用于安装电加热元件的支撑布置的制作方法

本公开总的涉及一种用于在熔炉中安装电加热元件的安装布置。

背景技术：

1、碳化硅加热元件在电加热元件和电熔炉领域中是众所周知的。碳化硅加热元件具有许多优点。例如，它们可以在许多不同类型的气氛中使用，并且通常允许元件温度高达约1650℃，并且因而可以在大量的各种熔炉中使用。而且，由于它们的温度稳定性，碳化硅元件可以具有相当大的长度，诸如长达约5米或甚至更长，而没有因它们在使用期间经受的温度而导致扭曲的风险。然而，碳化硅加热元件的一个缺点在于，它们在生产期间被烧结之后可能不会弯曲，因此通常是直杆形元件的形式。如果需要其它元件形状，诸如u形元件，则需要通过将元件的不同部分结合在一起来生产出这样的元件。这反过来可能会增加加热元件的制造成本。

2、碳化硅加热元件一般包括至少一个热区和至少两个冷端。与冷端的电阻相比，热区通常可具有更高的电阻。冷端被构造成延伸穿过熔炉的炉壁，以便连接到位于熔炉的外侧上的端子。因而，碳化硅加热元件被安装成使得它们延伸穿过熔炉的炉壁。

3、用于在熔炉中安装碳化硅加热元件的解决方案从例如us4080510、gb411105a和gb257949a中已知。

4、虽然碳化硅加热元件可以具有相当长的长度，但有时可能期望的是能够在熔炉内沿水平或竖向的纵向轴线相继地布置多个加热元件。这样的情况的一个示例为大型熔炉的情况下，其中加热元件的长度可能不足以在熔炉的两个相对炉壁之间延伸并穿过。另一示例是在下列情况下，其中在安装或更换加热元件期间，由于与加热元件的长度相关联的困难，使得足够长的加热元件在两个相对的炉壁之间延伸可能是不合适的。碳化硅加热元件一般是脆性的，因而对与其它物体(诸如熔炉的炉壁或相邻的加热元件)的冲击很敏感。与另一物体的冲击可能导致加热元件的脆性断裂。在安装期间从熔炉的外侧操纵长的加热元件，同时避免加热元件与另一物体之间的接触可能是极其困难的。

5、为了能够沿熔炉的纵向轴线相继地布置多个碳化硅加热元件，碳化硅加热元件将需要包括弯头，以允许元件的冷端延伸穿过熔炉的炉壁。然而，由于加热元件的成本增加，这可能是不期望的。此外，这将导致穿过熔炉的炉壁的许多开口(各个加热元件的每个冷端均有一个开口)以及许多端子，这又增加了热损失，因而降低了熔炉的工艺经济性。因此，碳化硅加热元件通常不被认为是其中需要相继地布置多个加热元件的这种熔炉的合适选择。这是不幸的，因为其它类型的加热元件可能不具有与碳化硅加热元件相同的优点，诸如温度稳定性、可能的元件温度和/或其中可以使用加热元件的可能气氛。

6、us1873053公开了一种适于用作热板或炊具的电加热设备，所述设备包括用于加热元件的安装装置，其确保加热元件的机械支撑和与供电电路的电连接。该文献描述了下列实施例，其中两个加热元件沿公共轴线相继地布置，导电块被布置在两者之间。导电块包括旨在用于接纳加热元件的端子部分的凹部，该端子部分与凹部的凹壁对接接合。加热元件的相反两端由端子安装座支撑，并与端子安装座以可释放方式接合。然而，加热元件的所述安装依赖于串联电连接加热元件，这在较大的工业熔炉和/或长碳化硅加热元件中可能是不适合的或不期望的。更具体地是，当所述加热元件沿公共纵向轴线相继地布置时，所述安装装置不允许加热元件的每个端子端经由相应的端子与电源电连接。

技术实现思路

1、本发明的方面在于提供一种解决方案，其使得能够沿熔炉的轴线相继地布置多个加热元件，诸如碳化硅加热元件，而不会增加加热元件的成本或降低熔炉操作期间的工艺经济性。

2、该方面通过所附独立权利要求的主题实现。

3、根据本公开，提供了一种用于将加热元件安装在熔炉中的支撑布置。更具体地是，支撑布置被构造用于安装加热元件，使得加热元件在支撑布置的纵向方向上从支撑布置伸出。支撑布置包括第一隔热主体，该第一隔热主体具有被构造成面对熔炉的内部的第一表面。第一隔热主体的第一表面包括第一纵向狭槽，所述第一纵向狭槽的构造适于允许在垂直于支撑布置的纵向方向的方向上将第一加热元件插入到第一隔热主体内。支撑布置还包括第二隔热主体，所述第二隔热主体具有被构造成面对熔炉的内部的第一表面。第二隔热主体的第一表面包括第二纵向狭槽，所述第二纵向狭槽的构造适于允许在垂直于支撑布置的纵向方向的方向上将第二加热元件插入到第二隔热主体内。支撑布置还包括支撑结构，该支撑结构被构造用以将第一隔热主体和/或第二隔热主体支撑在熔炉中。所述支撑结构还被构造成当支撑布置被布置在熔炉内时至少部分地延伸到熔炉的炉壁中。第二隔热主体在支撑布置的纵向方向上被布置在距第一隔热主体的一定距离处，以便在第一隔热主体与第二隔热主体之间形成空腔，通过该空腔，第一加热元件和第二加热元件中的每一个加热元件可以经由相应的端子电连接到电源。支撑布置还包括以可拆卸方式布置的盖板主体或以可拆卸方式布置的盖板组件。盖板主体或盖板组件适于：当被安装在支撑布置中时，盖板主体或盖板组件在第一隔热主体的第一表面和第二隔热主体的第一表面上延伸，以便形成所述空腔的腔壁。

4、本公开的支撑布置允许借助于支撑布置将第一加热元件和第二加热元件安装在熔炉内，使得它们一个接一个地纵向延伸。因而，支撑布置使得例如硅加热元件也能够安装在非常大的熔炉中，其中加热元件的长度可能不足以能够延伸穿过两个相对的熔炉炉壁。而且，本公开的支撑布置允许从熔炉的内侧安装加热元件(与从熔炉的外侧安装相反)。这又显著地有利于将加热元件插入到位，在非常长的加热元件的情况下也是如此，而没有加热元件撞击到另一物体上的风险，否则这又可能导致加热元件的断裂或损坏。此外，支撑布置的空腔引起热隔离体积，加热元件的冷端可以延伸到该热隔离体积中并且安全地电连接到被布置在熔炉外侧的电源。因而，加热元件不需要设置有弯头来允许它们延伸到熔炉的外侧。由此，可以减少熔炉炉壁中通孔的数量以及端子的数量，这又使热损失最小化，由此提高熔炉的操作经济性。另外，本公开使所谓的热区的体积最大化，并且减少端子的数量。

5、第一隔热主体和第二隔热主体可以相对于彼此布置，使得在支撑布置被布置在熔炉内时，空腔适于延伸穿过熔炉的炉壁。由此，可以实现从熔炉外侧容易地触及空腔，而不会显著增加热损失的风险。此外，这可以有利于保持空腔内部的低温，因为它可以对熔炉的周围环境敞开。因而，如果冷却是必要的，则这将允许可以避免对空腔的单独冷却。

6、第一隔热主体和第二隔热主体中的每一个隔热主体可以被构造成当支撑布置被布置在熔炉内时延伸穿过熔炉的炉壁。由此，能够实现支撑布置的简单构造，其允许空腔穿过熔炉的炉壁延伸到外侧。此外，这可以有利于保持空腔内部的低温。

7、第一纵向狭槽可以在支撑布置的纵向方向上延伸穿过第一隔热主体。可替代地是或另外，第二纵向狭槽可以在支撑布置的纵向方向上延伸穿过第二纵向主体。由此，有利于加热元件的插入和移除，因为加热元件只需要在一个方向上移动，同时仍允许加热元件的冷端延伸到空腔中。

8、当在垂直于支撑布置的纵向方向的平面内看时，第一纵向狭槽的横截面形状可以包括具有圆形形状的第一部分和具有梯形形状的第二部分，该第二部分至少部分地具有平行于第一表面的宽度，所述宽度小于第一部分的直径，所述第二部分在第一隔热主体的第一表面内敞开。所述第一部分可以被构造成：当所述第一加热元件已经被插入到第一隔热主体中时，所述第一部分允许将安装套筒在沿着或平行于支撑布置的纵向方向的方向上插入到第一纵向狭槽中，以将第一加热元件安装在支撑布置中。由此，第一加热元件可以被牢固地固位在支撑布置中的适当位置。

9、支撑布置的支撑结构可以包括第一支撑板，当在支撑布置的纵向方向上看时，该第一支撑板被布置在空腔的上侧处，并且该第一支撑板平行于第一隔热主体的第二表面，第一隔热主体的所述第二侧面对空腔。支撑结构还可以包括第二支撑板，当在支撑布置的纵向方向上看时，该第二支撑板被布置在空腔的下侧处。而且，支撑结构可以包括至少一个支撑构件，所述至少一个支撑构件将第一支撑板与第二支撑板连接，所述至少一个支撑构件具有平行于支撑布置的纵向方向的纵向延伸部。由此，第一隔热主体和第二隔热主体可以被支撑结构充分地支撑。

10、上述支撑构件可以延伸穿过空腔，并且/或者其中所述至少一个支撑构件形成所述空腔的腔壁。因而，支撑构件可以确保第一隔热主体和第二隔热主体彼此间隔一定距离布置，以便形成空腔。

11、盖板主体或盖板组件可以被构造成由至少一个紧固装置以可拆卸方式安装到支撑结构。由此，当安装在支撑结构中时，盖板主体或盖板组件可以被牢固地保持就位，并且当需要更换其中的一个或多个加热元件时被移除。此外，当空腔延伸穿过炉壁时，将盖板主体或盖板组件安装到支撑结构上可以允许根据需要从熔炉的外侧松开盖板主体或盖板组件。

12、盖板主体或盖板组件可以包括纵向突起，该纵向突起被构造成：当盖板主体或盖板组件安装在支撑布置中时，该纵向突起延伸到第一纵向狭槽中，以便与第一纵向狭槽以凸型-凹型关系相互作用。由此，确保了：在加热元件已经被插入第一纵向狭槽中时，空腔与熔炉的内部热隔离，而不需要单独部件来填充第一纵向狭槽的原本敞开的部分。纵向突起可以被构造成也延伸到第二纵向狭槽中，以便与第二纵向狭槽以凸型-凹型关系相互作用。可替代地是，盖板主体或盖板组件可以包括多个纵向突起，每个纵向突起被构造用以与第一隔热主体和第二隔热主体的相应的纵向狭槽以凸型-凹型关系相互作用。

13、第一纵向狭槽和第二纵向狭槽可以沿着公共纵向轴线布置在支撑布置中。由此，第一加热元件和第二加热元件可以沿着公共纵向轴线相继地布置。此外，因为第一隔热主体和第二隔热主体可以具有相同构造，故而尽管被彼此镜像地布置在支撑布置中，但是沿着公共纵向轴线布置纵向狭槽便于制造支撑布置。

14、第一隔热主体的第一表面可以包括彼此平行布置的多个所述第一纵向狭槽，所述多个第一纵向狭槽中的每个纵向狭槽的构造适于允许在垂直于支撑布置的纵向方向的方向上将相应的加热元件插入第一隔热主体中。由此，支撑布置可以用于将多个加热元件彼此平行地安装。自然地是，在这样的情况下，第二隔热主体的第一表面也可以包括彼此平行布置的多个所述第二纵向狭槽，所述多个第二纵向狭槽中的每个纵向狭槽适于允许在垂直于支撑布置的纵向方向的方向上将相应的加热元件插入第二隔热主体中。

15、第一隔热主体和第二隔热主体可以具有相同的几何构造，但是第二隔热主体被布置成关于垂直于支撑布置的纵向方向的平面与第一隔热主体成镜像。

16、根据实施例，第一加热元件和第二加热元件中的每一个加热元件是碳化硅加热元件。此外，第一加热元件和第二加热元件中的每一个加热元件可以是直的元件。可替代地是，第一加热元件和第二加热元件可以是u形元件。可替代地是，第一加热元件可以是直的加热元件并且第二加热元件可以是u形加热元件，或者反过来。在这样的情况下，第一隔热主体的第一表面包括至少两个所述第一纵向狭槽，使得u形元件的两个冷端都可以延伸到空腔中。此外，在这样的情况下，第二隔热主体的第一表面包括至少两个所述第二纵向狭槽。

17、而且，本公开提供了一种包括至少一个上述支撑布置的熔炉。合适地是，熔炉包括多个上述支撑布置。所述支撑布置可以并排布置，使得支撑布置的纵向方向彼此平行。支撑布置可以沿着熔炉的内部周围布置。熔炉还可以包括多个加热元件，所述加热元件在加热元件的至少一端中通过支撑布置安装在熔炉中。加热元件的另一端可以通过本文所述类型的第二支撑布置安装在熔炉内部，通过另一类型的支撑布置安装在熔炉内部，或者被布置成延伸穿过熔炉的另一炉壁，以便安装在熔炉的外侧上。

18、支撑布置可以被布置在熔炉中，使得支撑布置的纵向方向平行于熔炉的炉壁。

19、而且，支撑布置可以被布置在熔炉中，使得支撑布置的纵向方向平行于熔炉的纵向轴线。