Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizkörpers und nach diesem Verfahren hergestellter elektrischer Heizkörper Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines elektri schen Heizkörpers und auf einen nach diesen. Verfahren hergestellten elektrischen Heizkör per, der au\s mindestens einem metallischen Widerstandsäraht besteht, der in eine elek trisch isolierende, wärmeübertragende, von einer geschlossenen metallischen Hülle umge bene Masse eingebettet ist.
Der Widerstands draht wird gewöhnlich schraubenförmig ge wunden und ist früher aLls einer Eisen-Chrom- Legierung hergestellt worden. Die Einbet- tungsmasse kann aus einem feinkörnigen Me talloxyd, wie Mg0, A1203 oder eine MischLtug davon, bestehen, eventuell versetzt finit einem Bindemittel zur Erhöhung der Plastizität. Die umgebende, metallische, ISehutzhülle schliess lieh hat im allgemeinen die Form eines Roh res,
das aus einer feuerfesten Legiexung be stellt.
Bei solchen elektrischen. Heizkörpern pas siert es, dass die Einbettungsmässe nach eini ger Zeit verschlechtert oder zerstört wird, was darauf zurückzuführen ist, dass gewisse Oxyde, vor allem Chrom- oder Eisenoxyde, in dieselbe eindringen. Besonders Chromoxyde haben ein erhebliches elektrisches Leitungs vermögen und verschlechtern folglich das Iso- liervermögen der Einbettimgsmasse.
Ausgeführte Versuche haben ergeben, dass dieser Nachteil vermindert wird, wenn der Widerstandsdraht aus einer an und für sich bekannten Eisen-Chrom-AlLunniiim-Legierung hergestellt wird.
Beim Erhitzen oxydiert ATit- minium leicht zu AILiminiumoxyd, das einen hohen elektrischen Leitungswiderstand dar bietet, und dadurch bildet sich rund um den Widerstandsdraht eine aus Aluminiumoxyd bestehende 'Schutzschicht, die das Eindringen der erwähnten schädlichen Oxyde in die iso lierende Masse verhindert.
Jedoch hat es sieh herausgestellt, dass eine Zerstörung des Heizkörpers nach einiger Zeit dennoch. eintreten kann, auch wenn der W i derstandsdralit aus einer Eisen-C'hrom-Alii- minium-Legierung hergestellt worden ist.
Der Grund dürfte sein, dass die Schutzschicht aus Aluminium sich allmählich von dem Draht ablöst und dann nicht in denselbem Masse regeneriert wird, wie sie abgeschält wird: Dieses dürfte wiederum darauf beruhen, dass eine ausreichende Sauerstoffmenge nicht im mer anwesend ist, indem die ursprüngliche, aus eingeschlossener Luft stammende Sauer stoffmenge verbraucht worden ist. In diesem Falle besteht also die Atmosphäre in dem Heizkörper hauptsächlich aus Stickstoff,
der mit dem Widerstandsdraht reagiert und ihn allmählich zerstört. Folglich ist es von wesent licher Bedeutung, dass die iS'chützschicht aus Aluminiumoxyd nach und nach regeneriert wird. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Heizkörper mit erheblich grösserer Lebensdauer herzustellen. Das Ver fahren dazu ist dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsdraht aus einer mindestens Eisen, Chrom und Aluminium enthaltenden Legierung hergestellt und in die Hülle vor ihrem Zuschliessen ein oxydierend wirkender Stoff eingebracht wird.
Der erfindungsgemässe Heizkörper ist dabei dadurch - gekennzeichnet, dass der Wider standsdraht aus einer mindestens Eisen, Chrom und Aluminium enthaltenden Legierung be steht und innerhalb der Hülle ein oxydierend wirkender ;Stoff vorhanden ist. Dadurch kann eine Schutzschicht am Widerstandsdraht bei behalten werden.
Die für den Widerstandsdraht verwendete Legierung kann beispielsweise '5 bis<B>3</B>0 1/o Cr, 2 bis 9 /o Al und den Rest hauptsächlich Fe enthalten. Eine vorzugsweise verwendete 'Zu- sammensetzung ist 15 bis 215 % Cr, 3 bis Ü % Al, 0 bis 3 % Co und der Rest Fe sowie Zu sätze gewisser anderer Stoffe, wie zum Bei spiel Zr,
Ca, 'Th und C'e, zum Erhöhen der Feuerfestigkeit und/oder Ti, Nb und Ta zum Verbessern der mechanischen Festigkeit. Ausserdem kommen solche Zusätze und Ver unreinigungen, die in ,Stählen normal sind, in geringen oder mässigen Mengen vor, wie zum Beispiel Si, Mn, S. und P. Legierungen dieser Art sind an sich bereits auf ändern Gebieten bekannt.
Die für die vorzugsweise rohrförmige Hülle verwendete Legierung kann zum Beispiel aus Eisen, Chrom und Nickel oder aus Eisen, Chrom, Altuninium sowie eventuell Silicium bestehen.
Eine oxydierend wirkende Atmosphäre innerhalb der Hülle kann dadurch erreicht werden, dass eine rohrförmige Hülle vor dem Zuschliessen mit Sauerstoff bis zu einem zweckmässigen Druck gefüllt wird. Es ist dabei zweckmässig, zuerst die Luft aus dem Rohr zu entfernen, -entweder durch Evakuierung oder durch Durchblasen von ,Sauerstoff, so dass der Stickstoff zum grössten 'Teil entfernt wird. Danach wird das Rohr mit 'Sauerstoff- gas gefüllt, dessen Druck der Festigkeit des Rohres bei der Arbeitstemperatur des Heiz körpers angepasst wird.
Nach einer andern Arbeitsweise kann eine beim Erhitzen des Heizkörpers Sauerstoff ab gebende Substanz in das Rohr eingeführt wer den. Solche Stoffe, die in die Ennbettungs- masse eingemischt werden können, sind zum Beispiel Mn02, Ba02 und Ca02, vorzugsweise Mn02. Es ist dabei zweckmässig, vor dem Zu schliessen des Rohres die Luft aus demselben zu entfernen.
Die Menge Sauerstoff abgeben der Stoffe wird zweckmässigerweise so gross sein, dass die entwickelte Sauerstoffmenge aus reicht, um die gewünschte Oxydsehicht an dem Widerstandsmaterial auszubilden und beizubehalten, aber nicht grösser, als dass der Druck der Festigkeit des Rohres bei der be treffenden Temperatur angepasst ist. Mn0_ kann zum Beispiel in einer Menge von etwa 10/0, auf das Gewicht der Einbettungsmasse gerechnet, verwendet werden.
Es hat sich auch als vorteilhaft. herausge stellt, dafürSorge zu tragen, da.ss eine Schutz oxydschicht im voraus auf dem Widerstands- draht@ ausgebildet wird.
Zu diesem Zweck kann man den Draht vor dem Einbetten in die Isoliermasse in einer oxydierenden Atmo sphäre, wie Luft, erhitzen, und fernerhin kann der Widerstandsdraht, mit oder ohne eine solche ausgebildete Oxydschicht vor dem Ein betten mit einem Sauerstoff abgebenden .Stoff überzogen werden, zum Beispiel durch Ein tauchen des Drahtes in eine Aufschlämmung des betreffenden Stoffes.
Method for manufacturing an electric heater and electric heater manufactured according to this method The present invention relates to a method for manufacturing an electric heater's rule and to one according to this. Method produced electrical heater by, which consists of at least one metallic resistance wire, which is embedded in an electrically insulating, heat-transferring mass surrounded by a closed metallic shell.
The resistance wire is usually wound in a helical shape and was previously made as an iron-chromium alloy. The embedding compound can consist of a fine-grained metal oxide such as Mg0, A1203 or a mixture of these, possibly with a finite binding agent added to increase the plasticity. The surrounding, metallic, protective cover closes borrowed generally has the shape of a pipe,
made of a refractory alloy.
With such electrical. It happens to radiators that the embedment dimension is deteriorated or destroyed after a certain time, which is due to the fact that certain oxides, especially chromium or iron oxides, penetrate into them. Chromium oxides in particular have considerable electrical conductivity and consequently impair the insulating properties of the embedding compound.
Tests carried out have shown that this disadvantage is reduced if the resistance wire is made from an iron-chromium-aluminum alloy known per se.
When heated, ATitminium easily oxidizes to Aliminium oxide, which offers a high electrical resistance, and a protective layer of aluminum oxide is formed around the resistance wire, which prevents the harmful oxides mentioned from penetrating into the insulating compound.
However, it has been found that the radiator can be destroyed after a while. can occur even if the resistance wire is made from an iron-chromium-aluminum alloy.
The reason is probably that the protective layer made of aluminum gradually detaches from the wire and is then not regenerated to the same extent as it is peeled off: This in turn is due to the fact that a sufficient amount of oxygen is not always present, as the original, amount of oxygen from trapped air has been consumed. In this case the atmosphere in the radiator consists mainly of nitrogen,
which reacts with the resistance wire and gradually destroys it. Consequently, it is essential that the protective layer made of aluminum oxide is gradually regenerated. The purpose of the present invention is to produce an electric heater with a considerably longer service life. The method for this is characterized in that the resistance wire is made from an alloy containing at least iron, chromium and aluminum and an oxidizing substance is introduced into the casing before it is closed.
The heater according to the invention is characterized in that the resistance wire consists of an alloy containing at least iron, chromium and aluminum and an oxidizing substance is present within the shell. This allows a protective layer to be retained on the resistance wire.
The alloy used for the resistance wire can contain, for example, 5 to 3 0 1 / o Cr, 2 to 9 / o Al and the remainder mainly Fe. A preferably used 'composition is 15 to 215% Cr, 3 to Ü% Al, 0 to 3% Co and the remainder Fe and additions of certain other substances, such as Zr,
Ca, 'Th and C'e, to increase fire resistance and / or Ti, Nb and Ta to improve mechanical strength. In addition, such additives and impurities, which are normal in steels, occur in small or moderate amounts, such as Si, Mn, S. and P. Alloys of this type are already known per se in other areas.
The alloy used for the preferably tubular casing can consist, for example, of iron, chromium and nickel or of iron, chromium, aluminum and possibly silicon.
An oxidizing atmosphere within the envelope can be achieved by filling a tubular envelope with oxygen up to an appropriate pressure before it is closed. It is advisable to first remove the air from the pipe, either by evacuation or by blowing oxygen through it, so that most of the nitrogen is removed. The pipe is then filled with oxygen gas, the pressure of which is adapted to the strength of the pipe at the working temperature of the heating element.
According to another mode of operation, a substance which releases oxygen when the radiator is heated can be introduced into the tube. Such substances that can be mixed into the embedding compound are, for example, Mn02, Ba02 and Ca02, preferably Mn02. It is advisable to remove the air from the tube before closing it.
The amount of oxygen released by the substances is expediently so large that the amount of oxygen developed is sufficient to form and maintain the desired oxide layer on the resistance material, but not greater than that the pressure is adapted to the strength of the pipe at the temperature in question. Mn0_ can, for example, be used in an amount of about 10/0, calculated on the weight of the embedding compound.
It has also been found to be beneficial. It is important to ensure that a protective oxide layer is formed on the resistance wire @ in advance.
For this purpose, the wire can be heated in an oxidizing atmosphere, such as air, before it is embedded in the insulating compound, and the resistance wire, with or without such an oxide layer, can be coated with an oxygen-releasing substance prior to embedding, for example by dipping the wire into a slurry of the material in question.