DE188849C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ja 188849 KLASSE 21 Λ. GRUPPE

BELA BIRLY und DESIDER SZANKA in BUDAPEST.

Nach vorliegendem Verfahren werden elektrische Heizkörper in der Weise hergestellt, daß als Einbettungsrnaterial der Heizleitung Zement (hydraulischer Kalk) oder zementhaltiges Material und als Material für die Heizleitung Eisen oder ein anderes Metall angewendet wird, das mit dem Einbettungsmaterial nach dem Binden bezw. Erhärten des letzteren auf bei dem Eisen bekannte

ίο Weise in enge mechanische Verbindung tritt. Es entsteht so ein Heizkörper, in welchem der erhärtete Zement um die Heizleitung ein festes Gerüst bildet, das elektrisch gut isoliert und als Wärmeträger dienen kann. Gleichzeitig wird bei diesem Verfahren der Heizkörper zwecks Schutzes gegen den Einfluß der äußeren Luft bezw. deren Feuchtigkeit mit einer luftdicht verschlossenen Umhüllung umgeben, in welcher, um die Verdampfung des Heizleiters zu erschweren, der entsprechende Gasdruck hergestellt wird.
Das Verfahren ist folgendes:
Zuerst wird das Einbettungsmaterial, wie noch ausführlich 'zu beschreiben, ausgewählt bezw. zusammengesetzt, auf bekannte Art mit Wasser behandelt und die Heizleitung darin sorgfältig eingebettet, wodurch die enge Verbindung zwischen Heizleitung und Einbettungsmaterial ermöglicht wird. Falls die Heizlei- tung durch mehrere Gänge oder Windungen gebildet wird, werden die zwischen letzteren befindlichen Zwischenräume mit dem Einbettungsrnaterial sorgfältig ausgefüllt, damit durch Heizleitung und Einbettungsmaterial 35

ein kompakter und durch Lufträume nicht unterbrochener Körper gebildet wird. Dieser Körper wird dann nach gehöriger Erhärtung des Zementes bezw. nach Zustandekommen des zwischen Heizleitung und Einbettung nötigen festen mechanischen Zusammenhanges, falls es durch die Feuchtigkeit der Einbettung erfordert wird, getrocknet und nachher mit einer luftdicht verschließbaren Umhüllung umgeben, wobei darauf geachtet wird, daß das Einbettungsmaterial auf der Seite, von welcher die entwickelte Wärme zu dem zu erwärmenden Gegenstand weiter übertragen wird, mit der inneren Oberfläche der Umhüllung in engere Berührung kommt. Darauf wird in der Umhüllung durch eine hierfür dienende Öffnung, mit Beachtung der später zu erörternden Bedingungen, der gegen die Verdampfung der Heizleitung anzuwendende Gasdruck hergestellt und dann die Umhüllung auf irgendeine bekannte Art luftdicht verschlossen. Die Festigkeit der Wände dieser Umhüllung wird dem gewünschten Gasdruck gemäß bestimmt. Die äußere Stromzuleitung wird durch die Wände der Umhüllung ebenfalls luftdicht geführt und, falls die Umhüllung ein elektrischer Leiter ist, die äußere Leitung von derselben auch elektrisch isoliert. Die Umhüllung wird, falls es für deren Material nötig ist, gegen Oxydation durch einen Überzug (z. B. Zink) geschützt. Selbstverständlich wird der Heizkörper durch den Sauerstoff der gelegentlich des luftdichten Verschließens in die Umhüllung einge-

schlossenen Luft und die Wasserdämpfe, solange deren Sauerstoff durch die Heizleitung nicht aufgezehrt ist, angegriffen; dies ist aber bei der geringen Menge des auf diese Art oxydierten Metalles belanglos.

Das Material der Umhüllung kann im allgemeinen beliebig gewählt werden. Es kann hierfür z. B. irgendein Metall oder ein keramischer Stoff dienen. Beim Anbringen der Umhüllung um den Heizkörper kann in der Weise vorgegangen werden, daß die Umhüllung nicht nach erfolgter Einbettung um den Heizkörper angebracht, sondern das Einbettungsmaterial samt Heizleitung in die Umhüllung, z. B. in einen Kasten oder dergl., in der bei Zement oder zementhaltigem Material bekannten Weise hineingearbeitet wird. Auch kann das Einbettungsmaterial samt Heizleitung zuerst auf eine die Wärme gut leitende Platte, z. B. eine Eisenplatte, gelegt und diese Platte samt dem darauf liegenden Heizkörper auf die zu erwärmende Seite der luftdicht verschlossenen Umhüllung gebracht werden, wobei also der Heizkörper auf der Seite des zu erwärmenden Gegenstandes, z. B. Gefäßes, doppelwandig umhüllt ist und die innere Umhüllung mit dem Einbettungsmaterial in unmittelbarer Verbindung steht. Auch können für die Umhüllung unmittelbar die Wände des zu erwärmenden Gefäßes benutzt werden, entweder z. B. so, daß die gegen das zu erwärmende Gefäß gewendete Wand des Heizkörpers unmittelbar durch die Wand des Gefäßes gebildet wird, oder so, daß das Gefäß doppelwandig hergestellt und der Heizkörper in den Zwischenraum der doppelten Wand hineingebracht wird.

Es kann vorkommen, daß die Heizleitung im Gebrauche eine Temperatur erreicht, bei welcher deren Leitungsmaterial eine Verdampfung und der Leitungsquerschnitt eine unzulässige Abnahme erfährt. Die Größe dieser Verdampfung hängt von dem umgebenden atmosphärischen Druck ab und kann durch letzteren beeinflußt werden. Dies wird in der Weise bewirkt, daß man die Umhüllung bei um so größerem Gasdruck verschließt, je höher die durch die Heizleitung erreichte Temperatur ist. Zu diesem Zweck wird die in der Umhüllung enthaltene Luft vor dem Verschließen durch eine hierfür dienende öffnung, dem Bedarfe entsprechend, entweder verdünnt (z. B. durch Auspumpen, Erwärmen) oder verdichtet (z. B. durch Einpumpen von Luft), oder es wird das Verschließen bei gewöhnlichem Luftdruck bewirkt. So ist es z. B., wenn die Temperatur der Heizleitung 500 bis 600° C. nicht übersteigt, hinreichend, die Luft in der Umhüllung vor dem Verschließen der Massen zu verdünnen, daß der im Gebrauchszustande des Heizkörpers in der Umhüllung entstehende Druck ungefähr eine Atmosphäre beträgt. Selbstverständlich muß in Fällen, wo die Umhüllung einer höheren Temperatur ausgesetzt ist, ihre Wandstärke entsprechend größer genommen werden.

Die Umhüllung schützt gleichzeitig die Heizleitung vor der Oxydation durch die äußere Luft, ferner dient sie hinsichtlich der hygroskopischen Eigenschaft des Zementes zur Fernhaltung der Feuchtigkeit der äußeren Luft von demselben; anderenfalls könnte diese Feuchtigkeit, durch die erwärmte Heizleitung in Dampf umgewandelt,, die Heizleitung angreifen. Eben deshalb wird die Feuchtigkeit aus dem Heizkörper gelegentlich des luftdichten Verschließens in einem Maße entfernt, daß die Heizleitung durch die entwickelten Dämpfe nicht mehr wesentlichen Schaden nehmen kann. Dies erfolgt vor der Herstellung des gegen die Verdampfung nötigen Druckes in der Umhüllung durch Erwärmen oder durch Auspumpen der Luft. Dieses Entfernen der überschüssigen Feuchtigkeit darf aber erst nach Erhärtung des Zementes und nach Zustandekommen der zwischen Heizleitung und Einbettungsmaterial nötigen festen mechanischen Verbindung stattfinden, wobei für die mechanische Verbindung wesentlich längere Zeit nötig ist als für die Erhärtung, nämlich je nach der Beschaffenheit des Einbettungsmaterials und der Heizleitung bezw. der Oberfläche der letzteren 3 bis 6 Wochen.

Bei der Herstellung des Heizkörpers muß dafür gesorgt werden, daß weder beim Binden bezw. Erhärten des Einbettungsmaterials noch bei dessen Erwärmung im Gebrauch schädliche Spannungen, die im Innern des Einbettungsmaterial oder an seiner Berührungsfläche mit der Heizleitung und Umhüllung schädliche Risse oder Spalte verursachen würden, vorkommen können.

Schädliche mechanische Spannungen werden hauptsächlich durch stark poröses Einbettungsmaterial vermieden, dessen ·Volumänderung während des Bindens bezw. Erhärtens möglichst klein ist und dessen Wärmeausdehnung der der Heizleitung und der Umhüllung nahe kommt, derart, daß schädliche mechanische Wirkungen durch die dem Einbettungsmaterial innewohnende Elastizität unschädlich gemacht werden. Je poröser das Einbettungsmaterial ist, um so dünner werden die Scheide- wände der einzelnen Poren sein, und die Scheidewände werden den Verschiebungen, welche an den Berührungsflächen des Einbettungsmaterials mit der Wärmeleitung und Umhüllung vorkommen, um so leichter nachgeben können, ohne schädliche Spannungen zu erleiden. Eine größere oder geringere

Porosität wird durch die mehr oder weniger ausgiebige Befeuchtung des Einbettungsmaterials erreicht, weil ja die Poren an der Stelle des von Wasser eingenommenen Raumes entstehen. Es ist auch einleuchtend, daß ein Zusatz, z. B-. Sand, Schotter und dergl., zum Einbettungsmaterial zur Regulierung der Porosität dienen kann, weil der Zement durch das Wasser in den Zwischenräumen dieses

ίο Zusatzes verteilt wird. Bei der Feststellung der erforderlichen Porosität müssen aber zwei Umstände in Betracht gezogen werden. Erstens wird durch Vergrößerung der Porosität die Festigkeit des Einbettungsmaterials vermindert, so daß die Porosität nur bis zur Grenze der erforderlichen Festigkeit gesteigert werden kann. Andererseits ist die Verdampfung des Eisens der Heizleitung außer von der Temperatur der Wärmeleitung und dem in der Einhüllung entstehenden atmosphärischen Drück auch von dem Raum abhängig, der für die Verdampfung in den Poren zur Verfügung steht. Darum ist mit Rücksicht auf die Verdampfung die Porosität des Einbettungsmaterial möglichst klein zu wählen.

Man verfährt daher behufs Vermeidung

der schädlichen mechanischen Spannungen am zweckmäßigsten so, daß man die Porosität um so größer wählt, je größer der Temperaturunterschied zwischen Heizleitung und Einbettungsmaterial im Gebrauchszustande ist. In den meisten in der Praxis vorkommenden Fällen können die schädlichen mechanischen Spannungen durch gehörige Bestimmung der Porosität allein vermieden werden, und zwar ohne daß hierbei die Festigkeit leidet oder der durch die Poren gebildete Raum wesentlich vergrößert würde. Bei größeren Temperaturunterschieden zwischen Heizleitung und Einbettungsmaterial, wenn schon die Porosität bis zur zulässigen Grenze ausgenutzt ist, ist man gezwungen, das Material bezw. die Beschaffenheit der Heizleitung, Einbettung und Umhüllung derart zu wählen, daß durch die Unterschiede der Wärmeausdehnungen die durch die Porosität erlaubte Grenze nicht überschritten wird. Beispielsweise wird bei Heizkörpern von Siedeapparaten, bei welchen die Temperatur der Heizleitung 500° C. nicht überschreitet, auf ι Teil Portlandzement 1 Teil Sand genommen, wobei behufs Befeuchtung die regelmäßige Wassermenge ungefähr um 20 v. H. vergrößert wird.

Das beschriebene Verfahren ist zur Herstellung aller Arten elektrischer Heizapparate, Schmelzapparate und dergl. und bei elektrischen Rheostaten anwendbar.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Herstellung elektrischer Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, daß in hydraulischen Kalk oder hydraulisches kalkhaltiges Material ein aus Eisen oder einem andern Metall, welches in gleicher Weise mit Zement in innige mechanische Verbindung tritt, bestehender Heizwiderstand eingebettet, der Heizkörper nach bewirkter Verbindung ausgetrocknet und in eine luftdichte Umhüllung eingeschlossen wird, wobei, um die Verdampfung des Pleizwiderstandes zu erschweren, innerhalb der Umhüllung ein erhöhter Gasdruck hergestellt werden kann.