DE2057747C3

DE2057747C3 - Elektrisches Heizelement aus einem hitze- und oxidationsbeständigen Material

Info

Publication number: DE2057747C3
Application number: DE2057747A
Authority: DE
Inventors: Krzysztof Tigy Dembinski; Lucien Vouzon Fupont
Original assignee: Agence National de Valorisation de la Recherche ANVAR
Current assignee: Bpifrance Financement SA
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1981-08-06
Also published as: DE2064961C3; FR2067967A5; JPS4937062B1; DE2064961A1; GB1335674A; DE2057747B2; US3726984A; DE2064961B2; DE2057747A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement aus einem hitze- und oxidationsbeständigen Material mit zwei Schenkeln, die an einem ihrer Enden durch einen gemeinsamen Abschnitt miteinander verbunden sind und am anderen Ende an eine elektrische Quelle angeschlossen sind.

Ein derartiges Heizelement besteht aus einem hitzebeständigen Material mit einem Schmelzpunkt über 2200⁰C, wobei dieses Material gegen Oxidation beständig ist und einen positiven spezifischen Widerstandskoeffizienten aufweist. Diese Materialien werden allgemein als »Resistoren« bezeichnet.

Es sind bereits Heizelemente bekannt, mit denen auf Grund ihres Aufbaues eine zylindrische Heizkammer gebildet werden kann, die notwendigerweise senkrecht ist. Diese Elemente eignen sich vor allem zum Aufbau von Öfen mit verhältnismäßig geringen Abmessungen. Die Gewichte dieser Heizelemente nehmen mit deren Leistung zm. Diese Elemente sind im Inneren der Öfen, die aus diesen aufgebaut sind, im allgemeinen auf Vorerhitzungsrohren aus Aluminiumoxid aufgehängt, welche bei der Bevriebsteniperatur der Heizelemente auf eine Temperatur in der Nähe ihres Schmelzpunktes gebracht werden, und welche unter einem zu hohen Gewicht unweigerlich fließen. Aus diesem Grund ist der Aufbau von öfen mit einer Leistung über elwa 10 kW nicht möglich.

Zusätzlich zum Problem, welches durch die Gewichte der Elemente entsteht, die eine bestimmte Leistung erreichen oder überschreiten, treten andere Schwierigkeiten bei diesen Elementen dadurch auf, daß die Leistung der Vorerhitzungsöfen schließlich Probleme mit sich bringt. Diesbezüglich sei bemerkt, daß für einen Ofen von 3 kW die Leistung des Vorerhitzungsofens 1 kW sein sollte und daß für einen Ofen mit einer Leistung von 5 kW diese Leistung etwa 2 kW sein solke. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Heizelemente zu schaffen, mit denen es möglich ist, auch andere

Öfen als kreisförmige und senkrechte Öfen aufzubauen, und insbesondere Öfen beliebiger Abmessungen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zwei Schenkel in Form von langgestreckten parallelen Platten ausgebildet sind, die in einer Ebene liegen oder um die Längsachse gekrümmt sind, daß die Schenkel, die sich mit ihren Längskanten gegenüberliegen, an ihrem mit Strom gespeisten Ende derart ausgebildet sind, daß mit diesem das Element aufgehängt werden kann, und daß die Dicke der Schenkel, sowie der Abstand, der die Schenkel voneinander trennt, von den freien Enden ausgehend in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt hin abnimmt.

In vorteilhafter Weise wird in Längsrichtung ein Widerstandsgradient ausgebildet, und jegliche Ausbildung einer Bogenentladung zwischen den kalten Teilen wird ausgeschaltet.

Aus der belgischen Patentschrift 5 70 937 ist zwar ein U-förmigcs hitzebeständiges Element bekannt, welches metallisier; werden soll, wodurch die Stromspeisung

«ι dieser Elemente gewährleistet werden soll. Demgegenüber wird aber erfindungsgemäß ein Heizelement geschaffen, das derart ausgebildet ist, daß es einen gewünschten elektrischen Widerstand aufweist.

Bei einer Ausführungsform können die beiden

ι? Schenkel auf dem größten Teil ihrer Länge in einer Ebene zueinander angeordnet sein, und ihre freien Enden können in der gleichen Höhe in gleicher Richtung aus dieser Ebene um einen Winkel abgewinkelt sein, der nicht größer als 15° ist, wobei die freien

■»ο Enden der beiden Schenkel zwei ebene Oberflächen aufweisen, die im wesentlich parallel zueinander sind und die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Heizelementes verlaufen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die

4^r> Dicke des gemeinsamen Abschnittes der beiden Schenkel größer sein als die kleinste Dicke eines jeden der beiden Schenkel.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1,2 und 3 eine Schnittansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizelementes, F i g. 4, 5 und 6 eine Schnittansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Heizelementes,

Fig. 7 und 8 eine Schnittansicht und eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Heizelementes und

F i g. 9 und 10 eine Schnittansicht und eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform des Heizelementes. Das Heizelement besteht aus einem feuerfesten, oxidationsbeständigen Material, im allgemeinen aus vollständig oder teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxid, und dieses Heizelement weist zwei langgestreckte parallele Schenkel la und Io auf, die in einer Ebene liegen oder um die Längsachse gekrümmt sind. Diese beiden Sehenkel, die sich mit ihren Längskanten

gegenüberliegen, sind an einem ihrer Enden durch einen gemeinsamen Abschnitt Ic miteinander verbunden und werden mit Strom über ihr anderes freies Ende 2a, 2b gespeist. Dieses freie Ende ist derart ausgebildet, daß mit diesem freien Ende die Heizelemente aufgehängt werden können. Um einen Widerstandsgradienten in Längsrichtung zu erhalten und um jegliche Ausbildung einer Bogenentladung in den kalten Teilen auszuschalten, nimmt die Dicke e der Schenkel und der Abstand d, der diese voneinander trennt, von den freien Enden ausgehend, in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt Ic hin ab.

Der gemeinsame Abschnitt Ic kann, wie es in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist, eine Dicke aufweisen, die größer ist als der kleinste Wert von e, wodurch die Gefahr von thermischen Stoßbelastungen dadurch ausgeschaltet wird, daß die Temperatur in diesem Abschnitt ic gleichförmig verteilt wird. Die Lebensdauer des Elementes wird dadurch erhöht. Das gleiche Ziel könnte auch dadurch erreicht werden, daß der Abschnitt Ic wärmeisoliert wird. In der Praxis beginnt die Vergrößerung der Dicke e in einem Abstand von 3 bis4 mm vom gemeinsamen Abschnitt Ic.

Bei der in F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform liegen die Schenkel la und Xb in einer Ebene parallel zueinander. Die freien Enden 2a und 2b sind rechtwinklig gestaltet und weisen an zwei ihrer Seiten Flansche 3a und 36 auf, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, mit denen die Elemente aufgehängt werden können.

Bei dem in den F i g. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schenkel la und Ib um die Längsachse gekrümmt. Die freien Enden 2a und 2b sind Teile von Kreisringen und weisen zum Zwecke der Aufhängung Flansche 3a und 3b auf.

Bei der in den F i g. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Schenkel la und \b über einen Teil ihrer Länge parallel zueinander in einer Ebene angeordnet und in der gleichen Höhe, bei 4, unter einem Winkel α abgewinkelt, der nicht größer als 15° ist.

Die freien Enden 2a und 2b der beiden Schenkel weisen ebene Oberflächen P₁ Lud P2 auf. die im wesentlichen parallel zueinander und irn wesentlichen senkrecht zur Längsachse der beiden Schenkel verlaufen, die durch den gemeinsamen Abschnitt Ic miteinander verbunden sind. Die spezielle Verwendung dieser Ausführungsform geht aus der weiteren Beschreibung hervor.

Bei der in den F i g. 9 und 10 dargestellten Ausführungsform liegen die Schenkel la und Io parallel in einer Ebene. Jedes der Enden 2a und 2b weist auf jeder der Seiten, die durch diese beiden Schenkel gebildet werden, zwei Randschultern 5a und 5b auf. Im folgenden wird eine vorteilhafte Anwendung für Heizelemente dieser Art angegeben.

Der Nutzabschnitt der gemäß der verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen ausgebildeten Heizelemente entspricht im wesentlichen den Abschnitten der Schenkel la und \b, die den gemeinsamen Abschnitt Ic umfassen. Im üblichen Betrieb kann dieser Nutzabschnitt eine Temperatur von 2200⁰C erreichen. Die beschriebenen Heizelemente ermöglichen den Ajfbau von Öfen beliebiger Abmessungen und beliebiger Konfigurationen, d. h. von Öfen in zylindrischer Form oder, im Gegensatz hierzu, in Tunnelform.

Im eingebauten Zustand stützen sich die Heizelemente 1, die beispielsweise die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform haben können, mit ihren Flanschen 3» und 3b einerseits auf dem oberen Rand von Tragelementen ab und andererseits an Vorsprüngen, die beispielsweise die Form einer Nase haben können und von den Tragelementen getragen werden und sich zwischen benachbarte Schenkel von zwei benachbarten Heizelementen 1 hineinerstrecken. Es sei darauf hingewiesen, daß sich jedes Heizelement 1 mittels seiner beiden Schenkel auf zwei verschiedenen benachbarten Tragelementen abstützt. Durch diesen Aufbau schaltet man einen Kurzschluß dieser Heizelemente aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisches Heizelement aus einem hitze- und oxidationsbeständigen Material mit zwei Schenkeln, die an einem ihrer Enden durch einen gemeinsamen Abschnitt miteinander verbunden sind und am anderen Ende an eine elektrische Quelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schenkel (la, Ib) in Form von langgestreckten parallelen Platten ausgebildet sind, die in einer Ebene liegen oder um die Längsachse gekrümmt sind, daß die Schenkel (la, Ib), die sich mit ihren Längskanten gegenüberliegen, an ihrem mit Strom gespeisten Ende (2a, Ib) derart ausgebildet sind, daß mit diesem das Element (1) aufgehängt werden kann, und daß die Dicke (e) der Schenkel (la, 16), sowie der Abstand (d), der die Schenkel voneinander trennt, von den freien Enden (2a, 2b) ausgehend in Richtung zum gemeinsamen Abschnitt (Ic·; hin abnimmt.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (la, Ib) auf dem größten Teil ihrer Länge in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sind und ihre freien Enden in der gleichen Höhe in gleicher Richtung aus dieser Ebene um einen Winkel abgewinkelt sind, der nicht größer als 15° ist, daß die freien Enden der beiden Schenkel (la, \b) zwei ebene Oberflächen (P,, P₂) aufweisen, die im wesentlichen parallel zueinander sind und im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Heizelementes (1) verlaufen.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (e) des gemeinsamen Abschnittes (Ic) der beiden Schenkel (la, Ib) größer ist als die kleinste Dicke eines jeden der beiden Schenkel.