Claims (1)
1 21 2
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Widerstands- In F i g. 1 ist ein Widerstandsheizelement 10 darheizelement,
bestehend aus einem Widerstandsheiz- gestellt, das einen Widerstandsheizleiter 11 enthält,
leiter, der von aus Magnesiumoxyd bestehendem der normalerweise schraubenförmig gewickelt ist und
Isolationsmaterial umgeben ist, das wieder von einem aus einer Legierung mit hohem spezifischem Wider-Schutzmantel
umschlossen ist. 5 stand besteht. Beispielsweise sind Legierungen ge-The invention relates to an electrical resistance device. 1 is a resistance heating element 10 darheizelement,
consisting of a resistance heater which contains a resistance heating conductor 11,
conductor wound from magnesia which is usually helical and
Insulation material is surrounded, which in turn is made of an alloy with a high specific resistance protective jacket
is enclosed. 5 stand exists. For example, alloys are
Elektrische Widerstandsheizelemente der vorge- eignet, die 15 bis 16% Chrom, 59 bis 62% Nickel,Electrical resistance heating elements of the pre-suitable, which contain 15 to 16% chromium, 59 to 62% nickel,
nannten Art sind bekannt. Der Widerstandsheizleiter 24% Eisen und 0,1% Kohlenstoff enthalten,named species are known. The resistance heating conductor contains 24% iron and 0.1% carbon,
hat gewöhnlich die Form eines gewundenen Wider- Der Widerstandsheizleiter 11 ist in Magnesium-usually has the shape of a coiled resistor- The resistance heating conductor 11 is made of magnesium
standsheizdrahtes, der aus einer Legierung aus bei- oxydpulverl2 eingebettet, das Lithiumoxyd in eineistanding heating wire, which is made of an alloy of oxide powder2, the lithium oxide in one
spielsweise 15 bis 16% Chrom, 59 bis 62% Nickel, io Menge bis zur Löslichkeitsgrenze von ungefähifor example 15 to 16% chromium, 59 to 62% nickel, io amount up to the solubility limit of approx
24% Eisen und 0,1% Kohlenstoff besteht. Der 0,010 Molprozent enthält und das um den Leiter 1124% iron and 0.1% carbon. That contains 0.010 mole percent and that around conductor 11
äußere Schutzmantel besteht normalerweise aus gepreßt ist, was normalerweise durch GesenkpressenThe outer protective sheath is usually made from what is pressed, usually by die pressing
einem Metall, bei dem es sich je nach Verwendungs- und manchmal auch durch Walzen erfolgen kann,a metal that can be made depending on the use and sometimes by rolling,
zweck um Blei oder um eine hochtemperaturfeste Das Magnesiumoxyd besitzt normalerweise einenpurpose around lead or around a high temperature resistant magnesium oxide usually has a
Legierung handeln kann. 15 ziemlich niedrigen Gehalt an Verunreinigungen undAlloy can act. 15 fairly low levels of impurities and
Es ist weiterhin bereits bekannt (deutsche Patent- enthält nur einige Zehntel Promill Verunreinigungen,
schrift 961737), den Heizleiter eines elektrischen beispielsweise Kalzium, Aluminium, Silizium und
Widerstandsheizelementes in eine Masse einzubetten, Eisen. Durch einen äußeren Schutzmantel 13 wird
die aus MgO, Al2O3 und SiO2 zusammengesetzt und der Heizleiter 11 und die Isolierung 12 vor Bruch
gebrannt oder auch ungebrannt angewendet wird, ao geschützt. Der Schutzmantel 13 besteht aus einem
Zur Verbesserung der Plastizität können diese Ein- Metall, das bei der Betriebstemperatur des Heizbettmassen
mit geeigneten Bindemitteln, beispiels- elementes eine genügend hohe Wärmebeständigkeit
weise mit Ton oder Kaolin, unter Wasserzusatz ver- besitzt. Für niedere Betriebstemperaturen kann beimischt
und dann in den Schutzmantel eingebracht spielsweise Blei verwendet werden, während für
werden. Nach Austrocknen der Einbettmasse ist das 25 höhere Betriebstemperaturen hochtemperaturbestän-Widerstandsheizelement
betriebsbereit. dige Legierungen verwendet werden können, bei-It is also already known (German patent contains only a few tenths of a part per thousand impurities, writing 961737) to embed the heating conductor of an electrical, for example, calcium, aluminum, silicon and resistance heating element in a mass, iron. An outer protective jacket 13, which is composed of MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 , and the heating conductor 11 and the insulation 12 are burned or used unburned from breakage, ao protected. The protective jacket 13 consists of a single metal which, at the operating temperature of the heating bed material with suitable binders, such as clay or kaolin, has a sufficiently high heat resistance, with the addition of water, to improve the plasticity. For lower operating temperatures, lead can be mixed in and then introduced into the protective jacket, while for example lead can be used. After the investment has dried out, the 25 higher operating temperatures high-temperature-resistant resistance heating element is ready for use. various alloys can be used,
Die Lebensdauer von elektrischen Widerstands- spielsweise eine geschmiedete Nickel-Chrom-Eisenheizelementen,
deren Isolationsmaterial aus Magne- Legierung, die 79,5% Nickel, 13% Chrom, 6,5%
siumoxyd besteht, wird dadurch begrenzt, daß die Eisen, 0,25% Mangan, 0,25% Silizium, 0,8%
Isolierfähigkeit des zwischen dem Widerstandsheiz- 30 Kohlenstoff und 0,20 % Kupfer enthält,
draht und dem metallischen Schutzmantel befind- Zur Prüfung der Wirksamkeit von Lithiumzusätzen
liehen Magnesiumoxyds mit zunehmender Betriebs- wurden Magnesiumoxydkristalle, denen ungefähi
dauer allmählich geringer wird. Die Verringerung der 1 Gewichtsprozent Lithiumkarbonat zugesetzt wor-Isolierfähigkeit
des Magnesiumoxyds ist darauf zu- den war, zwischen Kohlelichtbögen geschmolzen,
rückzuführen, daß auf Grund der zwischen dem 35 Die gebildeten Kristalle wurden einer Analyse unter-Schutzmantel
und dem Heizdraht herrschenden worfen, und es stellte sich heraus, daß sie ungefähi
Spannung im Magnesiumoxyd lonenleitung auftritt, 0,010 Molprozent Lithiumoxyd enthielten. Der reladie
schließlich ein Versagen des Widerstandsheiz- tive Anteil der Ionenleitfähigkeit betrug 0,5 bei
elementes zur Folge hat. 10000C. Zum Vergleich wurden Magnesiumoxyd-The lifespan of electrical resistance - for example a forged nickel-chromium-iron heating element, the insulation material of which is made of a magne alloy, which consists of 79.5% nickel, 13% chromium, 6.5% silicon oxide, is limited by the fact that the iron, 0, 25% manganese, 0.25% silicon, 0.8% insulating capacity of the between the resistance heater contains 30 carbon and 0.20% copper,
In order to test the effectiveness of lithium additives, magnesium oxide lent with increasing operating- were magnesium oxide crystals, which gradually become less and less. The reduction in the 1 percent by weight of lithium carbonate added was due to the fact that it was melted between carbon arcs, due to the fact that the crystals formed were analyzed under the protective cover and the heating wire, and it was found found that there is approximately a voltage in the magnesia ionic conduction, containing 0.010 mole percent lithium oxide. The reladie ultimately a failure of the resistance heating tive portion of the ion conductivity was 0.5 in the case of the element. 1000 0 C. For comparison, magnesium oxide
Bei der Herstellung von feuerfestem Material aus 40 proben ohne Lithiumoxydzusatz bei 1000° C geprüftTested during the manufacture of refractory material from 40 samples without the addition of lithium oxide at 1000 ° C
Magnesiumoxyd durch Sintern ist es bekannt (USA.- und bei diesen Vergleichsproben betrug der relativeMagnesium oxide from sintering is known (USA. - and in these comparison samples the relative
Patent 2 957 752), dem Magnesiumoxyd geringe Anteil der Ionenleitfähigkeit 0,9.Patent 2,957,752), magnesium oxide has a low ionic conductivity 0.9.
Mengen Lithiumsalze zuzusetzen, um die Dichte des In F i g. 2 zeigt die Kurve 15 die IonenleitfähigkeilAdd quantities of lithium salts to increase the density of the In Fig. 2, curve 15 shows the ionic conductivity wedge
Sinterprodukts zu erhöhen. Es ist auch bekannt einer Magnesiumoxydprobe, die 0,010 MolprozentIncrease sintered product. A sample of magnesia is also known to be 0.010 mole percent
(Journal of the American Ceramic Society, 1958, 45 gelöstes Lithiumoxyd enthält. Kurve 16 zeigt den(Journal of the American Ceramic Society, 1958, 45 containing dissolved lithium oxide. Curve 16 shows the
S. 406 bis 409), daß Lithiumoxyd den Sintervorgang Anteil der Ionenleitfähigkeit einer Magnesiumoxyd-P. 406 to 409) that lithium oxide is the sintering process part of the ion conductivity of a magnesium oxide
von Magnesiumoxyd fördert und die Dichte des probe ohne Lithiumoxydzusatz. Bei Vergleich deiof magnesium oxide promotes and the density of the sample without the addition of lithium oxide. When comparing dei
Magnesiumoxydes erhöht. Kurven 16 und 15 ersieht man, daß die Ionenleit-Magnesia increased. Curves 16 and 15 show that the ionic conductivity
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die fähigkeit des Lithiumoxyd enthaltenden Magnesium-'The invention is based on the object of the ability of the lithium oxide containing magnesium '
Lebensdauer eines elektrischen Widerstandsheizele- 50 oxyds geringer ist. Dies wirkt sich besonders beiThe service life of an electrical resistance heating element is 50 less. This particularly affects
mentes der eingangs genannten Art zu verbessern. 1000° C aus, für die die meisten im Handel befind-to improve mentes of the type mentioned above. 1000 ° C, for which most of the
Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch liehen Heizelemente ausgelegt sind. Betrachtet manAccording to the invention, this object is now designed as a result of the heating elements borrowed. If you look at
gelöst, daß das Magnesiumoxyd ungefähr 0,010 Mol- die Leitfähigkeit der die Kurven 15 und 16 in Fi g. 2solved that the magnesium oxide about 0.010 mol - the conductivity of the curves 15 and 16 in Fi g. 2
prozent Lithiumoxyd enthält. ergebenden Proben in Abhängigkeit vom reziprokenpercent lithium oxide contains. resulting samples depending on the reciprocal
Durch den Zusatz von Lithiumoxyd kann nicht 55 Wert der Temperatur, dann ergeben sich die inThe addition of lithium oxide cannot value the temperature, then the in
nur die Lebensdauer verbessert, sondern auch die F i g. 3 dargestellten Kurven. Die Kurve 20 beziehtonly improves the service life, but also the F i g. 3 curves shown. The curve 20 relates
maximale Betriebstemperatur des Widerstandsheiz- sich auf Lithiumoxyd enthaltendes Magnesiumoxyd,maximum operating temperature of resistance heating - magnesium oxide containing lithium oxide,
elementes gesteigert werden. In den Zeichnungen zeigt während sich die Kurve 21 auf normales Magnesium-element can be increased. In the drawings, while curve 21 shows normal magnesium
F i g. 1 im vergrößerten Maßstab teilweise im oxyd bezieht. Man sieht, daß bei den Temperaturen.F i g. 1 on a larger scale partly in oxide. You can see that at the temperatures.
Schnitt ein Widerstandsheizelement, 60 bei welchen der lonenleitfähigkeitsanteil am größtenSection through a resistance heating element, 60 in which the ionic conductivity component is greatest
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Ionenleit- ist, das mit Lithiumoxyd versetzte MagnesiumoxydF i g. Figure 2 is a graph of the ionic conductivity, the lithium oxide mixed with magnesium oxide
fähigkeit von Magnesiumoxyd und von mit Lithium- eine niedrigere Leitfähigkeit hat als normalesability of magnesia and lithium has a lower conductivity than normal
oxyd versetztem Magnesiumoxyd in Abhängigkeit Magnesiumoxyd,
von der Temperatur undoxide added magnesium oxide depending on magnesium oxide,
on the temperature and
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Leitfähig- 65 Patentanspruch:
keit von mit Lithiumoxyd versetztem Magnesiumoxyd und von Magnesiumoxyd allein in Abhängigkeit Elektrisches Widerstandsheizelement, bestehend
von der Temperatur. aus einem Widerstandsheizleiter, der von ausF i g. 3 a graphical representation of the conductive properties:
ability of magnesium oxide mixed with lithium oxide and of magnesium oxide only depending on the electrical resistance heating element, consisting of the temperature. from a resistance heating conductor that from
Magnesiumoxyd bestehendem Isolationsmaterial umgeben ist, das wieder von einem Schutzmantel
umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxyd ungefähr 0,010
Molprozent Lithiumoxyd enthält.Magnesium oxide is surrounded by an existing insulation material, which is again covered by a protective sheath
is enclosed, characterized in that the magnesium oxide is approximately 0.010
Contains mole percent lithium oxide.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings