Eigenbau E-Ofen: Grundsatzfragen

[Toenne]

Hallo in die Runde vom Neuen
Beim Aufbau von E-Öfen kann man ja generell zwei Bauarten unterscheiden:
- Aufbau aus Feuerleichtsteinen mit innen im Brennraum in Nuten eingelegten Heizspiralen
- Aufbau als Muffel mit aussen herumgewickelter Heizspirale (siehe Bild)
Aus welchem Material werden solche Muffeln hergestellt, ist ein Selbstbau möglich? Einerseits muss das Material ja hochtemperaturfest sein und dabei auch noch elektrisch isolieren, andererseits muss es die Wärme im Gegensatz zu den Feuerleichtsteinen eher gut leiten damit die Hitze der Heizwendel überhaupt nach innen abgestrahlt wird. Kann mir da jemand Hinweise geben?
Danke!

[Gasbrenner]

Derartige Muffeln sind in der Keramik eher unüblich. man findet sie eher für Email, Schutzgas und Öfen, die bei Hochtemperatur geöffnet werden müssen. Die Herstellung ist nicht trivial und der Werkstoff wird üblicherweise nach Verwendungszweck/ thermischer Beanspruchung ausgewählt.

Bist Du sicher, dass Du ausgerechnet so ein Teil brauchst?

[Toenne]

Die Muffel ist vom Efco 180, also wohl doch nicht so exotisch: https://www.goldschmiedebedarf.de/produ ... s_id=12051
Für den Hobbybereich - und um den gehts mir - haben die schon Vorteile. So sind z.B. die Heizwendeln vorm Benutzer und der Benutzer vor den Heizwendeln geschützt. Durch die umlaufenden Wendeln ist eine 4-Seiten-Beheizung möglich, bei Frontladern sonst ja eher schwierig zu realisieren. Mir fällt zumindest keine gescheite ein, wenns da alternative Vorschläge gäbe wäre ich natürlich erfreut.
Vielleicht erkläre ich kurz worum es geht und wo meine Probleme liegen: Meine Göttergattin töpfert als Hobby ein wenig. Dafür verwendet sie aktuell einen alten Muffelofen (Frontlader) von Uhlig mit rundem Brennraum Dm=133mm und Tiefe=165mm, Anschlussleistung 1kW. Den hatte ich mir eigentlich mal als Härt- und Schmelzofen angelacht, aber wie es so ist: Ruckzuck ist man das Ding los...
Ich habe ihr dann dafür noch eine µC-Steuerung gebaut mit verschiedenen Heizkurven und der Möglichkeit, die Temperaturverläufe und die Ein/Ausschaltzeiten mitzuloggen (bei letzterem ist interessant wie wenig Energie letztlich eigentlich verbraucht wird, die hohen Anschlusswerte von solchen E-Öfen täuschen einen da schnell, aber das nur am Rande ).
Grössere Werkstücke hat sie bislang bei einer befreundeten Töpfermeisterin für einen schmalen Obulus mitbrennen lassen können, allerdings wäre es schon ganz schön auch zuhause etwas grössere Stücke brennen zu können.
Die Probleme dabei nun: Das Licht/Schukonetz in der Werkstatt ist mit gesamt 16A abgesichert. Und etwas grössere Öfen mit 1-phasiger Versorgung reizen diese 16A gleich auch voll aus, dies zumindest ist das Ergebnis meiner bisherigen Suche. Für meine Tischkreissäge und meinen Kombihobel habe ich mir zwar eine CEE 16A nachinstalliert, 3-phasige Ofenexemplare sind dann aber meist schon wieder riesige, schwere und teure Trümmer. Und meist Toplader. Leider ist es in der Werkstatt aufgrund räumlicher Enge notwendig den Ofen im Betrieb auf die Säge zu stellen...und um dann einen Toplader zu beschicken bräuchte sie wohl eine Stehleiter (vom Gewicht wie gesagt mal abgesehen)...
Daher denke ich über einen Selbstbau nach: Frontlader, Brennraumgrösse etwa im Bereich 200x200x250mm, Anschlussleistung ~2kW, evtl. dann auch gleich 3-phasig. Und eben 4-seitige Beheizung. Sind natürlich bislang nur ganz grobe Eckdaten, solange ich noch keine richtige Idee fürs Konzept habe ist es natürlich schwierig das genauer zu spezifizieren.

[landleben]

Kommt,wenn bereits größere Stücke hergestellt werden,nicht ein 40 oder 60 Liter Brennofen in Frage.
Haben doch meist noch Lichtstrom und falls es zur weiteren Expansion kommen sollte, ist bereits vorgesorgt

[Toenne]

Wenn du mir einen 4-seitig beheizten Frontlader mit >=40 Litern Volumen, ca. 2kW Anschlussleistung 1-phasig und einem Gewicht von max. 20kg mit einem moderaten Preis nennen kannst dann nur her damit, ich schlage mich nicht darum den Ofen selbst zu bauen...

[Fotomanni]

4-seitig beheizten Frontlader mit >=40 Litern Volumen, ca. 2kW Anschlussleistung 1-phasig und einem Gewicht von max. 20kg

Das wird es wohl nicht geben. Schon gar nicht mit dem Gewicht.

Gibt es überhaupt 4-seitig beheizte Frontlader? Ich sehe immer nur 3-seitig oder 5-seitig.

Mit einem Toplader könntest du der Sache schon näher kommen. Und bei so einem winzigen Ofen tut es doch auch ein Toplader?

[Toenne]

Nix für ungut, aber lest ihr eigentlich andere Beiträge? Ich habe oben doch erklärt worum es geht.

[Gasbrenner]

Bei Goldschmelzöfen (fällt bei mir unter "Öfen, die bei Hochtemperatur geöffnet werden müssen") ist die vierseitige Beheizung und die Kapselung der Wendeln außerhalb der Brennkammer sinnvoll. Schließlich heizt der Ofen auch weiter, wenn man die Klappe bei Rotglut öffnet und bei Schmelzvorgängen etc. muss man immer damit rechnen, dass mal was ausläuft , was man dann nicht an den Bodenwendeln haben will.

Bei Keramikbrennöfen sind die Anforderungen etwas anders. Mit Ausnahme der meist gasbeheizten Rakuöfen reißt man hier keinen Brennofen bei Vollast auf und für den Fall, dass man das tut, gibt es einen Türkontakt, der die Wendeln dann abschaltet. Die Gefahr, dass die Wendeln bei korrekter Bedienung beschädigt werden, ist überschaubar. Eine Vierseitenheizung mag bei einem Miniaturofen auch im Keramikbrand noch funktionieren. Bei Öfen in einer realistischen Größe braucht man sicherlich keine Oberhitze. (Es sei denn man will auch im Floatglasbereich etc arbeiten). Oben ist es tendenziell immer zu warm.

Die Muffeln wie z.B. bei dem Goldschmelzofen werden üblicherweise im Gieß- oder Pressverfahren hergestellt Abhängig von der Anwendung aus unterschiedlichen Werkstoffen mit guter Wärmeleitung und Wärmewechselbeständigkeit.
Die meisten dieser Werkstoffe sind sehr unplastisch, lassen sich somit nicht von Hand formen, wie es bei einer Einzelstückfertigung wohl angesagt wäre. Auch werden die Muffelkörper mit zunehmender Größe immer empfindlicher gegen Wärmespannungen. Natürlich kann man sich eine Muffel aus Brennplatten zusammenkleben, Heizwendeln und dann Fasermatten drumwickeln. Wenn man genug Strom fließen lässt, kann man damit auch irgendwie Keramik brennen.

ob das sinnvoll ist oder sich gar rechnet muss jeder für sich entscheiden.

[Toenne]

aus unterschiedlichen Werkstoffen mit guter Wärmeleitung und Wärmewechselbeständigkeit

...womit wir wieder bei der Ausgangsfrage wären .

[Günter]

Auch du toenne, lesen... Gasbrenner hats dir erklärt, also muffel hier nicht rum: Brennplatten zuschneiden, zusammenkleben, Kanthal-Spiralen drumherumwickeln und den Rest must du dir allein ausdenken.
Die einfachsten Brennplatten sind aus Cordierit - gibts im Keramikbedarfshandel in verschiedenen Dicken. Können mit Diamanttrennscheiben geschnitten werden (wenn man nicht die Billigstdinger aus dem Baumarkt nimmt...). Besser als Cordierit sind zB. ReSic- Brennplatten - allerdings SEHR viel teurer und nur mit speziellen Diamantwerkzeugen zu schneiden. Hochtemperaturkleber gibts auch im Zubehörhandel. Alles klar?

[Toenne]

Danke...aber Zitat aus Wikipedia: "Cordierit-Schaumstoff ist eine feuerfeste Keramik mit geringer Wärmeleitung". Also ziemlich exakt das was ich nicht suche, sonst könnte ich auch einfach Feuerleichtsteine aussen umwickeln.
An Siliciumcarbid habe ich auch schon gedacht, allerdings ist irritierend wie teuer die sind wenn ich im Vergleich dazu den Preis der kompletten Muffe mit seiner komplexen Form inklusive montierter Heizwendel betrachte. Dieser Preis lässt den Schluss zu dass dort ein weitaus preiswerterer Werkstoff Verwendung findet und auch dessen Verarbeitung nicht unbedingt exorbitant teuer sein kann, ansonsten würde Uhlig sicher einen ganz anderen Preis aufrufen.

[Gasbrenner]

Tja, das sind die Tücken von Wikipedia. Cordierit Schaumstoff hat tatsächlich eine brauchbare Isolierwirkung. Bei den stark verdichteten Brennplatten sieht das dann schon wieder anders aus....

Und nun mal kurz zu den Werkstoffen:
Steatit wäre eigentlich von seiner Wärmeleitung und Isolierwirkung ideal, ist aber oberhalb 1000°C nicht mehr formstabil.
Cordierit müsste, wie gesagt, die Wärme einigermaßen leiten. Danach kommen die Werkstoffe auf Basis von MgO und Al2O3.
Siliziumcarbid hat eine ideale Wärmeleitung, ist aber für E-Installationen eher ungeeignet.

Die Angaben gelten nur für verdichtete Werkstoffe denn aus Aluminiumoxyd lässt sich auch eine hocheffektive Isolierwolle machen
Insgesamt fürchte ich, dass Du dich da in eine Spielerei verrannt hast und dabei bist, ein viereckiges Rad zu erfinden. Keramik ist ein weites Feld und bietet unendlich viel Raum für eigene Ideen und Entwicklungen. Auch bei Elektroöfen kann man mit etwas Interesse an Mess- und Regeltechnik viel optimieren. Bei deinem Projekt habe ich aber aus den geschilderten Gründen aber erhebliche Zweifel hinsichtlich der technischen oder ökonomischen Vorteile. Vielleich suchst Du doch lieber nach einen konventionellen gebrauchten E-Ofen und richtest dir den wieder her?

Und nur um mich abzusichern:
Jeder bastelt auf eigene Gefahr und technische Hinweise erfolgen unter Haftungsausschluss. Die anerkannten Regeln der Technik sind bei Eigenbauten zu beachten und von einer Fachkraft abzunehmen. Wer sich das spart muss damit rechnen, dass Feuer- und Haftpflichtversicherung im Schadensfall nicht zahlen oder Zahlungen zurückfordern.

[Toenne]

Verrannt habe ich mich keinesfalls, einfach weil ich ja noch gar nicht angefangen habe .
Im Moment klopfe ich nur Machbarkeiten ab, wenn sich herausstellt dass meine Idee nicht realisierbar ist wird sie halt zu den Akten gelegt.
Die zweite Variante die ich überlege ist die 'klassische' Variante mit in Feuerleichtstein eingelegten Heizspiralen. Allerdings mit 4-seitiger Beheizung. Warum? In dem Fall würde ich den Brennraum rechteckig auslegen und den Ofen mal stehend und mal auf der Seite liegend betreiben, je nach Format des Werkstücks. Bliebe die Frage nach der Fixierung der Spiralen: Eventuell dergestalt dass sie auf in Nuten liegenden hitzebeständigen Keramikröhren aufgefädelt sind die ihrerseits in den Seitenwänden fixiert sind?

[Gasbrenner]

Die auf Tragrohre aufgefädelten Spiralen waren mal Standard und sind bei hochpreisigeren E-Öfen bis heute üblich. Solide und haltbare Lösung.

Nochmal zum Vierseiter: Im Keramikbereich gibt es (bis auf exotische Anwendungen) keine E-Öfen mit Deckenheizung. Weil es oben bei den üblichen Besätzen, auch ohne Wendeln in der Decke, eher zu warm wird.

Wenn Du flexibel bauen willst, könntest Du dir Gedanken über Ofenmodule machen, die nach Bedarf aufeinandergesetzt werden.

[Toenne]

Um die Flexibilität geht es mir weniger, wenn ich unnötig leere Luft aufheize ist mir das wurscht. Mir geht es lediglich um eine möglichst kompakte und leichte Bauform, Begründung siehe mein 2. Beitrag. Baue ich das Ganze modular dann wirds nicht nur elektrisch und mechanisch etwas umständlicher sondern es gibt dann zusätzliche Hampelei mit sicherer Unterbringung der Module. Wie gesagt, meine Werkstatt ist platztechnisch echt auf Kante genäht.
Ist bezüglich der Tragrohre etwas besonderes zu beachten? Generell sollte etwas in dieser Art doch funktionieren? http://www.keramik-kraft.de/DE/Brennhil ... tml?sel=30