DE102021207621A1

DE102021207621A1 - heating element

Info

Publication number: DE102021207621A1
Application number: DE102021207621.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Ziegler; Andreas Reichart
Original assignee: Centrotherm International AG
Current assignee: Centrotherm International AG
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2023-01-19
Also published as: WO2023285563A1; TW202320585A

Abstract

Es wird Heizelement, insbesondere ein Heizelement für Hochtemperaturanwendungen, zum Aufheizen eines zu behandelnden Substrats beschrieben. Das Heizelement weist ein langgestrecktes Rohrelement aus elektrisch leitendem Material auf. Das Rohelement hat wenigstens einen Bereich mit einer Vielzahl von Aussparungen, sodass der wenigstens eine Bereich eine Gitterstruktur bildet. Dabei weist ein Querschnitt der Gitterstruktur senkrecht zur Längserstreckung der Rohrelements an jeder Position entlang des wenigstens einen Bereichs eine gleiche Querschnittsfläche auf.A heating element, in particular a heating element for high-temperature applications, is described for heating a substrate to be treated. The heating element comprises an elongate tubular member made of electrically conductive material. The raw element has at least one area with a large number of recesses, so that the at least one area forms a lattice structure. In this case, a cross section of the lattice structure perpendicular to the longitudinal extension of the tubular element has the same cross-sectional area at every position along the at least one region.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizelement, insbesondere ein Heizelement für Hochtemperaturanwendungen, das das Aufheizen eines zu behandelnden Substrats auf Temperaturen über 1000°C, insbesondere über 2000°C ermöglicht.The present invention relates to a heating element, in particular a heating element for high-temperature applications, which makes it possible to heat a substrate to be treated to temperatures above 1000°C, in particular above 2000°C.

Solche Heizelemente, die üblicherweise als Widerstandsheizelemente ausgebildet sind, werden beispielsweise in Prozessanlagen zur Herstellung von Halleiterbauelementen oder auch für die Karbonisierung bei der Herstellung von Karbonfasern eingesetzt. Hierbei ist es bekannt die Heizelemente als Rohr auszubilden, dass einen Prozessraum eines zu behandelnden Substrats umgibt. Dabei sind die Heizelemente üblicherweise als Vollrohr ausgebildet. Die Geometrie des Heizelements, insbesondere die Länge und die Materialstärke der Rohrwand, ist über die Masse sowie den spezifischen Widerstand des Materials des Heizelements beschränkt. Während ein große Materialdicke eine höhere Stabilität ermöglichen kann, wir die zu erwärmende thermische Masse des Heizelements erhöht, was in der Regel unerwünscht ist, da es zu einem langsamen Ansprechverhalten des Heizelements führt. Insbesondere bei einer waagrechten Implementierung ist jedoch eine hohe Stabilität der Heizelemente notwendig um einem Verbiegen der Heizelemente vorzubeugen. Je geringer die Stabilität der Heizelemente ist, desto kürzere Distanzen werden zwischen Stützelementen zur Aufhängung und elektrischen Kontaktierung der Rohrelemente eingesetzt.Such heating elements, which are usually in the form of resistance heating elements, are used, for example, in process systems for the production of semiconductor components or also for carbonization in the production of carbon fibers. Here, it is known to construct the heating elements as a tube that surrounds a processing space of a substrate to be treated. The heating elements are usually designed as a solid tube. The geometry of the heating element, in particular the length and the material thickness of the tube wall, is limited by the mass and the resistivity of the material of the heating element. While a large material thickness can allow for greater stability, it increases the thermal mass of the heater to be heated, which is typically undesirable as it results in slow heater response. In the case of a horizontal implementation in particular, however, a high degree of stability of the heating elements is necessary in order to prevent the heating elements from bending. The lower the stability of the heating elements, the shorter the distances used between support elements for suspension and electrical contacting of the tubular elements.

In einem Prozessanlagentyp, der beispielsweise zur Karbonisierung einer Karbonfaser eingesetzt wird, bildet das Heizelement gleichzeitig ein Prozessrohr, wobei das als Rohr ausgebildete Heizelement die Begrenzung des Prozessraums bildet. Bei diesem Prozessanlagentyp wird das Substrat (die zu karbonisierende Faser) durch das Prozessrohr hindurch bewegt. Prozessgase, die von dem Substrat abdampfen können das Prozessrohr (mithin das Heizelement) verunreinigen, welches daher immer wieder ersetzt werden muss. Dies verursacht hohe Wartungskosten und Standzeiten der Prozessanlage.In one type of process installation that is used, for example, to carbonize a carbon fiber, the heating element simultaneously forms a process tube, with the heating element designed as a tube forming the boundary of the process space. In this type of process tool, the substrate (the fiber to be carbonized) is moved through the process tube. Process gases that evaporate from the substrate can contaminate the process tube (and thus the heating element), which must therefore be replaced again and again. This causes high maintenance costs and downtimes of the process plant.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Heizelement vorzusehen, dass wenigstens einen der obigen Nachteile überwindet.It is therefore an object of the present invention to provide a heating element which overcomes at least one of the above disadvantages.

Erfindungsgemäß ist ein Heizelement nach Anspruch 1 vorgesehen. Weitere Ausführungsformen sind unter anderem den Unteransprüchen zu entnehmen. Das Heizelement weist ein langgestrecktes Rohrelement aus elektrisch leitendem Material auf. Das Rohrelement hat wenigstens einen Bereich mit einer Vielzahl von Aussparungen, sodass der wenigstens eine Bereich eine Gitterstruktur bildet, wobei ein Querschnitt der Gitterstruktur senkrecht zur Längserstreckung der Rohrelements an jeder Position entlang des wenigstens einen Bereichs eine gleiche Querschnittsfläche aufweist.According to the invention a heating element according to claim 1 is provided. Further embodiments can be found, inter alia, in the subclaims. The heating element comprises an elongate tubular member made of electrically conductive material. The tubular element has at least one region with a plurality of recesses such that the at least one region forms a lattice structure, wherein a cross section of the lattice structure perpendicular to the longitudinal extension of the tubular element has the same cross-sectional area at every position along the at least one region.

Die Gitterstruktur des Rohrelements verleiht eine hohe Stabilität bei gleichzeitig reduzierter Masse im Vergleich zu einem Vollrohr. Des Weiteren ermöglicht die Gitterstruktur und reduzierte Masse des Heizelements hohe Temperaturen bereits mit einer kleineren Anschlussleistung zu erreichen als ein Vollrohr. Die reduzierte Masse ermöglicht eine gute dynamische Regelbarkeit durch ein verbessertes Ansprechverhalten des Heizlements. Durch die gleiche Querschnittsfläche an jeder Position entlang der Gitterstruktur wird eine vorteilhafte Verteilung der Stromdichte gewährleistet, sodass sich das Heizelement 1 über die Gitterstruktur homogen erwärmt.The lattice structure of the tubular element gives it a high degree of stability while at the same time having a reduced mass compared to a solid tube. Furthermore, the lattice structure and reduced mass of the heating element enable high temperatures to be reached with a lower connected load than a solid tube. The reduced mass enables good dynamic controllability through improved response of the heating element. The same cross-sectional area at every position along the lattice structure ensures an advantageous distribution of the current density, so that the heating element 1 heats up homogeneously over the lattice structure.

Ein oder mehrere Bereiche des wenigstens einen Bereichs mit der Gitterstruktur können als Mittelbereich ausgebildet sein, sodass das Rohrelement ferner Endbereiche an den Enden des jeweiligen Mittelbereichs aufweist. Um eine vorteilhafte elektrische Kontaktierung zu erreichen, können die Endbereiche als Vollrohr ausgebildet sein und eine größere Materialstärke aufweisen als der Rest des Rohrelements.One or more areas of the at least one area with the lattice structure can be designed as a middle area, so that the tubular element also has end areas at the ends of the respective middle area. In order to achieve an advantageous electrical contact, the end regions can be designed as a solid tube and have a greater material thickness than the rest of the tube element.

In einer Ausführungsform nimmt der wenigstens eine Bereich mit der Gitterstruktur wenigstens 80%, bevorzugt 90% der Länge des Rohrelements ein. Damit wird eine hohe Ausnutzung der Vorteile der Gitterstruktur erzielt.In one embodiment, the at least one area with the lattice structure takes up at least 80%, preferably 90%, of the length of the tubular element. A high utilization of the advantages of the lattice structure is thus achieved.

Als geeignetes Material für das Heizelement bietet sich Graphit an. Es können jedoch auch andere Materialen, beispielweise Siliziumkarbid, verwendet werden, welche die hohen Temperatur- und strukturellen Anforderungen erfüllen.Graphite is a suitable material for the heating element. However, other materials, such as silicon carbide, can be used that meet the high temperature and structural requirements.

Vorteilhaft ist das Heizelement einstückig ausgebildet; es kann jedoch auch aus mehreren Elementen ausgebildet sein, beispielsweise separaten Mittel- und Endbereichen um den Fertigungsprozess zu vereinfachen.The heating element is advantageously formed in one piece; however, it can also be formed from several elements, for example separate central and end regions in order to simplify the manufacturing process.

Eine beispielhafte Prozessanlage mit einem erfindungsgemäßen Heizelement weist ferner ein Prozessrohr zur Aufnahme bzw. Durchführung eines Substrats auf, wobei das Heizelement wenigstens einen Abschnitt des Prozessrohrs umgibt. Die Prozessanlage weist weiter Anschlussklemmen auf welche das Heizelement an den Endbereichen tragen und elektrisch kontaktieren. Die Anschlussklemmen sind ferner mit einer Stromversorgung verbindbar. Durch das Prozessrohr wird ein im Wesentlichen geschlossener Prozessraum zur Durchführung einer Karbonfaser gebildet. Eine Vorrichtung kann eine kontrollierten Gasatmosphäre im Prozessraum anlegen, insbesondere eine sauerstofffreie Gasatmosphäre oder Unterdruck. Die kontrollierte Gasatmosphäre ist für viele Prozesse eine Voraussetzung. Beispielsweise das Karbonisieren einer Karbonfaser ist nur mit einer sauerstofffreien Atmosphäre möglich.
Die Heizelemente und das Prozessrohr können in der Prozessanlage im Wesentlichen horizontal angeordnet sein. Dies ermöglicht eine lange Prozessstrecke zu implementieren, insbesondere eine längere Prozessstrecke als in einer vertikalen Anordnung.An exemplary process system with a heating element according to the invention also has a process tube for receiving or passing through a substrate, with the heating element surrounding at least a section of the process tube. The process system also has connection terminals which carry the heating element at the end areas and make electrical contact. The connection terminals can also be connected to a power supply. The process tube forms an essentially closed process space for the passage of a carbon fiber. A device can create a controlled gas atmosphere in the process space, in particular an oxygen-free gas atmosphere sphere or negative pressure. The controlled gas atmosphere is a prerequisite for many processes. For example, the carbonization of a carbon fiber is only possible with an oxygen-free atmosphere.
The heating elements and the process tube can be arranged essentially horizontally in the process plant. This enables a long process line to be implemented, in particular a longer process line than in a vertical arrangement.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

1A eine schematische, perspektivische Teilansicht eines Heizelements gemäß der Erfindung;
1B eine schematische, perspektivische Teilansicht eines alternativen Heizelements gemäß der Erfindung;
2A eine schematische, perspektivische Teilansicht eines Endbereichs des Heizelements gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2B eine weitere schematische, perspektivische Teilansicht des Endbereichs, die eine unterschiedlichen Abschnitt im Vergleich zu 2A zeigt;
3 eine schematische, perspektivische Teilansicht von Heizelementen, die mit einer Anschlussklemme verbunden sind;
4 eine schematische Schnittansicht durch einen Ausschnitt einer Prozessanlage mit einem Heizelement gemäß einem Ausführungsbeispiel.

The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In the drawings shows:

1A a schematic perspective partial view of a heating element according to the invention;
1B a schematic perspective partial view of an alternative heating element according to the invention;
2A a schematic, perspective partial view of an end region of the heating element according to an embodiment;
2 B a further schematic, partial perspective view of the end region, showing a different section compared to 2A indicates;
3 a schematic, perspective partial view of heating elements, which are connected to a terminal;
4 a schematic sectional view through a detail of a process plant with a heating element according to an embodiment.

In der Beschreibung verwendete Begriffe, wie oben, unten, links und rechts beziehen sich auf die Darstellung in den Zeichnungen und sind nicht einschränkend zu sehen. Der Begriff im Wesentlichen, wie er im Folgenden verwendet wird, schließt Abweichungen im Bereich von +-10% ein.Terms used in the description, such as top, bottom, left and right, refer to the representation in the drawings and are not to be seen as limiting. The term essentially, as used below, includes deviations in the range of +-10%.

Im nachfolgenden wird der Aufbau eines Heizelements 1 anhand der Figuren näher erläutert. Über die Figuren hinweg werden dieselben Bezugszeichen verwendet, sofern dieselben oder ähnliche Elemente beschrieben werden.The structure of a heating element 1 is explained in more detail below with reference to the figures. The same reference numbers are used throughout the figures insofar as the same or similar elements are described.

Das Heizelement 1 wird im Wesentlichen durch ein langgestrecktes Rohrelement aus elektrisch leitendem Material gebildet. Das Rohrelement besteht aus einem Mittelbereich 2 und zwei Endbereichen 3. Das elektrisch leitende Material ist Graphit, kann aber auch Siliziumkarbid oder ein anderes Material sein, das für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist und die erforderliche Stabilität aufweist.The heating element 1 is essentially formed by an elongated tubular element made of electrically conductive material. The tubular element consists of a middle section 2 and two end sections 3. The electrically conductive material is graphite, but it can also be silicon carbide or another material that is suitable for high temperature applications and has the required stability.

Wie in der Teilansicht gemäß 1A zu erkennen ist, besitzt das Rohrelement in Längserstreckung eine wesentlich größere Länge als in den übrigen Abmessungen.As per the partial view 1A can be seen, the tubular element has a much greater length in the longitudinal extension than in the other dimensions.

Der Mittelbereich 2 weist eine Vielzahl von rautenförmigen Aussparungen 4 auf, sodass der Bereich 2 eine Gitterstruktur aus Stegen 5 und Knoten 6 bildet. Die Aussparungen 4 können auch andere geeignete Formen aufweisen. Dabei haben die Stege 5 jeweils gleiche Abmessungen.The central area 2 has a multiplicity of diamond-shaped recesses 4 so that the area 2 forms a lattice structure made up of webs 5 and nodes 6 . The recesses 4 can also have other suitable shapes. The webs 5 each have the same dimensions.

1B zeigt optionale Knoten-Aussparungen 6b, die im Bereich der Knoten ausgebildet sind.. Die Knoten-Aussparungen 6b sind kreisförmig ausgebildet, können jedoch auch andere geeignete Formen aufweisen. 1B Figure 12 shows optional knot cutouts 6b formed in the area of the knots. The knot cutouts 6b are circular in shape, but may have other suitable shapes.

Wie in den 1A, 1B, 2A und 2B zu erkennen, ist die Querschnittsfläche (senkrecht zur Längserstreckung) des Rohrelements im Mittelbereich 2 an jeder Position entlang der Längserstreckung der Gitterstruktur gleich groß. Das bedeutet, dass die Summe der Flächen aller Teilquerschnitte der Stege 5 oder Knoten 6 an der jeweiligen Position gleich ist.As in the 1A , 1B , 2A and 2 B As can be seen, the cross-sectional area (perpendicular to the longitudinal extension) of the tubular element in the central area 2 is the same size at every position along the longitudinal extension of the lattice structure. This means that the sum of the areas of all partial cross-sections of the webs 5 or nodes 6 is the same at the respective position.

In 2A und 2B ist sind die Endbereiche 3 des Heizelements1 dargestellt, welche als Vollrohr ausgebildet sind. Dabei weisen die Endbereiche 3 zumindest teilweise eine größere Materialstärke auf als der Rest des Rohrelements, insbesondere als die Stege 5 und Knoten 6 der Gitterstruktur des Mittelbereichs 2. Dies ermöglicht eine vorteilhafte elektrische Kontaktierung des Heizelements 1 an den Endbereichen 3. In 3 und 4 ist eine Anschlussklemme 7 dargestellt um Heizelemente 1 über die jeweiligen Endbereiche 3 elektrisch zu kontaktieren und mit Strom zu versorgen.In 2A and 2 B the end regions 3 of the heating element 1 are shown, which are designed as a solid tube. The end regions 3 at least partially have a greater material thickness than the rest of the tubular element, in particular than the webs 5 and nodes 6 of the lattice structure of the central region 2. This enables advantageous electrical contacting of the heating element 1 at the end regions 3. In 3 and 4 a connection terminal 7 is shown in order to electrically contact heating elements 1 via the respective end regions 3 and to supply them with electricity.

4 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen Ausschnitt einer Prozessanlage 8 mit einem Heizelement 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Prozessanlage 8 weist Heizelemente 1 auf, Anschlussklemmen 7, ein Prozessrohr 9, eine thermische Isolierung 10, eine Vorrichtung 11 für eine kontrollierte Gasatmosphäre im Prozessrohr und ein Gehäuse 12. 4 shows a schematic sectional view through a detail of a process plant 8 with a heating element 1 according to an embodiment. The process system 8 has heating elements 1, connection terminals 7, a process tube 9, thermal insulation 10, a device 11 for a controlled gas atmosphere in the process tube and a housing 12.

In der gezeigten Prozessanlage 8 sind mehrere Heizelemente 1 horizontal vorgesehen und über Anschlussklemmen 7 miteinander verbunden und elektrisch kontaktiert. In 4 sind zwei Heizelemente dargestellt. Es ist aber auch möglich eine Prozessanlage mit nur einem Heizelement 1 auszubilden. Die thermische Isolierung 9 umschließt die Heizelemente 1 und isoliert diese zur Umgebung. Sie ist für hohe Temperaturen ausgelegt und ermöglicht gegebenenfalls im Inneren eines äußeren Mantels die Einstellung einer gewünschten Gasatmosphäre, insbesondere einer sauerstofffreien Atmosphäre. Ein Prozessrohr 10 erstreckt sich im Inneren durch mehrere Heizelemente 1 und bildet einen im Wesentlichen geschlossenen Prozessraum 10a in dem ein Substrat behandelt werden kann. Das Prozessrohr 10 ist mit einer Vorrichtung 11 zum Anlegen einer kontrollierten Gasatmosphäre im Prozessraum 10a verbunden, sodass im Prozessraum 10a eine gewünschte, insbesondere eine sauerstofffreie Gasatmosphäre und/oder Unterdruck erzeugt werden kann. Das Prozessrohr 10 besteht aus einem temperaturbeständigen Material, beispielweise aus dem gleichen Material wie die Heizelemente 1. Die Heizelemente 1 und das Prozessrohr 10 sind in einem Gehäuse 12 vorgesehen, wobei Anschlussklemmen 7 die Heizelemente 1 tragen und elektrisch kontaktieren. Die Anschlussklemmen 7 werden elektrisch leitend aus dem Gehäuse 12 heraus verbunden, sodass die Heizelemente 1 mit Strom versorgt werden können.In the process installation 8 shown, a plurality of heating elements 1 are provided horizontally and are connected to one another and electrically contacted via connection terminals 7 . In 4 two heating elements are shown. However, it is also possible to design a process installation with only one heating element 1 . The thermal insulation 9 encloses the heating elements 1 and insulates them from the environment. It is designed for high temperatures and, if necessary, allows the desired gas atmosphere to be set inside an outer jacket sphere, especially an oxygen-free atmosphere. A process tube 10 extends internally through a plurality of heating elements 1 and forms a substantially closed process space 10a in which a substrate can be treated. The process tube 10 is connected to a device 11 for creating a controlled gas atmosphere in the process space 10a, so that a desired, in particular an oxygen-free, gas atmosphere and/or negative pressure can be generated in the process space 10a. The process tube 10 consists of a temperature-resistant material, for example the same material as the heating elements 1. The heating elements 1 and the process tube 10 are provided in a housing 12, with connection terminals 7 carrying the heating elements 1 and making electrical contact. The connection terminals 7 are electrically connected out of the housing 12 so that the heating elements 1 can be supplied with electricity.

Nachfolgend wird nunmehr der Betrieb der Prozessanlage 8 mit Heizelementen 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Faserverarbeitung näher erläutert. Ein zu behandelndes Substrat (nicht gezeigt), beispielweise eine Karbonfaser, wird in einer sauerstofffreien Atmosphäre durch das Prozessrohr 10 geführt und zum Beispiel mit etwa 0,3-2,5 m/min, durch das Prozessrohr 10 bewegt. Das Prozessrohr 10 kann an den Enden beispielweise offen sein, um die Durchführung des zu behandelnden Substrats zu ermöglichen. Für andere Anwendungen könne die Enden aber auch geschlossen sein.The operation of the process installation 8 with heating elements 1 according to an exemplary embodiment for fiber processing is now explained in more detail below. A substrate to be treated (not shown), for example a carbon fiber, is passed through the process tube 10 in an oxygen-free atmosphere and moved through the process tube 10 at, for example, about 0.3-2.5 m/min. The process pipe 10 can be open at the ends, for example, in order to allow the substrate to be treated to pass through. However, the ends can also be closed for other applications.

Die Heizelemente 1 heizen durch Stromfluss über die Anschlussklemmen auf und erhitzen die Karbonfaser im Prozessrohr 10 auf bis zu 2600°C. Dabei erhitzt sich ein Heizelement 1 in Abhängigkeit des Widerstands des Heizelements 1 und der verwendeten Leistung, die entsprechend durch eine nicht dargestellte Regelung gesteuert wird. Der Widerstand des Heizelements 1 bestimmt sich über des spezifischen Widerstand des verwendeten Materials, beispielsweise Graphit, sowie die Querschnittsfläche und die Länge des Heizelements 1. Je größer die Querschnittsfläche gewählt wird und je länger das Heizelement 1 ist, desto mehr Leistung wird benötigt um die gleiche abgestrahlte Wärme zu erzeugen. Durch die gleiche Querschnittsfläche an jeder Position entlang der Gitterstruktur wird eine vorteilhafte Verteilung der Stromdichte gewährleistet, sodass sich das Heizelement 1 über die Gitterstruktur homogen erwärmt.The heating elements 1 heat up by current flow via the connection terminals and heat the carbon fibers in the process tube 10 up to 2600°C. In this case, a heating element 1 heats up depending on the resistance of the heating element 1 and the power used, which is correspondingly controlled by a controller (not shown). The resistance of the heating element 1 is determined by the specific resistance of the material used, for example graphite, as well as the cross-sectional area and the length of the heating element 1. The larger the cross-sectional area is selected and the longer the heating element 1, the more power is required for the same generate radiated heat. The same cross-sectional area at every position along the lattice structure ensures an advantageous distribution of the current density, so that the heating element 1 heats up homogeneously over the lattice structure.

Die verwendeten Heizelemente 1 ermöglichen die hohe Prozesstemperatur mit einer geringeren Anschlussleistung zu erreichen als mit bereits bekannten Heizelementen. Ferner sind größere Heizstrecken realisierbar, sodass weniger Anschlussklemmen 7 beziehungsweise Heizelementanschlüsse verwendet werden können. Die Aufhängung der Heizelementanschlüsse muss die Längenausdehnung der Materialien, die hohen Temperaturen, Fügen mehrerer Komponenten und die einwirkenden Massenkräfte berücksichtigen. Durch die Reduzierung der Anschlüsse kann das Ausfallrisiko reduziert werden. Ferner tritt an jeder Anschlussklemme 7 eine lokale Kältebrücke auf, die den Prozess am Substrat negativ beeinflusst. Die Anschlussklemmen 7 leiten Wärme ab, sodass die kontaktierte Stelle um bis zu 200°C geringere Temperaturen aufweist. Durch die Reduzierung der Anschlüsse wird auch die Zahl der Kältebrücken reduziert und damit der Prozess am Substrat optimiert.The heating elements 1 used make it possible to achieve the high process temperature with a lower connected load than with already known heating elements. Furthermore, larger heating sections can be realized, so that fewer connection terminals 7 or heating element connections can be used. The suspension of the heating element connections must take into account the linear expansion of the materials, the high temperatures, the joining of several components and the acting inertial forces. By reducing the number of connections, the risk of failure can be reduced. Furthermore, a local thermal bridge occurs at each connection terminal 7, which negatively influences the process on the substrate. The connection terminals 7 dissipate heat so that the contacted point has temperatures that are up to 200° C. lower. By reducing the number of connections, the number of thermal bridges is also reduced, thereby optimizing the process on the substrate.

Die Gitterstruktur reduziert die Masse sowie die Querschnittsfläche des Rohrelements. Dadurch ist es möglich, längere Heizelemente, beziehungsweise eine niedrigere Leistung zu verwenden. Die verwendete Gitterstruktur bietet zudem eine hohe strukturelle Stabilität, was insbesondere in einer horizontalen Anordnung des Heizelements 1 vorteilhaft ist.The lattice structure reduces the mass as well as the cross-sectional area of the tubular element. This makes it possible to use longer heating elements or a lower output. The lattice structure used also offers high structural stability, which is particularly advantageous when the heating element 1 is arranged horizontally.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird das beschriebene Heizelement 1 als eine Heizlampe verwendet. Dabei sind Heizelemente 1 benachbart zu einem Heizbereich in einem Gehäuse so vorgesehen, dass die Wärme von den Heizelementen 1 nach außen abgestrahlt wird. Die Heizelemente 1 könne in einem anderen Element eingeschlossen sein, um eine kontrollierte Gasatmosphäre zu gewährleisten.In another embodiment, the heating element 1 described is used as a heating lamp. Here, heating elements 1 are provided adjacent to a heating portion in a case so that the heat from the heating elements 1 is radiated to the outside. The heating elements 1 can be enclosed in another element to ensure a controlled gas atmosphere.

Die Erfindung wurde zuvor anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkrete Ausführungsform beschränkt zu sein. Insbesondere können sich die Formen der Endbereiche 3, der Aussparungen 4, der Stege 5, der Knoten 6 oder der Knoten-Aussparungen 6b von der dargestellten Form unterscheiden.The invention was explained in more detail above using a preferred embodiment of the invention, without being restricted to the specific embodiment. In particular, the shapes of the end regions 3, the recesses 4, the webs 5, the nodes 6 or the node recesses 6b can differ from the shape shown.

Claims

Heating element (1) having an elongate tubular element made of electrically conductive material with at least one area (2) with a multiplicity of recesses (4), so that the at least one area (2) forms a lattice structure, with a cross section of the lattice structure perpendicular to the longitudinal extension of the tubular element has an equal cross-sectional area at each position along the at least one region (2).

heating element (1) after claim 1 , wherein a portion of the at least one area (2) is designed as a central area and the tubular element fer Ner end areas (3) at the ends of the central area, which are designed as a solid tube.

heating element (1) after claim 1 wherein a plurality of areas of the at least one area (2) is designed as a central area and the tube element also has end areas (3) at the ends of the central areas, which are designed as a solid tube.

heating element (1) after claim 2 or 3 , wherein the end regions (3) at least partially have a greater material thickness than the rest of the tubular element.

Heating element (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one region occupies at least 80%, preferably 90% of the length of the tubular element.

Heating element (1) according to one of the preceding claims, wherein node points (6) of the lattice structure are provided with node recesses (6b).

Heating element (1) according to one of the preceding claims, in which the heating element (1) consists of graphite.

Heating element (1) according to one of the preceding claims, wherein the heating element (1) is constructed in one piece.

Process plant (8) comprising: a heating element (1) according to any one of the preceding claims, a process tube (10) for receiving or passing through a substrate, wherein the heating element (1) surrounds at least a portion of the process tube (10).

Process plant (8) after claim 9 , Which also has connection terminals (7) which carry the heating element (1) on the end pieces (3) and make electrical contact.

Process plant (8) after claim 9 or 10 , wherein the terminals (7) can be connected to a power supply.

Process plant (8) according to one of claims 9 - 11 , wherein the process pipe (10) has a substantially closed process space (10a) for carrying out a carbon fiber.

Process plant (8) according to one of claims 9 - 12 , which also has a device (11) for applying a controlled gas atmosphere in the process chamber (10a), in particular for generating an oxygen-free gas atmosphere or negative pressure.

Process plant (8) according to one of claims 9 - 13 , wherein the heating element (1) and the process tube (10) are arranged substantially horizontally.