DE667707C

DE667707C - Verfahren zum Herstellen von elektrischen Rohrheizelementen

Info

Publication number: DE667707C
Application number: DEB170271D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-05-21
Filing date: 1935-07-03
Publication date: 1938-11-18
Also published as: NL43606C; US2157884A; GB462263A; CH204193A; FR806414A; GB462280A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von elektrischen Rohrheizelementen, deren die Wärme gut leitende Einbettmasse für den Heizleiter durch Umwandlung von metallischem Magnesium in Magnesiumhydroxyd und anschließend durch Erhitzung in Magnesiumoxyd gewonnen wird. Es ist bekannt, den Isolationsstoff in pulverförmigem Zustand in ein Metallrohr einzufüllen und durch Hämmern zu verdichten. Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, auf chemischem Wege eine Umwandlung und Verdichtung des isolierenden Werkstoffes durchzuführen. Das dabei als Ausgangsstoff

»5 verwendete metallische Magnesium, welches um die Heizwendel gelegt ist, wird durch Behandlung mit Dampf oder Wasser unter hohem Druck in Autoklaven in das Hydroxyd des Metalles übergeführt. Ein weiteres Erhitzen bewirkt die Umwandlung in Magnesiumoxyd. Das Hydroxyd füllt die Hohlräume zwischen dem Heizwiderstand und dem Metallrohr aus und nimmt ungefähr einen doppelt so großen Rauminhalt als das ursprüng-

*5 liehe Magnesiummetall ein. Die Rohre mit Magnesiumoxyd werden alsdann erhitzt, so daß dieses trocknet und sich dabei zusammenzieht. Bei diesem Vorgang sind Risse und Sprünge in der isolierenden Zwischenschicht beobachtet worden. Sie verursachen ein beträchtliches Wärmegefälle zwischen der Heizwendel einerseits und dem metallischen Rohr andererseits. Außerdem bewirken sie ein starkes Absinken des Isolationswertes und damit verbunden der Durchschlagsfestigkeit.

Die bekannten Walz-, Zieh- und Hämmerverfahren haben ein Längen des Rohres und somit eine Veränderung des Widerstandes der Heizwendel zur Folge, und außerdem wird die letztere derart verformt, daß sie hohen thermischen und elektrischen Beanspruchungen auf die Dauer nicht gewachsen ist.

Durch die vielen einzelnen Hammerschläge wird ferner das kristallinische Gefüge des Metalloxydes aufgehoben. Der isolierende Werkstoff wird vielmehr in eine harte Masse ^: verwandelt, die aus äußerst feinen Oxydteilchen besteht. Die wärmeleitende Eigenschaft der Masse ist auf diese Weise herabgesetzt, so daß ein hohes Temperaturgefälle auftritt.

Die vorbeschriebene Rissebildung in dem Isolationsstoff wird nun bei dem Verfahren zum Herstellen von elektrischen Rohrheizelementen, deren die Wärme gut leitende Einbettmasse für den Heizleiter durch Umwandlung von metallischem Magnesium in Magnesiumhydroxyd und anschließend durch Erhit- _r zung in Magnesiumoxyd gewonnen wird, dadurch beseitigt, daß gemäß der Erfindung zuerst nur ein Teil des Magnesiumhydroxyds in Magnesiumoxyd umgewandelt und durch Pressen verdichtet wird und alsdann bei star-

kerer Erhitzung die vollständige Umwandlung des Magnesiumhydroxyds in Magnesiumoxyd erfolgt, worauf eine nochmalige Verdichtung des Magnesiumoxyds vorgenommen wird. Dieses Verfahren liefert ein Magnesiumoxyd als elektrisch isolierende Schicht, dessen kristallinisches Gefüge nicht zerstört ist und dessen Kristalle dicht an,- und ineinander gelegt bleiben, so daß keine Hohlräume gebildet ίο werden können.

Das Verfahren wird wie folgt im einzelnen durchgeführt. Nachdem das Rohrelement in dem Autoklaven behandelt worden ist, wird es in einem geeigneten Trockner bei einer Temperatur von 330 bis 350⁰ C getrocknet. Es genügt eine Trockenzeit von 30 bis 60 Minuten. Durch dieses Trocknen verliert das Magnesiumhydroxyd einen Teil seines gebundenen Hydroxydwassers, ohne daß es vollao ständig in Oxyd umgewandelt wird. Keine bemerkenswerte Sprünge oder Öffnungen entstehen in dem Magnesiumhydroxyd, wenn es bei einer Temperatur von nur 350° C getrocknet wird. Trotzdem verliert es genügend «5 Wasser und wird beträchtlich weicher, so daß es leicht zusammengedrückt werden kann. Nach diesem Trocknen wird das Innere des Elements mit einem gepulverten Isolationsstoff gefüllt, und dann werden die Klemmen an beiden Enden des Rohres befestigt. Dann wird das Rohr einer ersten Umgestaltung unterworfen, indem man es unter einem geeigneten Stempel preßt, so daß die Isolation zusammengedrückt oder in ihrem Volumen vermindert wird, wobei diese Verminderung etwa 15 bis 25 % betragen kann. Am einfachsten wird das Rohr zwischen zwei flachen Stempeln gepreßt. Das Rohr bekommt dann einen rechteckigen Querschnitt mit halbkreisförmigen Seiten, wie auf der Zeichnung in Abb. ι dargestellt ist. Obwohl diese Gestalt des Rohres in einfachster Weise erreicht werden kann, da man nur flacher Stempel bedarf, und obwohl ein gemäß Abb. 1 gepreßtes Rohrelement in jeder Beziehung sehr viel besser ist als ein Rohr, welches überhaupt nicht umgestaltet ist, so befriedigt diese Form doch nicht vollkommen, weil, wenn das Rohr genügend abgeflacht ist, um das Oxyd an den abgerundeten Seiten des Rohres zusammenzudrücken, die Dicke der Oxydlage an den abgeflachten Seiten zu gering ist.

Eine bessere Form ist in der Abb. 2 dargestellt, welche mehr oder weniger elliptisch als rechtwinklig ist. Um das Rohr in eine solche Gestalt zu bringen, wird ein Satz von Stempeln benötigt, welche Nuten der entsprechenden Gestaltung besitzen. Bei dieser Querschnittsform erhält man ein gut zusammengepreßtes Oxyd, ohne daß die Dicke der Isolationsschicht an irgendeinem Punkte ein bestimmtes Maß unterschreitet. Es hat sich herausgestellt, daß die Gestalt, wie sie in Abb. 2 dargestellt ist, sehr zweckmäßig ist und eine gute Wirkung ergibt.

Eine andere sehr bewährte Gestaltung ist in Abb. 3 dargestellt. Das Rohr ist mehr oder weniger quadratisch ausgebildet, jedoch sind die Seiten des Quadrates leicht gerundet. Diese Rundung der Seitenflächen ist vorteilhaft, weil in einem Querschnitt mit ebenen Seitenflächen die flachen Teile der Wandung das Bestreben haben, sich nach außen zu werfen, wenn das Rohr erhitzt wird und dadurch die gute Berührung zwischen Rohr und Isolation zerstören.

Eine andere Form, die für besondere " Zwecke geeignet ist, ist in Abb. 4 dargestellt. Das Rohr dieser Gestalt kann in Haarnadelform gebogen und dann zusammengepreßt werden, so daß ein rückkehrendes gebogenes Element von kreisförmigem Querschnitt entsteht, dessen Klemmen nebeneinander auf derselben Seite des Elementes sich befinden. Der Querschnitt eines solchen Elementes ist in Abb. 5 wiedergegeben.

Es können auch irgendwelche anderen Gestaltungen benutzt werden, in welche das Rohr für besondere Zwecke umgeformt wird. Nach dem ersten Umformen, bei welchem die Isolation um ungefähr 15 bis 25 °/₀ ihres Volumens zusammengedrückt wird, wird das Rohr wieder in den Trockner gebracht und mehrere Stunden lang auf ungefähr 6oo° C erhitzt. Dieses Trockenverfahren verwandelt alles Magnesiumhydroxyd in Magnesiumoxyd, ohne daß irgendwelche Sprünge in der Isolation entstehen. Nach dem vollständigen Trocknen wird das Rohr weiter umgeformt unter denselben Stempeln, die bei der ersten Umformung benutzt wurden. Bei diesem zweiten Umformen erhalten die Rohre ihre endgültige Gestalt entsprechend den Abb. 1 bis S, und die Oxydisolation wird dabei so zusammengedrückt, daß sie ungefähr ²/₃ des Volumens des ursprünglichen Magnesiumhydroxydes einnimmt. Durch diese große Zusammendrückung, wird das Oxyd außerordentlich hart und dicht, so daß seine dielektrischen Eigenschaften mehr als das Doppelte derjenigen vor der Umformung betragen.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Herstellen von elektrischen Rohrheizelementen, deren die Wärme gut leitende Einbettmasse für den Heizleiter durch Umwandlung von metallischem Magnesium in Magnesiumhydroxyd und anschließend durch Erhitzung in Magnesiumoxyd gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst nur ein Teil des Magnesiumhydroxyds in Magne-

siumoxyd umgewandelt und durch Pressen verdichtet wird und alsdann bei stärkerer Erhitzung die vollständige Umwandlung des Magnesiumhydroxyds in Magnesiumoxyd erfolgt, worauf eine nochmalige Verdichtung des Magnesiumoxyds durch Pressen vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrheizelement beim Verdichten des Magnesiumoxyds to einen im wesentlichen elliptischen oder quadratischen Querschnitt erhält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper einen halbkreisförmigen Querschnitt erhält und gegebenenfalls zwei solcher Heizkörper zu einer Kreisform zusammengesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen