Elemento calentador así como un inserto para hornos eléctricos.

Un inserto para hornos eléctricos que comprende una carcasa (3) aislante que tiene una parte interior (4) así como una parte exterior (5),

teniendo la parte interior (4) una forma con simetría de rotación alrededor de un eje (Ci) central, así como un elemento (2) calentador en espiral dispuesto en le parte interior (4) de la carcasa (3) aislante y que comprende un elemento (7) de alambre de material de resistencia, y en el que el elemento (2) calentador en espiral tiene un eje (Ch) central que coincide generalmente con el eje (Ci) central de la carcasa (3) aislante, caracterizado porque el elemento de alambre (7) consta de al menos dos secciones (s1, s2), que están interconectadas a través de una curva (10) del elemento de alambre de manera que la curva (10) y las secciones (s1, s2) forman mutuamente un bucle de elemento de alambre, un eje (Ck) central del elemento de alambre en al menos una parte de la curva que forma un ángulo (α1, α) con un eje (Cs1, Cs) del elemento de alambre en una sección (s1) conectada a la curva (10), estando un elemento (11, 13) de sujeción anclado de forma fija en la carcasa (3) de aislamiento y dispuesto en la zona de la curva (10) de tal manera que el elemento de alambre en una sección (s1, s2) conectada directamente a la curva (10) evita que se desplace más allá del elemento (11, 13) de sujeción.

Elemento calentador así como un inserto para hornos eléctricos La presente invención se refiere en general a un elemento calentador en espiral de elemento de alambre así como un inserto para hornos eléctricos que comprenden un elemento calentador en espiral tal como el indicado.

Hornos calentados eléctricamente se construyen a menudo de insertos en forma de una carcasa refractaria y térmicamente aislada así como uno o más elementos calentadores que están montados en el interior de dicha carcasa y que constan de un material eléctricamente conductor, que es adecuado para formar un elemento de resistencia que tiene la capacidad de emitir energía térmica cuando se suministra corriente eléctrica. En la práctica, la carcasa consta muy frecuentemente de un material cerámico aislante, mientras que los elementos de calentamiento pueden consistir en cables fabricados a partir de aleaciones especiales, tales como aleaciones de Fe-Cr-Al y aleaciones de Ni-Cr, o de materiales intermetálicos, tales como MoSi2. En muchos tipos de hornos, es de vital importancia que la distribución de la temperatura se mantenga uniforme en el espacio del horno que está cargado con materiales para su tratamiento. Para ciertas aplicaciones, en las que, por ejemplo, se utilizan hornos de difusión, se establecen requisitos de acuerdo con los que la diferencia en diferentes puntos en el espacio del horno no puede exceder de 0, 1º C. Para proporcionar estos requisitos, elementos en espiral, también llamados hélices, son particularmente muy adecuados ya que se pueden dotar de un paso uniforme sin irregularidades considerables. Una peculiaridad de los elementos de alambre del elemento calentador, que pueden tener una longitud total considerable dependiendo del número de vueltas de los mismos, es que el alambre está alternativamente en dilatación y contracción dependiendo de las variaciones de temperatura que se produzcan. Como regla general, el cable se dilata al menos un 1% cuando la temperatura se eleva desde la temperatura ambiente a la temperatura de funcionamiento, que normalmente es de alrededor de 1000º C. En otras palabras, el alambre se dilata por lo menos 10 mm por metro lineal, lo que significa que un alambre que tenga, por ejemplo, una longitud de 50 m se dilata (y se contrae) tanto como 500 mm. Si el alambre se pudiera mover libremente, tales variaciones de longitud podrían absorberse tanto por la expansión axial como por la expansión radial del elemento calentador en espiral. Sin embargo, con el fin de evitar esto, la movilidad del alambre montado dentro de la carcasa de aislamiento se limita a menudo de varias maneras. Si se le impide al mismo aumentar el diámetro del mismo a lo largo de una parte de la extensión axial del mismo, la expansión, que normalmente se distribuye uniformemente, tiene que ser absorbida localmente como una mayor deformación. Esto puede provocar en el alambre o bien una deformación plástica o bien una presión sobre el material de aislamiento. En ciertas construcciones, tales como los hornos de difusión, el elemento de alambre está montado a una cierta distancia radial dentro de un cilindro dentro de la carcasa. El elemento de alambre está provisto de salidas de corriente dispuestas normalmente en los extremos axialmente opuestos del alambre. También es posible dividir el elemento calentador en zonas de calor por el hecho de que el elemento de alambre tiene también salidas adicionales soldadas, por ejemplo placas de hierro que se proyectan de forma radial desde el elemento de alambre y se extienden de forma radial hacia fuera a través del aislamiento. En este caso, el objetivo del elemento de alambre para expandirse de forma radial requiere que el espacio de expansión hacia el interior de la carcasa sea suficientemente grande, mientras que el objetivo para expandirse axialmente se manifiesta en tensiones adyacentes a las salidas.

En ciertas construcciones, el elemento de alambre en espiral se coloca en una ranura formada en el interior de la carcasa de aislamiento y que tiene la misma forma en espiral que el elemento de alambre. En esta conexión, las salidas están dispuestas normalmente en los extremos opuestos axialmente del alambre. En este caso, hay un riesgo de que el elemento de alambre sea arrastrado parcialmente fuera de la ranura, por ejemplo como consecuencia de que el alambre quede atrapado en algún lugar (por adherencia en la ranura) , lo que provoca en su entorno que la acumulación de la expansión aplica fuerzas al elemento de alambre que presionan parcialmente al mismo fuera de la ranura.

Ejemplos de inserciones para hornos eléctricos que comprenden una carcasa de aislamiento y un elemento calentador en espiral de elemento de alambre se describen en la patente de EE. UU. 6.008.477 A. El elemento de alambre está provisto de una pluralidad de elementos de fijación, que sobresalen del elemento de alambre y están o bien directamente anclados en el aislamiento o en contacto con elementos de soporte, que a su vez están anclados en el aislamiento de tal manera que el elemento de alambre todavía se puede mover con respecto a los elementos de soporte. En ambos casos, el elemento de alambre, por medio de los elementos de fijación, está impedido de moverse libremente como consecuencia de la dilatación o contracción térmica. Sin embargo, esta solución es relativamente complicada ya que requiere que el elemento de alambre esté provisto de elementos de fijación separados.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención es evitar la acumulación de la dilatación del elemento de alambre.

Resumen El objeto se proporciona mediante un elemento calentador en espiral de acuerdo con la reivindicación independiente 1 así como una inserción para hornos eléctricos de acuerdo con la reivindicación independiente 7. Las realizaciones preferentes se definen en las reivindicaciones dependientes.

El elemento calentador eléctrico comprende el elemento de alambre que está dividido por lo menos en dos secciones. Las secciones están interconectadas por medio de una curva de elemento de alambre de tal manera que las secciones y la curva forman mutuamente un bucle integrado de elemento de alambre, es decir, la curva es una parte funcional del elemento calentador de tal manera que constituye una resistencia a la corriente entre las diferentes secciones adyacentes y, de tal manera que, genera calor de la misma forma que las secciones. La curva está ante todo destinada a evitar la acumulación de dilatación del elemento de alambre en una primera sección hacia una segunda sección conectada a la misma a través de la curva por medio de un elemento de sujeción dispuesto en la zona de la curva. La curva está formada de tal manera que un eje central del elemento de alambre en al menos una parte de la curva forma un ángulo con un eje central del elemento de alambre en una sección conectada directamente a la curva.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista en perspectiva parcialmente seccionada de un inserto de horno de acuerdo con la técnica anterior.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una realización de un elemento calentador de acuerdo con la invención.

La figura 3 muestra una vista lateral del elemento calentador según la figura 2.

La figura 4 muestra una sección transversal de una curva y dos secciones adyacentes del elemento de alambre.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva seccionada parcialmente de un inserto de horno de acuerdo con una realización de la invención.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva seccionada parcialmente de un inserto de un horno de acuerdo con una realización de la invención.

La figura 7 muestra una vista en perspectiva seccionada parcialmente de un inserto de un horno de acuerdo con una realización de la invención.

La figura 8 muestra una vista en perspectiva de una realización alternativa de un elemento calefactor de acuerdo con la invención.

Descripción detallada Se muestra en la figura 1 un inserto 1 que comprende una carcasa 3 aislante así como un elemento 2 calefactor de elemento 7 de alambre. La carcasa 3 aislante consta de un cilindro de material cerámico, por ejemplo fibras de cerámica, de acuerdo con la técnica anterior, y tiene una superficie 4 interior y una superficie 5 exterior así como una forma de simetría rotacional, de forma alternativa una forma sustancialmente con simetría de rotación, alrededor de un eje central Ci. La carcasa aislante puede, de acuerdo con la técnica anterior, estar construida de una pluralidad de módulos que juntos conforman el cilindro. El diámetro del cilindro puede variar, por ejemplo, dentro del rango de 100-400 mm mientras que la longitud puede estar, por ejemplo, dentro del rango de 100-1200... [Seguir leyendo]

1. Un inserto para hornos eléctricos que comprende una carcasa (3) aislante que tiene una parte interior (4) así como una parte exterior (5) , teniendo la parte interior (4) una forma con simetría de rotación alrededor de un eje (Ci) central, así como un elemento (2) calentador en espiral dispuesto en le parte interior (4) de la carcasa (3) aislante y que comprende un elemento (7) de alambre de material de resistencia, y en el que el elemento (2) calentador en espiral tiene un eje (Ch) central que coincide generalmente con el eje (Ci) central de la carcasa (3) aislante, caracterizado porque el elemento de alambre (7) consta de al menos dos secciones (s1, s2) , que están interconectadas a través de una curva (10) del elemento de alambre de manera que la curva (10) y las secciones (s1, s2) forman mutuamente un bucle de elemento de alambre, un eje (Ck) central del elemento de alambre en al menos una parte de la curva que forma un ángulo (1, ) con un eje (Cs1, Cs) del elemento de alambre en una sección (s1) conectada a la curva (10) , estando un elemento (11, 13) de sujeción anclado de forma fija en la carcasa (3) de aislamiento y dispuesto en la zona de la curva (10) de tal manera que el elemento de alambre en una sección (s1, s2) conectada directamente a la curva (10) evita que se desplace más allá del elemento (11, 13) de sujeción.

2. Inserto de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el elemento de alambre comprende una pluralidad de curvas que dividen el elemento en una pluralidad de secciones, estando el elemento de alambre en cada sección impedido de ser desplazado más allá de un elemento de sujeción dispuesto en la zona de una curva conectada a la respectiva sección.

3. Inserto de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque cada sección asciende como máximo a 1, 5 espiras de la bobina.

4. Inserto de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque las curvas así como los elementos de sujeción están dispuestos en una configuración diagonal en relación al eje (Ch) central del elemento calentador en espiral.

5. Inserto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la carcasa (3) de aislamiento tiene una ranura en espiral en la superficie (4) interior de la misma en la que el elemento de alambre (7) del elemento calentador en espiral discurre, así como la carcasa aislante tiene una ranura axial en la superficie interior de la misma en la que la curva (10) del elemento de alambre así como el elemento (11) de sujeción están dispuestos.

6. Inserto de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la ranura (12) axial tiene una extensión diagonal.

7. Inserto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque el ángulo (1) está en un plano paralelo al eje (Ch) central del elemento calentador en espiral.

8. Inserto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el elemento de sujeción está atravesado por el elemento de alambre de la curva.

9. Inserto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque el ángulo () está en un plano perpendicular al eje (Ch) central del elemento en espiral, que la curva comprende dos en paralelo, o sustancialmente paralelos, las patas que están interconectadas y que tienen una extensión en forma radial hacia dentro hacia el eje (Ch) central del elemento calentador en espiral, así como que el elemento (13) de sujeción está dispuesto entre las patas de la curva de tal manera que el elemento de alambre en una primera sección se evita que se desplace más allá del elemento de fijación hacia una segunda sección adyacente a la primera sección por una de las patas de la curva que hace tope con el elemento (13) de sujeción.