un encastre de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el elemento de soporte (9) es largo y estrecho para servir como soporte para una pluralidad de pares de curvas en U (7) separadas a lo largo al mismo.

3. El encastre de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 caracterizado porque, en el elemento de soporte (9) , hay asientos (10) avellanados que tienen el fin de localizar las curvas en U (7) a lo largo del mismo.

4. El encastre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 caracterizado porque dos secciones del elemento calentador (2d, 2e) , que se extienden de una curva en U común (7) a otras dos curvas en U, tienen la misma longitud, juntándose las brechas individuales (8) entre los pares de curvas en U para formar una ranura larga y estrecha, más precisamente una ranura recta que se extiende paralela al eje central (C) .

5. El encastre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 caracterizado porque dos secciones (2d, 2e) , que se extienden de una curva en U común (7) a dos otras curvas en U, tienen diferente longitud, juntándose las brechas individuales (8) entre los pares de curvas en U para formar una ranura (8a) que se extiende helicoidalmente con respecto al eje central (C) .