DE1902433B2 - COVERED ELECTRIC HEATING ELEMENT - Google Patents

COVERED ELECTRIC HEATING ELEMENT

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DE1902433B2 DE19691902433 DE1902433A DE1902433B2 DE 1902433 B2 DE1902433 B2 DE 1902433B2 DE 19691902433 DE19691902433 DE 19691902433 DE 1902433 A DE1902433 A DE 1902433A DE 1902433 B2 DE1902433 B2 DE 1902433B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein ummanteltes, elektrisches Heizelement, aus einem elektrischen Widerstandselement, einer elektrisch isolierenden Einbettungsmasse, die aus kornförmigem, gebranntem Magnesiumoxid besteht und weniger als 5 Gew.-% Verunreinigungen aus Alkalimetallsalz oder Alkalimetalloxid enthält, und einem Metallmantel.The invention relates to a jacketed, electrical heating element, made of an electrical resistance element, an electrically insulating embedding compound made of granular, burnt magnesium oxide and contains less than 5% by weight of impurities of alkali metal salt or alkali metal oxide, and a metal jacket.

Ein derartiges Heizelement ist durch die US-PS 32 01 738 bekannt, dessen Einbettungsmasse aus Magnesiumoxid und sehr geringem Anteil von Lithiumoxid besteht.Such a heating element is known from US-PS 32 01 738, the embedding compound of which is made of magnesium oxide and a very low proportion of lithium oxide.

Ummantelte, elektrische Heizelemente finden für zahlreiche Heizzwecke vielfache Anwendung.Jacketed electrical heating elements have many uses for numerous heating purposes.

Im allgemeinen besteht die Einbettungsmasse in der Hauptsache aus Magnesiumoxid, dem gemäß der französischen Patentschrift 14 83 726 noch Calciumoxid in einer Schmelzstufe zur Modifizierung zugegeben worden ist und welches weiterhin noch als Verunreinigung eine olivinartige Calciumsilikatphase enthält. Gemäß der deutschen Auslegeschrift 11 26 301 werden die besten Ergebnisse mit chemisch reinem Magnesiunioxid-Füllstoff erhalten.In general, the investment material consists mainly of magnesium oxide, according to the French Patent 14 83 726 still added calcium oxide in a melting stage for modification and which still contains an olivine-like calcium silicate phase as an impurity. According to German Auslegeschrift 11 26 301, the best results are achieved with chemically pure magnesium dioxide filler obtain.

Die bevorzugte Verwendung von Magnesiumoxid als elektrisch isolierende Einbettungsmasse für derartige elektrische Heizelemente beruht auf der ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit des Magnesiumoxids sowie auf seinem hohen elektrischen Widerstand.The preferred use of magnesium oxide as an electrically insulating embedding compound for such electric heating elements are based on the excellent thermal conductivity of magnesium oxide as well as its high electrical resistance.

Gerade der letztere ist für die spezielle Anwendung als elektrisch isolierende Einbettungsmasse von ausschlaggebender Bedeutung, und aus diesem Grunde ist es auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ummanteltes elektrisches Heizelement mit einer elektrisch isolierenden Masse zur Ummantelung zu schallen, bei dem der elektrische Widerstand der Masse im Vergleich mit anderen bekannten Massen wesentlich erhöht ist.The latter in particular is crucial for the special application as an electrically insulating embedding compound Meaning, and for this reason it is also the object of the present invention, a sheathed electrical heating element with an electrically insulating mass for sheathing sound, in which the electrical resistance of the mass compared to other known masses is significant is increased.

Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe bei einem elektrischen Heizelement der eingangs geschilderten Art dadurch, daß die isolierende, komförmige Einbettungsmasse 99,9 bis 80,0 Gew.-% gebranntes, kornförmiges Magnesiumoxid und 0,1 bis 20,0 Gew.-% eines ebenfalls kornförmigen Zusatzes aus Siliziumdioxid, Erdalkalisilikat, Erdmetallsilikat, Kohlenstoffsilikat. Ton oder eine Mischung dieser Stoffe enthält.This object according to the invention is achieved with an electrical heating element of the type described at the beginning Type in that the insulating, granular embedding compound 99.9 to 80.0 wt .-% fired, granular magnesium oxide and 0.1 to 20.0% by weight of a likewise granular additive of silicon dioxide, Alkaline earth silicate, earth metal silicate, carbon silicate. Contains clay or a mixture of these substances.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch die Verwendung der geringen Mengen der vorgenannten Zusätze zu dem gebrannten Magnesiumoxid ein verbesserter, d. h. höherer elektrischer Widerstand erhalten wird.It has been shown that by using the small amounts of the aforementioned additives an improved, d. H. get higher electrical resistance will.

Das erfindungsgemäß verwendete Magnesiumoxid ist ein Granulat aus Magnesiumoxid, das durch Brennen des rohen Magnesiumoxids und anschließendes Zermahlen und Pulverisieren des gebrannten Produktes auf die vorgesehene Korngröße erhalten wird. Dieses Material ist in der Technik allgemein bekannt und wird häufig zur Fertigung elektrisch isolierender Teile verwendet.The magnesium oxide used according to the invention is a granulate of magnesium oxide, which by Firing the raw magnesium oxide and then grinding and pulverizing the fired product to the intended grain size is obtained. This material is well known in the art and is often used to manufacture electrically insulating parts.

Durch den Zusatz der vorgenannten Additive zu diesem Magnesiumoxid werden überraschenderweise die elektrischen Isolationseigenschaften ganz wesentlich verbessert, was sich durch einen erhöhten elektrischen Widerstand bemerkbar macht.By adding the aforementioned additives to this magnesium oxide, surprisingly the electrical insulation properties improved quite significantly, which is reflected in an increased electrical Makes resistance noticeable.

Zusätzlich zu den in den nachfolgenden Beispielen aufgeführten Zusatzstoffen können mit im wesentlichen gleichen Ergebnissen die Silikate verwendet werden, die zu den folgenden Gruppen gehören:In addition to the additives listed in the following examples, essentially silicates belonging to the following groups are used with the same results:

1) Pyroxengruppe, wie z. B. Enstatit und Diopsit,1) pyroxene group, e.g. B. enstatite and diopside,

2) Amphibolgruppe, wie z. B. Tremolit,2) amphibole group, e.g. B. tremolite,

3) Olivingruppe, wie z. B. Forsterit und Monticellit,3) Oliving group, such as B. Forsterite and Monticellite,

4) Chloritgruppe, wie z. B. Brick,4) chlorite group, e.g. B. Brick,

5) Andalusitgruppe, wie z. B. Andalusit und SiHimanit, 5) andalusite group, e.g. B. Andalusite and SiHimanite,

6) Mischgruppe, wie beispielsweise Berryl und Serpentin und die Tonminerale der Kaolinitgruppe, wie z. B. Kaolinit, Dickit, Endellit und Halloysit, die Gruppe der Glimmer, wie z. B. Muskovit, Brommalit, Bentonit und die aluminiumhaltige Gruppe, wie z. B. Gippsit und Diaspor.6) mixed group, such as berryl and serpentine and the clay minerals of the kaolinite group, such as B. kaolinite, dickite, endellite and halloysite, the group of mica, such as. B. Muscovite, Bromomalite, bentonite and the aluminum-containing group, such as. B. Gippsite and Diaspore.

Andere Tone und Silikate aus den obengenannten Gruppen sind einschließlich derToneandererGruppen ebenfalls brauchbar. Die für die Ausführung der vorliegenden Erfindung brauchbaren Silicate können als von zwei Typen, den Orthosilicaten und Metasilicaten abgeleitet, aufgefaßt werden. Diese können sich unter Bildung von Polysilicaten vereinigen und werden dann als Mineralimenge, wie beispielsweise quarternäre oder ternäre Systeme bezeichnet. Das Siliciumdioxid, die Silicate und Tone der vorliegenden Erfindung, können entweder wasserfrei sein, oder sie können ein oder mehrere Moleküle Wasser im System gebunden enthalten. Other clays and silicates from the above groups are including the clays of other groups also useful. The silicates useful in the practice of the present invention can be found as of two types derived from orthosilicates and metasilicates. These can be found under Formation of polysilicates combine and are then as a mineral amount, such as quaternary or called ternary systems. The silica, silicates and clays of the present invention can either be anhydrous, or they can contain one or more molecules of water bound in the system.

Die zusammen mit dem gebrannten Magnesiumoxid verwendeten Zusätze können, ehe sie mit dem Magnesiumoxid vermischt werden, bei Temperaturen von 37 bis 1470°C (100 bis 27000F) gebrannt werden, oder es kann die Mischung des Zusatzes und des Magnesiumoxides gebrannt werden. Die Mischung kann zusätzlich zu den bereits erwähnten auch andere inerte Mineralien enthalten.The additives used together with the burned magnesium oxide may, before they are mixed with the magnesium oxide, fired at temperatures of 37-1470 ° C (100 to 2700 0 F), or it may be the mixture of the additive and the magnesium oxide are fired. The mixture can contain other inert minerals in addition to those already mentioned.

Das umhüllte elektrische Heizelement ksnn nach den allgemein bekannten Verfahren wie sie in dem US-Patent 24 83 839 erläutert werden, hergestellt werden. The encased electrical heating element ksnn according to the well-known methods as in the U.S. Patent 2,483,839.

Beispiel 1example 1

Es werden Heizelemente hergestellt, indem die in Tabelle! aufgeführten Stoffe einzeln als elektrisch isolierendes Vergußmaterial verwendet werden. Die Heizelemente bestehen aus einem Mantel aus einer Nickel/Chrom-Legierung, der Vergußmasse und einem elektrischen Widerstandselement aus einer Nickel/Heating elements are made using the in table! listed substances individually as electrical insulating potting material can be used. The heating elements consist of a jacket of one Nickel / chromium alloy, the potting compound and an electrical resistance element made of a nickel /

Chrom-Legierung. Die Vergußmasse weist eine Dichte von etwa 3,2 g/cm1 auf. Jedes Element wird 16 Stunden lang bei lOOO'C geprüft. Anschließend werden die Heizelemente bei 975 bzw. 875 C auf Spannungsabfall geprüft, indem entlang dem elektrisch isolierenden Vergußmaterial, daß sich insgesamt bei einer Gleichgewichtstemperatur von 975 bzw. 875 C befindet, 600Chrome alloy. The potting compound has a density of about 3.2 g / cm 1 . Each element is tested for 16 hours at 100 ° C. The heating elements are then checked for a voltage drop at 975 or 875 C by placing 600 along the electrically insulating potting material that is at an equilibrium temperature of 975 or 875 C overall

Tabelle ITable I.

Volt Wechselspannung (60 Hertz) angelegt werden.Volts AC voltage (60 Hertz) are applied.

Aus dem für jedes Element gemessenen Spannungsubfall wird der spezifische Widerstand in MOhm/cm2 berechnet. Je höher der spezifische Widerstand ist, um so besser sind die elektrischen Isoliereigenschafien des Einbettungsmaterials. Die so berechneten Werte des spezifischen Widerstandes sind folgende: The specific resistance in MOhm / cm 2 is calculated from the voltage drop measured for each element. The higher the specific resistance, the better the electrical insulating properties of the embedding material. The values of the specific resistance calculated in this way are as follows:

Zusatzadditive

Spezifischer WiderstandSpecific resistance

Gew.-"/» Zusatz**) MOhm/cm
975 CWeight .- "/" Addition **) MOhm / cm
975 C

875 C875 C

megohm-inch
975 Cmegohm-inch
975 C

875 Χ875 Χ

Ι. BentonitΙ. Bentonite

2. Gebrannter Kaolinit2. Burnt kaolinite

3. Siliciumdioxid (feinzerteilt)3. silicon dioxide (finely divided)

4. Zirkonsand (Zirkonsilicat)4. Zircon sand (zircon silicate)

5. Ton (ball clay)5th ball clay

6. Mullit6. Mullite

7. Kaolin7. Kaolin

8. Cyanit8. Cyanite

9. Wollastonit9. Wollastonite

10. Siliciumdioxid (feinzerteilt)10. Silicon dioxide (finely divided)

11. Siliciumdioxid (grobkörnig)11. Silicon dioxide (coarse-grained)

12. gebr. grobkörniges Siliciumdioxid12. gebr. coarse grain silica

13. Geschm. Siliciumdioxid*)13. Flavor Silicon dioxide *)

14. Geschm. Siliciumdioxid*)14. Flavor Silicon dioxide *)

15. Kontrollsubstanz (100% gebr. MgO)15. Control substance (100% burned MgO)

*) Geschmolzenes Siliciumdioxid (fused silica), liegt als Glas oder amorph vor. **) Die Differenz der Masse besteht aus gebranntem MgO.*) Molten silicon dioxide (fused silica), is in the form of glass or amorphous. **) The difference in mass consists of burnt MgO.

Beispiel 2Example 2

2,02.0 5,65.6 38,438.4 14,114.1 96,196.1 2.02.0 6,66.6 35,435.4 16,816.8 88,588.5 2,02.0 2,02.0 8,68.6 5,05.0 21,521.5 2,02.0 1,71.7 7,07.0 4,34.3 17,717.7 2,02.0 5,05.0 26,726.7 12,512.5 66,866.8 2,02.0 8,88.8 97,797.7 22,322.3 244,3244.3 2,02.0 7,87.8 43,643.6 19,519.5 121,7121.7 2,02.0 2,12.1 12,212.2 5,35.3 30,730.7 0,10.1 1,41.4 3,93.9 3,73.7 9,99.9 4,04.0 4,04.0 27,527.5 10,110.1 68,868.8 4,04.0 4,04.0 42,142.1 10,110.1 105,4105.4 4,04.0 4,84.8 48,248.2 12,212.2 120,6120.6 2,02.0 6,16.1 44,844.8 15,315.3 110,2110.2 4,04.0 14,714.7 82,882.8 36,836.8 207,2207.2 __ 0,30.3 0,60.6 0,90.9 1,61.6

Es werden wie in Beispiel 1 Heizelemente hergestellt, mit der Abwandlung, daß das für die Ummantelung und das Widerstandselement verwendete Metall anstelle der in Beispiel I verwendeten Nickel/Chrom-Legierung Stahl ist.Heating elements are produced as in Example 1, with the modification that that for the casing and the resistance element used metal in place of the nickel / chromium alloy used in Example I. Steel is.

Der Isolierwiderstand der Einbettungsmassen wird durch Messung des Spannungsabfalles entlang der Einbettungsmasse, die sich bei einer Gleichgewichts-Tabelle ΠThe insulation resistance of the embedding compound is determined by measuring the voltage drop along the Embedding mass, which can be found in an equilibrium table Π

temperatur von 975 C befindet, durch Anlegung von 600 Voll Wechselspannung (60 Hertz) gemessen. Anschließend wird aus dem Spannungsabfall der Isolationswiderstand in MOhm berechnet. Je höher der Isolationswiderstand ist, um so besser die elektrisch isolierenden Eigenschaften der Einbetlungsstoffe. Es wurden folgende Werte erhalten:temperature of 975 C is measured by applying 600 full alternating voltage (60 Hertz). Afterward the insulation resistance in MOhm is calculated from the voltage drop. The higher the The better the electrical insulating properties of the embedding materials, the better the insulation resistance. It the following values were obtained:

Zusatzadditive Gew.-%Wt% Isolier-Insulating Zusatz*Additive* ) widerstand) resistance (MOhm)(MOhm) 1. Bentonit1. Bentonite 2,02.0 0,1950.195 2. Siliciumdioxid2. silica 0,50.5 0,0730.073 3. Siliciumdioxid3. silica 2,02.0 0,1240.124 4. Siliciumdioxid4. silica 3,03.0 0,1360.136 5. Siliciumdioxid5. silica 4,04.0 0,1260.126 6. Siliciumdioxid6. silica 6,06.0 0,1020.102 7. Siliciumdioxid7. silica 8,08.0 0,1410.141 8. Siliciumdioxid8. silica 16,016.0 0,0820.082 9. Siliciumdioxid9. silica 100,0100.0 0,0200.020 10. Kaolin10. Kaolin 2,02.0 0,1360.136 11. Olivin11. Olivine 2,02.0 0,1070.107 12. Zirkonsand12. Zircon sand 2,02.0 0,0710.071 (Zirkonsilikat)(Zirconium silicate) 13. Kontrollsubstanz13. Control Substance 0,00.0 0,0350.035 *) Die Differenz besteht aus gebranntem *) The difference consists of fired Magnesiumoxid.Magnesium oxide.

Claims (3)

PatenUinsprüche:Sponsorship claims: 1. Ummanteltes, elektrisches Heizelement aus einem elektrischen Widerstandselement, einer elek- ϊ Irisch isolierenden Einbettungsmasse, die aus kornförmigem, gebranntem Magnesiumoxid besteht und weniger als 5 Gew.-% Verunreinigungen aus Alkalimetallsalz oder Alkalimetalloxid enthält, und einem Metallmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende, kornfbrmige Einbettungsmasse 99,9 bis 80,0Ge.w.-% gebranntes, kornförmiges Magnesiumoxid und 0,1 bis 20,0 Gew.-% eines ebenfalls kornförmigen Zusatzes aus Siliziumdioxid, Erdalkalisilikat, Erdmetallsilikat, Kohlenstoff- r, silikat, Ton oder einer Mischung dieser Stoffe enthält. 1. Sheathed, electrical heating element made of an electrical resistance element, an elek- ϊ Irish insulating embedding compound, which consists of granular, burnt magnesium oxide and contains less than 5% by weight of impurities of alkali metal salt or alkali metal oxide, and a metal jacket, characterized in that the insulating, granular embedding compound is 99.9 to 80.0% by weight fired, granular Magnesium oxide and 0.1 to 20.0% by weight of a granular additive of silicon dioxide, alkaline earth silicate, earth metal silicate, carbon r, contains silicate, clay or a mixture of these substances. 2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Quarz ist.2. Heating element according to claim 1, characterized in that the additive is quartz. 3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz Mullit ist.3. Heating element according to claim 1, characterized in that the additive is mullite.
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