DE1918466A1 - Electrical resistance for igniting gases or fuels - Google Patents
Electrical resistance for igniting gases or fuelsInfo
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Description
19184681918468
The Carborundum Company 'η^ίΑρΓίΙ 19β9The Carborundum Company 'η ^ ίΑρΓίΙ 19β9
1625 Buffalo Avenue1625 Buffalo Avenue
Niagara Falls, New York/U.S.A.Niagara Falls, New York / U.S.A.
Elektrischer Widerstand für das Zünden von Gasen oder BrennölenElectrical resistance for igniting gases or fuel oils
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand mit feuerfeste Materialien enthaltenden Drähten, der für den Gebrauch bei hohen Temperaturen bestimmt ist.The invention relates to an electrical resistor with wires containing refractory materials, which is for use is determined at high temperatures.
Metalldrähte werden bei Heizelementen, wie z.B. bei Raumerhitzern oder bei Toastern o.dgl., benutzt. Die bekannten Heizelemente in Form von Drähten sind aber unbrauchbar bei Temperaturen über 9oo°C, da die Heizdrähte bei solchen Temperaturen oxidieren. Für höhere Temperaturen geeignete, nichtmetallische Heizelemente, in Form von Stangen oder Streifen, werden meistens von einem elektrisch leitenden, feuerfesten katerial hergestellt, wie beispielsweise Siliziumkarbid, Nichtmetall-.3ehe Heizelemente sind geeignet für Temperaturen von lloo°C bis 12oo°C und können für Zündvorrichtungen verschiedener Brennstoffe benutzt werden, wie beispielsweise Erdgas oder Brennöle. NiolitLiebr.llischc Heizelemente sind aber nicht geeignet für Zündvorrichtungen, für oeispielsweise ίΜΐ' i'iK'.t Gas beheizte TrockenvOjrlciicungsn, weil dich der Widerstand der' einzelnen Heizelemente ändert und weil die nichtmetallischen Heizelemente ziemlich teuer sind.Metal wires are used in heating elements such as room heaters or toasters or the like. The well-known heating elements in In the form of wires, however, they cannot be used at temperatures above 900 ° C, since the heating wires oxidize at such temperatures. For Non-metallic heating elements suitable for higher temperatures, in the form of rods or strips, are usually operated electrically Conductive, refractory material such as silicon carbide, non-metal. 3ehe heating elements are suitable for temperatures from 100 ° C to 1200 ° C and can be used for ignition devices of various fuels, such as Natural gas or fuel oils. NiolitLiebr.llischc heating elements are but not suitable for ignition devices, for example ίΜΐ 'i'iK'.t gas heated dryers because of the resistance of the individual heating elements and because the non-metallic heating elements are quite expensive.
Die Erfindung bezweckt die ochaffu^ eines elektrischen Widerf3canci3ülementes für Temper0türen von etwa l£oo°C, oei dem sich dor V/i-lorstand des Helzdrahtcj m'-olit ändert.The invention aims at an electric ochaffu ^ Widerf3canci3ülementes for Temper 0 doors of about £ l oo ° C, oei which dor V / i-lorstand of Helzdrahtcj m'-Olit changes.
Der 3l:3l:fcri3 0he Widerstand geuäii Usr Erfindung is; besonders für Zündvorrichtungen Dei gasförmigen oder flüssigen !brennstoffen bestimmt. The 3l: 3l: for the resistance of our invention is; especially for Ignition devices intended for gaseous or liquid fuels.
Der erfindunjogemäße elektriacna WiJerstand ist dadurch gekenn-The Elektriacna WiJerstand according to the invention is characterized by
V/3e - 2 -V / 3e - 2 -
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zeichnet, daß er aus wenigstens einem elektrisch leitenden Draht besteht, der von einem nicht leitenden Körper getragen vird, der bei hohen Temperaturen oxidationsfesb ist, und daß der leitende Draht eine Oberfläche aus feuerfestem Material hat, das bai hohen Temperaturen oxidationsfest ist.indicates that it consists of at least one electrically conductive wire carried by a non-conductive body, the is resistant to oxidation at high temperatures, and that the conductive Wire has a surface made of refractory material that is bai high Temperatures is resistant to oxidation.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen, erläutert:The invention is explained with reference to the drawings:
Fig. 1 sei^t von der Seite gesehen oinan l-'iclerstand ^,euiäß der Er Γ itFig. 1 is seen from the side oinan l-'iclerstand ^, euiäß der He Γ it
Fi^. 2 seljt in vergrößertem HaS3tab einen. Schnitt d'-ircl. einen einzelnen Kei^draht;Fi ^. 2 seljt one in an enlarged table. Cut d'-ircl. a single wedge;
Fi^. J} zei^t in Seitenansicht einen anderen V/i:ierstand --2:.Mä der Erfindung, wobei ein 1TeIl des V/iderstsi.^es vt;0^ebrochen ist, mn da3 Innera zu. ze'-^en; Fi ^. J} shows, in a side view, another V / i: ierstand --2: .Mä of the invention, where a 1 part of the V / iderstsi. ^ Es vt; 0 ^ is broken, mn the interior closed. ze '- ^ en;
l''ijj. 4 L-iel^t in vergrößertem Ia-.J3tau einen Jclvaitt :iacn LiMie 4-4 der Fi^. >.l''ijj. 4 L-iel ^ t in enlarged Ia-.J3tau a Jclvaitt: iacn LiMie 4-4 of the Fi ^. >.
Gemäß Fi^. 1 jo.jto.:t aer '.-.'ider^tand au3 eirieiv. nicl".tlt.::.";^:vj;-i·.. Isolierkörper 11, auf c'cn jcLiraubenf'Jrrnijj ein V.'ider^^E^r'.dj'.ro'r.t 12 aufgevjickelt ist, der ua meinen ^nüen an Kle;:x:ca"n;ier IZ. ar^oschlossen ist, die ihrerseits :γ·:Ιι; einer Quelle elektriscL-n otror.is verbunden sind.According to Fi ^. 1 jo.jto.:t aer '.-.' Ider ^ tand au3 eirieiv. nicl ".tlt. ::."; ^: vj; -i · .. Insulator 11, on c'cn jcLiraubenf'Jrrnijj a V.'ider ^^ E ^ r'.dj'.ro'r.t 12 a source elektriscL-n otror.is are connected; Ιι: aufgevjickelt is, among other things, my ^ Nüen to Kle;:;: x ca "n ier ar ^ IZ is oschlossen, which in turn: · γ..
Der Isolierkörper 11 hat ^ylindrische.i Q,ueruchnitt, der aber auch beispielsvieise dreieckförrai^ oder rechteckig sein kann. Eoi rechteckigem oder dreieckförmiijem Querschnitt des Isolierkörpers hat der Isolierkörper zweckmäßig abgerundete LcV:en, um uii^ewünschte Belastungen und ein Brechen des Widerstandsdrahtes su verhindern. Der Isolierkörper 11 besteht zweckmäßig aus Aluminiumoxid, kann aber auch aus anderen feuerfesten Laterialien bestehen, Mie beispielsweise Mullit, Berylliumoxyd, Iiagnesiumoicyd oder ä'teatit. . Der Isolierkörper muß elektrisch nichtleitend sein, hohen Terape-The insulating body 11 has a ylindrische.i Q, ueruchnitt, but also for example triangular or rectangular. Eoi rectangular or triangular cross-section of the insulating body the insulating body suitably rounded LcV: en, to uii ^ ewunschte Prevent loads and breakage of the resistance wire. The insulating body 11 is expediently made of aluminum oxide, can but also consist of other refractory materials, Mie for example Mullite, beryllium oxide, iagnesium oxide or a'teatite. . The insulating body must be electrically non-conductive, high terape-
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raturen und einer Oxidation bei hohen Temperaturen widerstehen und darf mit dem V/iderstandsdraht nicht reagieren.Resist temperatures and oxidation at high temperatures and must not react with the resistance wire.
Der Widerstandsdraht 12 hat eine Oberfläche 14 aus einem feuerfesten Material, das einer Oxidation" und hohen Temperaturen widersteht. The resistance wire 12 has a surface 14 made of a refractory Material that withstands "oxidation" and high temperatures.
Gemäß Fig. 2 hat die Oberfläche 14 einen feuerfesten Belag 15, der über einem Kern 16 aus Wolfram, Kohle oder Graphit liegt.In Pig. 2 sind der Kern und der feuerfeste Belag 15 elektrisch leitend. Erfindungsgeinäß kann aber auch der Belag nichtleitend sein und über einem elektrisch leitenden Kern liegen. Ebenso kann der Draht 12 ganz aus einem elektrisch leitenden, feuerfesten Material bestehfen.According to FIG. 2, the surface 14 has a refractory covering 15, which lies over a core 16 made of tungsten, carbon or graphite Pig. 2, the core and the refractory lining 15 are electrically conductive. According to the invention, however, the covering can also be non-conductive and lie over an electrically conductive core. Likewise, the wire 12 can be made entirely of an electrically conductive, refractory material exist.
Die Oberfläche 14 des Drahtes 12 muß bei Temperaturen von lloo°C bis l4oo°C oxidationsfest sein und zweckmäßig auch Wärmestößen. und einer Flammenerosion widerstehen. Das feuerfeste Material abs Drahtes sollte einen positiven Temperaturwiderstandskoeffizienten haben, v;eil es unerwünscht ist, daß der Widerstand des Drahtes bei abfallenden Temperaturen großer v/iivl. Jer elektrische Wiuerstand des Drahtes sollte etwa 2 ohia/cm bis ^oh:a/ma sein. Der Schutzbelag sollte die gleichen Eigenschaften hinsichtlich Wärmestößen, Oxidationswiderstand, Flammenerosion uivi-bei höheren Temperaturen haben, als wenn der1 ganze Draht aus feuerfestem Material besteht. Es ist aber wünschenswert, daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten des feuerfesten Materials und des Kerne3 keinen großen Unterschied aufv.eisen, damit der Belag nicht sich von dem Kern löst aufgrund von verschiedener Dehnung und Zusammenziehung der Materialien des Kerns und des Belages.The surface 14 of the wire 12 must be resistant to oxidation at temperatures of 100 ° C. to 14oo ° C. and expediently also heat shocks. and resist flame erosion. The refractory material of the wire should have a positive temperature coefficient of resistance because it is undesirable for the resistance of the wire to be large when the temperature drops. The electrical resistance of the wire should be about 2 ohia / cm to ^ oh: a / ma . The protective covering should have the same properties with regard to thermal shocks, oxidation resistance, flame erosion-uivi at higher temperatures than when the whole wire 1 made of refractory material. However, it is desirable that the coefficients of thermal expansion of the refractory material and the core3 do not differ much so that the facing does not peel off from the core due to different expansion and contraction of the materials of the core and the facing.
Das erfiniun: s^emäß benutzte feuerfeste Material ist zweckmäßig Siliziumkarbid. Siliziumkarbid wr'dui1 steht Warmes tb'ß en und einer BTlamr:.enerc3"-cn und i-3t oxidationafest bei einet:: Temperaturbereich, für ien die elektrischen Widerstands dar Erfindung be st-Mint .sii.ni. Außerdem '.ir.'i 3:lliziur.ikarbi;i einen V/äi^eauThe refractory material used according to the invention is expediently silicon carbide. Silicon carbide wr'dui 1 stands warm tb'ß en and a B T lamr: .enerc3 "-cn and i-3t oxidation-proof at a :: temperature range, for which the electrical resistance represents the invention be st-Mint .sii.ni. In addition '.ir.'i 3: lliziur.ikarbi; i a V / äi ^ eau
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BAUBUILDING
von etwa 5,1 χ lo" bei einer Temperatur zwischen 250C und looo°C.. Dieser Koeffizient unterscheidet sich nicht wesentlich von den Atisdehnungskoeffizienten der beiden in Frage kommenden Material!-. ·? en für den Kern, nämlich Wolfram und Kohle, die einen Ausdehnungs-'« koeffizienten haben von 4.,8 χ lo" , bzw. 3,5 x lo" , gemessen in ( dem gleichen Temperaturbereich. Außerdem hat Siliziumkarbid für einen Widerstandsdraht geeignete elektrische Eigenschaften, eben- . μ so für einen elektrisch leitenden Belag Über Wolfram, Kohle oder Graphit. ' '· s for the core, namely tungsten and coal - about 5.1 χ lo "at a temperature between 25 0 C and looo ° C .. This coefficient does not differ significantly from the Atisdehnungskoeffizienten of the material in question!.? having an expansion '' have coefficients of 4, 8 χ lo ", and 3.5 x lo" measured in (the same temperature range. Furthermore, silicon carbide has a resistance wire suitable electrical properties, likewise. μ as for an electrically conductive coating over tungsten, carbon or graphite. ''
In Fig. 1 hat der Widerstandsdraht 12 einen Kern aus Wolfram mit- ·." ^ einem Durchmesser von o,olj5 mm und einen Belag aus Siliziumkarbid mit einer Dicke von etwa 0,05 mm. Die Dicke des Belages auf dem Draht ist nicht ausschlaggebend, nur muß der Draht eine kontinuierliche, oxidationsfeste Oberfläche haben. In Fig. 1 ist der Belag wesentlich dicker als der Kern, weil der Schutzbeleg auchein Leiter sein soll. Der Gesamtdurchmesser des Drahtes soll etwa o,l mm sein, damit der Draht verhältnismäßig nachgiebig ist und aufgewickelt werden kann. Aber es können auch sprödere Drähte mit größeren Abmessungen benutzt werden, wie anhand der Fig. 3 beschrieben τ-Hrd.In Fig. 1, the resistance wire 12 has a core of tungsten with -. " ^ a diameter of 0.15 mm and a silicon carbide coating with a thickness of about 0.05 mm. The thickness of the coating on the wire is not decisive, only the wire must have a continuous, have an oxidation-resistant surface. In Fig. 1 the covering is significantly thicker than the core because the protective covering is also one Should be head. The overall diameter of the wire should be about 0.1 mm so that the wire is relatively flexible and can be wound up. But more brittle wires with larger dimensions can also be used, as shown in FIG. 3 described τ-Hrd.
Die oxidationsfeste und temperaturfeste Widerstandsfläche soll verwendet werden bei .Zerstäubern, beim .Flammensprühen und bei | der Ablagerung von Plasma oder pyrolytischeh Stoffen. Das Aufbringen des feuerfesten Belages auf einen Draht kann beispielsweise gemäß dem U.S.Patent 2 978 358 erfolgen. Die Herstellung feuerfester Drähte beschreibt das U.S.Patent 3 292I- 880. Wie schon oben gesagt, ist die Dicke des Belages nicht wesentlich, nur muß der Belag kontinuierlich und im wesentlichen undurchdringlich sein, um einen Angriff des Kerns durch Sauerstoff zu verhindern. Das U.a.Patent 2 978 558 beschreibt das Aufbringen 1 eines Belags aus Siliziumkarbid auf einen Draht.The oxidation-resistant and temperature-resistant resistance surface should be used for. Atomization, .flame spraying and | the deposition of plasma or pyrolytic substances. The refractory coating can be applied to a wire in accordance with US Pat. No. 2,978,358, for example. The production of refractory wires describes the US patent 3 29 2 I- 880. As already mentioned above, the thickness of the coating is not essential, but the lining must continuously and be substantially impermeable, to prevent an attack of the core by oxygen. UaPatent 2 978 558 describes the application 1 of a silicon carbide coating to a wire.
In Fig. 1 ist der Draht 12 schraubenförmig auf einen Isolierkörper 11 aufgewickelt. Während des Aufv:ickelns wird der Wider-In Fig. 1 the wire 12 is helical on an insulating body 11 wound up. During winding up, the reverse
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BADBATH
stand von Zeit zu Zeit abgelesen, und die Steigung der Wicklung kann geändert werden, um den Widerstandsdraht länger oder kürzer zu machen,je nach dem gewünschten Widerstand.stood read from time to time, and the pitch of the winding can be changed to make the resistance wire longer or shorter depending on the resistance you want.
Bei der Ausführungsform nach Fig» 3 und K liegen mehrere Widerstandsdrähte 21 mit oxidationsfesten und temperaturfesten, feuerfesten Ouerflachen 2β in einem Isolierrohr 22. Die Drähte können ganz aus einem elektrisch leitenden, feuerfesten Material oestehen oder aus einem leitenden Kern 27 mit einem kontinuierlichen feuerfesten Belag 28. Die Länge der Drähte hängt ab von dem gewünschten Widerstand. Wenn die Anzahl oder die Länge der Drähte größer ist, dann ist natürlich auch der Widerstand größer. Die Enden der Drähte 21 erstrecken sich bis über die Enden des RohrsIn the embodiment according to FIGS. 3 and K , several resistance wires 21 with oxidation-resistant and temperature-resistant, fire-resistant outer surfaces 2β are located in an insulating tube 22 The length of the wires depends on the desired resistance. If the number or length of wires is greater, then of course the resistance is also greater. The ends of the wires 21 extend beyond the ends of the tube
22 zwecks elektrischen Anschlusses an eine Stromquelle.22 for electrical connection to a power source.
Bei Fig. 3 wird der elektrische Kontakt hergestellt durch RohreIn Fig. 3, the electrical contact is made by pipes
23 aus korrosionofähigem Stahl, die einen Innendurchmesser haben, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohrs 22, das um die Drähte 21 herum liegt. Die Rohre 23 sind mit dem Rohr 22 verbunden, beispielsweise durch einen feuerfesten Zement, durch Einschrauben oder durch Umbiegen. Der elektrische Kontakt zwischen den Drähten 21 und den Rohren 23 wird hergestellt durch Umbiegen eines Teils 24 jedes Rohrs 23 um die Enden der Drähte 21. An die Kontakte des Rohrs aus korrosionsfestem Stahl sind nicht dargestellte elektrische Laitungen angeschlossen.23 made of corrosion-resistant steel, which have an inner diameter, which is slightly larger than the outer diameter of the tube 22, the around the wires 21. The tubes 23 are connected to the tube 22 connected, for example by a refractory cement, by screwing or by bending. The electrical contact between the wires 21 and the tubes 23 is made by Bending a portion 24 of each tube 23 around the ends of the wires 21. Electrical lines, not shown, are connected to the contacts of the stainless steel tube.
Die Ausbildung des Widerstandes gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Widerstandsdrähte spröde sind odBr für einen Isolierkörper gemäß Fig. 1 nicht geeignet sind. In Fig. 3 liegen die Drähte innerhalb de3 Isolierkörpers und brauchen nicht umgebogen δ\χ werden. Wenn ein elektrischer Widerstand gemäß der Erfindung als Zündvorrichtung gebraucht werden soll, wird der Widerstand mit einem Strom von verbrennbarem Material in Berührung gebracht, wie beispielsweise Erdgas, Brennöl o.dgl. und es wird ein elektrischer Strom durch den Widerstand geleitet. DannThe formation of the resistor according to the invention is particularly advantageous if the resistance wires are brittle or are not suitable for an insulating body according to FIG. In Fig. 3 the wires are inside the insulating body and do not need to be bent δ \ χ . When an electrical resistor according to the invention is to be used as an ignition device, the resistor is brought into contact with a stream of combustible material, such as natural gas, fuel oil or the like. and an electric current is passed through the resistor. then
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erhöht sich die Temperatur des Widerstandes aufgrund der-Widerstandserhitzung der Drähte bis auf eine Temperatur über dem Zündpunkt des Brennstoffs. Die Teile des Widerstandes mit den elektrischen Kontakten sollten außerhalb des Verbrennungsbereiches liegen.the temperature of the resistor increases due to the resistance heating of the wires to a temperature above the ignition point of the fuel. The parts of the resistance with the electrical contacts should be outside the combustion area lie.
Bei Zündsystemen ist meistens ein Temperaturabtaster vorhanden, von dem entnommen werden kann, ob die Zündvorrichtung richtig arbeitet bevor Brennstoff in den Verbrennungobereich eingeführt wird. Der Widerstand gemäß der Erfindung ist bei Benutzung als Zündvorrichtung eine Kombination mit einem Temperaturabtaster, beispielsweise mit einem Thermistor, weil der Abtaster innerhalb des Isolierkörpers liegt.Ignition systems usually have a temperature sensor that can be used to determine whether the ignition device is correct works before fuel is introduced into the combustion area. The resistor according to the invention is when used as Ignition device a combination with a temperature scanner, for example with a thermistor, because the scanner is inside of the insulator lies.
Siliziumkarbid 1st ein vorzuziehendes feuerfestes Material, urn die Widerstandsdrähte mit einer o;cidationsfe-3ten Oberfläche zu versehen; aber erfindungsgemäß können auch andere Materialien benutzt werden, wie beispielsweise Aluminiumoxyd, Molybdändisilizid und Iagnesiumoxyd. Diese Materialien sind temperaturfent und oxidationsfest bei Temperaturen oven lloo°C bio l4oo C, für die der Widerstand gemäß der Erfindung bestimmt ist. Das Aufbringen dieser Materialien auf elektrisch leitende Kerne aus Kohle, Graphit, Wolfram, Nickel-Chrom-Legierungen u.s.:i. kann erfolgen durch Flammensprühen, Zerstäuben unter mittlerem Druck, wie das vorher für Siliziumkarbid beschrieben vmrde. Die äußere Form der V/ideratände gemäß der Erfindung kann beliebig sein und hängt nur ab von dem beabsichtigten Gebrauch.Silicon carbide is a preferred refractory material for providing the resistance wires with a cidation-proof surface; but other materials can also be used in accordance with the invention, such as aluminum oxide, molybdenum disilicide, and magnesium oxide. These materials are temperature-proof and resistant to oxidation at temperatures oven lloo ° C bio l4oo C, for which the resistor according to the invention is intended. The application of these materials electrically conductive cores of carbon, graphite, tungsten, nickel-chromium alloys u. S.:i. can be done by flame spraying or atomizing under medium pressure, as described above for silicon carbide. The external shape of the variants according to the invention can be any and depends only on the intended use.
909846/0636
8AOORiGINAL 909846/0636
8AOORiGINAL
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