DE1948541A1

DE1948541A1 - Heizwiderstand mit hohem thermischem Fluss

Info

Publication number: DE1948541A1
Application number: DE19691948541
Authority: DE
Inventors: Guy Plottin
Original assignee: VULCAIN NOGENT SUR MARNE
Current assignee: VULCAIN NOGENT SUR MARNE
Priority date: 1968-09-27
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1970-04-30
Also published as: GB1278833A; FR1585992A

Description

DR. MULLER-BORiDlPL-INS. eRALFS DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CMEM. DR. DEUFEL

PATENTANWÄLTE

München, den 25.Sept.1969 Hl/th - V 1001

.WLOAIN

1 a" 5» avenue Kleber, Fogent-Sur-Marne, (VaI-de-Marne), Frankreich

Heizwiderstand mit hohem thermischem Fluß

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heizwiderstand und betrifft insbesondere einen zylindrischen Widerstand, der besonders hohe thermische Flüsse verteilen kann·

Zylindrische Widerstände mit hohem thermischem Fluß weisen im allgemeinen eine Widerstandsdraht-Spirale auf, welche in Magnesia versenkt und durch fortgesetzte Reduzierungen stark verdichtet ist. Bei diesen Widerständen soll der thermische Gradient zwischen dem Widerstandsdraht und der äußeren Oberfläche maximal ausgeschaltet sein; aber das

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BRAUNSCHWEIG, AM BÜRGERPARK β φ (Ο531) ZBt β7 θ MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 φ coail) 225ItO

Herstellungspriz.ip selber erzwingt eine relativ beträchtliche Dicke des Isoliermaterials. -Außerdem bringt die äußere, metallische Einkapselung einen neuen thermischen Widerstand ein.

Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines zylindrischen Widerstandes, der insbesondere für hohe Temperaturen bestimmt ist und dessen thermischer Widerstand zwischen der Wärmequelle und der äußeren Austausch-Oberfläche auf ein Minimum verringert ist, wobei die elektrische Isolierung zwischen den zwei Teilen gewährleistet ist und die Austausch-Oberfläche einen hohen Widerstand gegen eine Korrosion bei hoher Temperatur aufweist.

Ein Heizwiderstand gemäß der Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß er einen starren, hitzebeständigen und elektrisch leitenden Hittelkern aufweist, der von einer Schicht aus hitzebeständigem und isolierendem Material umkleidet ist, auf welcher das Heizelement angeordnet ist, welches selber mit einem hitzebeständigen und isolierenden Material geringer Dicke umkleidet ist.

Vorteilhaft bildet der Mittelkern eine Klemme des Heizelementes, während die andere Klemme aus einem elektrisch isolierten Anschluß besteht, der auf der hitzebeständigen und isolierenden Schicht des Mittelkerns angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizwiderstandes ist das Heizelement ein Widerstandsband, das spiralenförmig auf die isolierende Schicht des Kerns gewickelt ist; das Heizelement kann aber auch ein auf der Schicht angeordnetes, glattes oder mit Rillen versehenes Widerstandsrohr geringer Wandstärke sein.

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Vorteilhaft bestehen der Mittelkern und die hitzebeständige Ulikleidung aus-Hat er alien, deren -Ausdehnungskoeffizienten einander ähnliche Werte aufweisen.

Der rüttelkern besteht bevorzugt aus Inconel (Wz für eine lTi-Cr-]?e-Legierung) oder hitzebeständigem Stahl; dabei kann die hitaebeständige und isolierende Umkleidung des Mittelkerns bevorzugt ein Rohr öder eine durch Zerstäubung eines Oxyds mit hohem Schmelzpunkt hergestellte Abscheidung sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Heizwiderstandes kann darin bestehen, daß die äußere Schicht der hitzebeständigen und isolierenden Umkleidung eine geringe Dicke in der Größenordnung von einigen Zehntel Millimetern aufweist.

Als Oxyd mit hohem Schmelzpunkt dient vorzugsweise ein Oxyd von AluminiuEi, von Bor oder Zirkon.

Die Erfindung wird iia folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

J?ig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform eines Heizwiderstandes gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt einer weiteren Ausfülirungsform der Erfindung 1 - . . ■

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform endet der Mittelkern 1 auf einer Seite in einer Yerdickung 2 und. auf der anderen Seite in einer Schraubspindel 10. Dieses Teil besteht im allgemeinen aus Inconel oder rostfreiem Stahl der Sorte F 17 oder Z JOH 18/10; dabei ist von Bedeutung, das Temperaturver-'halten mit einem Ausdehnungskoeffizienten auszugleichen, der dem des gewählten, hitzebeständigen Materials entspricht.

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BAD ORIGINAL

Zwei Rohre aus gefritteten Aluminiumoxyd 3 und 6 sind mit leichter Reibung auf den Mittelkern aufgeschoben. Das Rohr 6 weist einen geringeren Durchmesser als das Rohr 3 ' auf, um einen Metallrihg 7 aufzunehmen, der als Endteil dient. Dieses Teil kann aus dem gleichen Metall wie der ,Kern bestehen, das ist aber nicht unbedingt erforderlich.

Eine isolierende Unterlage 9· aus Aluminiumoxid gewährleistet die Isolierung zwischen dem Eern 1 und dem Ring 7· Die Anordnung ist mit Hilfe von Muttern und Scheiben 11 nachdrücklich verblockt..

Das Widerstandselement 4 ist über die Anordnung gewickelt ■ und seine zwei Enden sind durch Punkte auf die Teile 2 bzw. 7 geschweißt. Das Element 4 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Chrora-Nickel-80/20-Band geringer Stärke. - . ' . .

Ohne 3ine bedeutende Änderung kann das Widerstandselement von einem (nicht gezeigten) Rohr geringer Wandstärke aus Chrom-lTickel oder einem anderen Widerstandsmaterial gebildet sein, welches nach dem Einsetzen nachgeschliffen oder wendelförmig genutet ist. Das Teil 7 ist in diesem Fall überflüssig, und der Anschluß beisteht direkt mit dem freien Ende des Rohres, welches im allgemeinen an dieser Stelle verstärkt ist. . : .;..: ■-,. ■■-. ·. .. ■■■■■:.." ■ -

Vorteilhafterweise weist das Heizelement besser die· Form eines Bandes als eines runden Drahtes auf\ da diese ,geome-: tris.che Form eine größere Dicke: des Isoliermaterials erfordert und eine Erhöhung des thermischen Widerstandes nach sich · zieht. '.■".;.- , ■ . ■

(rose it/

Die Schicht des äußeren, hitzebeständigen Materials 5 ist vorteilhafterweise nachgeschliffen, um eine vollkommen definierte Geometrie zu gewährleisten. Seine Stärke kann auf einige Zehntel Millimeter verringert sein. Der zweite Anschluß S weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines Klemmringes auf; ebenso kann aber auch jede andere mit der Stromstärke verträgliche Anschlußart angewendet werden. Das gleiche gilt außerdem für die andere Klemme 10. .

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht die erste Schicht 3 des hitzebeständigen Materials aus einer Abscheidung. Diese Schicht ist im allgemeinen auf dem Teil 6 nachgeschliffen, um einen Stromzuführungsring 7 aufzunehmen. Dieser metallische Ring ist mit dem Mittelkern 1 mit Hilfe eines Aluminiumoxydaufsatzes 9 fest verbunden. Die Verbindung ist durch eine Rändelung und Rillen in dem Mittelkern verstärkt, · ■

Das Widerstandselement 4-, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Ohrom-Nickel-80/20-Band geringer Stärke besteht, ist über die Anordnung gewickelt und die beiden Enden sind durch Punkte auf die Klemmen 2 und 7 geschweißt.

Ebenso wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann das* Widerstandselement 4- aus einem Rohr geringer Wandstärke aus Ghrom-Nickel oder einem anderen Widerstandsmaterial bestehen, welches nach dem Einsetzen nachgeschliffen oder mit Rillen versehen ist. In dem Fall ist das Teil ψ wiederum überflüssig, und die Verbindung besteht direkt mit dem freien Ende des Rohres.

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Die mittels eines Hochteiaperatur-Brenners gespritzte, hitzebeständige EndscMcht 5 ist ebenfalls nachgeschliffen und auf einige Zehntel Millimeter Dicke verringert.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen können die hitzebeständigen Umkleidungen aus Aluminiumoxyd, Zirkon- . oxyd öder Boroxyd etc. bestehen. Die direkte Umkleidung des Kerns oder die äußere Umkleidung kann in Form einer Abscheidung durch Zerstäubung mit Hilfe eines Hochtemperatur-Brenners, insbesondere eines Plasma-Brenners, ausgehend von einem Oxydpuder oder von Oxydstäbchen für Gießzwecke hergestellt sein. Diese Art der Abscheidung ermöglicht es, Umkleidungen mit sehr geringer Dicke vollkommen dicht mit hohem spezifischem elektrischen Widerstand und einer hohen Dielektrizitäts-Konstänten herzustellen.

Die Form und die Beschaffenheit des Widerstandselementes sind entsprechend den Bemessungen des Heizwider stand es sowie der auftretenden Stromstärken bestimmt. Ein insbesondere für hohe Stromstärken bestimmtes, metallisches Widerstandsrohr ist vorzugsweise nach dem Einsetzen nachgeschliffen und zu einer Stärke von einigen Hundertstel Millimetern geführt. ·

Die Verbindung des Widerstandselementes mit seinen Klemmen kann in jeder geeigneten Weise, beispielsweise durch eine yaseung, Auren Scnweißung oder Punktscnweißung etc. hergestellt sei».

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Claims

Pat entan Sprüche

1.)Elektrischer Heizwiderstand für einen hohen thermischen Fluß'mit einem Heizorgan und hitzebeständigem Material, dadurch, g e k e η η ζ e i/c h η e t, daß er einen starren, hitzebeständigen und elektrisch, leitenden Mittelkern (1) umfaßt, der von einer Schicht (3) aus hitze-Ideständigem und isolierendem Material umkleidet ist., auf welcher das Heizelement (4) angeordnet ist, welches selber von einem hitzebeständigem und isolierenden Material (5) geringer Stärke umkleidet ist, wobei der Mittelkern (1) eine Klemme des Heizelementes bildet, während die andere Klemme aus einem elektrisch isoliertem Anschluß (7) besteht, der auf der liitzebeständigen und isolierenden Schicht (3) des Ilittelkerns angeordnet ist.

2. Heizwiderstand nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t, daß das Heizelement ein Widerstandsband ist, das spiralenförmig auf die isolierende Schicht des Kerns gevriekelt ist.

3. Hei zwid er stand nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t,. daß das Heizelement ein glattes oder mit Hillen versehenes, auf der Schicht angeordnetes VTiderstandsrohr geringer Wandstärke ist. .--.'.-;...■

4. Hei zwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelkern und die hitzebeständige Ümklei-

' dung aus Materialien bestehen, deren Ausdehnungskoeffizienten einander benachbarte Werte aufweisen.

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■■"■-""■ -' ' ' - BAD ORIGINAL

5· HeljiWideretand nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

s-*'l oh net, daß der Mittelkern aus Inconel oder * hitζe"be.ständigem Stahl besteht.

6. Hei**riderBtand nach Anspruch 4-, dadurch g e k e η η.;-zeichnet, daß die hitzebes tändige und isolierende Umkleidung des ttittelkerns ein Rohr oder eine durch Zerstäubung eines Oxyds ait hohem Schmelzpunkt hergestellte Abscheidung let* ^:

7. Heiawideretand nach Anspruch 1^ dadurch g e k e η η -

β β i Q fa η · t| daß die äußtr· Schicht der hitzebestän- und isolierenden U*kl*idung eine Stärke in der

von einigeti teimtel Killisietern aufweiet.

8# Heizwiderstand nach Anspruch 6 oder 7* dadurch g e k e η η-( ι i c h n i t| daB das hitzebeständige Material ein Oxyd nit höh·» Sctaielipunkt, vorzugsweise ein Oxyd d&ä AluminitiDiB, dea Bbre oder des Zirkona ist. .

BAO ORIGINAL

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