DE671242C

DE671242C - Rod-shaped heating element for generating high temperatures, especially in electric ovens

Info

Publication number: DE671242C
Application number: DES124380D
Authority: DE
Inventors: Reinhold Reichmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-10-01
Filing date: 1936-10-01
Publication date: 1939-02-04

Description

Stabförmiges Heizelement zur Erzeugung hoher Temperaturen, insbesondere in elektrischen öfen Die Erfindung bezieht sich auf ein stabförmiges Heizelement zur Erzeugung hoher Temperaturen, insbesondere in elektrischen öfen, dessen Heizwiderstand von einem gasdichten keramischen Rohe umgeben und an den Enden durch einen eine Kühlvorrichtung und den Stromanschluß tragenden Metallkörper abgeschlossen ist.Rod-shaped heating element for generating high temperatures, in particular in electric ovens The invention relates to a rod-shaped heating element for generating high temperatures, especially in electric ovens, its heating resistor surrounded by a gas-tight ceramic pipe and at the ends by a Cooling device and the power connection carrying metal body is complete.

Mit den üblichen stabförmigen Heizelementen für elektrische Widerstandsöfen lassen sich im Dauerbetrieb nur verhältnismäßig niedrige Temperaturen erzeugen. Für manche Zwecke, z. B. für das Brennen von Porzellan und anderen keramischen Massen, wo Temperaturen über i 4.oo bis i 6oo° C und darüber verlangt werden, sind die bekannten Heizstäbe nicht geeignet; ihre Lebensdauer ist bei derartig hohen Temperaturen zu kurz.With the usual rod-shaped heating elements for electric resistance furnaces only relatively low temperatures can be generated in continuous operation. For some purposes, e.g. B. for firing porcelain and other ceramic bodies, where temperatures above i 4.oo to i 600 ° C and above are required, are the known ones Heating elements not suitable; their lifespan is too high at such high temperatures short.

Man hat schon vorgeschlagen, stabförinige Heizelemente für hohe Betriebstemperaturen in der Weise auszubilden, daß man die aus Wolfram, Molybdän, deren Legierungen oder ähnlichen hochschmelzenden Widerstandsmaterialien bestehenden Heizleiter mit einer keramischen Umhüllung umgibt, die den Heizleiter ;gasdicht einschließen und ihn vor dem Einfiuß von Sauerstoff schützen soll. Die keramische Umhüllung wurde unmittelbar auf dem Leiter erzeugt und gebrannt. Die Herstellung solcher Heizelemente ist verhältnismäßig schwierig und zur Massenfabrikation nicht ;geeignet.Rod-shaped heating elements for high operating temperatures have already been proposed to train in such a way that one made of tungsten, molybdenum, their alloys or Similar high-melting resistance materials existing heating conductors with a ceramic sheath surrounds the heating conductor; and enclose it in a gas-tight manner to protect against the in ﬂ uence of oxygen. The ceramic envelope was immediately generated and burned on the conductor. The manufacture of such heating elements is proportionate difficult and not suitable for mass production.

Man hat ferner vorgeschlagen, die Heizleiter in einem ziemlich weiten keramischen Rohr unterzubringen, das an beiden Enden mit Glas verschmolzen ist. Diese Heizelemente haben einen schlechteren Wärmeübergang und führen zu schwierigen Ofenkonstruktionen.It has also been suggested that the heating conductors be fairly wide to accommodate ceramic tube that is fused to glass at both ends. These heating elements have poor heat transfer and lead to difficult ones Furnace constructions.

Schließlich hat man auch vorgeschlagen, ein stabförmiges Heizelement für hohe Temperaturen aus einem Graphitstab aufzubauen, der von einem keramischen Schutzrohr mehr oder weniger gasdicht umgeben und an seinen Enden durch einen eine Kühlvorrichtung tragenden Metallkörper verschlossen ist. Bei einem Heizkörper dieser Art ist aber die Einrichtung zum Ausgleich der thermischen Verschiebungen unvollkommen und die völlige Gasdichtheit nicht gesichert.Finally, a rod-shaped heating element has also been proposed for high temperatures to build from a graphite rod, that of a ceramic Protective tube surrounded more or less gas-tight and at its ends by a Cooling device carrying metal body is closed. In the case of a radiator, this one Art, however, the device to compensate for the thermal shifts is imperfect and the complete gas tightness is not ensured.

Alle diese Nachteile werden nun bei einem stabförmi,gen Heizelement zur Erzeugung hoher Temperaturen, insbesondere in elektrischen öfen, dessen Heizwiderstand von einem ,gasdichten keramischen Rohr umgeben und an den Enden durch einen eine Kühlvorrichtusig und den Stromanschluß tragenden Metallkörper abgeschlossen ist, dadurch beseitigt, daß gemäß der Erfindung das Ende des keramischen Rohres gasdicht mit einem über das Rohrende hinausragenden, ebenfalls rohrförmigen Metallkörper verbunden ist und das über das keramische Rohr hinausragende Ende des Heizwiderstandes eine gegenüber dem Metallrohr bewegliche metallene Verstärkung trägt, die an ihrem Ende durch eine bewegliche Leitung an den zum Anschluß der Stromzuführung sowie zur Kühlung dienenden rolirförinigen: Metallkörper angeschlossen ist.All of these disadvantages are now resolved with a rod-shaped heating element for generating high temperatures, especially in electric ovens, its heating resistor surrounded by a gas-tight ceramic tube and at the ends by a Cooling device and completed the metal body carrying the power connection is eliminated in that, according to the invention, the end of the ceramic tube gas-tight with a tubular metal body protruding beyond the end of the pipe is connected and the end of the heating resistor protruding beyond the ceramic tube a relative to the metal tube movable metal reinforcement carries on her End through a movable line to the connection of the power supply as well for cooling serving rolirförinigen: metal body is connected.

Ein solches stabförmiges- Heizelement wird auf folgende Weise hergestellt: Es wird ein stabförmig gestreckter, draht- oder stangenföriniger Widerstandskörper, ferner ein keramisches Rohr benutzt, das zunächst für sich hergestellt und gasdicht gebrannt ist. Der innere Durchmesser des Rohres ist nur wenig größer als der Durchmesser des Widerstandes, so daß Widerstandsleiter und Umhüllung sich gegenseitig auf der ganzen Länge stützen. Das enge Rohr wird an den Enden unter Verwendung eines Metallkörpers gasdicht geschlossen. Der Metallkörper trägt unmittelbar an der Verbindungsstelle mit dem Schutzrohrende eine Kühlvorrichtung für Flüssigkeits- oder Luftkühlung und außerdem an der zur keramischen Umhüllung entgegengesetzten Seite der Kühlvorrichtung den elektrischen Anschluß der Zuleitung und gegebenenfalls eine gasdicht aufschraubbare Haube.Such a rod-shaped heating element is manufactured in the following way: It becomes a rod-shaped, wire-shaped or rod-shaped resistance body, Furthermore, a ceramic tube is used, which is initially made for itself and gas-tight is burned. The inner diameter of the pipe is only slightly larger than the diameter of the resistance, so that the resistance conductor and sheathing are mutually on the support the entire length. The narrow tube is made at the ends using a metal body closed gas-tight. The metal body carries directly at the connection point with the protective tube end a cooling device for liquid or air cooling and also on the side of the cooling device opposite to the ceramic casing the electrical connection of the supply line and possibly a gas-tight screwable one Hood.

Es empfiehlt sich ferner, den engen Zwischenraum zwischen der Umhüllung und dem Heizleiter mit festen Stoffen auszufüllen, die ein Einwirken von Sauerstoff, z. B. solchem, der sich-aus dem keramischen Material entwickeln kann, auf den Heizleiter ausschließt.It is also advisable to use the narrow space between the envelope and to fill the heating conductor with solid substances that are exposed to oxygen, z. B. those that can develop-from the ceramic material on the heating conductor excludes.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. i ist der Heizwiderstand und 2 das ihn umgebende keramische Rohr. Der Heizwiderstand kann aus Molybdän, Wolfram; deren Legierungen oder einem anderen hochschmelzenden Widerstandsmaterial bestehen. Das Rohr 2 muß gasdicht gebrannt sein. Man kann es beispielsweise aus keramischen Massen, z. B. Aluminiumoxyd, herstellen, denen Silicate des Aluminiums oder Magnesiums zugesetzt sind. Derartige Massen ergeben einen gasdichten Scherben. Da man das Rohr für sich herstellen kann, ist eine Prüfung auf Flüssigkeits-und Gasdichte vor dem Einbau in das Ileizelement möglich.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. i is the heating resistor and 2 is the ceramic tube surrounding it. The heating resistor can be made of molybdenum, tungsten; their alloys or another high-melting point Resistance material exist. The tube 2 must be burned gas-tight. You can for example from ceramic masses, e.g. B. aluminum oxide, which silicates of aluminum or magnesium are added. Such masses result in a gas-tight one Shards. Since you can manufacture the pipe for yourself, a test for fluid and Gas tightness possible before installation in the Ileizelement.

Auf das Ende des Rohres 2 ist ein rohrförmiger Metallkörper 3 aufgesetzt. Der Körper ist an der Stelle q: gasdicht verkittet oder aufgelötet. Das Löten kann z. B. in der Weise erfolgen, daß auf dem Ende des Rohres 2 zunächst eine Metallisierung beispielsweise unter Verwendung von Carbonyleisenpulver erzeugt und dann der Metallkörper 3 aufgelötet wird. Zum Auflöten kann Hartlot, z. B. Silber, benutzt werden.A tubular metal body 3 is placed on the end of the tube 2. The body is cemented or soldered gas-tight at point q: Soldering can z. B. be done in such a way that on the end of the tube 2 first a metallization produced for example using carbonyl iron powder and then the metal body 3 is soldered on. For soldering, hard solder, e.g. B. silver can be used.

Der Körper 3 bildet einen Teil eines Kühlsystems. Durch den Kühlmantels wird ein Raum 6 gebildet, in welchen Zuführungsrohre ; und 8 für Kühlwasser münden. Auf das Ende des Heizleiters i ist ein Metallkörper 9 aufgesetzt, der eine metallene Verstärkung des Heizleiters bildet. Dieser Körper kann so bemessen sein, daß er im Innern des -Verschlußkörpers 3 frei beweglich ist. Auf diese Weise können Relativbewegungen zwischen Widerstand i und keramischem Rohr 2 infolge thermischer Längenänderung ausgeglichen werden.The body 3 forms part of a cooling system. Through the cooling jacket a space 6 is formed in which supply pipes; and 8 open for cooling water. On the end of the heating conductor i, a metal body 9 is placed, which is a metal Forms reinforcement of the heating conductor. This body can be so dimensioned that he is freely movable in the interior of the closure body 3. This allows relative movements between resistor i and ceramic tube 2 as a result of thermal change in length be balanced.

Das Ende des Metallkörpers 9 ist durch einen biegsamen Metalleiter i o mit dem rohrförmigen Metallkörper 3 verbunden. An der Stelle i i wird eine Klemmschelle für den Anschluß der Stromzuführung vorgesehen. Der gasdichte Abschluß des den Stromanschluß tragenden rohrförmigen Metallkörpers 3 und damit des stabförmigen Heizelementes 12 wird durch die Endkappe 12 erzielt. Die Kappe ist auf den Verschlußkörper 3 aufgeschraubt unter Verwendung einer Dichtung 13: Da sich diese Dichtung, vom Heizwiderstand aus gesehen, hinter der Kühlvorrichtung befindet und auch durch die bei. i i befindliche Stromzuführung ein -feil der Wärme abgeführt wird, bleibt die Dichtung 13 kühl. Infolgedessen kann man an dieser Stelle auch organische Dichtungsmittel, z. B. Gummi, verwenden.The end of the metal body 9 is through a flexible metal conductor i o connected to the tubular metal body 3. At the point i i there is a clamp intended for connecting the power supply. The gas-tight seal of the power connection supporting tubular metal body 3 and thus the rod-shaped heating element 12 is achieved through the end cap 12. The cap is screwed onto the closure body 3 using a seal 13: Since this seal, from the heating resistor seen, located behind the cooling device and also through the at. i i located Power supply a -feil the heat is dissipated, the seal 13 remains cool. As a result, you can also use organic sealants such. B. rubber, use.

Die Kühlvorrichtungen und Stromanschlüsse werden außerhalb der heißen Ofenzone, insbesondere auch außerhalb des Ofenraumes selbst, angeordnet. Dabei kann das Kühlwasser hintereinander die Kühlvorrichtungen mehrerer Heizstäbe. durchfließen.The cooling devices and power connections are outside the hot Furnace zone, in particular also outside the furnace space itself, arranged. Here can the cooling water one behind the other the cooling devices of several heating elements. flow through.

Die Erfindung ermöglicht es, Heizelemente von besonders großer Lebensdauer herzustellen, bei denen mit einfach herstellbaren Mitteln ein sicherer Abschluß des Heizleiters gegen Einwirkung von Sauerstoff erzielt ist: Heizelemente nach der Erfindung gestatten die betriebsmäßige Erzeugung von Ofentemperaturen über 1q.oo° C; sie sind jedoch auch für niedrigere Temperaturen von Beispielsweise goo bis 1q.00° C vorteilhaft verwendbar.The invention enables heating elements with a particularly long service life to produce, in which a secure conclusion with easily producible means of the heating conductor against the effects of oxygen is achieved: heating elements according to the Invention allow the operational production of furnace temperatures above 1q.oo ° C; However, they are also suitable for lower temperatures of, for example, goo to 1q.00 ° C can be used advantageously.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rod-shaped heating element for generating high temperatures, especially in electric ovens, the heating resistor of which is surrounded by a gas-tight ceramic tube and terminated at the ends by a metal body carrying a cooling device and the power connection, characterized in that the end of the ceramic tube (a) is gas-tight with a likewise rolv-shaped metal body (3) protruding over the pipe end and the end of the heating resistor (i) protruding over the ceramic pipe carries a metal reinforcement (9) which is movable relative to the metal pipe (3) and which is supported at its end by a movable line (io) is connected to the tubular metal body (3) used for connecting the power supply and for cooling. z. Heating element according to claim i, characterized in that the end of the heating element facing away from the ceramic tube (z) is sealed gas-tight by means of a detachable hood (12) and an elastic seal (13).