DE2844513A1 - Heizelemente - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF-v.PECHMANN-BEHRENS-GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BF.FORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGRf-ES PRES l'ofFICE EBROPEEN DES BREVETS

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PK₁-ING. FRANZ VUESTHOFF DR. PHIL. FREDA VUESTHOFF (1927-I9J6) DIPL.-ING. GERHARD PULS (l9$Z-I97l) PIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN CR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIFL.-V]R^SI}H.7lIfe. J|UJfRT G0ET2

D-8000 MÜNCHEN 90 SCKWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 zo $1 telegramm: protectpatent Telex: 524070

IA-5I 482

Patentanmeldung

Anmelder: NORTON COMPANY
Viorcester

Massachusetts 01606 U.S.A.

!Eitel: Heizelemente

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PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMAM N - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

MANDATAiKES agrees pres l'office europeen des brevets

DR.-ING. FRANZ TUESTHOFF DR. PHIL. FREDA WUESTHOFF (1927-1956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON FECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

-WIRTSCH.-ING. KUPE:

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE 2

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft Heizelemente aus einer Vielzahl von Siliciumcarbidstäben, d.h. zumindest von 4 solchen Stäben, Die kalten Ende der Stäbe sind untereinander über ein einziges Siliciumcarbid-Brückenglied verbunden. Die kalten Ende der Stäbe sind so angeordnet, daß an der Stromeintrittsseite 2 Stäbe parallel geschaltet sind, an der Stromaustrittsseite die anderen beiden Stäbe parallel geschaltet sind und 2 Paare von elektrisch parallel geschalteten Stäben in Serie über das Siliciumcarbid-Brückenglied geschaltet sind. Die Stäbe befinden sich vorzugsweise in Quadratischer Anordnung und stehen vorzugsweise senkrecht zu dem Brückenglied. Man kann daher die Stäbe in ein Siliciumcarbidrohr mit geschlossenem heißen Ende einbringen. Diese inneren Heizstäbe sind vom siliciumcarbidrohr elektrisch isoliert.

Siliciumcarbid-Heizelemente finden seit einigen Jahren Anwendung in der Industrie, und zv/ar insbesondere

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dort,.wo das Heizelement sich in einer Metallschmelze befinden soll, z.B. in einer Gießkanne oder dergleichen für Aluminium. Bei solchen Anwendungsgebieten ist es wünschenswert, die Heizelemente in ein Außenrohr einzuschließen, von dem sie elektrisch isoliert sind. Befinden sich einzelne Heizelemente in einem Rohr, so ist es oft schwierig, die erforderliche Energie für wirtschaftliche Konstruktion und Betrieb von jedem Heizelement zu bekommen.

Die Erfindung betrifft nun Heizelemente aus einer Vielzahl von Siliciumcarbid-Stäben, wobei als Minimum mit 4 Stäben gerechnet werden kann und die sich als "Tauchsieder" anwenden lassen. Jeder Siliciumcarbid-Stab hat ein heisses und ein kaltes Ende. Das Heizelement ist mit Stromauschlüssen versehen. Zumindest 2 Stäbe sind mit dem Stromausgang an ihren kalten Enden verbunden. Die beißen Enden aller Stäbe sind untereinander über ein Siliciumcarbid-Brückenglied verbunden. Durch diese Anordnung umfaßt jeder elektrische Heizkreis zumindest 2 Zuleit-Stäbe parallel und 2 Ableit-Stäbe parallel geschaltet, wobei die Zuleür-Stäbe und die Ableit-Stäbe in Serie geschaltet sind. Durch eine solche Anordnung sind die beiden elektrischen Anschlüsse in unmittelbarer Machbarschaft voneinander angeordnet und das Heizelement ist in U-Form, wodurch eine konzentrierte Wärmequelle gewährleistet ist, welche man in ein einseitig verschlossenes Siliciumcarbidrohr einsetzen kann, wodurch man einen sehr wirksamen Tauchsieder auch für hohe Anschlußleistungen erhält.

Aus der DE-PS 10 56 297 ist ein U-förmiges Siliciumcarbid-Heizelement aus 3 Siliciumcarbid-Stäben bekannt, deren heiße Enden über ein Siliciumcarbid-Brückenglied (Pig. 4 und 5) verbunden sind. Es liegt also eine 3-Phasen-Sternschaltung vor. Söie hierzu auch US-PS 3 518 351 Pig. 1 und 2 sowie 3 835 296 Fig. 15. Diese bekannten Ausfüh-

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rungsformen haben jedoch die beiden Stromanschlüsse nicht benachbart, so daß die zwei Heizstäbe an den Eingangs- und Ausgangsseiten parallel geschaltet sind und wenn einer der beiden parallel geschalteten Heizstäbe bricht oder zu einem hohen Widerstand führt das Heizelement nicht betriebsfähig und der Strom weitgehendst durch den anderen parallelen Heizstab fließt·

Die Erfindung wird anhand der Figuren weiter erläutert.

Eig. 1 zeigt eine Seitenansicht und

Pig. 2 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Heizelements.

Die 4 Siliciumcarbid-Stäbe 10 haben ein kaltes Ende 12 und ein heißes Ende 14. Sie werden vorzugsweise hergestellt nach dem Verfahren der US-PS 3 137 590, wohingegen diese bekannten Heizstäbe aber so angeordnet sind, daß ihre beiden Enden kalt sind. Im Gegensatz dazu ist bei den erfindungsgemäßen Stäben nur ein Ende kalt. Das Brückenglied 16 ist in der gezeigten Ausführungsform eine Siliciumcarbid-Platte mit 4 Bohrungen 18, in die die heißen Enden der Stäbe eingefügt werden. Um einen einwandfreien elektrischen und mechanischen Kontakt zwischen den Stäben und der Platte zu erreichen, werden die Stäbe in der Platte zweckmäßigerweise einzementiert (DE-PS 10 56 297)· Als Zement wird ein Gemisch von fainem Siliciumcarbid und Teer angewandt. Die ganze Anordnung wird nun in einer Siliciumatmosphäre bei erhc -er amperatur gebrannt, um den Teer zu verkoken und eine Z&Bxentbindung hervorzurufen»

Die Stäbe 10 werden durch einen feuerfesten Block 20 gehalten, den sie durch die Bohrungen 22 durchdringen. Auf diese Weise werden die Stäbe an ihren kalten Enden im Ab-

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BAD ORIGINAL

stand gehalten und doch physikalisch abgestützt, so daß man das Ganze in ein hoch feuerfestes Rohr 24 einhängen kann. An den kalten Enden der Stäbe sind zwei elektrische Verbindungen 26 mit den Anschlußklemmen 28 zu der Stromquelle vorgesehen. Wie aus den Pig. 1 und 2 hervorgeht, sind jeweils zwei Stäbe an den kalten Enden mit einer Klemme verbunden und die anderen zwei Stäbe mit der anderen Klemme 30, welche einen einwandfreien elektrischen Kontakt zwischen den Anschlüssen 26 und den kalten Enden der Stäbe gewährleistet.

Bei der bevorzugten Anordnung kann das hoch feuerfeste unten abgeschlossene Rohr 24 mit Hilfe des Plansches 32 in einen Ofenraum eingeführt werden, so daß die heißen Enden der Heizstäbe sich an dem gewünschten Platz im Ofen befinden, jedoch die elektrischen Anschlüsse zu den Stäben außerhalb des Ofens liegen. Durch diese Anordnung erhält man eine sehr konzentrierte Wärmequelle, die geschützt wird durch die Ofenatmosphäre und deren Stromanschlüsse vollständig außerhalb des Ofens liegen. Sollte einer der Stäbe einen Riß bekommen oder örtlich ein hoher Widerstand auftreten, so übernimmt der andere dazu parallel geschaltete Stab den Stromtransport und das Heizelement ist noch betriebsfähig, wenn auch mit einer etwas geringeren Leistung.

Diese Heizstäbe in einem feuerfesten Rohre sind besonders vorteilhaft als "Tauchsieder", um eine Metallschmelze auf der entsprechenden Temperatur zu halten, z.B. auf der Gießtemperatur. Bei diesem Anwendungsgebiet wird das geschlossene Ende des Rohrs 24 bis zu der Spitze 22 (bis zum Plansch 32) in die Schmelze eingetaucht, während die elektrischen Anschlüsse über der Schmelze verbleiben.

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Wird das erf xndutigs gemäße Heizelement angewandt in einer Aluminiumschmelze über 66O⁰C, besteht das Rohr 24 vorzugsweise aus rekristallisiertem Siliciumcarbid (US-PS 2 964 823 ).

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Claims (3)

1. Pate nt ansprüehe

   1« ) Heizelement aus einer Vielzahl von Siliciumcarbid-

   laben, bei dem die kalten Enden von zumindest 2 Stäben mit der Stromzuleitung und die kalten Enden von zumindest 2 Stäben mit der Stromableitung verbunden sind und die heißen Enden aller Stäbe über ein Siliciumcarbid-Brückenglied derart geschaltet sind, daß jeder Heizkreis zumindest zwei parallel geschaltete Eingangsstäbe und zwei parallel geschaltete Ausgangsstäbe aufweist und die Eingangsstäbe zu den Ausgangsstäben in Serie geschaltet 3ind.
2. 2. Heizelement nach Anspruch 1, wobei sich die Siliciumcarbidstäbe mit dem Brückenglied in einem hoch feuerfesten Rohr befinden, Rohr und Stäbe voneinander isoliert sind und die Stromanschlüsse in unmittelbarer Nähe zueinander stehen.
3. 3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet , daß das Siliciumcarbid-Brückenglied eine Platte mit Bohrungen zum Einzementieren

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   der Stäbe ist, die senkrecht zu der Platte stehen und im wesentlichen im gleichen Abstand von dem Mittelpunkt der Platte angeordnet sind«,

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