CH170221A - Verfahren zum Herstellen elektrischer Heizkörper. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Herstellen elektrischer Heizkörper.    Elektrische Widerstandsöfen für hohe  Temperaturen, bei denen der Widerstand  ohne ein besonderes Schutzgas verwendet  werden kann, hat man bisher betriebssicher  im wesentlichen nur für Temperaturen bis  etwa,<B>1100</B>   C herstellen können. Selbst die       .schwer    schmelzbaren Metalle oxydieren an  der Luft bei hoher Temperatur sehr schnell,  so dass die im allgemeinen dünnen Wider  standsdrähte bald zerstört werden. Zwar hat  man mit Platin als Widerstandsmaterial  höhere Temperaturen als mit andern Stoffen  erzielen können.

   Eine ausgedehnte Verwen  dung des Platins verbietet aber sein hoher  Preis und die Eigenschaft, bei hoher Be  lastung zu verdampfen und sich zu     rekristal-          lisieren,    so dass auch das Platin als elek  trischer Heizwiderstand nur eine beschränkte  Haltbarkeit zeigt.  



  Man hat ferner vorgeschlagen, Heizkör  per für hohe Temperaturen dadurch herzu-    stellen, dass der Heizwiderstand mit loser,  feinkörniger Tonerde umgeben und in eine  Form eingebracht wird, und dass durch Hin  durchleiten eines elektrischen Stromes durch  den Leiter die umgebende Tonerde zu einer  festen Schutzhülle zusammengesintert wird.  Auf diese Weise lässt sich aber ein vollkom  menes     Durchsintern    der Tonerde bei genü  gender     Stärke    der Schutzhülle nicht er  reichen.

   Das lose aufgeschüttete Pulver sin  tert ausserdem nicht so fest zusammen, dass  ein gasdichter Körper entsteht; die Heiz  körper können infolgedessen auch nicht zum  Erwärmen von Flüssigkeiten oder von  Schmelzen dienen, aus denen schädliche Gase  frei 'werden; es ist auch auf diese Weise  nicht möglich, die Schutzhülle vollkommen  dicht an dem Heizwiderstand anliegend her  zustellen; entweder bleibt ein     Zwischenraum,     wodurch die Wärmeübertragung leidet und  der Zutritt von Luft oder Gas von der Stirn-           seite    nicht zu vermeiden ist, oder die Hülle  kann sich beim Sintern nicht vollständig zu  sammenziehen und wird infolgedessen rissig.  



  Nach der Erfindung erhält man einen  vollkommenen Schutz für Heizwiderstände,  wenn man das Widerstandsmaterial, das im  allgemeinen ein Metall oder eine Metallver  bindung sein dürfte, mit einer Schutzhülle  aus feuerfestem Stoff nach keramischen Me  thoden umgibt, der mit dem Heizwiderstand  keine Reaktionen eingeht, und zusammen  mit ihm bei einer Temperatur von über 1600        iin    Brennofen, zweckmässig in     inerter    Atmo  sphäre, so lange sintert, bis die Schutzhülle  vollkommen dicht wird und den     Heizwider-          stand    gasdicht einschliesst.  



  Unter keramischen Methoden versteht  man solche, die in der Keramik zur Herstel  lung von Formkörpern angewandt werden,  indem die zu verarbeitende Masse durch An  feuchten oder durch Zusatz von Bindemit  teln     formbar    gemacht und durch Pressen ge  formt, oder durch Zusatz eines Elektrolyten  in einen giessfähigen     Schlicker    verwandelt  wird.  



  Als .Stoffe für die Schutzhülle eignen  sich insbesondere die hochschmelzenden Me  talloxyde, wie die Oxyde des Aluminium,  Beryllium, Chrom, Mangan, Magnesium,     Zir-          kon,        Hafnium    oder Mischungen oder Verbin  dungen solcher Oxyde. Die Stoffe müssen.  insbesondere frei sein von tonhaltigen und  kieselsäurehaltigen Zusätzen, damit keine  Reaktionen mit dem Widerstandsmaterial  Entstehen.

   Das Aufbringen der Schutzhülle  erfolgt zum Beispiel dadurch, dass der Wider  stand freischwebend in eine saugfähige Form  aus Gips eingebracht und in die Form ein  durch verdünnte Säure aktivierter     Schlicker     eingegossen     wird.    Dünne Widerstände, etwa  unter 2 mm Durchmesser, können unmittel  bar in die Masse der Schutzhülle     eingebettet     werden; man erhält nach dem     .Sintern    eine  vollkommen dichte, an dem Widerstand gas  dicht anliegende Hülle. Bei stärkeren Wider  ständen wird der Widerstand zweckmässig  zunächst mit einer beim Sintern nichtblei-         benden    Zwischenschicht umgeben und dann  erst die -Schutzhülle aufgebracht.

   Für eine  solche Zwischenschicht eignet sich Wach,  Paraffin, Lack, Zellulose, Seide, Baumwolle  oder dergleichen. Die Dicke dieser Zwischen  schicht wird zweckmässig so gewählt, dass sie  dem Mass der Sehwindung beim Sintern ent  spricht.. Die aus der Schutzhülle hervor  stehenden Enden des Widerstandes müssen  beim Sintern geschützt werden.  



  Als Heizleiter können alle hochschmel  zenden Metalle, insbesondere Wolfram und       Molybdän,    oder Legierungen von Wolfram  oder     Molybdän    benutzt werden. Als beson  ders geeignet hat sich eine Legierung von  Wolfram und     Molybdän    gezeigt, deren Aus  dehnungsziffer der Ausdehnungsziffer der  Schutzhülle insbesondere aus     Berylliumoxyd     sehr nahe kommt. Es können infolgedessen  nachteilige Veränderungen des     Heizwider-          standes    im Betriebe, die infolge ungleich  mässiger Ausdehnung oder Zusammenziehung  von Heizwiderstand und Schutzhülle ent  stehen können, weitgehend vermieden wer  den.  



  Auf der Zeichnung sind in     Fig.    1 und     \?          beispielsweise.    längliche Ausführungsformen  von     elektrischen    Heizkörpern nach der Er  findung dargestellt;     Fig.    3 zeigt eine Muf  fel. In     Fig.    1 ist 1 der Widerstandsdraht.  beispielsweise aus einer Legierung von Wol  fram und     Molybdän,    der an seinen Enden  bei 2 etwas verstärkt ist und in weitere Ver  stärkungen 3 eingesetzt ist, die zum Teil  aus der Schutzhülle     herausragen,    so dass  hier die Stromzuleitungen angeschlossen wer  den können. Die Verstärkungen 2 sind noch  m it einem Draht 4 aus demselben Material  schraubenförmig umwickelt.

   Das Ganze ist  von der hochgesinterten -Schutzhülle 5 um  geben. Die Masse der Schutzhülle dringt  auch in die Zwischenräume der schrauben  förmigen Windungen ein und erhöht da  durch die Abdichtung an den Stirnseiten.  



       Fig.    2 zeigt einen andern Übergang an  den     Enden    für die Stromanschlüsse. Der       CTlühdraht    geht aus dem vollen Material 3      an den aus der Hülle nach aussen tretenden  Enden auf den zum Glühen bestimmter.       li,ucrschnitt    1 allmählich über.     Infolgedes-          eii    wird die     Wärme    im wesentlichen nur in  dem dünnen     Querschnitt    1 entwickelt und  von hier auf die Schutzhülle 5 übertragen.  Die     verstärkten    Enden 3 bleiben dagegen  kühler, und die sie umgebenden Teile der       Schutzhülle    werden weniger geheizt.

   Ausser  dem     erhält    man eine gute Vereinigung von  Glühdraht und Schutzhülle. Übergangs  widerstände zwischen dem Glühdraht und  den nach aussen gehenden Enden werden       vermieden.     



  Man kann naturgemäss auch andere  Formen der Heizkörper herstellen. Man  kann auch Heizkörper zum Eintauchen in  Flüssigkeiten oder in Schmelzen herstellen.  Es lassen sich ferner plattenförmige Heiz  körper ausbilden, die zum Beispiel als Koch  platten benutzt werden können, und bei  denen die vollkommen dicht gesinterte       Schutzhülle    mit den zu beheizenden     Gegen-          stiinden    unmittelbar in Berührung gebracht  erden kann. Infolge der dichten     Sinterung     der Schutzhülle ist ein Zutritt von Feuchtig  keit     znm        Heizleiter    unmöglich.

   Bei der  Muffel nach     Fig.    3 ist der Widerstand 1 in       Schraubenform    gewickelt     zickza.ckförmig    in  die Wand 5 der Muffel vollständig gasdicht  eingelassen. Das Material der Muffel     be-          rührt    den Heizwiderstand unmittelbar. Die       Sli-omzufiihrungen    3 sind an der     Rüel@seite     angebracht. Die Muffel wird in der     üblichen     Weise mit einer Wärmeisolierung umgeben  und vorn durch eine Tür abgeschlossen. Die  gasdicht eingebetteten Heizwiderstände sind  gegen Beschädigungen und Angriffe von  Heizgasen vollkommen geschützt.  



  In derselben Weise lassen sich auch     elek-          irisch    beheizte Tiegel herstellen. Die hoch  gesinterten, schwer schmelzbaren Metalloxyde       haben    ausserdem die Eigenschaft, auch bei  hohen Temperaturen noch ausreichend elek  trisch isolierend zu sein; sie haben eine  grosse     Temperaturwechselbeständigkeit    und  gute Wärmeleitfähigkeit, so     dass    ein schnel-         les    Anheizen möglich ist und eine ständige,  gute Wärmeübertragung erfolgt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE 1. Verfahren zum Herstellen elektrischer Heizkörper mit Heizwiderständen, die in eine feuerfeste Schutzhülle eingebettet sind, dadurch gel,:ennzeicnhet, dass der Heizwiderstand mit der Schutzhülle nach keramischen Methoden mit einem feuer festen Stoff umgeben wird, der mit dem Heizwiderstand keine Reaktionen eingeht, und dass die Schutzhülle nach dem Fest werden bei Temperaturen über<B>1600</B> C im Brennofen so lange gesintert wird, bis sie in sich vollkommen dicht wird und den Heizwiderstand gasdicht einschliesst.

   1I. Elektrischer Heizkörper, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiz- widerstand mit einer feuerfesten, über 1600 C gesinterten Schutzhülle aus Me talloxyd umgeben ist, die in sich voll kommen dicht ist und den Heiz-,v ider- stand gasdicht einschliesst. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I. da durch gekennzeichnet, dass der Heiz widerstand zunächst mit. einer nicht blei benden Schicht, deren Stärke der Schwin- dung der Hülle beim Sintern entspricht, und dann erst mit der Schutzhülle um geben wird. 2. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizwiderstand eine Legierung ver wendet ist, die etwa den gleichen Aus dehnungskoeffizienten wie die gesinterte Schutzhülle hat. 3.

   Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, da( der Heizwiderstand von seinen verstärk ten, aus der Schutzhülle heraustretenden Enden auf den zum Glühen bestimmten Querschnitt allmählich übergeht. .I. Elektrischer Heizkörper nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die den Heizwiderstand umbebende Hülle die Form einer Muffel hat, in deren Wand der Heizwiderstand gas dicht eingebettet ist, wobei er von dein Material der Muffel unmittelbar berührt wird.