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Stromzuführung zu elektrischen Heizwiderständen Die Erfindung besteht
m einer festen und auch im Betriebszustand unlösbaren Verbindung zwischen einem
niehtnvetallischen Heizwiderstand und den metallischen Anschlußteilen, über welche
der Strom zugeführt wird.
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Es ist bekannt, daß zwischen den metallischen Anschlußkontakten und
einem Heizstab aus Siliciumcarbid Moder ähnlichen Stoffen beim Stromübergang stets.
kleine Lichtbogen entstehen, welche während des Betriebes zum Verzundern der Anschlüsse
führen. Diesem übel-stand kann teilweise dadurch abgeholfen werden, daß die Oberfläche
der Heizstabenden möglichst glatt gehalten und daß ein genügend starker, federnderAnpmessungsjdruck
eingestellt wird. Auch die Kühlung der federnden Kontaktteile mittels Fließwassers
wurde versucht und hat die Verzunderung zwar nicht verhüten, aber die Betriebsdauer
des Heizwiderstandes immerhin verlängern können. Die Erkenntnis, da:ß gefederte,
also mit dem Heizstab nur lose verbundene Anschlüsse nicht die geforderte Betriebsdauer
erreichen oder konstruktiv sehr schwierig zu lösende Aufgaben darstellen, hat in
der Folge zu Versuchen geführt, den metallischen Anschlußteil und den Heizkörper
zu seiner festen Einheit zu verbinden. Es wurde vorgeschlagen, zwischen dem Heizstab
und der Anschlußkappe eine metallische Zwischenschicht anzubringen, was durch Eingießen
geschmolzenen Metalls und Erstarrenlassen erfolgen sollte. Da. es sich dabei um
einen Hehl'zylinder handelt, welcher das Heizstabende umschließt, ist es durchaus
möglich, für den raumwarmen. Zustand eine elektrisch gut leitende Verbindung zu
schaffen, weil der Metallzylinder infolge seiner radialen Schwindung an den Heizstab
angepreßt; siozusagen aufgeschrumpft wird. Erwärmt sich dagegen das Stabende
und
damit der metallische Ans,chlußteil während des Betriebes, so dehnt sich der letztere
infolge des für Metalle gegenüber mineralischen Körpern wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizienten
stärker aus als der Heizstab. Darunter leidet der Kontakt, und Lichtbogen können
ebenso auftreten, wie dies bei losen Verbindungen der Fall ist. Dies gilt auch für
jene Heizstäbe, bei welchen die Enden durch Anreicherung mittels metallischer Dämpfe
elektrisch gut leitend gemacht sind, weil auch hier .die Wärmezufuhr durch Wärmeleitung
aus den glühenden Teilen zu den, Enden nicht verhindert werden kann. Als nächste
konstruktive Folgerung wurde die Vereinigung gefederter Anschlußteile mit einer
metallischen Zwischenlage gewählt. Diese Zwischenlage, beispielsweise Aluminiumfolie,
wirkt anscheinend dadurch für den Anfang günstig, weil die grobporige Oberfläche
des Heizstabendes teilweise ausgefüllt und dadurch seine Kontaktfläche vergrö5art
wird. Diese günstige Wirkung dauert solange an, als die metallische Zwischenlage
noch nicht durch die Erwärmung oxydiert oder in ihrer metallischen Struktur verändert
worden ist. Schließlich hat es sich als bisher beste Lösung erwiesen, die Heizstabenden
mit zylindrischen Anschlußteilen zu versehen, welche aus demselben Material hergestellt
sind wie der Heizstab selbst. Wenn .diese Ans.chlußteile etwa den achtfachen Querschnitt
des Heizstabes aufweisen, tritt seine wesentliche Erwärmung durch Entwicklung joulescher
Wärme am Stabsende nicht mehr auf. Da die Heizstäbe in die Anschlußteile gut eingepaßt
werden können und die thermische Ausdehnung bei Stab und Anschluß gleich ist, ist
hier die Forderung nach einem unveränderlich guten Kontakt auch für den hocherhitzten
Zustand voll :erfüllt. Der große Nachteil dieser Anordnung liegt aber darin, daß
die Anschlüsse ungefähr den dreifachen Durchmesser des Heizstabes selbst aufweisen,
daher große Einführungsöffnungen in den Ofen fordern:, und daß trotz des .größeren
Querschnittes der Anschlüsse noch immer gefedert angepreßte metallische Stromzuführungen
nötig sind. -Eine wesentliche Qwerschnittsverstärkung an den Anschlußstelllen und
die Anbringung lose aufsitzender gefederter Stromzuführungen zu elektrischen Heizwiderständen,
insbesondere in Stabform, aus nichtmetallischen Stoffen, z. B. Siliciumcarbid, unter
Verwendung einer auf den Heizkörper aufgekitteten Anschlußkappe oder eines Hohlzylinders
aus Metall wird dadurch erreicht, daß gemäß der . Erfindung die den Anschlußteil
mit dem Heizwiderstand verbindende Zwischenschicht aus dem Anhydrid der Vanadinsäure
oder aus einem Gemenge des. Anhydrids der Vanadin säure mit leitenden Oxyden der
Schw ermetallc hergestellt wird.
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Das Anhydrid der Vanadinsäure (V20;" oder Mischungen derselben mit
anderen Oxy den, z. $. mit Kupferoxyd (Cu0), sind 1xsonders deshalb mit Vorteil
verwendbar, weil das Vanadinpentoxyd den zur Herstellung dez Zwischenschicht sehr
geeignietenSchmelzpunki vorn etwa 68o° C besitzt und schon im kalten Zustand hinreichende
elektrische Leitfähigkeit aufweist. Weiterhin greift es im schmelzflüssigen Zustand
die Oberfläche des metallischen Ans:chlußteils @ebenso wie jene des nichtmetallischen
Heizstabes chemisch an und sichert dadurch nach dem Erkälten in Art einer Lötun.g
eine verläßlich haftende Stromzuleitung, welche den Heizstrom auch im kalten oder
schwach erwärmten Zustand gleichmäßig und ohne örtlich überhitzte Stellen an den
Heizwiderstand überleitet. Bei Heizstäben von normaler Wattbelastung genügt daher
bereits der Querschnitt von einigen Quadratzentimetern der etwa i mm starken Verbindungsschicht
aus Vanadinpentoxyd, um eine unzulässige Erwärmung der Stromzuführung zu vermeiden.
Für jene Fälle, welche eine abnormale Belastung des Heizwiderstandes verlangen und
bei welchen in der Regel auch die Stromzuführungen glühend werden, kann dem Vanadinpentoxyd
während des Einschmelzens des Heizstabes in die Anschlußarmatur entweder durch Zugabe
eines reduzierenden Stoffes, z. B. Kupferpulver, oder durch Glühen in Wasserstoff
.oder in einer anderen, reduzierende Gase oder Dämpfe enthaltenden Atmosphäre Sauerstoff
entzogen werden. Dadurch entsteht ein Gemenge der niedrigeren Sauerstoffverbindungen
des Vanadiums, in der Hauptsache aus Vanadintrioxyd (V203). Diese Gemenge besitzen
einen -wesentlich höheren Schmelzpunkt als das Vanadinpentaxyd. Der Nachteil ihrer
verminderten elektrischen Leitfähigkeit muß durch Vergrör&-rung des üb,ergangqü@erschnittes
ausgeglichen wenden.
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Die beschriebene Stromzuführung kann selbstverständlich auch dann
mit Vorteil angeordnet werden, wenn der Heizwiderstand aus einem keramischen Tragkörper
besteht, mit welchem eine Heizspule aus Draht oder Band unlöslich verbunden ist
oder in den die Heizspule :eingebrannt ist.
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Auch für,jene Anordnungen, in w elchen aus Betriebsgründen statt metallischer
Anschlußteile solche Anschlüsse verwendet werden müssen, welche selbst aus elektrisch
leitenden, aber nichtmetallischen Massen bestehen, kann die beschriebene Verbindungsschicht
aus Vanadinpentoxyd :oder aus den niedrigeren Sauerstoffverbindungen des Vanadiums
vorteilhaft
verwendet werden, weil. sie, wie bereits. ausgeführt,
Beben infolge ihres Säurecharakters .auch die nichtm@etallis,chen Stoffe im schmelzflüssigen
Zustand angreift.