AT157859B - Heizelement für Hoch-Temperaturöfen. - Google Patents

Description

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  Heizelement für   Iloeh-Temperaturüfen.   



   Für   Hoch-Temperaturöfen   über etwa 1200  C wurden bisher ausschliesslich die eigentlichen
Heizleiter aus hochschmelzenden Metallen oder Metallverbindungen oder aber aus   hochgesintertem  
Kohlenstoff (Graphit) hergestellt. Es gibt aber nur sehr wenige uns von der Natur nach entsprechender
Behandlung und Verarbeitung zur Verfügung gestellte Werkstoffe, die sich für den vorliegenden Zweck als brauchbar zeigen.

   Mithin ergibt sich hiedurch als grundlegender Nachteil, dass man bei diesen wenigen geeigneten Werkstoffen die gesamten für diese Werkstoffe charakteristischen physikalischen und chemischen Eigenschaften als gegeben hinnehmen muss, u. zw. auch dann, wenn eine oder mehrere dieser von der Natur gegebenen Eigenschaften für den besonderen Zweck als Heizelement vom technischen Standpunkt aus betrachtet als unvorteilhaft bezeichnet werden müssen. 



   Hier greift die vorliegende Erfindung ein. Wie es in bekannter Weise möglich ist, die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Metallen durch Herstellung von Legierungen, d. h. von in feurig flüssigem Zustande erzeugten aus zwei oder mehreren Komponenten bestehenden Gemengen, weitgehend zu ändern und dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend anzupassen, gibt die vorliegende Erfindung Verfahren an, Werkstoffe für Heizleiter von Hochtemperaturöfen herzustellen, die so beschaffen sind, dass sie für diesen Zweck jeweils ein Optimum sowohl an den physikalischen als auch an den chemischen Eigenschaften ergeben. 



   Die Erfindung gestattet fernerhin, dass ein oder mehrere Teile oder aber auch der ganze Heizleiter beim Hochheizen von. Raumtemperatur auf Betriebstemperatur von dem festen in den breiigen oder flüssigen Zustand übergeht. Erreicht wird dieses dadurch, dass der eigentliche Heizleiter, der ein Gemisch bzw. einen Verbundstoff aus Metallen mit Metallen oder Metallen mit Metalloiden darstellt, in einen gasundurchlässigen Hohlkörper, beispielsweise in ein Rohr aus Porzellan, Sillimanit oder andern silikathaltigen keramischen Materialien, z. B. auf Specksteinbasis oder auch aus hochgesinterten Oxyden des Aluminiums oder Magnesiums, eingebettet wird, wobei die Enden gas-und flüssigkeitsdicht verschlossen und meist mit Wasser gekühlt werden. 



   Durch diese Massnahmen ist man nicht mehr auf einige wenige Werkstoffe angewiesen, sondern kann eine ganze Reihe von Werkstoffen benutzen, die bisher aus den geschilderten Gründen von vornherein aus jeglicher Betrachtung auszuscheiden hatten.   Fermer   liegt der weitere wesentliche Vorteil der Erfindung darin, dass man keineswegs mehr auf von der Natur gegebene Eigenschaften angewiesen ist, sondern dass man sowohl durch geeignete Wahl der Werkstoffe als auch durch geeignete Misehungs-oder Verbindungsverhältnisse der bei den fraglichen Temperaturen im breiigen oder geschmolzenen Zustand befindlichen Teile des Heizleiters zu denjenigen Teilen, die auch bei den fraglichen Temperaturen in festem Zustand bleiben, es jederzeit in der Hand hat, dem Heizelement die Eigenschaften zu geben,

   die für seinen speziellen Verwendungszweck sich nach den heutigen technischen Erkenntnissen nicht mehr optimaler gestalten lassen. 



   So kann, um ein Beispiel zu nennen, auf der geschilderten Grundlage als Heizleiter für Hochtemperaturöfen mit Vorteil Silber verwendet werden. 



   Es können auch dem Heizleiter leitende oder nichtleitende Stoffe zugemengt werden, die bei der Arbeitstemperatur des Heizelementes weder selbst vollkommen schmelzen noch in dem flüssigen Heizleitermaterial sich lösen oder mit demselben eine chemische Reaktion eingehen. 



   Ferner kann der Heizleiter aus einem Gemisch bzw. einem Verbundstoff von einem verhältnismässig niedrig schmelzenden Metall, z. B. Silber, oder einer Metallegierung, z. B. Kupfer-Silber, mit 

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 einem   hochschmelzenden Metall   oder Metalloid, z. B. Wolfram,   Molybdän, Tantal, Nioh,   Kohlenstoff oder Legierungen bzw. Mischungen der letzteren, bestehen. 



   Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass man es z. B. bei einem Heizleiter, der aus den
Elementen Silber und Kohlenstoff besteht, weitgehend durch entsprechende Mengendimensionierung in der Hand hat, den nach aussen resultierenden Temperaturkoeffizienten des elektrischen Wider- standes positiv, null oder gar negativ werden zu lassen. Schon hieraus gehen eindeutig die Vorteile sowie die vollkommen neuartigen Gedankengänge der vorliegenden Erfindung hervor. Keineswegs dürfen aber die hier genannten Beispiele als erschöpfende Ausführungsmöglichkeiten betrachtet werden, denn sie sind eben nur Beispiele, die sieh äusserst mannigfaltig variieren und feinststufig abstimmen lassen. 



   Es wurde bereits   ausgeführt,   dass das den Heizleiter umgebende gasundurehlässige Schutzrohr an den Enden gas-und flüssigkeitsdicht verschlossen wird. Es kann aber auch als Dichtungsstoff das infolge Kühlung der Enden zum Erstarren gebrachte Metall des Heizleiters selbst als Abdichtung benutzt werden. Auch können metallische Verschlusskappen oder vakuumdicht eingeführte Zuleitungen des elektrischen Stromes an den Enden des Heizelementes vorgesehen werden. 



   Da mit der Erwärmung bzw. mit dem Übergang vom festen in den breiigen oder flüssigen Zustand sieh der Heizleiter naturgemäss ausdehnt, werden zur Vermeidung einer Beschädigung des Schutzrohres zum Ausgleich der Wärmeausdehnungen des breiigen oder flüssigen Heizleiters ein Expansionsraum oder sonstige Einrichtungen angeordnet, die die durch die eventuellen Ausdehnungsdifferenzen auftretenden Kräfte ohne Beschädigung des keramischen Rohres ausgleichen können. 



   Der erwähnte Expansionsraum kann vorteilhaft evakuiert oder mit inerten Gasen gefüllt werden. 



   Ferner empfiehlt es sich, innerhalb des flüssig werdenden metallischen Heizleiters eine Wendel aus Draht hochschmelzenden Materials vorzusehen, die gegebenenfalls mit den stromführenden Ansehlussenden in metallischer Verbindung steht, um die Stromleitung innerhalb des Heizleiters in jedem Zustand des Heizleiters gleichmässig und sicher zu gestalten. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Heizelement für Hoeh-Temperaturöfen, das von einer keramischen Hülle gasdicht umschlossen wird, wobei dessen Heizleiter bei Zimmertemperatur eine so grosse Leitfähigkeit besitzt, dass zusätzliche Anlassheizmittel fehlen, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Heizleiter oder Teile desselben bei der Arbeitstemperatur in flüssigem oder breiigem Zustand befinden.

Claims (1)

1. 2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizleiter Silber Verwendung findet.

   3. Heizelement nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizleiter leitende oder nichtleitende Stoffe zugemengt sind, die bei der Arbeitstemperatur weder vollkommen schmelzen noch in dem flüssigen Heizleitermaterial sich lösen oder mit demselben eine chemische Reaktion eingehen.

   4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter aus einer Mischung eines verhältnismässig niedrig schmelzenden Metalles, z. B. Silber, oder einer Metallegierung, z. B.

   Kupfer-Silber, mit einem oder mehreren hochschmelzenden Metallen, Metalloiden oder Legierungen, z. B. Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob, Kohlenstoff, besteht.

   5. Heizelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtungsstoff das infolge Kühlung der Enden zum Erstarren gebrachte Metall des Heizleiters selbst dient.

   6. Heizelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des bei Arbeitstemperatur flüssigen metallischen Heizleiters eine Wendel aus hochschmelzendem Material vorgesehen ist, die mit den stromführenden Anschlussenden in metallischer Verbindung steht.