CH213812A - Tubular heating resistor made of silicon carbide. - Google Patents

Tubular heating resistor made of silicon carbide.

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CH213812A
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CH
Switzerland
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heating resistor
silicon carbide
easily oxidizable
filling
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German (de)
Inventor
Kohlefabrikate Siemens-Pl Fuer
Original Assignee
Siemens Planiawerke Ag
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/148Silicon, e.g. silicon carbide, magnesium silicide, heating transistors or diodes

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Non-Adjustable Resistors (AREA)

Description

  

  Rohrförmiger     Heizwiderstand    aus     Siliziumkarbid.       .In     Elektro-Hochtemperaturöfen    und auch  zu andern Zwecken werden rohrförmige  Heizwiderstände aus     Siliziumkarbid    verwen  det, wo sie von Luft oder dem     Siliziumkarbid     gegenüber indifferenten Gasen umgeben sind.

    Werden solche     Heizwiderstände    aber für  Zwecke benutzt, bei denen sie nicht von  Luft, sondern von für das     Siliziumkarbid     schädlichen Dämpfen oder Gasen umgeben  sind, so tritt eine für einen praktischen Be  trieb nicht tragbare, rasche Zunahme des  elektrischen Widerstandes ein, welche die  Lebensdauer des     Heizwiderstandes    sehr stark  verkürzt und das     Heizelement    unwirtschaft  lich macht. Zum Schutz gegen die Einwir  kung der von aussen an den Heizwiderstand  herankommenden Dämpfe und Gase könnte  man daran denken, die Heizwiderstände  durch einen Überzug gegen die das Silizium  karbid angreifenden Stoffe zu schützen.

   Ein  solcher Überzug hat aber den Nachteil, dass  der Wärmeübergang beeinträchtigt und da-    mit der Wirkungsgrad schlecht wird. Ausser  dem zeigen sich bei solchen Überzügen Be  triebsschwierigkeiten, da diese Überzüge  nicht genügend hitzebeständig sind und auch  keine genügende     Temperaturwechselbestän-          digkeit    haben.  



  Gemäss der Erfindung wird der an beiden  Enden verschlossene, aus     Siliziumkarbid    be  stehende, rohrförmige Heizwiderstand ohne  diese Nachteile dadurch geschaffen, dass der  Hohlraum im Innern des Heizwiderstandes  eine aus mindestens zum Teil leichter als       Siliziumkarbid        oxydierbaren    Stoffen beste  hende Füllung enthält, deren elektrische  Leitfähigkeit geringer ist als die Leitfähig  keit des aus     Siliziumkarbid    bestehenden       Rohrmantels.    Als Füllstoffe kommen in der  Hauptsache Pulver- oder griessförmige, leicht       oxydierbare,        elektrische    Halbleiter     in:    Frage,  wie z. B.

   Kohlenstoff in feinster Aufteilung,  z. B. in     Russform,    so dass durch den Über  gangswiderstand an den     Berührungsstelle.         der einzelnen     Kohleteilchen    die Füllung einen  hohen Widerstand gegenüber dem eigent  lichen, aus     Siliziumkarbid    bestehenden Heiz  körper besitzt, obwohl     Siliziumkarbid    ein  schlechterer elektrischer Leiter als Kohlen  stoff ist. Auch Gemische aus Pulver-     bezw.     griessförmigen Leiter- und     Nichtleiterteilchen     sind gut brauchbar.

   Ferner lässt sich Kohle  griess allein für diesen Zweck verwenden,  wenn man den Oberflächen der einzelnen  Körner durch Aufbringen von Oxyden oder  schlechter leitenden Karbiden teilweise hohen  elektrischen Widerstand verleiht. Man kann  auch ein Gemisch von leicht     oxydierbaren     Stoffen und schlechten elektrischen Leitern  verwenden.  



  Versuche mit rohrförmigen     Siliziumkar-          bid-Heizwiderständen,    die eine nach der Er  findung zusammengesetzte Füllung besitzen,  haben gezeigt, dass die Lebensdauer derarti  ger     Heizwiderstände    stark erhöht wird. Die  bei rohrförmigen Heizkörpern aus Silizium  karbid durch die Poren der Rohrwandung  diffundierenden Gase, wie z. B. Wasser  i dampf, greifen die Innenwand sehr stark an,  da die in den Innenraum des Rohres einmal  eingedrungenen Gase nicht durch irgend  welche Gasströmungen, die an der Aussen  wand     vorbeistreichen,    wieder entfernt wer  den.

   Diese in den Innenraum des Rohres  eingedrungenen Gase werden durch die erfin  dungsgemässe Füllung des Rohres unschäd  lich gemacht, da die Gase durch die leicht       oxydierbaren    Füllstoffe chemisch gebunden  werden. Da der elektrische Widerstand der  Füllung im Vergleich zu dem Widerstand  des eigentlichen Heizrohres sehr gross ist,  treten bei Schwankungen im Widerstand der  Füllung keine nennenswerten Änderungen in  der Heizleistung des Heizkörpers auf.  



  Ein Ausführungsbeispiel eines     Silizium-          karbid-Heizwiderstandes    in     Stabform    mit  Hohlraum für     Hochtemperaturöfen    ist in der  Figur schematisch dargestellt. Der     rohrför-          mige        Heizstab    ist mit 1 bezeichnet und an  seinen Enden durch     Siliziumkarbidkappen          verschlossen.    Vor dem     Verschliessen    ist der  Hohlraum mit dem Stoff 2 ausgefüllt wor-    den, welcher aus     Kohlegriess    mit teilweise  durch     Siliziumkarbid    bedeckter Oberfläche  bestehen soll.

   Der     Kohlegriess,    dessen Ober  fläche teilweise     siliziert    ist, hat sich für den  vorliegenden Zweck als besonders gut geeig  net erwiesen. Die Füllung in dem Hohl  raum des Heizkörpers kann auch aus einem  Gemisch von Kohlengriess und Silizium  dioxyd     bestehen.  



  Tubular heating resistor made of silicon carbide. In electric high-temperature furnaces and for other purposes, tubular heating resistors made of silicon carbide are used, where they are surrounded by air or silicon carbide with respect to inert gases.

    However, if such heating resistors are used for purposes in which they are not surrounded by air, but by vapors or gases harmful to the silicon carbide, a rapid increase in electrical resistance that is unsustainable for practical operation occurs, which increases the life of the heating resistor very much shortened and makes the heating element uneconomical. To protect against the effects of the vapors and gases coming from outside the heating resistor, one could think of protecting the heating resistors against the substances that attack the silicon carbide by means of a coating.

   However, such a coating has the disadvantage that the heat transfer is impaired and the efficiency is therefore poor. In addition, there are operational difficulties with such coatings, since these coatings are not sufficiently heat-resistant and also do not have sufficient resistance to temperature changes.



  According to the invention, the tubular heating resistor, which is made of silicon carbide and is closed at both ends, is created without these disadvantages in that the cavity inside the heating resistor contains a filling consisting of at least partially more easily oxidizable substances than silicon carbide, the electrical conductivity of which is lower than the conductivity of the pipe jacket made of silicon carbide. The main fillers are powder or gritty, easily oxidizable, electrical semiconductors. B.

   Finest breakdown of carbon, e.g. B. in soot form, so that through the transition resistance at the point of contact. of the individual carbon particles, the filling has a high resistance to the actual heating element made of silicon carbide, although silicon carbide is a worse electrical conductor than carbon. Mixtures of powder or Gritty conductor and non-conductor particles can be used well.

   Furthermore, carbon semolina can only be used for this purpose if the surfaces of the individual grains are given a high electrical resistance by applying oxides or poorly conductive carbides. A mixture of easily oxidizable substances and poor electrical conductors can also be used.



  Tests with tubular silicon carbide heating resistors which have a filling composed according to the invention have shown that the service life of such heating resistors is greatly increased. The in tubular radiators made of silicon carbide through the pores of the pipe wall diffusing gases such. B. water i vapor, attack the inner wall very strongly, since the gases that have penetrated into the interior of the tube are not removed again by any gas flows that sweep past the outer wall.

   These gases which have penetrated the interior of the tube are rendered harmless by the filling of the tube according to the invention, since the gases are chemically bound by the easily oxidizable fillers. Since the electrical resistance of the filling is very high compared to the resistance of the actual heating pipe, fluctuations in the resistance of the filling do not result in any significant changes in the heating power of the radiator.



  An embodiment of a silicon carbide heating resistor in rod form with a cavity for high-temperature furnaces is shown schematically in the figure. The tubular heating rod is denoted by 1 and its ends are closed by silicon carbide caps. Before the closure, the cavity has been filled with the substance 2, which should consist of carbon grit with a surface partially covered by silicon carbide.

   The coal semolina, the surface of which is partially siliconized, has proven to be particularly suitable for the present purpose. The filling in the hollow space of the radiator can also consist of a mixture of coal and silicon dioxide.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: An den Enden abgeschlossener, rohrför- miger Heizwiderstand aus Siliziumkarbid, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum im Innern des Heizwiderstandes eine aus mindestens zum Teil leichter als Silizium karbid oxydierbaren Stoffen bestehende Fül lung enthält, deren elektrische Leitfähigkeit geringer ist als die Leitfähigkeit des aus Siliziumkarbid bestehenden Rohrmantels. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM: A tubular heating resistor made of silicon carbide, closed at the ends, characterized in that the cavity inside the heating resistor contains a filling consisting of at least partly more easily oxidizable substances than silicon carbide, the electrical conductivity of which is lower than the conductivity of the Silicon carbide existing pipe jacket. SUBCLAIMS 1. Heizwiderstand nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus leicht oxydierbaren Stoffen in feinster Aufteilung besteht. 2. Heizwiderstand nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus einem Gemisch von griessförmi- gen, leicht oxydierbaren Stoffen und hitze beständigen, nichtleitenden Oxyden besteht. 3. Heizwiderstand nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus leicht oxydierbaren, elektrischen Leiterteilchen besteht, die durch Behandlung der Oberfläche teilweise schlechter leitend gemacht sind. 4. Heating resistor according to the patent claim, characterized in that the filling consists of finely divided easily oxidizable substances. 2. Heating resistor according to the patent claim, characterized in that the filling consists of a mixture of semolina-shaped, easily oxidizable substances and heat-resistant, non-conductive oxides. 3. Heating resistor according to the patent claim, characterized in that the filling consists of easily oxidizable, electrical conductor particles which are partially made less conductive by treating the surface. 4th Heizwiderstand nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus Kohlegriess besteht, bei dem die Ober flächen der einzelnen Kohlekörner durch Aufbringen von Karbiden für den elektri schen Strom schlechter Leitend gemacht sind. Heating resistor according to dependent claim 3, characterized in that the filling consists of carbon semolina, in which the upper surfaces of the individual carbon grains are made less conductive for the electrical current by applying carbides.
CH213812D 1938-12-01 1939-11-29 Tubular heating resistor made of silicon carbide. CH213812A (en)

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