DE294898C

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Publication number: DE294898C
Application number: DENDAT294898D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Heizwiderstände aus gleich großen, sich berührenden Kugeln, die vorzugsweise in aus porösem, feuerfestem Material bestehende Kanäle von konstantem Querschnitt eingefüllt werden sollen.

Nach der Erfindung werden Kugeln aus Stahl oder Eisen verwendet. Zahlreiche Versuche haben ergeben, daß die zur Verwendung gelangenden Körner möglichst gleiche Größe und Gestalt besitzen sollten, wodurch allein eine gleichmäßige Erwärmung erreicht werden kann. Zur genauen Erzeugung der Kugeln stehen die beispielsweise aus der Kugellagerfabrikation bekannten Verfahren zur Verfügung. Die Kugelgröße bestimmt sich nach der Spannung und der Stärke des hindurchgehenden elektrischen Stromes und dem Nutzquerschnitt des Kanals, der die Kugeln aufnimmt.

Im Handel sind Kugeln jeden Durchmessers von ι bis 150 mm und sogar darüber erhältlich. Solche Kugeln können als Widerstandsmaterial für alle vorkommenden Kanal- und Ofengrößen verwendet werden, angefangen vom kleinsten Laboratoriumsofen bis zum größten Industrieofen,. Man kann ebensogut Kugeln bester Qualität wie Ausschußkugeln verwenden, wobei der Preis der letzteren erheblich geringer ist. Ihre kleinen Unregelmäßigkeiten haben keinen wesentlichen Einfluß auf die Energie-Verteilung.

Eine Eigentümlichkeit solcher Widerstände besteht darin, daß sie eine Art Anlassen beim ersten Anzünden erfordern. Hierzu bedient man sich entweder des elektrischen Funkens oder der Pressung oder endlich der Wärme. Eine vorläufige Erwärmung auf eine mehr oder weniger hohe Temperatur genügt stets, um den Strom entstehen zu lassen. Hat erst einmal ein Stromdurchgang stattgefunden, und ist die Heizvorrichtung bis zur Glühhitze erwärmt worden, so wird in der Folge der Strom stets ohne weiteres zustande kommen, ohne daß ein neues Anlassen erforderlich wäre. Dies rührt teils von der von selbst eintretenden Oxydation des Metalles her, das sich bei Rotglut langsam in Oxyd verwandelt, welches ein guter Leiter für die Elektrizität auch im kalten Zustande ist, teils von einem leichten Zusammenschweißen des Metalls der Kugeln.

Die Oxydation der Metallkörner spielt eine Rolle für den Widerstand des Leiters. Der Erfinder hat festgestellt, daß bei wiederholtem Benutzen und langsamem Abkühlen einer Heizvorrichtung mit Stahl- oder Eisenkugeln gewissermaßen ein gemischter Leiter aus Eisen und Eisenoxyd entsteht, dessen Widerstand sich nur wenig mit der Temperatur ändert.

Die Oxydation des Metalles schreitet bei Rotglut langsam durch das Metall fort, wobei die Kugeln an Gewicht und Volumen zunehmen. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, mit Heizvorrichtungen mit Stahl- oder Eisenkugeln, deren Schmelzpunkt bei 1350 bis 1600⁰ liegt, nach und nach höhere Temperaturen zu erreichen als in Muffelofen und sogar in solchen von Röhrenform mit Widerständen, deren Schmelzpunkt bei 1770⁰ liegt. Die Kugeln verwandeln sich nämlich, wie gesagt, mit der Zeit in Oxyd, dessen Schmelzpunkt noch unsicher, aber verhältnismäßig sehr hoch ist. Die so umgewandelten Kugeln behalten ihre Form trotz der sehr hohen auftretenden Temperatur. Die erreichbare Höchsttemperatur steigt mit der Vermehrung des anfänglichen Durchmessers der Kugeln.

Andererseits kann man die Widerstände aus sich berührenden Eisen- oder Stahlkugeln auch in einer reduzierenden Gasatmosphäre benutzen oder einen reduzierenden Gasstrom hindurchblasen, während die Heizvorrichtung arbeitet. Das Gas kann zwischen den Kugeln leicht hindurchgehen. In diesem Falle können natürlich die Kugeln nicht oxydieren, es tritt nur eine oberflächliche Verschweißung der Kugeln ein. Umgekehrt kann die Bildung des Eisenoxydes durch Einführung von Dampf unterstützt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Heizwiderstand aus gleich großen, sich berührenden Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß er aus kalibrierten Eisen- oder Stahlkugeln besteht, wie sie für Kugellager gebräuchlich sind, oder aus billigeren Ausschußkugeln derselben Art.

2. Heizwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln zum Teil in Oxydkugeln (Fe₃ O₄) verwandelt sind, so daß ein gemischter Leiter mit sehr kleinem Temperaturkoeffizienten entsteht.

3. Verfahren zur Herstellung eines Wider-Standes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei wiederholtem Erhitzen und langsamem Abkühlen die Eisenoder Stahlkugeln im Ofen selbst der Luft aussetzt. ■

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Dampf in die Widerstandskanäle eingeführt wird, wodurch die Oxydation unterstützt wird.