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Abstract

Elektrisches Heizelement für einen Infrarotstrahler, das einen Grundkörper aus einem elektrisch leitenden Heizleiter aufweist, wobei der Grundkörper an seiner Oberfläche zumindest teilweise eine keramische Beschichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus mindestens einem Oxid mindestens eines Metalles aus der Gruppe der Lanthaniden gebildet ist.electrical Heating element for an infrared radiator comprising a base body of an electrically conductive Heating conductor, wherein the base body on its surface at least partially having a ceramic coating, characterized that the coating of at least one oxide at least one Metal is formed from the group of lanthanides.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement für einen Infrarotstrahler, das einen Grundkörper aus einem elektrisch leitenden Material aufweist, wobei der Grundkörper an seiner Oberfläche zumindest teilweise eine keramische Beschichtung aufweist, sowie einen Infrarotstrahler mit einem solchen Heizelement und seine Verwendung.The The invention relates to an electrical heating element for a Infrared radiator, which is a body made of an electrically conductive Material having, wherein the main body on its surface at least partially having a ceramic coating, as well as an infrared radiator with such a heating element and its use.

Derartige Heizelemente sind beispielsweise aus der JP 61293369 A bekannt, die ein zylindrisches Heizelement offenbart, das an der Zylinderinnenseite eine Metalloxidkeramik zur Abstrahlung von Infrarotstrahlung aufweist.Such heating elements are for example from the JP 61293369 A discloses a cylindrical heating element, which has on the inside of the cylinder a metal oxide ceramic for emitting infrared radiation.

EP 0 368 080 A1 offenbart einen Infrarotstrahler, der ein Substrat mit mindestens einem elektrisch isolierenden Bereich aufweist, auf welchem eine Metallschicht als Widerstandsheizelement ausgebildet ist. Die Metallschicht weist Infrarot-strahlende Partikel auf, die gleichmäßig in der Metallschicht verteilt sind. Die Partikel sind dabei aus Keramik wie z.B. Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder deren Mischungen gebildet. EP 0 368 080 A1 discloses an infrared radiator having a substrate with at least one electrically insulating region on which a metal layer is formed as a resistance heating element. The metal layer has infrared-emitting particles which are evenly distributed in the metal layer. The particles are formed from ceramics such as zirconia, alumina, silica or mixtures thereof.

US 4,965,434 offenbart eine Heizwendel aus einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung in einem Schutzrohr aus Siliziumoxid oder Aluminiumoxid, wobei das Schutzrohr eine Beschichtung trägt, die fernes Infrarot abstrahlt. Dabei sind keramische Beschichtungen, wie zum Beispiel aus Lanthanoxid, offenbart. Es handelt sich hierbei also um eine indirekte Beheizung eines Schutzrohres. US 4,965,434 discloses a heating coil of an iron-chromium-aluminum alloy in a protective tube made of silica or alumina, wherein the protective tube carries a coating that emits far infrared. In this case, ceramic coatings, such as lanthanum oxide disclosed. This is therefore an indirect heating of a protective tube.

JP 02118329 A offenbart einen Metallstreifen mit einer Beschichtung, die fernes Infrarot abstrahlen kann. Der Metallstreifen inklusive der Beschichtung ist indirekt über einen Infrarotstrah ler mit einem Quarzglashüllrohr und einer Heizwendel beheizt. Die vom Infrarotstrahler abgestrahlte Wellenlänge wird über den Metallstreifen samt Beschichtung verändert. JP 02118329 A discloses a metal strip with a coating that can radiate far infrared. The metal strip including the coating is heated indirectly via an infrared radiator with a quartz glass tube and a heating coil. The wavelength radiated by the infrared radiator is changed via the metal strip together with the coating.

JP 60134126 A offenbart einen Infrarotstrahler für fernes Infrarot, bei welchem eine Metallplatte mit einer Beschichtung versehen ist, die ein Polymer auf Siliziumbasis mit zusätzlichen Metalloxiden, die unter anderem Seltenerdoxide enthalten, aufweist. JP 60134126 A discloses a far-infrared infrared radiator in which a metal plate is provided with a coating comprising a silicon-based polymer with additional metal oxides containing inter alia rare earth oxides.

US 5,630,974 offenbart einen Infrarot-Emitter aus einem Kompositmaterial, welches Trägerfasern aus Siliziumoxid, Platin, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Nextel 440 oder anderen Keramiken aufweist. Zwischen den Trägerfasern sind Fasern von Seltenerdoxiden wie Holmium-, Erbium- oder Ytterbium-Oxid eingelagert. US 5,630,974 discloses an infrared emitter of a composite material which comprises carrier fibers of silicon oxide, platinum, alumina, zirconia, Nextel 440 or other ceramics. Between the carrier fibers are embedded fibers of rare earth oxides such as holmium, erbium or ytterbium oxide.

Die Veröffentlichung „Thermovoltaik: Strom aus Wärmestrahlung", Elektronik 512000, E.-K. Aschmoneit, Seiten 22 – 24, offenbart eine Brennerplatte, die mit weißglühenden Yb2O3-Nädelchen bedeckt ist, aus welcher Flammen züngeln. In Bild 1 ist dabei die Infrarot-Ausstrahlung von Ytterbium-, Erbium- und Holmium-Oxid gezeigt.The publication "Thermovoltaik: electricity from thermal radiation", Electronics 512000, E.-K. Aschmoneit, pages 22-24, discloses a burner plate, which is covered with 3 -Nädelchen incandescent Yb 2 O, from which flames spouted In figure 1. showing the infrared radiation of ytterbium, erbium and holmium oxide.

Weiterhin beschreibt DE 824 976 B einen Infrarotstrahler, bei dem nicht das elektrisch leitende Material, sondern eine Hülle oberflächlich mit einer selektiv strahlenden Schicht überzogen ist, um die abgestrahlte Wellenlänge auf den jeweiligen Anwendungsfall einzustellen.Further describes DE 824 976 B an infrared radiator, in which not the electrically conductive material, but a shell is superficially coated with a selectively radiating layer to adjust the radiated wavelength to the particular application.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Heizelement für einen Infrarotstrahler beziehungsweise einen Infrarotstrahler bereitzustellen, dessen abgestrahlte Wellenlänge auf den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden kann.It Now is an object of the invention to provide an electric heating element for a To provide infrared radiator or an infrared radiator whose radiated wavelength can be adjusted to the particular application.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Beschichtung auf dem Grundkörper eines elektrisch leitenden Heizleiters aus mindestens einem Oxid mindestens eines Metalles aus der Gruppe der Lanthaniden gebildet ist. Eine derartige Beschichtung ermöglicht es, das Emissionsspektrum des Grundkörpers, das dieser in unbeschichteter Form bei direkter elektrischer Beheizung aufweist, zu verändern und durch eine geeignete Auswahl der Materialien für die Beschichtung an die jeweiligen Anforderungen anzupassen.The Task is solved by that the coating on the body of an electrically conductive Heat conductor of at least one oxide of at least one metal is formed from the group of lanthanides. Such a coating allows it, the emission spectrum of the main body, this in uncoated Form in direct electrical heating has to change and through a suitable selection of the materials for the coating to the respective To adapt requirements.

Dabei hat es sich bewährt, wenn das Oxid zumindest teilweise in den Grundkörper eindiffundiert ist.there has it proven when the oxide is at least partially diffused into the body.

Der Grundkörper ist Idealerweise aus einem Metall, einer Metall-Legierung oder einem Kohlenstoffmaterial gebildet. Besonders sind dabei Wolfram oder ein Carbonfasern aufweisendes Carbonband geeignet.Of the body is ideally made of a metal, a metal alloy or a Carbon material formed. Especially are tungsten or a carbon fiber having carbon band suitable.

Es hat sich bewährt, wenn die Beschichtung aus Er2O3 und/oder Yb2O3 und/oder Ho2O3 und/oder Nd2O3 gebildet ist.It has proven useful if the coating consists of Er 2 O 3 and / or Yb 2 O 3 and / or Ho 2 O 3 and / or Nd 2 O 3 .

Der Grundkörper kann jede erdenkliche Form annehmen. Besonders bevorzugt ist dabei allerdings, wenn der Grundkörper als Wendel ausgestaltet ist.Of the body can take any shape. Particular preference is given however, if the main body is designed as a helix.

Für einen Infrarotstrahler wird das elektrische Heizelement gasdicht in einem Schutzrohr aus Kieselglas angeordnet Das Schutzrohr ist dabei vorzugsweise mit mindestens einem Edelgas befüllt oder evakuiert.For one Infrared heater, the electric heating element is gas-tight in one Protective tube made of silica glass The protective tube is preferably filled with at least one inert gas or evacuated.

Die Verwendung eines derartigen Infrarotstrahlers zur Druckfarbentrocknung und/oder -härtung oder zur Umformung von Kunststoffen ist ideal.The Use of such an infrared radiator for printing ink drying and / or curing or for forming plastics is ideal.

Nachfolgend wird die Herstellung von erfindungsgemäßen elektrischen Heizelements beispielhaft erläutert. Zur Beschichtung des Grundkörpers eignet sich beispielsweise ein Sol-Gel-Prozess, ein Aufsintern oder auch Aufdampfen hervorragend.following is the production of electrical heating element according to the invention exemplified. Suitable for coating the base body For example, a sol-gel process, a sintering or vapor deposition excellent.

Beispiel 1:Example 1:

Ein vorcarbonisiertes Carbonband aus Carbonfasern wird mit Oxiden aus der Gruppe der Lanthaniden bedampft und carbonisiert. Geeignete Carbonbänder können beispielsweise der DE 198 39 547 A1 entnommen werden.A pre-carbonized carbon fiber carbon fiber is vaporized and carbonized with oxides from the lanthanide group. Suitable carbon bands, for example, the DE 198 39 547 A1 be removed.

Beispiel 2:Example 2:

Eine Wolfram Wendel wird mittels eines Sol-Gel-Prozesses mit Oxiden aus der Gruppe der Lanthaniden beschichtet und die Beschichtung zumindest teilweise unter Wärmebehandlung in die Oberfläche der Wolfram-Wendel eindiffundiert.A Wolfram Wendel is using a sol-gel process with oxides the group of lanthanides coated and the coating at least partially under heat treatment in the surface the tungsten filament diffuses.

Die 1 und 2 zeigen beispielhaft einen erfindungsgemäßen Infrarotstrahler mit elektrischem Heizelement. Dabei zeigtThe 1 and 2 show by way of example an infrared radiator according to the invention with an electric heating element. It shows

1 einen Infrarotstrahler mit einem Heizleiter aus Carbonband 1 an infrared heater with a heating conductor made of carbon tape

2 einen Infrarotstrahler mit einem Heizleiter aus einer Wolfram-Wendel. 2 an infrared heater with a heating element of a tungsten filament.

1 zeigt den Infrarotstrahler 1, der ein elektrisches Heizelement 2 in Form eines langgestreckten Carbonbandes 2a in einem Schutzrohr 3 aus Kieselglas aufweist. Das Carbonband 2a weist dabei eine Beschichtung 2b aus Er2O3 auf und ist an seinen beiden Enden mittels Strom durchführungen 4a, 4b elektrisch kontaktiert. Die Stromdurchführungen 4a, 4b sind hier aus Molybdändraht und Molybdänfolie gebildet, wobei die Molybdänfolie wie üblich in das Kieselglas des Schutzrohres eingequetscht ist und ein gasdichter Abschluss des Heizelementes 2 im Schutzrohr 3 erzeugt wird. 1 shows the infrared radiator 1 that has an electric heating element 2 in the form of an elongated carbon band 2a in a protective tube 3 made of silica glass. The carbon band 2a has a coating 2 B from Er 2 O 3 on and is at its two ends by means of current passages 4a . 4b electrically contacted. The current feedthroughs 4a . 4b are formed here of molybdenum wire and molybdenum foil, wherein the molybdenum foil is squeezed as usual in the silica glass of the protective tube and a gas-tight termination of the heating element 2 in the protective tube 3 is produced.

2 zeigt den Infrarotstrahler 1, der ein elektrisches Heizelement 2 in Form eines gewendelten Wolframdrahtes 2a in einem Schutzrohr 3 aus Kieselglas aufweist. Der Wolframdrahr 2a weist dabei eine Beschichtung 2b aus Yb2O3 auf und ist an seinen beiden Enden mittels Stromdurchführungen 4a, 4b elektrisch kontaktiert. Die Stromdurchführungen 4a, 4b sind hier aus Molybdändraht und Molybdänfolie gebildet, wobei die Molybdänfolie wie üblich in das Kieselglas des Schutzrohres 3 eingequetscht ist und ein gasdichter Abschluss des Heizelementes 2 im Schutzrohr 3 erzeugt wird. 2 shows the infrared radiator 1 that has an electric heating element 2 in the form of a coiled tungsten wire 2a in a protective tube 3 made of silica glass. The tungsten whistle 2a has a coating 2 B from Yb 2 O 3 and is at its two ends by means of current feedthroughs 4a . 4b electrically contacted. The current feedthroughs 4a . 4b are formed here of molybdenum wire and molybdenum foil, wherein the molybdenum foil as usual in the silica glass of the protective tube 3 is squeezed and a gas-tight termination of the heating element 2 in the protective tube 3 is produced.

Weitere mögliche Ausgestaltungen ergeben sich für den Fachmann in einfacher Weise.Further possible Embodiments arise for the expert in a simple manner.

Claims (10)

Elektrisches Heizelement für einen Infrarotstrahler, das einen Grundkörper aus einem elektrisch leitenden Heizleiter aufweist, wobei der Grundkörper an seiner Oberfläche zumindest teilweise eine keramische Beschichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus mindestens einem Oxid mindestens eines Metalles aus der Gruppe der Lanthaniden gebildet ist.Electric heating element for an infrared radiator having a base body made of an electrically conductive heating conductor, wherein the base body has on its surface at least partially a ceramic coating, characterized in that the coating is formed from at least one oxide of at least one metal from the group of lanthanides. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid zumindest teilweise in den Grundkörper eindiffundiert ist.Electric heating element according to claim 1, characterized characterized in that the oxide at least partially diffused into the body is. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einem Metall, einer Metall-Legierung oder einem Kohlenstoffmaterial gebildet ist.Electric heating element according to one of claims 1 to 2, characterized in that the base body of a metal, a Metal alloy or a carbon material is formed. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Wolfram gebildet ist.Electric heating element according to claim 3, characterized characterized in that the basic body made of tungsten. Elektrisches Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einem Carbonfasern aufweisenden Carbonband gebildet ist.Electric heating element according to claim 3, characterized characterized in that the basic body is formed from a carbon fiber having carbon band. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Er2O3 und/oder Yb2O3 und/oder Ho2O3 und/oder Nd2O3 gebildet ist.Electric heating element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coating of Er 2 O 3 and / or Yb 2 O 3 and / or Ho 2 O 3 and / or Nd 2 O 3 is formed. Elektrisches Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper als Wendel ausgestaltet ist.Electric heating element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the basic body designed as a helix is. Infrarotstrahler mit einem elektrischen Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement gasdicht in einem Schutzrohr aus Kieselglas angeordnet ist.Infrared radiator with an electric heating element according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the heating element in gas-tight a protective tube made of silica glass is arranged. Infrarotstrahler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrohr mit mindestens einem Edelgas befüllt oder evakuiert ist.Infrared radiator according to claim 8, characterized that the protective tube filled with at least one noble gas or is evacuated. Verwendung eines Infrarotstrahlers nach einem der Ansprüche 8 bis 9 zur Druckfarbentrocknung und/oder – härtung oder zur Umformung von Kunststoffen.Use of an infrared radiator according to one of claims 8 to 9 for printing ink drying and / or - curing or for the transformation of Plastics.
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