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Elektrische Heizeinrichtung.
Zur Erzeugung von Temperaturen über 1400 C sind bisher stromdurchflossene Leiter aus
Siliziumkarbid, in besonderen Fällen elektrisch geheizte Kohlenrohre (bis 3000 C geeignet) verwendet worden. Es hat sich aber gezeigt, dass derartige Heizkörper u. a. sehr empfindlich gegen Temperatur- schwankungen und häufig auch gegen Erschütterungen sind, dass sie sich nur in gewissen Gasen benutzen lassen und dass sie sämtlich bei höheren Temperaturen eine geringe Lebensdauer haben. Daher sind auch ungeschützte metallische Leiter für diese hohen Temperaturen als Heizelemente unbrauchbar.
Aus diesen Gründen ist vorgeschlagen worden, Heizkörper in der Form zu bauen, dass der als
Stab, Rohr, Draht oder Schicht ausgeführte Leiter aus Kohle, Metall oder einer Metallverbindung durch einen keramischen Überzug oder ein Schutzrohr bedeckt wird, wodurch die Leiterschicht den chemischen Einflüssen der umgebenden Atmosphäre entzogen wird. Dabei hat sich ergeben, dass die
Gasdurchlässigkeit der für hohe Temperaturen geeigneten keramischen Baustoffe und andere Überzüge die Ungleichheit der Ausdehnung des Leiterwerkstoffes und seiner Schutzdecke vielfach noch nicht sicher beherrscht wird. Die Herstellung derartiger Heizkörper zum direkten Anschluss an höhere Spannungen ist bisher noch nicht befriedigend gelungen.
Es sind weiterhin elektrische Heizeinrichtungen unter Zuhilfenahme von Gasentladungen bekanntgeworden, wobei die in der Entladung umgesetzte Energie zur Heizung der Umgebung ausgenutzt wurde. Diese Einrichtungen sind aber zur Erzeugung hoher Temperaturen bis jetzt nicht ohne weiteres geeignet.
Die vorliegende Erfindung behebt diese Mängel. Die elektrische Heizeinrichtung gemäss der Erfindung benutzt eine Wärmeerzeugung durch eine Gas-oder Dampfentladung unter Einbeziehung selbst-oder fremdgeheizter Elektroden oder einer oder mehrerer Nebenentladungen, die in einem Gefäss aufrechtgehalten wird, das ganz oder teilweise aus hochtemperaturbeständigen Stoffen, insbesondere Keramik, besteht, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäss in mehrere Entladungsräume aufgeteilt ist.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Entladung sowohl hinsichtlich des Betriebes als auch hinsichtlich der Zündung besser den elektrischen Forderungen, etwa bei der Ausbildung längerer Heizkörper, angepasst werden kann. Somit ist es auf Grund der Erfindung ohne weiteres möglich, bei gleichen äusseren Abmessungen der Heizeinriehtung den Spannungsabfall und damit die Betriebsspannung an der erfindungsgemässen Heizeinrichtung gegenüber den bekannten Einrichtungen dadurch zu steigern, dass eine Reihe von hintereinanderliegenden Entladungsstrecken benutzt wird :
die Säule der Entladung wird durch die in sie eingeführten Elektroden nicht einfach in eine Anzahl von Säulenstücken zerlegt, sondern es bildet sich (auch ohne dass den Elektroden von aussen her ein bestimmtes Potential aufgedrückt wird) an jeder Zwischenelektrode auf einer Seite ein Kathodenfall, auf der andern Seite ein Anodenfall aus. Die Unterteilung in mehrere Entladungsräume hat aber nicht nur, wie zunächst der Einfachheit halber angegeben, den Zweck, die Entladungsstreeke in eine Reihe von Serienentladungsstrecken zu zerlegen. Sie dient erfindungsgemäss beispielsweise auch dazu, um bestimmte Entladungsräume oder Teile dieser überwiegend durch Säulenwärme, andere überwiegend durch die im Kathoden-und Anodenfall erzeugte Wärme aufzuheizen.
Im letzteren Fall erfolgt die Wärme- übertragung auf die Gefässwand von den aufgeheizten Elektroden unter Zuhilfenahme wärmeleitender Konstruktionsteile.
Gemäss der weiteren Erfindung wird das aus hochschmelzenden Oxyden, Karbiden, Boriden u. dgl. oder bei entsprechend tieferen Temperaturen aus Keramik bestehende Entladungsgefäss, das
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mit einem geeigneten Metalldampf oder molekularen Gas gefüllt ist, mit einem das Zünden erleichternden Zustzgas zwecks Senkung der Zündspannung versehen.
Die Zündung der Heizentladung kann dadurch auch herbeigeführt oder beschleunigt werden, dass Konstruktionsteile im Innern der Heizeinriehtung zur Erzeugung von Joulescher Wärme herangezogen werden oder zünderleichternde Aufstriche angewandt werden.
Erfindungsgemäss lässt sich das Zünden der Heizentladung aber auch derart erleichtern, dass in
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Temperatur im Entladungsraum die Ziindung der Gasentladung bei einer niedrigeren Spannung erfolgt. Nach dem Zünden ist im allgemeinen die an der Entladungsstrecke liegende Spannung sehr viel geringer als zu Beginn, so dass auch der Widerstandsheizkörper einen entsprechend kleineren Strom führt.
Die erfindungsgemässe Heizeinriehtung kann auch derart ausgeführt sein, dass eine Reihe nebeneinander angeordneter Entladungen oder flächenhafte Entladungen angewandt werden. Da die Entladungen im allgemeinen eine Strombegrenzung (Drossel, Widerstand) fordern, soll erfindungsgemäss der notwendige Stabilisierungswiderstand zur direkten oder indirekten Heizung der Entladungsstreeke oder des Ofens usw. herangezogen werden. Es ist auch unter Umständen zweckmässig, den Stabili-
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Heizeinrichtung. 1 sind die Elektroden, deren Abstand untereinander und gegen die keramische Wand 2 durch Abstandstüeke ; ; und Halteseheiben 4 gegeben sind. Die Abdeekscheiben müssen so geformt sein, dass sie einen Gasausgleieh zwischen den einzelnen Entladungsräumen gestatten. Die Abstandstücke. 3 können mit einem das Zünden erleichternden Aufstrieh versehen sein oder sie können einen dünnen Metallbelag erhalten oder aus einem Material geringer elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sein, so dass der durch sie oder an ihrer Oberfläche fliessende Strom bereits eine Vorerhitzung des Gases und damit ein leichteres Zünden bewirkt.
In der Fig. 1 rechts ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Wand durch gut wärmeleitende Halteseheiben 4 aufgeheizt wird. Statt einer Heizung der (indirekten) Kathode durch den Entladungstrom kann auch eine Heizung durch eine besondere Stromquelle (Transformator) erfolgen. Die Formstücke 3 sollen ein Eindringen der Entladung in das Röhrenende und ein Ansetzen an die Zuleitungen verhindern.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Parallelanordnung eines Widerstandsheizelementes zur Heizentladung innerhalb der Heizeinriehtung. Die Heizdrähte der indirekt geheizten Glühelek- troden 1 des Entladungsheizelementes liegen mit einem Verbindungsdraht 6 in Reihe, der als hilfsweises Widerstandsheizelement und zugleich als Strombegrenzungswiderstand für die Glühelektrodenheizung dient. Der Draht 6 ist von einem Rohr 7 umgeben, das aus Isoliermaterial oder schlecht leitendem Material besteht. Durch dieses Widerstandsheizelement wird der Entladungsraum zunächst aufgeheizt, bis die Entladung zwischen den Elektroden zündet. Nach der Zündung nimmt der Strom im zentralen Hilfsleiter 6 wieder ab, da die Zündspannung in der Regel höher ist als die Brennspannung der Entladung.
Durch geeignete Form der Glühelektroden und durch Anordnung von Abdeekungen 8 kann man erreichen, dass die Entladung nur an den Mantelflächen der Elektroden ansetzt. Der Heizdraht der Glühelektroden kann als Stabilisierungswiderstand dienen.
Die erfindungsgemässe elektrische Heizeinrichtung hat den Vorteil, sieh auch zum direkten Anschluss an eine höhere Spannung, etwa normale Netzspannung von 100-400 Volt, zu eignen, wogegen die bisher bekannten Heizkörper für hohe Temperaturen sich nur zum Anschluss an Niederspannung ausführen liessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Heizeinrichtung mit Wärmeerzeugung durch Gas-oder Dampfentladung in
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