DE1565517A1

DE1565517A1 - Elektrisches Heizelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1565517A1
Application number: DE19661565517
Authority: DE
Inventors: Johannes Beijer; Eduard Lijbrink; Heiers Dipl-Ing Wilhelm
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1965-05-20
Filing date: 1966-05-20
Publication date: 1970-04-16
Also published as: BE681228A; LU51156A1; NL6506402A

Description

Elektrigehes Heizelement und Verfahren

zu seiner BerstelluB&-

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrischen Heiselententy

bei welchem ein Widerstandsdraht oder -streifen in einer Ke-

tallummantelung angeordnet und von ihr durch ein an nich wär-

meleitendee keramischen Häterialp-wie beispielsweise

umoxyd oder Aluminiuwx.-rdv elektrisch isoliert tet,#wobei

diese Im Nachatehenden als Heiskabel bezeichnete JCinheit in

Windungen oder Schleifen In einer GuneMonse aue Ioicht»tqll

.oder Aluminium oder einen sonstigen Kätell.odier einer Betall-

legierung mit einer fUr den vorigenehenen Zweck passenden

Schwelatomperatur angeordnet ist, In welcher die Metelluft-

mantelung eine Wanddicke von nicht mehr als 093 M aufwein$Q#

Es sind bereite Beinelemente dieser Art bekannt. Sie babon Je-

doch den Nachteilg daso die pro Plächeneinheit äen Iffeiselemente

gelieferte Wattzahl" die oo&onannte aposinsche Belastung#

im Vergleich zu als technisch erreichbar erwiesenen warten Vor-

hältniamäsolg niedrig toto

Irtindungsgemänn worden die Reinkabel vorzu&weine dicht an-

einender angeordnet oder sogar gegeneinander az%epraatt, Auf

diese Weise läset sich die spezifische Belastung steiggra

unter der Voraussetzung, denn ganmahmen tUr eine angemessene

Kühlung getroffen sind.

Bote= das Reizkabel in Wioklungen oder Windungen verwendet

wirde lassen sioh Undrohungekörper bilden, die hi:"iohtlich

der Porn für bestimmte Wärmeftertragungnerforderniese hervor-

ragend geeignet einde

Auch ist es möglich, Schleifen den beschriebenen Reinkab*lo

in Zickzackanordnung in Giensformen einaubringeng bevordieee

mit Gunamanne weiter ausgefüllt werden« Be ivt sogar adgliohp

das Reizkabel in eine Glausforn in unregelmäseigen Wiadungen

einzubringen» indem man sehr dünnes Beizkabel mittels eine-a

das Kabel ufflebenden Hochdruck-Gaautrahl& vorbewegt bzw. zu-

führt.. Nachdem die einen Betallechwazu ähnliche Manne mögli-

cherweise bis auf die erforderliche Paokungedichte niederge-

preuf,t worden iotg.worden letztlich die zwischen den Kabel-

windungen vorhandenen Poren mit-der Gusamanne a»gefultö In

dies« Yalle kann das Heizelement jede beliebige Yorn amMh-

Nu ist jedoch auob möglich#- dav Seinkabel etellemeine entlang

der Imwaseite einer Flohrleitung *der PipoliiL» »=ordnen. Fär

sehr hohe Leistungen.- kann die*- in Verbindung mit einm in dem

RohrleituhgestUck zentral =geordneten dornartigen Heizelement

erfolgen.

Gemiten einer anderen Ausführungeform der Erfindung wird der

in der Ummentelung aus rostfreiem Utahl untergebrachte Wider-

etandedrnht eng aneinandergefUgt In llbereinander angeordneten

sehraubenlinienförmigen Windungen um einen kleinen Kern ge-

wickelt. Bei dieser Auaführungeform weist die gesamte Spulen-

einheit die Porm einer Sche4be auf. Scheiben dieser Art eig-

neu sich ausgezeichnet zur Verwendung ale Tauchheizelement.

Zu diesem Zweck könneng aofern e:tao hohe Wärmeabgabev wie

beispielsweise bei Blekti-ekoühom, erfo2derlich int, mehrere

solcher Scheiben Uber- odeT worden.

Scheibenartigep mit einer fÜr doF2, Deehlese

eines zu erwärmenden gedhi"gEo <veraehenc na

ihrem o,'-'hoo" noh#?5

ochj, 01 'ho

22

H»imanlanen zu verwenden# die aus eimm mmielmt mit ein"

eingebauten Beinele»nt der vorn-tobend beechriebenen Xma

Sofern in dies« Kreislauf eine das zu erwarmadg g»dium bei

passender geachwiadigkeit in etändig« Umlauf haltende Pumpe

vomendet wird@ kann a# einer Stelle diesen K»:Lalaute erw&t*-

to@ Nedium entnommen bzw. abgeführt wordeng während an einer

beliebigen anderen Stelle Aim Kreieleute kalten MedLug in den

Kreislauf zugefUhrt b»."gingebracht worden kann. Der ermim-

gem Umlauf den zu erw&r»adfm .»Odium@ führt ein eimandfreite

Kühlen der Beinelenentie herbei und wird nomit einer sehr wo-

nentlichen Anforderung gerechte

Bei einer Beinanla4o dieser Art kann.man auf einen Beleboiler

4&nxlioh verzichten, der in allgemeinen einen viel graevorm

Rauabedert und *eine eigenen InstandhaltuMoproblemie hat..

Stattdeaaen wird ein mit einim Beizkabel nach der Erfindund

vereobenen Rohrleitungentück in einen Beinkreinlauf eingebaut$

den im Notfalls in sehr kurzer Seit gegen ein neuen Beinrohr-

atUck ausgetauscht werden kann.

Die Herstellung der in Vorschlag gebrachten Beinelemente er-

folgt erfindungegemhang indem man ein biegeamen Beinkabel der

beschriebenen Art mit einer Genamtaicke von höchntena 3#2 m

in Windungen oder Schleifen in der erforderlichen Pors bin zu

..dIer notwendigen ilackungedichte vererbeJtet, worauf en an-

echlieasend von einer flUseigen Metallmasse umhüllt wird# die

danach gekühlt und verfestigt wird.

Das Giessen kann auf zwei Arten erfolgens

1. Es wird eine passende Metallmenge In einer geeignetent auseer-

dem als Tiegel dienenden Form geschmolzen, worauf das Heizkabel-

bauteil In den flüoaige Metall eingetaucht wird.

2* Das Heizkabelbeuteil wird zunächst in der Giesoform be-

festigt, worauf diene in beliebiger Weine mit flUosigem Metall

gefüllt wird.

Je nachdem, wie es das vollständige Ausfüllen den Formhohlraume

erfordert, kann die Arbeit entweder unter atmosphärischem

Druck oder unter verringertem Druck, im Vakuum oder bei Über-

druck durchgeführt werden. Letzteres kommt u.a. beim Spritz-

guenverfahren vore einem Verfahreng den grosse Möglichkeiten

zur Herstellung komplizierter dUnnwandiger Funktionoformen bie-

toto in welchen das biegeame Heizkabel eingebettet ist.

Auch läset oichg insbesondere für mit Helzkabel ausgekleidete

Heizleitungerohreg das Schleudergusaverfahren anwenden.

Des auf diese Weise erhaltene Reizelement kann möglicherweise

einem weiteren PormgebungevorgÜng durch Beaeitigen von Abfall,

wie bolopielaweine UberschlIoaiger EinbeLtungagustimasee, unter-

worfen werdeng w1ihrend dne lielzulemerit vor oxydierenden, korro-

dierenden oder fitzenden Einflüssen in Verlaufe @einer Verwendung durch Aüfbringen eines Metalle, von Keramikmaterial odt-r einer gemischten Oberflächenechioht auf die der Betriebeumgebung ausgesetzten Pläche geschUtzt werden k-ann.

Unter Beibehaltung den vorstehend beschriebenen Grundprinnipe, so dann die biegsamen Reizkabel eng zusamengefügt gewickelt In einer einen guten Wärmeleiter bildenden Metell»eae eingebettet sind, läset sich die auf diese Weise erhaltene Aunbildung'in einer Vielzahl (unterschiedlicher) Formen verwendeng deren Anzahl möglicher Abänderungen dadurch erhöht wird, das» man in den Guas Hilfebeuteile aus Metall einbringt.
Eine wesentliche Voraussetzung flir das einwandfreie Arbeiten des Beizelemento Ist jedochq daus die Temperatur Innerhalb der Gueamasse an keiner Stelle der Temperatur den eingebetteten Metalle nahekommt. Um dies zu gewährleinteng zuee die Wärmeabfuhr der fUr die beschriebenen Elnente typischen nehr hoben apezitischen Wärweerzeugung entsprecheng, während die Endtemperatur den zu erwärmenden Mediume durch die im Inneren der (;uaomeaae In unmittelbarer Nähe des Heizkabele zulässige Temperatur begrenzt Ist.

Eine andere grundsätzliche Anforderung besteht darin, daee die Gusamease keine pordaen Utellen oder Lunker enthält, die schlechte Wärmeleiter sind und folglich örtliche unkontrollierbare Temperaturerhöhungen in der Gusamarine berbeitUhren wUrden.

Die Erfindung Ist im Nachstehenden anhand mehrereri in den

Pig. 1 bis 12 der belgefUgten Zeichnungen dargestellter AUS-

tithrungebeispiele der Erfindungg In denen der Einfachheit hal-

ber der Widerstandsdreht zuszimmen mit der ihn umgebenden lao-.

lierung und Ummantelung als eine zusammengehörende Einheit

dargestellt eindv näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Querschnitt durch ein als Tauchheitelement mit

zylindrischer.Porm auegeführtee Heizelement nach der

Erfindung,

Pig. la und lb vergröneerte Querschnitte durch zwei Auafüh-

rungeformen dea verwendeten Heizkabeln,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Tauchheiselement mit

etwas abgeflachter Pomo

Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie II"&-ill :1n Ylg. 2e

Mg. 4 ein In gleicher Weise, als Tauchheinelement geeigneten

Heizelement,

Pig. 5 ein Heizelement In Form einer nicht ebenen 3cheibei

das sich in gleicher Weise ale Tauchhe-!.zelement ver-

wenden läset,

Pig. 6 eine schematische Darstellung einer Anzahl nicht ebe-

ner Scheibeng die in einem Rohr, durch das Flüssig-

keit hindurchströmen kann, übereinander angeordnet

sind,

Fig- 7 ein Heizelement mit gröseerer Leistung als das H3iz-

element nech Flgr 6, bei die Scheiben in

Ihrem Volumen zunehmen und sich die Flüssigkeit ausdehnen kanng Fig. 8 ein an der Unterseite einer Diffusionapuzipe.befestigi tes Heizelement in Form einer Pfanne# Fig, 9 ein enteprechendeag an einer Diffusionapumpe beteatigtes Heizelementg des jedoch die Forra einer flachen Scheibe mit Heizrippen nufweistg Fig. 10 ein in einer Rohrleitung angeordnetes Heizelementg Fig. 11 eine Variante von Fig, 10 und Fig. 12 eine schematische Derntellung einee in einem Rohrleitungskreielnuf eingebauten Heizelements.

In Fig. 1 ist ein mit Rillen veraehener dornförmiger Xern 1 aus rostfreiem Stahl dargestellt. Dao mit einer Ummantelung 57 aus rostfreiem Stahl versehene Heizkabel 3 (Fig. la und lb) ist in den Hillen 2 schraubenlinienförmig um den Stahlkern so herumgewickelt, daso eine Doppelwicklung entetehto Das Ganze ist von einem Wärmeübertragungekörper 4 aus Aluminium umgeben. Der Wärmeübertragungskörper 4 ist mit einer Nickelschicht 5 überzogen, die einen Schutz gegen Korrosion bietet.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Metallrahmen 6 gezeigt, auf welchem zwei Randleiaten 7 vorhanden sind" Zwiechen den beiden Handleisten 7 Ist ein- Heizkabel 3 angeordnet, das mit einer Ummantelung aus rostffeiem Stahl versehen und in Form einer flachen Spule gewickelt ist- Das Ganze ist von einem WärmeübertragungskörPer 8 aus Aluminium umgeben; der eine ziemlich '. #e flache Form hat und mit einer dUnnen-Nickelschicht 9 überzogen iatg die Schutz gegen Korrosion bietet.-In Pia. 4 ist um einen kleinen Kern 10 mit einem herausragenden Teil-ein Heizkabel mit.einer Urmantelung 11 aua'rostfreiem Stahl fest ao herumgewickeltg dane die Windungen dea Heizkabele zusammen mit der Ummantolung die Form einer flachen Scheibe haben, Das Ganze ist von einem Wirmellbertrogungskörper 37 aus Aluminium umgeben und kann mit einer Nickelschicht 12 überzogen-sein# die Schutz gegen.Korrosion bietet.
In Fig. 5 ist ein Kern 13 aus rostfreiem Stahl dergeatelltg der herausragende Teile besitzt. Ein Helzkabel mit einer Ummentelung 14 aus rostfreiem Stahl-ist echraubenlinienförmig so um den Kern 13 berumgevrickeltl, daso die Windungen in Ihrer Anzahl zur Aussensette hin symmetrisch abnehmen. Das Ganze ist von einem Wnrmeübertragungskörper 15 In Porm einen Umdröhunga'-körpers umg*eben, der mit eIner Nickelschicht 16 überzogen Ists, die Schutz gegen Korrosion bietet. Diesen Ileizelement läast sich auch als Tauchelement verwenden.
In Pie. 6 Ist um einen Kern 17 eine Ummantelung nun rostfreiem 3tahl so berumgewickel-t" denn in regelmäaeigen Abotänden Wicklungspakete gemäas Fig. 5 entstehen. Die einzelnen Windungen des Helzkabels gInd zusammen mit der Ummentelung 18 aue rostfreiem Siahl von einem Wärmellbertragungakörper 19 umgeben." der mit Heizrippen verfiehen #et, die wieder mit der korrosionabeständigen Schicht 20 überzogen sind. Das gesamte Heizelement ist in einem Rohr 21 angeordnotg das an @einer Unterseite Eintritte zum Einströmen von Flüssigkeit aufweist und an seiner Oberseite offen ist. Diese Einheit kann als Ganzes zum Erwärmen von Fl(iaeigkeit dienen, wobei die um das Heizelement herum erzeugte Strömungsturbulenz einer guten Wärmeübertragung förderlich Ist-.
Der in Fig. 7 gezeigte Wärmeübertragungakörper 22 weicht ineotern von dem Wärmeübertragungskörper nach Pig. 6 abe als die Wicklungspakete In ihrer Grönse von unten noch oben zunehmen, Der Wärmeübertragung9körper 22 ist In einem Rohr 23 angeordnetg dasq statt wie in Fig. 6 zylindriech zu sein, nunmehr die Porm einen noch oben erweiterten Kegelstumpfen aufweist. Infolge dieser Form des Rohre wird der fUr das erwärmto Medium zur Verf4gung stehende Durchlasa von unten nach oben grönser. Das Reizelenent nach Pig. 7 ist für grössere Leiatungen vorgesehen als des Heizelement nach Pig. 6 und gestattet deshalb die Bildung von Waaserdampf- oder Dampfblesen. Die Heizelemente nach Kg. 6 und 7 sind zum Erwärmen oder zum Verdampfen von Flüssigkeiten in Blektrokochern hervorragend ge#-eignet.

Pig. 8 zeigt eine Diffunionspumpe 24 in schematischer Parstellung. Die Dlffuslanspumpe 24 hat ein Heizelement 259 dessen Heizkabel in WindungeQ/az*eordnut Ist, viobei das Wicklungepaket die Porm einer Pfanne aufweist,

In der Mitte des Heizelemente 25 ist ein Kern 26 ergeordnet,

auf dem ein Teil den Aufbaus der Pumpe 24 ruhen kann. Der

Kern 26 Ist von Heizkabelwindungen umgeben" die zunammen eine

Pfanne bilden. Die Windungen 27 sind mittels einen Gleeavor-

gangs In einem liärmeübertrngungekörper 28 eingebetteto Der

Wärmeübert»gungskörper 28 befindet sich in einem Halter 29

und Ist auf seiner Innenseite mit einer Schicht 30 Uberzogen,

die Schutz gegen Korrosion bietet. Mit Hilfe einer Klagdich-

tung 31 kann den gesamte Reizelement 25 an den Planschen 32

mit der Unterseite der Pumpe verbunden werden.

In Pig. 9 sind eine Diffunionspumpe 33 und ein Beintlommt 34

wehematisch dergentellt.-Den Ueizolewnt 34 hat in wenent-

lichen die Porm einer auf welcher In gleich-

mäseigen AbstlInden

trinehe lielzrippen angeordnet eini2a W-etilu- @:#ner izzm",re-

gen Dichtung 35 kann das &-izeleaent an Qca FUnachen 36 ilt

der riffunionapumpe 33 verbunden worden.

Fig. 10 zeigt ein in einer Rohrleitung angeordnetes Holzelt-

ment. Den Heizelemdnt besteht au@ zwei dornförnigen Beinele-

menten 37, wie bereite in Vorstehenden anhand von PM, 1 be-

schrieben. Diene dornfÖrmigen Heizelemente find in den *Ute 41

einen flanachf5rmigen ZwischenstUcke 40 angeordnet und be-

feetigtg dau entsprechend in die Rohrleitung ein«esetzt iste

Dienen Auge 41 kann no ausgebildet aeine dann es nicht MIr

zum Befestigen der Endsopfen 42 der einzelnen ffeiselerneBte 37

dient, sondern es aueserdem ermößlichte dtim zu den lkrabtenden

der um Jeden Dorn 37 herumverlaufenden Kabelwicklung 43 ge-

hörenden elektrischen Anachluge an feststehende Anachlunadräh-

to 44 anzuachlieseen, die in Inneren einen den Auge mit dem

Hand 46 den ZwischenstUcke 40 verbindenden Hohlarms 45 an&e-

ordnet sind. Das ZwischenstUok ist vorzugsweise so gebaut, daso

sich die Heizelemente 37 nach Art einer Glühlempe sehr rasch

auswechseln lassen. Der-)indsapfen 42 kann dazu beispielsweise

in Form einen Bajonett- oder 3obraubnockeln ausgeführt sein.

Auf beiden Seiten den Zwiechenntücke 40 lassen sich weitere

Rohrleitungeabechnitte 58 aübringen, die entsprechend mit

einer oder mehreren von einer Gunamenee 39 umgebenen Heiz-

kabelwindungen versehen sind. Diene Rohrleitungeabachnitte 38

eindv wie im Vorstehenden bereite erwähnt, vorzugsweise im

Schleudergunaverfahren hergestellt. Die Bezugezeichen 47 be-

deuten elektrische Anachlünce für die verschiedenen Heizkabelo

Sofern die erforderliche Wärmeerzeugung nicht sehr hoch ist#

brauchen in vielen Fällen nur die Rohrleitungeabeohnitte 38

zusammen mit den eingebauten Heiskabel angesetzt oder nur die

dornförmigen Helselemente in Mittelteil der Rohrleitung einge-

baut zu werden.

Pig. 11 zeigt eine Variante von Figo 109 bei welcher das Heis-

kabel In einer Guaamenee 48 eingebettet iate die die Form

durchbrochener Scheiben nach Art einen Vonturirohre oder die

Form von in Vorstehenden bereite anhand von Pig. 5 besehriebe-

nen Scheiben 49 mit einen zentral angeordneten Befeetigungeteil

50 aufweist. Da sich bei dieser Bauart die durchbrochenen

Scheiben mit in der Rohrleitung 51 zentral angeordneten Heiß-

o14mentecheiben abwechseln, wird in den zugefUhrten Strömmge-

medium eineinteneive Turbulenz herbeigeführt@ wan einer gutim

Wärzeilbertragung sehr förderlich ist.

2oblienslich zeigt Pigo 12 in den Unriesen@ wie ein Heinele-

ment 529 den beispielsweise entsprechend den Heizelement naob

Fig. 10 ausgeführt ist, in einem Ruhrleitungskreinlauf 53 ein-

gebaut ist, der aunserdem eine in dienen Kreinlauf-elnen aus-

reichend schnellen Umlaufetrom unterhaltende Pumpe 54 enthält.

In diesem Kreislauf bedeutet 56 den Äuelannanachlune zum Vat-

nehmen bzw. Abführen von erwärmten Bedium und 55 den Eial»a-

anachlunag Uber den da@ zu erwärmende liedium in den Kreislauf

53 zugeführt b». eingebracht worden kam. Sobald erwämten

Medium benötigt wird# wird die Pumpe 54 eingeaobaltet und Bein-

strom über das Heizkabel den Anachlünnen 47 aMetUhrt. In nebr

kurzer Zeit ist die in dem Kreislauf vorhandene Menge auf&*-

heizt, worauf sie nach Bedarf bei 56 entnommen bzw. abgefUhrt

werden kann.

Beechreibunß der Merntellug& einen Vereuohehelz!IL&nente

Es wuede ein elektrischen Tauchheinelement mit hoher spezifiz

schor Leistung, den beispielsweise verwendet worden könnte#

um gronne Mengen rasch umlaufenden Wassern in kurzer Zeit bin

auf Temperaturen von etwa 2500 0 zu bringeng bergentellts in-

dem Reizkabel mit einem Auenendurchneseer von 2,0 am in zwei

Schichten um einen itahlkern gewickelt und der Kern mit'aeinen

Wicklungen zusammen mit einer passenden Menge Aluain'ßllmm*tßll

in ei» Kanmer eingefUhrt wurde , die entweder evakuiert oder

mit *im* neutralen Gas gefUllt worden konnte und in welcher

sowohl der lern als auch das Aluminium bis auf eine l#«pora-

tÜr oberhalb den Schmelzpunkten von Aluminium erwtmt 'werden

konnte. Während dieser Behandlung blieb der Stahlkern mit

seinen 17icklungen von den Aluminium getrennt, bin diebe Tem-

peratur erreicht war. Danach wurde der Kern mit @einen Viok-

lumgen bei verringertem Druck In dan*in einer passenden Form

enthaltene Aluminium eingetaucht, wobei die Anaohlunsenden den

Widerstandsdrabte aueserhalb der Aluainiummanne gehalten wur-

den.-Darauf wurde baldmöglichst eine gesteuerte Verfestiguns

desachmelzflüssigen Aluminium berbeigefUhrt, um In dem vor-

fentigten Aluminium um den Kern mit seinen Wicklungen herum

eine Porovität zu vermeiden. Danach wurde der no gebildete

Xörper In die SowMuchte Form und auf die gewüneobt« Ab»u-

aungen gebracht@ worauf die maschinell bearbeitet* Aluntniumw-

ober:fläche einen »tallisch gebundenen NickelUbernffl erbieltv

um eine dauerhafte Korrosionabentändigkeit den wo hergestellten

Tauchheinelemente in den zu erwärmenden )iedium zu gewährleintena

Die Erfahrung hat gezeigte 2raus diesen Berstellungaverfahren

zu sehr guten Ergebnissen fUhrt. Man hat durch Versuche er-

mitteitg dann alle swiaoben den Wicklungen b». Windungen und

der nächsten Seizkabelschicht vorhandenen Hohlräume mit Alu-

adnium vollständig aungefUlt werdeng sofern das Eintauchen

in das schmelsflitentge Metall genäse den besehriebmwu Verfah-

ran in Vakuum erfolgt.

Die von achwlzflugaidsm gInenium

zedeuaer stahl 92M so gute denn meibet nohbnmug, die nis'

Polge einen nahlechten Kcmtfflg mKechen den a4ifskal:ei =d

den Kern offen geblieben ueln kOnnteng. ffIt. 11u".atug a»ge.

fUlt verdene

Mkroskopleche UntereuchnaZen haben -gezeigt, davs tel geMse

dem vorerwähnten VerfaLgen bergentellten Tauchbei3olcmnten

d2a getellwmantelung dea Beickabeln auf der Auenenselte der

wtndungen völlig sufg@Iuat werp Meßt Erzohei=ng lat an Bieh

der Leintungefähigkeit deo Tauchheiaelewnte cd@r der Wirkung

doa Beiswideretandc de die

Zuollerung-im Inw,.2en ü3? U#=telang SmudsätsZich tat&kt

bleibt. Den MeLLM jedoCh ei= k@Ot:L=".#e Wen£@

@a20 die durch de@ es ##r,ob-(Dadc, In

Ee,rir oder weniger expleolvor Weioe freigenetzt wordm

und zwar einerzeite auf 00aM duz Vakuunag In welchea der ge-

eamte Vorgang obläuftg und andererseite auf Grund de& in der

Ummantelung herrschenden überdrucksq der infolge der irwärmäng

etwa 2 kg/cm 2 (2 atm. tau4e) beträgt*

2etriebeerfahrungen hübon gezeigts daan dae vererwälmte

Z-,uceorot ozfolgreich istg wem m#c eine

Uc##,#,-aantelung vu3 Stahl verrendet, wie man nie '#ei-

be--, einem im Handel erhälzlichek

,przeugaio mit einem Übczzug aus rostfreiem Stahlg antritt£.

Vorgluichsteete Mli-, einer "Inconeleg-Ummantelung vereabü men

Heinkabel haben gezeigt, denn diene Nickeigegieru»S gibh in

Aluminium rascher auflautp so dann die vorerwUnte explogiow.

artig freigenet%te G&Bmaeeo bei den Herstellungävvrfalwen tat-

eäohlioh zu Schwierigkeiten fUhren könnte# wghrend in dem fent-

gewordenen Heizkörper eine Porouität auftreten könnte, so dann

der Heizkörper folglich nicht die erforderlichen Wämeüber.

tragungseigenschatten be;itzt. Die Voraueaetzungen für ein

solches Versagen lassen wich jedoch durch richtige Regelung

der Temperatur, der Flionageschwindigkeit den Metalle und der

Verfestigungezeit vermeiden"

Die vorerwähnten Versuche wurden bei einer.Inoliezu% durob-

geführtg die aus einer an Ihrer Unterneitte versobl«ne»n'

Quararöhre beotand@ die in einen senkrechten Mbrenofen affle-

bracht und an eine Brakuierungeleitun« sowie en eine die $U-

fuhr von Helba ermöglichende Leitung angeschlossen war*

Die vorerwähnte Quarsröhre diente In dienen ftllo als Tiedel

und auenerdem &In Giensforne

Der Vorgang den Erwär»u» bin auf die erforderliche Temperatur

wurde in einer Hellumstmosphäre durchgefUhrte In welcher der

zu verarbeitende Kern mit neinen auf Ihm angebrachten Wioklun-

gen Jber £lem Aluminium aufgehängt war. Nachdem die erforder-

liche Temperatur erreicht war, wurde die Quarzröhre evakuiert

und der mJt dem lielzkabel bewickelte Kern In das schmelzflueai-

ge Aluminium eingetauchtg worauf die gesteuerte Verfentigung

den Aluminiums gefördert wurdeu indem KUblluft entlang der

Unterepite der Quarzröhre von unten nach oben durch die Ofen-

röhre geleitet wurde.

Die Tatsache# dann es ohne Schaden möglich war, dan tut diene

Weine hergestellte Heizelement mit einer Energie von mehr als.

350 W/om 2 zu belasten, während es mittels Wasser gekUhlt wur-

de und die angelegte Spannung in Bereich von 380 Y Wechsel-

spannung lag$ veranschaulicht in ausreichenden Manne die teob-

nische Bedeutung der Erfindung.

Diese Leistungsfähigkeit zeigt einen ausgesprochenen Unter-

oohied gegenUber der Leietungefähigkeit von Tauchheinelematen

nach den bisherigen Stand* der Technik, Ein allgemein Ubliober

Wert für die Plächenbelastung der Tauohheinelemente nach dem -

bisherigen Stand* der Technik beträgt 7 V/cm29 no denn die

spezifische Arbeiteleintung einen Tauchheistlenente nach der

Erfindung tatsächlich das 50-fache betragen kann.*

Im Vorstehenden wurde bereite rentgentelltg dann die Etfindung

auf viele unterschiedliche Gebiete anwendbar intu und zwa;-

auf chemische Arbeiteng auf Anlagen zum Erwärmen von öleng

beispielsweise durch Pumpen zu befördernde hYdölproduktep auf

Elektrokocherg auf Verda2pfer und Diffunionspumpene

Die Erfindung iit jedoch nicht auf diene Gebiete allein noch

auf die In den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungebei-

spiele beschränkt.

Von sonetigen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sei hier auf die Verwendung von Heizelementen gemäus der Erfindung zum Zwecke des Simulierens der aus spultbaren Elementen In Kernreaktoren herrührenden Wärme hingewieaen. Bei Kernreaktoren wird das Heizelement in einer Kapsel angeordnet, die sich in einem Reaktor anbringen läsot. In gleicher Weise lassensich auch Siedeerscheinungen.in Kochern nachahmen, so daas auf diese Weise Studien d(-#-r Wärmeübertragungserscheinungen mög- lich sind. In dienem Zusammenhang ist die Tatsacheg daan die vorstehend beschriebene Erfindung es ermöglicht, die äuesere Porm des Simulierheizelemente den experimentell wichtigen Bedingungen anzupasseng von grooser Bedeutung. So lassen sich beispielsweise ohne Schwierigkeiten rechteckige Strömungekanäle herstellen.

Claims

e n t a n r U c h e

iz, Blektrieches Beizelement, bei welchem ein Wideretandadrabt oder -etreifen In.einer getellummantelung angeordnet und von ihr durch ein an eic.b wliziuleitendes keremieches naterial, wie beiapielsweiaia Ungnesiumoxyd oder Aluainiuaoxyd" elek- trisch Isoliert iet# wobei dieses Beizkabel In Wiadungen oder Schleifen 2n aue Leichtmetall oder Alumlnium oder einem sonstigen Metall oder einer Betall- legierung mit einer für den vorgesehenen Zweck pannemden Schmelztemperatur urWeordnet'ist" in welcher die Betall- umantelung eine Wanddicke von nicht mehr ale 0,3 m au:t- weint, dadurch gekennzeichnet, deas die Wicklungen (a.B. 3) apiralig in eng aneinender'anliegender Veine in übereinander- liegend angeordneten Viadungen no gewickelt eind, daso den gesamte Wicklungepaket die Form einer Scheibe oder eines Beinelement nach Azmpzuch 1, dadurch gekonnzeichnotg denn »hrere Scheiben oder Ringe ei zusammengefügt eind, dann eie einen Stapel bIlden#

3. Heizelement nach Anapruch 1 oder 2# dadurch gekennzeichnetg dann jedes Wicklungapaket an seinen Aussenumfamg befestigt ist. 4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnete denn nich die Auenenflächen der Ummntelung (57) einander benachbarter Windungen oder Schleifen über im wesentlichen ihre Sesamte IAinge berühren. 5. Anlage zum raschen 3 ffl raen von PlUnsigkeitene dadurch ge- kennzeichnet, denn sie aus einem Rohrleitungekreinlauf (5j) mit einem eingebauten Beizelement (52) nach einem der An- eprüche 1 bis 4 besteht, wobei der Kreislauf auenerden einen Einlannanschluns (55) für kalte PlUaeigkeit, einen Auelaananachlune (56) für warme bzw. erwärmt* Plüssigkeit und eine Pumpe (54) enthältg um den Umlauf der in den Kreislauf (53) enthaltenen Flünsigkeit herbeizuführen. 6. Verfahren zur herntellung einen für hohe spositiaübe Leistun- gen geeigneten elektrischen Heinelemente nach einem derAn- eprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnetg dann ein mittels einer Zwischensubstanze wie beiapielaweine Magnesiumoxyd oder Aluainiumoxydu mit einer Metallummantelung umgebener Widerntendsdreht oder -atreifen in einer oder In mehreren Schichten in oder um ein Bauteil gewickelt wird, worauf das Bauteil (Z-B- 1) mit den auf oder in ihm angebrachten Wicklungen in eine-Spritsforn eingebracht wird» die an-

nahlieseand mit einem aohmelsflUsaigen Leichtmetallg oder mit echmelzflüseigem Aluminium oder einen nonatigen echmeis- flüssigen Metall oder einer sehmelzflüssigen getallegierung mit einer für den vorgesehenen Zweck passenden Behmelsten- peratur durch Einspritzen gänzlich gefüllt wirdo wobei die Anaohlunsenden den in der Ummantelung (57) eingebauten Wideratandsdrehte oder entreitenn auenerhalb der schmelz- flUaeigen getallmasee gehalten worden. 7. Verfahren nach Anspruch 6-9 dadurch gekennteichnetg dase das 8pritzgunametall an der Eintrittentelle eine der. Rieb- tung den Beiskabels an dieser Stelle entsprechende Strö- nungerichtung erhält. 8. Verfahren zur Herstellung einen für hohe spezifische Ar- beiteleistungen geeigneten ffeizelemente, bei welchen die Wicklungen spiralig in -eng aneinander anliegender Weiee,in ihrer Guenmanne gegen die Innenvand einen Rohrleitungsab- sohnitto angeordnet sind, su#dem die Wicklungen und die sie umgebende zylindrieche Gunamaaue koazial angeordnet eindi, dadurch gekonnzeichneto denn der mittels einer Zwischen- aubstanng wie beispielsweise Nagnesiumoxyd oder Aluminium- oxyd, von einer Betallummmtelung,(57) umgebene Wideretandn- draht oder -streiten In einer oder-in mehreren Schichten in einen RobrXtungeabsohnitt (38) gewickelt wird, worauf der Rohrabsohnitt mit den in ihm angeordneten Wicklungen einem Schleuderaueaarbeitagana unterworfen wirdg bei welchem: die

Wicklungen durch GieSeen mit einem BuhmelzflUBBigeu Leicht- metall oder mit echmelzflungigem Aluminium oder Oine'R sonstigen behmelzflUngigen Metall oder einer achäolzt . IUBBi- gen Met91jegierung mit einer für den vorgesehenen Zweck passenden Schmelztemperatur umgeben werdeng während die Anschlussenden den In der Ummantelung angeordneten Wider- standadrahte oder -streifene aunaerhalb der echmelzflilesigen Metanwasse gehalten worden.