DE1515132B1 - Elektrisches Heizelement - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement schwierig derart herzustellen, daß jedes Gitter gleiche mit mindestens einem streifenförmigen elastischen elektrische Eigenschaften hatte, weil jedes Gitter ein» Geflecht aus hitzebeständigen Metalldrähten und mit zein gewalzt oder mechanisch bearbeitet werden an den Enden des Elements angeordneten Stromzu- mußte. Geringe Änderungen der Dicke von Gitter führungsleitern. 5 zu Gitter konnten beispielsweise zu jeweils verschie-

Bekannte derartige Heizelemente sind aus Metall- denen elektrischen Eigenschaften führen, da der speblechen hergestellt oder aus massiven Teilen heraus- zifische Widerstand des Gitters unter anderem vom gearbeitet (USA.-Patentschrift 3 057 936 und franzö- Querschnitt und der Länge abhängt. Mit Drahtwinsische Patentschrift 1 256 876). Bei dieser Herstel- düngen wird diese Schwierigkeit jedoch wesentlich lung wird jedoch das Kristallgefüge so beeinflußt, daß ίο herabgesetzt, da sich Draht mit Hilfe bekannter Verdie fertigen Heizelemente nicht die optimal mögliche fahren mit sehr engen Toleranzen ziehen läßt. Jedes Festigkeit erreichen bzw. ihre geometrische Form der Geflechte eines bestimmten Mehrphasenelements nicht beibehalten. kann dann gebildet werden, indem jeweils die gleiche

Für Anwendung bei relativ niedrigen Tempera- Anzahl von Wendeldrahtwindungen miteinander verturen sind weiterhin Gewebe bekannt, bei denen 15 drallt wird.

Widerstandsdrähte mit Isolierfäden verhäkelt, ver- Die einzelnen Windungen der miteinander verbun-

strickt oder verwebt sind (deutsche Patentschriften denen Wendeln sind, auch wenn die Windungen 867 263 und 967 774). Diese Gewebe lassen sich je- selbst nach dem Aufheizen verhältnismäßig spröde doch wegen der scharfen Drahtknicke nur mit ver- sind, doch in den angrenzenden Windungen beweghältnismäßig dünnem Drahtmaterial herstellen, und 20 lieh und können auf diese Weise Beanspruchungen sie sind daher so weich, daß sie sich für selbsttra- aufnehmen, die feste Bleche aus ähnlichen hitzebegende Konstruktionen, wie sie für Elektroofen-Heiz- ständigen Metallen zum Brechen bringen würden. Zu elemente erforderlich sind, nicht eignen. dieser schon durch die Art des Geflechts gegebenen

Aus der USA.-Patentschrift 1991935 ist ferner Flexibilität kommt noch die gesteigerte Festigkeit geein Heizelement aus Streckmetallstreifen bekannt, an 25 zogenen Drahtes infolge der Einlagerung langer faserderen Enden massive Stromzuführungsleiter vorge- artiger Kristalle, die sich beim Ziehen ausbilden, sehen sind. Solche Heizelemente können jedoch nicht Außer dieser Flexibilität der aus dem Geflecht gebilselbsttragend verwendet werden. deten Heizelemente, die auch bei hoher thermischer

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, selbst- Beanspruchung erhalten bleibt, sind die Auswirkuntragende Heizelemente insbesondere für Elektroofen 3° gen thermischer Schocks, die gewöhnlich infolge zu zu schaffen, die auch bei extremer Hitzebeanspru- schneller Aufheizung oder Abkühlung auftreten, auf chung und mechanischer Beanspruchung nicht brach- Grund des mechanischen Aufbaus und der Kristallgefährdet sind und dennoch unter diesen Bedingun- Struktur des Drahtes erheblich gemindert, gen ihre geometrische Form bewahren. Die erfindungsgemäßen Heizelemente eignen sich

Die Aufgabe wird bei Heizelementen der eingangs 35 insbesondere als Heizelemente in elektrischen, im genannten Art dadurch gelöst, daß die Metalldrähte Vakuum oder inerter oder reduzierender Atmosphäre als parallel zueinander angeordnete Wendern ausge- betriebenen Widerstandsöfen, in denen Temperaturen bildet sind, deren Windungen in die Gegenwindungen von 2000 und bis zu 3000° C, auftreten. Die elektrider Nachbarwendeln eingreifen. Dabei können die sehen Eigenschaften der Heizelemente lassen sich so Windungen in die Gegenwindungen der Nachbarwen- 40 ausbilden, daß sie denen der eingangs angeführten bedeln eingehakt sein oder in den Zwischenräumen der kannten Heizelemente, denen sie mechanisch und Windungen der. Nachbarwendeln liegen. In beiden thermisch überlegen sind, mindestens gleich sind. Die Fällen können zur Erhöhung der Festigkeit des Ge- Heizelemente nach der Erfindung behalten auch bei flechts gerade Drähte zwischen den sich überlappen- den hohen auftretenden Betriebstemperaturen ihre den Windungsteilen eingezogen sein. 45 geometrische Form, und infolge der geringen Anfäl-

Während eine Herstellung von Heizelementen mit ligkeit gegen mechanische Belastungen haben sie eine den geforderten Eigenschaften aus massivem Mate- unverhältnismäßig lange Lebensdauer. . rial, aus Blechen oder aus lockeren Geweben nicht Das Heizelement kann so vervollständigt werden,

möglich ist, hat sich herausgestellt, daß ein nach der daß ein aus Drahtwendeln gebildeter Geflechtstrei-Erfindung hergestelltes Geflecht aus miteinander ver- 50 fen, oder auch mehrere parallele solche Streifen, freidrallten Drahtwendeln einerseits genügende mecha- tragend zwischen starren Leiterelementen angeordnet nische Festigkeit hat, um sich zu selbsttragenden ist bzw. sind, welche die Enden der Wendeln an jedem Heizelementen verarbeiten zu lassen, die ihre Form Streifenende mechanisch und elektrisch verbinden, auch bei starker thermischer und mechanischer Be- Ein spezielles Heizelement ist so ausgebildet, daß

lastung einhalten, und andererseits genügend elastisch 55 ein aus Drahtwendeln gebildeter Geflechtstreifen oder sind, um eine Bruehgefahr der Heizelemente auszu- mehrere parallele solche Streifen frei tragend zwischen schließen. Die Wendern lassen sich aus Drähten be- starren Leiterelementen, welche die Endteile der liebiger Stärke herstellen, so daß man dem Geflecht Wendeln an jedem Streifenende mechanisch undelekfür jeden Anwendungs- und Belastungsfall eine ge- irisch verbinden, angeordnet ist bzw. sind. Die starwünschte Festigkeit verleihen kann. Wegen der Ein- 6° ren Leiterelemente dienen außer der Stromzuführung heitlichkeit der Windungskrümmungen wirken sich gleichzeitig zur Abstützung des Heizelementes im bei der Herstellung (Kaltverformen) Änderungen der Ofen.

Kristallstruktur gleichmäßig über die gesamte Wen- Vorteilhafterweise sind die Geflechtstreifen an den

dellänge aus, was im Gegensatz zu den bekannten Ge- zum Sternpunkt verbundenen Enden untereinander flechten und Streckmetallstreifen zu einem weitge- 65 im Bereich der das starre Leiterelement bildenden hend gleichmäßigen Erhitzen führt. Die Gefahr des beiden Ringe durch Brückenteile, vorzugsweise aus Durchbrennens ist dadurch erheblich verringert. Drahtgeflecht, miteinander verbunden. Hierdurch

Bekannte Heizelemente für Mehrphasenöfen waren wird der Widerstand, über den die Geflechtstreifen

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zum Sternpunkt verbunden sind, verringert, so daß elektrische Leiterarme 19, 21 und 23, von denen die zusätzliche Aufheizung der Verbindungsleitung, jeder auf einem besonderen Geflecht 1, 3 und 5 angedie selbst nicht als Heizelement dienen, infolge des ordnet und gegen benachbarte Geflechte und Leitersie durchfließenden Stromes reduziert wird. arme elektrisch isoliert ist. Der Krümmungsradius

Bei Heizelementen nach der Erfindung für Elek- 5 eines Teils jedes Armes entspricht vorzugsweise dem

troöfen bestehen die Drähte vorzugsweise aus hoch- Krümmungsradius des unteren Leiterrings 15, so daß

hitzebeständigen Metallen wie Molybdän, Tantal, sich gebogene Formen leicht ausbilden lassen. Für Rhenium, Columbium und vorzugsweise Wolfram die Benutzung des Heizelements in einem Dreipha-

oder Legierungen dieser Stoffe. Senkreis stehen die drei Leiterarme 19, 21 und 23

Die Heizelemente können in zylindrischer Form io radial nach außen; sie können in wassergekühlte

ausgebildet sein, wobei die einzelnen Geflechtstreifen Halter (nicht dargestellt) eingesetzt werden, die mit

die Form von Kreiszylinderbögen haben. einer Kraftquelle verbunden sind. Diese Halter stüt-

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den zen die Leiterarme 19, 21 und 23 ab und halten das

F i g. 1 bis 5 dargestellt. nach unten hängende Heizelement im Ofen fest. Die

Es zeigt 15 Arme 19, 21 und 23 weisen äußere Leiterelemente 79

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines elektri- und 11 sowie innere Leiterelemente 39, 40 und 42

sehen Heizelements, das insbesondere für einen Drei- auf, die aus hitzebeständigem Metall gebildet und vor-

phasen-Elektroofen in Form eines Widerstandsofens zugsweise mit Hilfe eines auf der Außenseite ange-

oder eines elektronischen Ofens geeignet ist, ordneten eng gewickelten Metalldrahtes fest zusam-

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Heizelement nach 20 mengehalten sind. Die Wicklungen25, 27 und 29 hal-

F i g. 1, wobei ein Teil der oberen Oberfläche wegge- ten die äußeren Fortsätze der Außenelemente zusam-

schnitten ist, um die die Geflechte abstützenden men, während die Wicklungen 31, 33 und 35 die

Leiterelemente zu zeigen (aus dieser Figur gehen fer- Innenelemente zusammenhalten. Innen- und Außen-

ner die Schweißstellen hervor, mit denen die Leiter- elemente können beispielsweise auch mit Klammern

elemente zusammengehalten sind), 25 oder Schweißnähten zusammengehalten werden. Die

Fig. 3 eine Teilansicht eines Geflechtes aus hitze- gezeigten Wicklungen werden jedoch vorzugsweise

beständigen Metalldrähten, vorgesehen, da sie für eine Strahlungswärmeabfuhr

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren an den Außenenden sorgen und dazu beitragen, daß

Ausführungsform des elektrischen Heizelements und die wassergekühlten Halter, die das Heizelement im

F i g. 5 eine Draufsicht auf das Heizelement nach 30 Ofen abstützen, nicht überheizt werden.

F i g. 4 mit einem Teil der Schweißstellen, die das Das dargestellte Heizelement ist speziell für einen

Heizelement zusammenhalten. Widerstands- oder elektronischen Heizvorgang in

Das in Fig. 1 dargestellte Heizelement weist drei einem Dreiphasenvakuumofen ausgebildet. Bei einem durchbrochene Geflechte 1, 3 und 5 auf, von denen anderen als Dreiphasenbetrieb kann die Form des jedes aus einer Reihe von miteinander verdrallten 35 Heizelements und die Anzahl der Geflechte entspre-Wendeln aus hitzebeständigem Metalldraht herge- chend geändert werden; man verwendet dann beistellt ist. Wie in F i g. 2 gezeigt, können die Geflechte spielsweise nur zwei Geflechte. Zahlreiche kompliin zylindrischer Form zusammengebaut und am einen zierte, beispielsweise rechteckige, gewellte oder qua-Ende mittels eines äußeren Leiterringes 15 und eines , dratische Formen können erhalten werden, indem die inneren Leiterringes 16 verbunden sein, die beide aus 4° einzelnen Windungen aus hitzebeständigem Metall Wolfram gefertigt sein können, falls Wolframgeflechte entsprechend miteinander verdrallt werden. In Fällen, verwendet werden. Die Befestigung der Gewebe an bei denen das Heizelement nicht extrem hohen Temden Leiterringen erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, peraturen ausgesetzt wird, können die unteren Leiterdaß die Ringe an ihrem untersten Ende durch Licht- ringe weggelassen werden; man kann den Geflechten bogenschweißen in Helium-Atmosphäre zusammen- 45 eine konische Form geben, wobei dann der Scheitel geschweißt werden. Es läßt sich jedoch auch jedes als Leiterring dient. In solchen Fällen sollten die Geandere bekannte Verfahren zur Verbindung und Be- flechte über ihre ganze Länge mit Ausnahme des festigung hitzebeständiger Metallteile verwenden. Scheitels voneinander isoliert sein, wie dies auch Beim Schweißen eines Wolframgeflechts sollte dafür bei dem veranschaulichten zylindrischen Käfig der gesorgt sein, daß nur die unteren Teile der Leiterringe 50 Fall ist. Eine weitere Abwandlung besteht darin, geschweißt werden, da ein unmittelbares Schweißen die Geflechte in kugeliger Form herzustellen, inan freiliegenden Teilen des Geflechts die Kristall- dem lose Wicklungen vorgesehen und dann in einer struktur des Wolframdrahts zerstören kann und den Einspannvorrichtung entsprechend zurechtgebogen Draht an der Stelle, an der die Schweißwärme aufge- werden.

bracht wurde, bruchempfindlicher macht. Durch 55 Obwohl es in den meisten Fällen vorzuziehen ist, einen festen Sitz zwischen den Leiterringen und durch die Wendeln derart anzuordnen, daß sie von den Zusammenschweißen ihres unteren Teils können die Leiterarmen 19, 21 und 23 in senkrechter Richtung freien Enden der Wendeln fest zusammengehalten zu dem Leiterring 15 verlaufen, kann für die Ofenauswerden. Im allgemeinen ist eine Brücke 17 aus mit- legung die Anwendung horizontal verlaufender Wineinander verdrallten Wendeln aus hitzebeständigem 60 düngen erforderlich sein, wobei die Geflechte in einer Metall in dem Raum zwischen den inneren und äuße- entsprechenden Einspannvorrichtung geformt werren Leiterringen und zwischen benachbarten Geflech- den, um sie in eine gekrümmte oder andere geten angeordnet, um einen wirksamen elektrischen wünschte Form zu bringen. Die vertikale Anordnung Kontakt herzustellen und die Stabilität der Anord- ist im allgemeinen die günstigere, da die Geflechte nung zu erhöhen. Besteht die Brücke aus Wendeln, 65 leichter geformt werden können und die einzelnen so sind diese vorzugsweise mit den Außenwindungen Windungen eine bessere Möglichkeit haben, sich in der benachbarten Geflechte verdrallt. den angrenzenden Windungen zu drehen. Sollen die Am anderen Ende des Heizelements befinden sich entfernt gelegenen Enden des Geflechts eine gewisse

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Steifigkeit haben, können die Enden zurückgeschla- webe abgebogen, so daß jedes Element einen kleinst-

gen werden, um Zylinder zu bilden, wobei die letzte möglichen Winkel beschreibt, wodurch eine örtliche

Wicklung des Geflechts mit dem Hauptteil des Ge- Überhitzung und ein mögliches Brechen der Elemente

flechte verdrallt wird. weitgehend vermieden wird.

Voizugsweise werden die Geflechte eines Mehr- 5 Um eine weitere Herabsetzung der Wärmeübertraphasenofens derart ausgebildet, daß jedes Geflecht im gung vom Heizelement auf die wassergekühlten Haiwesentlichen die gleichen elektrischen Eigenschaften ter, die das nach unten hängende Heizelement im hat. Der Drahtdurchmesser sollte für gewöhnlich zwi- Ofen abstützen, zu erleichtern, wird vorzugsweise sehen ungefähr 0,25 und 3,2 mm liegen, da diese eine Wolframdrahtumwicklung 33 an den Innenseg-Drahtstärken in einem Ofen die besten Eigenschaften io menten 39 nahe dem Beginn des Auswärtsverlaufs haben. Bei Drähten unterhalb 0,25 mm wird das vorgesehen. Diese Wicklung 33 ist besonders geeignet, Heizelement infolge der vergrößerten Oberfläche zu da auf diese Weise ein Verschweißen der Elemente leicht verdampft, wodurch die Lebensdauer des EIe- in unmittelbarer Nähe der Abbiegung vermieden mentes herabgesetzt Wird. Oberhalb von 3,2 mm ist wird. Da durch einen Schweißvorgang die Kristallder Draht schwierig zu bearbeiten und zu wickeln. 15 struktur eines hitzebeständigen Metalls oft geändert Die Dicke eines Geflechts hängt von dem Innendurch- wird, wird hierdurch die Ausbildung von Kristallen messer der Wendel und dem Drahtdurchmesser ab. in dem hitzebeständigen Metall vermieden, die den Für die meisten Anwendungsfälle des Geflechts ist es extremen Temperaturen nicht so gut widerstehen könzweckmäßig, die Wendeln auf Dornen mit Durchmes- nen. Die Länge des Außenfortsatzes des Innenelesern von ungefähr 0,64 bis 12,7 mm auszubilden. 20 tnents hängt in erster Linie von der Größe des Ofens Während der obere Grenzwert überschritten werden ab. Ähnlich wie die Drahtwicklung um das Innenkann, um eine Anpassung an besondere Ofenausbil- element 39 wird vorzugsweise eine Drahtwicklung 27 düngen zu erreichen, kann der untere Grenzwert im um das Außenelement 11 herum vorgesehen, um dieses allgemeinen nicht unterschritten werden, da der dann zusammenzuhalten und die Wärmeabfuhr zu steigern, zu benutzende Draht zu dünn ist, um ein wirksames 25 Im allgemeinen läßt man die Außenflächen der Heizelement mit vernünftiger Lebensdauer herzustel- Innenelemente 39 gegen die Innenflächen der Außenlen. Die Steigung der einzelnen Windungen kann elemente anlegen, die ebenfalls spiegelbildlich zueinzwischen etwas oberhalb 200%, (d.h. der Abstand ander ausgebildet sind. Die Außenelemente verlaufen zwischen den Windungen beträgt etwas mehr als der aber ungefähr über ¹U des Umfangs der Gewebe. Die Drahtdurchmesser) und 1000 ⁰Zo oder größer liegen. 30 Außenelemente 11 zweigen dann vom Innenelement Für die meisten Anwendungen eignet sich Vorzugs- 39 ab und verlaufen nach außen, wo sie gegen die weise eine Steigung von ungefähr 300%, mit der ein Außenflächen der Außenfortsätze der Innenelemente dichtes durchbrochenes Geflecht erhalten wird. 39 anliegen. Auf diese Weise wird jedem Teil des

In Fig.2 ist eine Draufsicht auf das obere Ende Geflechts 5 in wirksamer Weise Strom zugeführt,

des elektrischen Heizelements wiedergegeben. Das 35 der unmittelbar von der Stromquelle über die Außen-

Schweißflußmittel ist teilweise entfernt, um die La- elementen zu den äußeren Teilen der Geflechte5

mellen zu veranschaulichen, die das Geflecht ab- und in ähnlicher Weise und im wesentlichen entspre-

stützen und den Strom von einer Stromquelle aus zu- chender Menge von der Stromquelle unmittelbar über

leiten. Wie insbesondere in Verbindung mit dem Ge- . das Innenelement 39 zur Innenhälfte des Geflechts

flecht5 und dem zugehörigen Leiterarm 23 hervor- 40 läuft.

geht, ist ein Leiterelement 37 (Stützband) an der Zwischen den Geflechten des Käfigs wird hin-Innenseite des Käfigs an den äußeren Enden des Ge- reichend breiter Raum gelassen, um für eine gegenflechts vorgesehen. Die Bänder sind vorzugsweise aus seitige elektrische Isolation der Geflechte zu sorgen, dem gleichen Material wie das Geflecht, in dem sie Der äußere Leiterring 15 und der Innenring 16 verängebracht sind, gefertigt, wodurch die Möglichkeit 45 binden die Geflechte an ihrem unteren Ende, untereines Bruchs des Heizelements infolge der Verwen- stützt von der Brücke 17. In gewissen Fällen kann es dung von Materialien mit unterschiedlichen Ausdeh- zweckmäßig sein, die Brücke 17 wegzulassen oder nungskoeffizienten herabgesetzt wird. Bei dem dar- durch ein festes Blech zu ersetzen oder den inneren gestellten Heizelement ist jedes Band im wesentlichen Leiterring 16 mit dem äußeren Leiterring 15 zu verbogenförmig ausgebildet und hat eine Dicke zwischen 50 falzen.

ungefähr 6,35 und 19,1 mm. Entsprechend den be- Im allgemeinen können die verschiedenen EIesonderen Erfordernissen des Ofens, in dem das Heiz- mente, die die leitende Stützanordnung für das Heizelement eingebaut wird, und der Größe und dem Ge- element bilden, an der Oberseite im Lichtbogenwicht der Geflechte können diese Abmessungen je- schweißverfahren in Heliumatmosphäre miteinander doch geändert werden. 55 verbunden werden. Am zweckmäßigsten erwies sich,

Unmittelbar auf dem Stützband 37 befindet sich jedes Geflecht für die Schweißzwecke in vier Qua-

das Geflecht 5. Da die einzelnen Windungen senk- dranten aufzuteilen. An den äußersten Quadranten

recht ausgerichtet sind, kann das Geflecht 5 entspre- werden die inneren und äußeren Leiterelemente mit

chend der Form des Stützbandes 37 leicht geformt dem oberen Rand des Geflechts und des Stützbands

werden. 60 verschweißt, indem eine Schweißung über ■ die ge-

Auf der Außenseite jedes Geflechts sind die beiden samte Breite der Anordnung an deren Oberseite vor-

Innenelemente 39 vorgesehen, die einander im we- genommen wird. In den inneren Quadranten werden

sentlichen spiegelbildlich entsprechen. Die Innenele- die Innenelemente mit dem Geflecht und dem Stütz-

mente 39 sind so bemessen, daß sie sich über unge- band verschweißt. Insbesondere wird dafür gesorgt,

fähr eine Hälfte des Umfangs des Geflechts und dann 65 daß an der rechtwinkligen Abbiegung der inneren

von dessen Mitte aus radial nach außen erstrecken, Leiterelemente, wo diese vom Geflecht radial nach

um dort gegeneinander anzuliegen. Vorzugsweise außen reichen, keine Schweißung erfolgt. Auf'diese

sind die Innenelemente 39 rechtwinklig gegen die Ge- Weise wird eine übermäßige Wärmeübertragung

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durch die Schweißung auf das innere Element ver- Bügel eine gleichmäßigere Stromverteilung in dem hindert und vermieden, daß sich die Kristallstruktur Element ermöglichen.

so abwandelt, daß das Geflecht weniger stoß- und Werden Wolframgeflechte eingesetzt, können sie

vibrationswiderstandsfähig wird. in einfacher Weise gefertigt werden, indem ein WoIf-

Bei der vergrößerten Teilansicht einer typischen 5 ramdraht mit 0,9 mm Durchmesser auf einem Stahl-Anordnung von Wendeln nach Fig. 3 ist jede dorn von 1,0 mm Durchmesser mit einer Steigung der vier Wendern zur übersichtlicheren Darstellung von 2,16 Windungen je 25,4 mm fortlaufend geanders schattiert. Vorzugsweise werden Reihen von wickelt wird. Im allgemeinen werden mehrere Dezi-Wendeln mit einem Drahtdurchmesser von ungefähr meter der Wicklung, beispielsweise 80 cm hergestellt; 0,9 mm und einem inneren Lochdurchmesser von io dieses Stück wird dann in die für ein Geflecht geungefähr 1,0 mm verwendet, die um einen Dorn mit eignete Länge, beispielsweise 18 cm, geschnitten. Der ungefähr 2,16 Windungen je 25,4 mm gewickelt sind. Dorn wird dann mit Hilfe bekannter Verfahren ent-Die Steigung liegt auf diese Weise etwas über 300 °/o. fernt, beispielsweise durch Auslaugen in Säure, und Die Drahtstärke kann in einem verhältnismäßig wei- die einzelnen Wendeln können dann miteinander verten Bereich variiert werden. Beispielsweise lassen 15 drallt werden. Für das in Fig.4 veranschaulichte sich Drähte mit Durchmessern von 0,25 bis 3,2 mm Geflecht werden vorzugsweise 7 Wendeln verwendet, auf einem Dorn von 0,63 bis 12,7 mm und darüber die in einfacher Weise derart miteinander verdrallt hinaus wickeln, während die Steigung zwischen einem werden können, daß zwei Wendern in jeder anderen Mindestwert, bei dem sich die einzelnen Windungen Wendel angeordnet sind, ausgenommen die erste und fast berühren, um 1000% und mehr variieren läßt. 20 letzte Wendel der Reihe. Wie bereits oben ausgeführt, Die Verwendung von Wicklungen mit einer Steigung können selbstverständlich andere Ausbildungen und von etwas über 200% hat den Vorteil, daß ein ziem- mehr als zwei Wendern in jeder anderen Wendel anlieh dichtes Geflecht entsteht, während bei 1000 °/o geordnet sein.

die Dichte vermindert, die Flexibilität jedoch gestei- Am anderen Ende des Geflechts 2 wird ein U-för-

gert sein kann. Veranschaulicht ist eine Ausbildung, 25 miger Bügel 8, der dem U-förmigen Bügel 6 identisch bei der jeweils zwei Windungen mit jeder anderen sein kann, benutzt, um das Geflecht oben abzustüt-Windung verdrallt sind, ausgenommen die erste und zen und mit dem Leiterband 10 zu verbinden. Daletzte Windung jeder Reihe, doch lassen sich zahl- durch, daß jeder Bügel, der jedes Geflecht verbindet, reiche andere Abwandlungen benutzen. Beispiels- gesondert an dem Band 10 angeschweißt wird, unterweise kann der Einfachdraht verdoppelt und mög- 30 stützt man eine gleichmäßige Stromverteilung auf die licherweise verdreifacht werden und können die verschiedenen Geflechte des Heizelements. Wenn, Drahtbündel auf einem Dorn in die Windungen ge- wie veranschaulicht, ein Dreiphasenelement benutzt wünschter Steigung gebracht werden. In die Win- wird, ist es im allgemeinen zweckmäßig, gekrümmte dungsauflager der verschiedenen Windungen können Leiterbänder und ringförmige Leiter zu verwenden, gerade verlaufende Drähte oder Drahtbündel ein- 35 um die Unterteile der Geflechte miteinander zu vergeführt werden, um die Festigkeit weiter zu erhöhen. binden. Abweichungen von diesen bevorzugten Aus-Der Draht kann auch derart verdrallt werden, daß führungsformen bieten sich jedoch von selbst an und die Windungen eines Stranges in die Zwischenräume hängen von der Form des Ofens, in dem das Heizzwischen den Windungen eines anderen Stranges ge- element verwendet werden soll, und der Wärme, der bracht und die Windungen dann miteinander ver- 40 es ausgesetzt ist, ab.

bunden werden, indem ein gerade verlaufender Draht Vom mittleren Teil des Leiterbands 10 erstreckt

zwischen die beiden Windungen eingefädelt wird, sich ein Leiterarm 12 radial nach außen, der in wobei dieses Verfahren wiederholt werden kann, bis (nicht veranschaulichten) wassergekühlten Haltern ein Geflecht gewünschter Größe erhalten ist. Es ver- abgestützt werden kann, die mit einer Stromquelle steht sich, daß zahlreiche Verdrallungsverfahren be- 45 verbunden sind,
nutzt werden können. Die Geflechte sollten um das Band 10 gleichmäßig

Das in F i g. 4 dargestellte Heizelement unterschei- verteilt sein, so daß der Strom seinerseits gleichmäßig det sich von dem in F i g. 1 veranschaulichten durch verteilt wird und beim Stromdurchgang eine örtlich die Verwendung einer Gruppe durchbrochener Ge- begrenzte Temperatursteigerung an einem der Geflechte für jede Phase des Heizelements. Die Kon- 50 flechte vermieden wird. Wird eine gleichmäßige Verstruktion ist weniger dicht als die zuvor beschriebene teilung nicht eingehalten, kann infolge der ungleich-Ausführungsform, kann jedoch billiger hergestellt mäßigen Erhitzung und Metallverdampfung ein Gewerden. Außerdem ist das Gewicht herabgesetzt. Da flecht eine kürzere Lebensdauer als ein anderes haben, verhältnismäßig lose verwobene Stränge benutzt wer- In Fig. 5 ist die regelmäßige Verteilung der Gedenkst die Flexibilität gesteigert. 55 flechte um das Leiterband 10 zu erkennen. Jedes Ge-

Die Gruppe der Geflechte 2,18,20 und 26 bildet fleeht ist einer Gruppe zugeordnet, und zwar mittels eine Phase des Heizelements. Das Geflecht 2 wird U-förmiger Bügel, die an ihren Enden mit gekrümman seinem unteren Ende mittels eines U-förmigen ten Teilen 14 und 16 des Leiterarms 12 verschweißt Bügels 6 abgestützt, der (bei Verwendung von Wolf- sind. Der Leiterarm 12 ist aus zwei spiegelgleichen ramgeflechten) aus einem 0,64 mm starken, 12,7 mm 6° Elementen 14 und 16' gebildet, die am einen Ende breiten und 22 mm langen Wolframblech gebildet derart gekrümmt sind, daß sie dem Krümmungsradius sein kann. Die Enden des U-förmigen Bügels 6 wer- des Leiterbands 10 entsprechen, und die dann von den mit dem Leiterring 4 verschweißt und reichen der Mitte des Bands 10 aus radial nach außen reium die Seitenteile und die Vorderseite des Ge- chen, wo sie gegeneinander anliegen. Der untere Leiflechts 2, um dieses in dem Heizelement festzulegen. 65 terring 4 kann zweckmäßigerweise aus einem inneren Es ist wichtig, für jedes Geflecht einen gesonderten Leiterring 32 und einem äußeren Leiterring 34 be-U-förmigen Bügel zu verwenden, statt ein durch- stehen. Die Anwendung zweier derart angeordneter laufendes Band aus Wolframblech vorzusehen, da die Leiterringe erhöht die Stabilität des Heizelements.

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Bei der Anbringung der Geflechte wird wiederum vorzugsweise eine Lichtbogenschweißung in Heliumatmosphäre über die gesamten oberen und unteren Oberflächen der Heizelemente vorgenommen, und wenn hohe Temperaturen nicht erreicht werden sollen, auch an der rechtwinkligen Abbiegung der inneren und äußeren Leiterelemente. Hier können auch die in Fig. 1 und 2 dargestellten Leiterarme verwendet werden.

Die vorliegende Anordnung gestattet es, große Wärmemengen bei verhältnismäßig niedrigen elektrischen Spannungen zu erhalten. Die Aufheizung erfolgt in hohem Maße gleichmäßig. Das Heizelement kann ferner wesentlich wirksamer gedrosselt werden, was ein sehr bedeutendes Merkmal ist. Da das Heizelement selbsttragend ist, brauchen zu seiner Abstützung in der Vakuumkammer keine hitzebeständigen oder anderen Isolationselemente vorgesehen zu werden.

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Heizelement mit mindestens einem streifenförmigen elastischen Geflecht aus hitzebeständigen Metalldrähten und mit an den Enden des Elements angeordneten Stromzuführungsleitern, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrähte als parallel zueinander angeordnete Wendeln ausgebildet sind, deren Windüngen in die Gegenwindungen der Nachbarwendeln eingreif en.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich überlappenden Windungsteilen jeweils ein gerader Draht eingezogen ist.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Drahtwendeln gebildeter Geflechtstreifen oder mehrere parallele solche Streifen (1, 3, 5 bzw. 2,18, 20, 26) frei tragend zwischen starren Leiterelementen (15,16; 11,39; 9,40; 7,42; 37 bzw. 4,32,34,6; 8,10; 14, 16'), welche die Endteile der Wendeln an jedem Streifenende mechanisch und elektrisch verbinden, angeordnet ist bzw. sind.

4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für Dreiphasenspeisung Zylindersektoren bildende Geflechtstreifen (1,3,5 bzw. 2,18,20,26) an einem Ende durch ein ringförmiges starres Leiterelement (15,16 bzw. 4; 32,34) miteinander zu einem Sternpunkt verbunden sind, während sie an ihren anderen Enden mit getrennten starren Leiterelementen (11,39; 9,40; 7,42; 37 bzw. 8, 10, 14, 16') verbunden sind, und daß die Verbindungen durch Verschweißen der starren Leiterelemente mit den Geflechtstreifen hergestellt sind.

5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geflechtstreif en (1,3,5) an den zu einem Sternpunkt verbundenen Enden untereinander im Bereich der das starre Leiterelement bildenden beiden Ringe (15,16) durch Brückenteile (17), vorzugsweise aus Drahtgeflecht, miteinander verbunden sind.

6. Heizelement nach Anspruch 1 für einen Elektroofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte aus hochhitzebeständigem Metall bestehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen