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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heizen von Körpern, z. B. Metallkörpern und bietet besondere Vorteile, wenn diese auf verhältnismässig hohe Temperatur, z. B. auf helle Rotglut erhitzt werden sollen. Die Erfindung bezweckt Körper, deren Form die direkte Erhitzung mittels des Durchganges eines elektrischen Stromes erschwert, in einfacher und wirtschaftlieherweise durch Wärmeleitung auf die erforderliche Temperatur zu erhitzen.
Erfindungsgemäss werden zu diesem Zwecke ein oder mehrere, vom elektrischen Strom durchflossene Heizelemente in unmittelbaren Kontakt mit dem zu erhitzenden Körper gebracht. Unter"unmittelbarem Kontakt"wird eine unmittelbare Berührung zwischen dem Heizelement und dem zu erhitzenden Körper ohne Vermittlung einer Isolierschicht verstanden. Bestehen beide Körper aus Metall, so kann auch von einem metallischen Kontakt gesprochen werden. Dem zu erhitzenden Körper kann man nun
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falls mit irgendeinem Stoff gefülltes, Metallgefäss gebildet werden.
Das Heizelement kann aus einem
Draht bestehen, dessen Querschnitt wesentlich kleinere Abmessungen als der zu erhitzende Körper, hat und die Länge des Drahtes zwischen dem zu erhitzenden Körper und dem Stromzuleitungsdraht ist zweckmässig so gering ; dass an keiner Stelle des Drahtes die Temperatur unzulässig hoch wird. Der letztere
Umstand ist von besonderer Wichtigkeit, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Körpers verhältnis- mässig hoch und nicht viel niedriger als die für den Heizdraht zulässige Höchsttemperatur sein soll.
Es hat sich in einem solchen Falle erwiesen, dass, wenn man versucht, den zu erhitzenden Körper auf die gewünschte hohe Temperatur zu erhitzen, der Heizdraht bei zu grosser Länge durchbrennt und diesem Übelstande kann man dadurch abhelfen, dass man die Länge des Drahtes verringert. Im allgemeinen wird nämlich bei abnehmender Drahtlänge auch der Unterschied zwischen Höchsttemperatur und Mindest- temperatur in dem Draht geringer. Das Heizelement kann derart ausgeführt werden, dass es imstande ist, den zu erhitzenden Körper zu stützen.
Die in dem Heizelement entwickelte Wärme verteilt sich durch Leitung teilweise auf den zu erhitzenden Körper und teilweise auf den Stromzuleitungsdraht, mit dem das Heizelement verbunden ist.
Ein Teil der Wärme geht noch durch Strahlung und Leitung in dem Medium, in dem sich der zu erhitzende
Körper befindet,, verloren. Man kann jedoch, z. B. durch geeignete Abmessungen für das Heizelement, dafür Sorge tragen, dass letzterer Teil zu vernachlässigen ist. Auch kann zu diesem Zwecke das Heizelement in einem Vakuum oder in einer, in Bezug auf den Stoff des Heizdrahtes neutralen. die Wärme schlecht ) leitenden, Gasfüllung angeordnet sein.
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vorteilhaft, wenn das Heizelement den zu erhitzenden Körper zu stützen hat.
Die Heizvorrichtung nach der Erfindung kann z. B. mit Vorteil in der Technik der elektrischen Entladungsröhren angewendet werden. Einige Anwendungsbeispiele der Erfindung sind im nachfolgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf diese, Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 zeigt schaubildlich eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der zu erhitzende Körper an seinen Enden von zwei Heizdrähten unterstützt wird, Fig. 5 stellt eine Drei elektrodenentladungsröhre dar, bei der eine Heizvorrichtung nach Fig. 4 angewendet ist.
In Fig. 1 ist 1 ein zu erhitzender Metallkörper. Als Heizkörper dient ein Draht 2, der durch den Körper 1 hindurchgeht und einen metallischen Kontakt mit ihm besitzt. Der Draht o ist mit den Enden an Poldrähten 3 und 4 befestigt. Der Körper 1 kann aus einem, die Wärme gut leitenden Metall, wie z. B.
Kupfer, bestehen ; als Herstellungsstoff für den Heizdraht kommt beispielsweise Nickelchrom, das einen hohen spezifischen Widerstand hat, in Frage. Auch andere Metalle mit hohem Schmelzpunk, wie Wolfram oder Molybdän, können-wenn auch mit geringen Vorteilen-für das Heizelement verwendet werden.
Der Metallkörper ist mit einem Aufsatz 5 versehen, auf dessen oberer Fläche ein bei verhältnismässig niedriger Temperatur Elektronen aussendender Stoff, also z. B. ein oder mehrere Oxyde der Erdalkalimetalle, aufgetragen sein kann. Der Metallkörper 1 kann dann als Oxydkathode in einer Entladungsröhre dienen.
Als Vorteile der Vorrichtung gegenüber den üblichen Heizvorrichtungen sind der verhältnismässig hohe Wirkungsgrad der Erhitzung, die geringe Stromstärke, die zum Erhitzen nötig ist und die Tatsache zu nennen, dass eine sogenannte Äquipotentialkathode erhalten wird, d. h. eine Kathode, deren sämtliche Punkte das gleiche Potential haben, was in manchen Fällen erhebliche Vorteile bieten kann.
Über die Abmessungen der in Fig. 1 dargestellten Heizvorrichtung ist folgendes mitzuteilen :
Der Durchmesser des Aufsatzes 5 ist z. B. 4 mm, der Zylinder 1 hat etwa 1'5 mm Durchmesser, während die Länge des ganzen zu erhitzenden Körpers z. B. 5 mm ist. Der Durchmesser des Drahtes kann, falls dieser aus Nickelehrom besteht, z. B. etwa 0'3 mm betragen und die Länge jedes Drahtstückes 1-1'5 mm.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.
Ein Metallgefäss 6 wird von zwei Drähten 7 und 8 erhitzt, die mit dem Gefäss in metallischem Kontakt sind und es zugleich tragen, während sie mit den Enden an Stromzuleitungsdrähten 9 und 10 befestigt sind. Man kann auch einen oder beide Drähte in einer Anzahl von Windungen um den zu erhitzenden Körper in metallischem Kontakt mit ihm legen.
Im Gefäss 6 kann sich irgendein Stoff (z. B. ein Metall) befinden, den man zu verdampfen wünscht.
Auch eine solche Vorrichtung kann in Entladungsröhren Verwendung finden, z. B. zur Bildung eines sich an der elektrischen Entladung beteiligenden Metalldampfes oder zum Entwickeln eines Gases oder Dampfes, der auf das in der Entladungsröhre vorhandene Gas einen reinigenden Einfluss ausübt, oder zum Entwickeln von Gasen, die dazu dienen, eine sogenannte hart gewordene Entladungsröhre wieder praktisch brauchbar zu machen.
Für den Herstellungsstoff der verschiedenen Teile gilt dasselbe, was in bezug auf Fig. 1 bemerkt worden ist.
Das Gefäss 6 kann auch aus einem Stoff mit einem höheren Schmelzpunkt als Kupfer, z. B. Platin oder Molybdän, angefertigt werden. Die Poldrähte 9 und 10 können aus Nickel bestehen.
In Fig. 4 wird der zu erhitzende Körper 11 an den Enden von zwei Heizdrähten 12 und 13 getragen. die mit dem Stab 11 einen metallischen Kontakt besitzen und an den Enden von Zuleitungsdrähten getragen werden. Auch diese Ausführungsform eignet sich sehr zur Anwendung in Entladungsröhren. Der Stab 11 kann z. B. als Kathode in einer Dreielektrodenentladungsröhre wie der in Fig. 5 dargestellten verwendet werden, bei der die Kathode 11, eine Anode 14 und ein Gitter. M konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Man kann dafür Sorge tragen, dass die Punkte der Heizdrähte 12 und 18, mit denen der Stab 11 verbunden ist, gleiches Potential haben, so dass kein Strom durch den Stab 11 von einem Heizdraht zum andern geht. Auch haben in diesem Falle alle Punkte des Stabes 11 ein gleiches Potential. Die Verwendung von Äquipotentialkathoden in Entladungsröhren ist bekannt. Der Wirkungsgrad der elektrischen Entladung wird durch Verwendung soleher Elektroden erhöht.
Zweckmässig wird die Glühkathode limait einem besonderen Zuleitungsdraht 16 versehen, so dass die Stromkreise für die Heizdrähte und die Stromkreise zwischen den Elektroden der Entladungsröhre elektrisch voneinander getrennt sind. Bei dieser Anwendung der Erfindung kann ebenso wie bei der in Fig. 1 dargestellten Anwendungsform zum Erhitzen der Kathode Wechselstrom verwendet werden, was man sonst in der Regel vermeiden muss, da die unmittelbare Erhitzung der Kathode durch Wechsel strom Stärkewechsel des rings um die Kathode auftretenden magnetischen Feldes und Temperatur
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The invention relates to a device for heating bodies, e.g. B. metal bodies and offers particular advantages when these at a relatively high temperature, z. B. to be heated to bright red heat. The invention aims to heat bodies, the shape of which makes direct heating by means of the passage of an electric current difficult, to the required temperature in a simple and economical manner by conduction.
According to the invention, one or more heating elements through which the electric current flows are brought into direct contact with the body to be heated for this purpose. “Direct contact” is understood to mean direct contact between the heating element and the body to be heated without the intermediation of an insulating layer. If both bodies are made of metal, one can also speak of a metallic contact. The body to be heated can now
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if a metal vessel filled with any substance is formed.
The heating element can consist of a
There are wire whose cross-section is much smaller than the body to be heated, and the length of the wire between the body to be heated and the power supply wire is expediently so short; that at no point on the wire does the temperature become impermissibly high. The latter
This fact is of particular importance if the temperature of the body to be heated is to be relatively high and not much lower than the maximum temperature permissible for the heating wire.
In such a case it has been shown that if one tries to heat the body to be heated to the desired high temperature, the heating wire will burn through if the length is too great and this inconvenience can be remedied by reducing the length of the wire. In general, as the wire length decreases, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the wire also decreases. The heating element can be designed such that it is able to support the body to be heated.
The heat developed in the heating element is distributed by conduction partly to the body to be heated and partly to the power supply wire to which the heating element is connected.
A part of the heat is still going through radiation and conduction in the medium in which the to be heated
Body is, lost. However, you can, for. B. by suitable dimensions for the heating element, ensure that the latter part is negligible. For this purpose, the heating element can also be in a vacuum or in a neutral with respect to the substance of the heating wire. the heat poorly) conductive, gas filling be arranged.
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advantageous when the heating element has to support the body to be heated.
The heating device according to the invention can, for. B. can be used with advantage in the technology of electric discharge tubes. Some application examples of the invention are described below with reference to the drawing.
Fig. 1 is a side view of a heating device according to the invention, Fig. 2 is a plan view of the same, Fig. 3 is a side view of a modified embodiment of the invention, Fig. 4 shows diagrammatically an embodiment of the invention in which the body to be heated its ends is supported by two heating wires, Fig. 5 shows a three-electrode discharge tube to which a heating device according to Fig. 4 is applied.
In Fig. 1, 1 is a metal body to be heated. A wire 2, which passes through the body 1 and has metallic contact with it, serves as the heating element. The ends of the wire o are attached to the pole wires 3 and 4. The body 1 can be made of a metal that conducts heat well, such as. B.
Copper, consist; Nickel-chromium, for example, which has a high specific resistance, can be used as a manufacturing material for the heating wire. Other metals with a high melting point, such as tungsten or molybdenum, can also be used for the heating element, albeit with minor advantages.
The metal body is provided with an attachment 5, on the upper surface of which a substance that emits electrons at a relatively low temperature, e.g. B. one or more oxides of alkaline earth metals may be applied. The metal body 1 can then serve as an oxide cathode in a discharge tube.
Advantages of the device over conventional heating devices are the relatively high heating efficiency, the low current strength required for heating and the fact that a so-called equipotential cathode is obtained, i.e. H. a cathode whose all points have the same potential, which in some cases can offer considerable advantages.
The following is to be reported about the dimensions of the heating device shown in Fig. 1:
The diameter of the attachment 5 is, for. B. 4 mm, the cylinder 1 has about 1'5 mm in diameter, while the length of the entire body to be heated z. B. 5 mm. The diameter of the wire, if it is made of nickel-chromium, e.g. B. be about 0'3 mm and the length of each piece of wire 1-1'5 mm.
Another embodiment of the invention is shown in FIG.
A metal vessel 6 is heated by two wires 7 and 8, which are in metallic contact with the vessel and at the same time carry it, while their ends are attached to power supply wires 9 and 10. It is also possible to put one or both wires in a number of turns around the body to be heated in metallic contact with it.
Any substance (e.g. a metal) that one wishes to vaporize can be in the vessel 6.
Such a device can also be used in discharge tubes, e.g. B. to form a metal vapor participating in the electrical discharge or to develop a gas or vapor that has a cleaning effect on the gas present in the discharge tube, or to develop gases that serve to make a so-called hardened discharge tube practical again to make usable.
The same applies to the material of manufacture of the various parts that was noted with reference to FIG.
The vessel 6 can also be made of a substance with a higher melting point than copper, e.g. B. platinum or molybdenum are made. The pole wires 9 and 10 can be made of nickel.
In FIG. 4, the body 11 to be heated is supported at the ends by two heating wires 12 and 13. which have a metallic contact with the rod 11 and are carried at the ends by lead wires. This embodiment is also very suitable for use in discharge tubes. The rod 11 can, for. B. can be used as a cathode in a three-electrode discharge tube such as that shown in Fig. 5, in which the cathode 11, an anode 14 and a grid. M are arranged concentrically to one another.
Care can be taken to ensure that the points of the heating wires 12 and 18 to which the rod 11 is connected have the same potential, so that no current flows through the rod 11 from one heating wire to the other. In this case, too, all points of the rod 11 have the same potential. The use of equipotential cathodes in discharge tubes is known. The efficiency of the electrical discharge is increased by using such electrodes.
The hot cathode is expediently provided with a special lead wire 16 so that the circuits for the heating wires and the circuits between the electrodes of the discharge tube are electrically isolated from one another. In this application of the invention, as in the application form shown in Fig. 1 for heating the cathode, alternating current can be used, which must otherwise be avoided as a rule, since the direct heating of the cathode by alternating current changes in strength of the magnetic occurring around the cathode Field and temperature
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