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Elektrisches Heizelement, geeignet für den Betrieb an freier Luft
Für elektrische Heizzwecke: wurden bisher Elemente mit hohem elektrischem Widerstand
gebraucht, die aus hoch widerstandsfähigen und schwer schmelzbaren Metallen oder
Legierungen, wie Molybdän, Wolfram und Legierungen von Nickel und Chrom, bestehen.
Die Widerstände wurden durch geeignete Dimensionierung ihrer Querschnitte und Längen
und durch die Wahl geeigneter Materialien mit hohem Widerstand bestimmt. Es war
jedoch dabei unmöglich, hohe Temperaturen in wirtschaftlicher Weise zu erzeugen,
da Wolfram und Molybdän an freier Luft bei Temperaturen von etwa 5oo bis 6oo° C
zu oxydieren und sich zu verflüchtigen beginnen, was auch der Hauptsache nach bei
anderen Zusammensetzungen metallischer Heizkörper bei Temperaturen unter zooo° C
der Fall ist. Zur Erzeugung von Temperaturen von rund über zooo° C eignen sich zwar
Widerstände aus Kohle und Graphit, deren Verwendbarkeit aber dadurch heschränkt
ist, daß sie bei Luftzutritt verbrennen, ihren Querschnitt verändern und den Widerstand
gleichzeitig erhöhen. Die so entwickelte Hitze ist verschieden, und häufig werden
Erneuerungen solcher Widerstände notwendig, die ein kontinuierliches Verfahren und
die Ausführung metallurgischer Prozesse stören. Des weiteren kann Kohle von dem
Widerstand
in dieser oder -jener Form an den zu erhitzenden Körper gebunden werden, was besonders
bei metallurgischen Prozessen oft unerwünscht ist. Zusammengesetzte Widerstände,
die Silikate enthalten, lassen Temperatursteigerungen etwa über 130o° C nicht zu.
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Man hat bereits vorgeschlagen, Heizleiter von geeignetem Widerstand
aus 'hochschtnelzenden Metallen, die an sich zu hohen Temperaturen erhitzt werden
könnten, wie Molybdän und Wolfram, in einen gasdichten, hochschmelzenden, isolierenden
Mantel oder tIerzug einzubetten, der den Angriff von Luftsauerstoff auf das Metall
oder die Legierung bei hoher Temperatur und beim Glühen verhindert. Dabei wurde
.beabsichtigt, die Oxydation und andere Beschädigungen des Widerstandes- zu vermeiden.
Eine solche Hülle sollte nicht nur gut durchlässig für die von dem eingeschlossenen
Widerstand ausgestrahlte Hitze, sondern auch gasdicht sein und mit dem Metall bei
der Heiztemperatur nicht reagieren. Daraus ergaben sich neue Schwierigkeiten für
die Herstellung solcher Hüllen.
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Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wurde vorgeschlagen, die Hülle
aus Glas zu machen, das in jeder gewünschten Gestalt billig hergestellt werden kann,
ferner gasdicht und für Wärmestrahlen durchlässig ist. Das gewöhnliche billige Glas
beginnt jedoch zwischen etwa 700 und 90o° C, je nach seiner Zusammensetzung,
zu erweichen, und zwischen iooo und 125o° C schmilzt es. Es ist ersichtlich, daß
dadurch die Höhe der anwendbaren Temperatur stofflich begrenzt ist und daß gerade
solche Temperaturgrade ausgeschlossen sind, innerhalb welcher die hoch wirksarne
und äußerst wünschenswerte Wärmestrahlung auftreten könnte. Es kann im besonderen
die Eigenschaft von Molybdän und Wolfram, Erhitzungen über etwa 2ooo bis 250o° C
auszuhalten, nicht verwertet werden. -Nun gibt es aber gewisse Oxyde der Elemente
der 2., 3. und d.. Gruppe des Periodischen Systems, die tatsächlich schwer schmelzbar
sind; die Elektrizität nicht wesentlich leiten und mit Molybdän oder Wolfram chemisch
nicht reagieren. Ein solches Oxyd ist im besonderen Zirkonoxvd, das in der im I
Handel vorkommenden Form bei etwa 255o° C und im chemisch reinen Zustand bei etwa
2700° C schmilzt. Dieses würde deshalb eine ausgezeichnete Hülle für einen Widerstand
aus Wolfram, Molybdän und anderen hochschmelzenden Metallen ergeben und die Entwicklung
von Temperaturen nahe bis 2000° C oder darüber erlauben. Es ist jedoch schwierig,
aus diesem Material gasdichte Körper der gewünschten Dimensionierung und Gestalt
in wirtschaftlicher Weise zu erzeugen. Die Sintertemperatur von Zirkonoxyd liegt
nahe an etwa 2200° C. Eine solche Temperatur konnte nur durch die Verwendung von
Wolfram als Heizmaterial, z. B. als Wolframfolie, in einem Ofen erzeugt werden.
Es muß Vorsorge getroffen werden, daß keine Desoxvdation des Zirkonoxvds und keine
Oxydation des Wolframs auftritt, weshalb eins neutrales Gas eingeleitet oder während
des Sinterprozesses erzeugt werden muß. Es bleibt noch sehr schwierig und teuer,
auf diese Weise große Körper aus Zirkonoxyd z. B. in Form von Hohlkörpern. wie in
Rohren oder anderen Gegenständen, in den erforderlichen großen Ausmaßen zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß besteht der Mantel des Heizelements aus einer im wesentlichen
homogenen Masse, die aus .einer zumindest zum Teil gesinterten Mischung von 5o bis
99°/a einer oder mehrerer Oxyde der Elemente der 2., 3. oder 4s. Gruppe des Periodischen
Systems mit einem Schmelzpunkt von über 180o° C und aus einem kleineren Teil einer
oder mehrerer glasbildenden Oxyde der Elemente derselben Gruppe, die bzw. deren
Gemisch bereits bei der Sintertemperatur der Oxyde der zuerst gewählten Elementengruppe
schmelzen, zusammengesetzt ist.
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Wenn der Mantel dicht auf dem Heizleiter aufliegen soll, kann er gemäß
der weiteren Ausbildung der Erfindung ohne Verwendung einer verdampfenden Zwischenschicht
bei Sinter- oder Frittemperatur auf den Heizleiter aufgeschrumpft sein.
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Die Menge der glasbildenden Substanz kann dabei 3 bis 21% erreichen,
sie kann mit Vorteil aus Kieselsäureverbindungen und Aluminiumoxydverbindungen,
vorzugsweise in fester Lösung, bestehen, die über 150o° C schmelzen und die Zwischenräume
des Grundstoffs der Hülle, der in der Hauptsache aus gesintertem Sillimanit besteht,
dicht ausfüllen.
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Gemäß der Erfindung kann zur Herstellung des Mantels oder Überzuges
elektrischer, für den Betrieb in freier Luft geeigneter Heizelemente mit einem Heizleiter
aus hochschmelzendem Metall ein pulverförmiges Gemisch von 5o bis 99% einer oder
mehrerer Oxydverbindungen der Elemente der 2., 3. oder q.. Gruppe des Periodischen
Systems mit einem Schmelzpunkt über 180o° C und von einer oder mehreren Oxydverbindungen
aus Elementen derselben Gruppe des Periodischen Systems mit einem Schmelzpunkt von
über 1500° C, der jedoch unterhalb des Schmelzpunktes der zuerst gewählten Elemente
liegt, auf Temperaturen erhitzt werden, bei denen die erstgenannten Verbindungen
sintern, die zweitgenannten schmelzen und verglasen, während das in der Mischung
vorhandene höher schmelzende Oxyd sintert. Dabei wird'
ein Endprodukt
erhalten, das vor allem aus gefritteten oder gesinterten hochschmelzenden Oxyden
und außerdem aus einer glasbildenden Substanz besteht, was zur Folge hat, daß die
Zwischenräume und Poren zwischen den giefritteten oder gesinterten Oxydt.eilchen
von einer glasartigen Verbindung ausgefüllt sind. Diese glasartige Verbindung kann
sich auch mit den Oxydteilchen verbinden und einigermaßen deren Sintertemperatur
beeinflussen, so daß das Sintern der Oxyde bei niedrigeren Temperaturen erreicht
werden kann, als wenn die Oxyde allein zugegen wären. Dies hängt von der Menge und
den Eigenschaften der anderen zugesetzten Substanzen ab.
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Auf diese Weise werden ein dichtes und gasundurchlässiges ÜUberzugsmaterial
und daraus hergestellte Formkörper mit hohem Schmelzpunkt erhalten, die ihre Gestalt
und Eigenschaften, bei höheren Temperaturen behalten als bis dahin bekannte Heizkörper,
die auf wirtschaftlicher Weise erzeugt und gehandhabt werden konnten. Sie entwickeln
keine schädlichen Mengen von Gasen . oder verflüchtigen irgendwelche Substanzen,
die sich mit der umgebenden Atmosphäre verbinden; welcher Art sie auch sein mögen,
oder die in irgendein anderes Material während der Behandlung eintreten können,
um dessen Eigenschaften in einem ungewünschten Maß zu verändern.
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Gemäß der Erfindung wird als Beispiel einer Oxydverbindung eines Elements
der q.. Gruppe des Periodischen Systems insbesondere Zirkonoxyd gewählt und zu irgendeinem
beliebigen Feinheitsgrad gepulvert. Je feiner die Teilchen sind, desto homogener
ist das Material oder Endprodukt und um so leichter und schneller geht der Sinterprozeß
vor sich. Andererseits benötigt das Pulvern zu einem sehr hohen Feinheitsgrad ein
langes Mahlen in Kugelmühlen oder einem anderen geeigneten Apparat und begünstigt
die Verunreinigungen des Zirkonoxyds durch Fremdstoffe. Um dies zu v=ermeiden, ist
es vorteilhaft, die Wände der Kugelmühle mit dem gleichen wie darin zu mahlenden
Material auszukleiden, falls es für diese Zwecke hart genug ist. Auch die Kugeln
können aus dem gleichen Material gemacht werden. Ebenso kann zweckmäßigerweise die
Verkleidung aus einem dem Mahlprodukt wesensähnlichen Material hergestellt werden.
Andererseits können die Verkleidung und die Kugeln beispielsweise aus einer Hartmetallegierung,
enthaltend harte Karbide, wie Tantal-, Wolfram-oder Titankarbid, oder aus diesen
Karbiden selbst angefertigt sein. Auf diese Weise werden Verunreinigungen des Mahlgutes,
verhütet, insbesondere durch solche Stoffe, die verdampfen oder bei der Betriebstemperatur
des Heizleiters verflüchtigen und' sieh mit dem Heizleitermaterial verbinden oder
dieses angreifen.
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Das derart in Pulverform gebrachte Zirkonoxyd, oder auch ein Gemisch
von Zirkonoxyd mit Magnesium- und/oder Aluminiumoxyd, wird dann z. B. in einer Gesamtmenge
von 5o bis 99% mit dem gewählten Binde- oder Füll- oder Sinterhilfsmittel gemischt.
Als ein solches kann mit Vorteil eine im wesentlichen glasbildende Substanz aus
Silikaten oder höheren Silikaten (Metasilikat), z. B. von Strontium, Calcium, Lithium,
Magnesium, mit Schmelzpunkten über z5oo und unter r8oo° C gewonnen werden. Das als
Füll- oder Sinterhilfsmitte4 zugesetzte Aluminiumoxyd kann zum Teil durch irgendein
anderes Oxyd eines geeigneten Elements der 2., 3. oder :. Gruppe des Periodischen
Systems ersetzt werden, das die gewünschten obenerwähnten Eigenschaften hat und
die Erweichungstemperatur des erhaltenen Materials nicht unter die Temperatur absinken
läßt, bei welcher das Heizelement betriebsmäßig angewendet wird. An Stelle von Aluminiumoxyd
kann z. B. Thoriumoxyd gebraucht werden.
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Nach Wahl des gewünschten Binde- oder Füll- oder Sinterhilfsmaterials
fährt man in folgender Weise fort: Nimmt man z. B. Zirkonoxyd und Aluminiumoxyd,
so wird gepulvertes Zirkonoxyd mit etwa t bis 8% Aluminiumoxyd innig gemischt, und
die Mischung wird um einen stabförmigen Heizleiter, beispielsweise aus Wolfram,
gepreßt. Der Wolframstab wird mit der anhaftenden Hülle nun in einen Raum gebracht,
an dessen einem Ende Wasserstoff ein- und am anderen Ende austritt, der am Austrittsende
an offener Luft verbrannt oder für andere Zwecke verwendet werden kann.
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Der Wolframstab soll - allmählich über 2000° C erhitzt werden. Da
die Sintertemperatur des handelsüblichen Zirkonoxyds angenähert bei 2200° C liegt
und .bei reinem Zirkonoxyd nahe bei 2q.00° C, ist es für den Wolframstab noch möglich,
solche Temperaturen in einer Wasserstoffatmosphäre zu erzeugen und dabei das Sintern
seiner Zir*onoxyd-Aluminiumoxyd-Hülle zu bewirken. Es mu.ß hierbei bedacht werden,
daß das anwesende Aluminiumoxyd einen Schmelzpunkt von etwa 20-5o° C hat und bei
solchen Temperaturen schmelzen und dabei die Sintertemperatur des Zirkonoxyds herabsetzen
wird. Es wird zuerst um die Zirkonoxydteilchen fließen und sie dann verbinden.
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Auf diese Weise wird ein Element hergestellt, das aus einer Wolframseele
besteht, die mit einer hochschmelzenden und isolierenden, glasartigen Hülle aus
Zirkonoxyd
und Aluminiumoxyd bedeckt ist. Nach dem Abkühlen wird
die verflüssigte Hülle gasdicht und imstande sein, bei späterem Gebrauch den Wolframstab
gegen Oxydation durch die umgebende Luft zu schützen.
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Anstatt das Heizelement durch Umgeben eines Wolframstabes mit einem
überzug aus einer Mischung von Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd oder irgendeiner anderen
erwählten Mischung der Oxyde oder Oxydverbindungen, die zu einer Verglasung innerhalb
des Rahmens der Erfindung befähigt sind, herzustellen, kann man auch ein Rohr von
rundem oder irgendeinem anderen bevorzugten Querschnitt formen, dieses mit hohem
Druck von einigen hundert oder tausend Atmosphären bis zum Zusammenhang pressen.
dann den Wolframstab so hineinstecken, daß zwischen dem letzteren und der Innenwand
des Rohres ein gewisser Spielraum gelassen wird. Diese Wand kann an der :geeigneten
Stelle durch Einlagen aus geschmolzenem Zirkonoxyd, die nicht gasdicht zu sein brauchen,
gehalten werden, da diese Einlagen als vorübergehende Stützen dienen und deshalb
in bekannter Weise, wie z. B. durch Schmelzen von Zirkon im Lichtbogen hergestellt
werden können. Der Wolframstab wird sodann in ein Rohr gelagert, und der elektrische
Strom wird eingeschaltet. Bei der dabei entstehenden Hitze sintert das Rohr in einer
neutralen Atmosphäre, wie z. B. in Wasserstoff. Sobald man auf diese Weise einzelne
Rohre erzeugt hat, die mithin völlig gasdicht und bei 'hohen Temperaturen widerstandsfähig
sind, wie sie für das Sintern von Zirkonoxydmischungen benötigt werden, kann man
in solch ein Rohr den metallischen Heizleiter, vorzugsweise aus Wolfram oder einer
Wolframlegierung und, sofern die Sintertemperatur der Zirkonoxydmischung nahe oder
unter 2000' C liegt, möglicherweise aus Molybdän, einführen.
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In der Zeichnung, die ein solches Heizelement darstellt, bedeutet
i einen Wolframstab, umgeben von einem Rohr 2, dessen Enden durch Metallelektroden
3 geschlossen sind. Besteht der Stab i aus Wolfram, so können die Enden oder Abschlußkappen
3 auch aus Wolfram bestehen, wobei der Raum zwischen dem Stab i und dem Rohr 2 evakuiert
oder mit einem neutralen Gas gefüllt ist. Bei einem sehr kleinen Zwischenraum ist
tveder eine Evakuierung noch die Einleitung eines neutralen Gases notwendig, da
die geringe Menge der vorhandenen Luft den Heizstab innerhalb des Rohres nicht wesentlich
angreifen oder verändern kann. Soweit es sich um Luftsauerstoff 'handelt, wird die
kleine vorhandene Menge an Sauerstoff bald verbraucht sein, worauf die Korrosion
aufhört, nachdem sie in unmerklicher und vernachlässigbarer Weise eingesetzt hat.
Der Zwischenraum kann mit irgendeinem festen Füllmaterial gefüllt werden, z. B.
mit gepulvertem Zirkonoxyd, Tantal'karbid, Titankarbid, Bornitrid. um das Volumen
der eingeschlossenen Luft zu vermindern und auch für andere Zwecke. An Stelle von
Wolfram kann für die Abschlußkappe 3 ein anderes Material verwendet werden, dessen
Wärmeausdehnung sich nicht wesentlich von der des Wolframs und der des Rohres unterscheidet,
so daß durch eine verschiedene übermäßige Ausdehnung keine Undichtheit verursacht
wird, nachdem die Kappen im Vakuum auf das Rohrende aufgezogen wurden. Es ist zu
beachten, daß die Kappen 3, deren Querschnitt ein Vielfaches von dem des Heizstabes
i ist, nicht auf irgendeine, dem Heizelement selbst naheliegende Temperatur erhitzt
werden dürfen und, sozusagen, kühl bleiben, wie es bei der Konstruktion von Heizelementen
allgemein bekannt ist. Deshalb muß nur auf die Ausdehnung des Stabes i geachtet
werden, wenn diese sich gegenüber der des Rohres 2 in bedenklichem Maß unterscheidet.
Für diesen Fall kann der Heizleiter in Spiralen oder in irgendeiner anderen Form
angewendet werden, die eine genügende Elastizität gewährleistet.
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Auf diese Weise ist es möglich, Heizelemente zu erzeugen, die sodann
zur wirtschaftlichen Herstellung von Körpern aus Zirkonoxyd gemäß der Erfindung
verwendet werden können. Demnach wird Zirkonoxyd gepulvert mit dem gewünschten Sinterhilfsmittel
oder Binde- oder Füllmaterial gemischt, in die gewünschte Gestalt gepreßt und in
einen Raum gebracht, wo es einer Strahlungshitze ausgesetzt wird, die z. B. von
einem in der beschriebenen Weise erzeugten Wolframheizelement entwickelt wird. Dabei
kann die gewünschte Sintertemperatur der Mischung leicht erreicht werden und das
Sintern in Schutzatmosphäre oder an freier Luft mit geringsten Kosten für Massenproduktion
bewerkstelligt werden.
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Ein gemäß dem oben beschriebenen Verfahren erzeugtes Rohr kann nun
mit einem Heizleiter aus Molybdän, Wolfram oder irgendeinem anderen Material, das
bei der Betriebstemperatur nicht erweicht und seine Gestalt nicht ändert, versehen
und mit Endverschlüssen ausgerüstet werden, die gleichzeitig als Stromanschlüsse
dienen. Dabei wird ein Heizelement der an erster Stelle beschriebenen Art erhalten.
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Es ist allgemein bekannt, daß die Oxyde gewisser Elemente der 2.,
3. und .4,. Gruppe des Periodischen Systems beim Schmelzen eine Lösung bilden und
ein glasartiges Material
ergeben. Es ist weiterhin bekannt, daß
entsprechend dem Verhältnis der vorhandenen Komponenten eine Entglasung erzwungen
werden kann, z. B. durch langsames Abkühlen der Schmelze, und daß eine solche Entglasung
auch dann auftreten kann, wenn das Glas wieder über die Kristallisationstemperatur
erhitzt wird. Diese Tatsache kann erfindungsgemäß zur Entglasung des glasartigen
Zusatzmaterials oder im besonderen Falle zur Anhäufung der entglasten Substanz an
der Oberfläche des Körpers angewendet werden. Auf diese Weise kann z. B. Kieselsäure
an der Innenseite des Rohres und des Widerstandes angereichert werden. Wenn im Betriebe
des Heizelements ein Teil der Kieselsäure an die Außenseite diffundiert ist, wird
die an der Innenseite des Rohres angereicherte Kieselsäure infolge der Hitze des
Heizelements gezwungen werden, in das Innere des Rohres zu diffundieren und die
eben verlorengegangene Kieselsäure zu ersetzen.
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Auf diese Weise kann das Rohr ständig oder für sehr lange Zeit gasdicht
erhalten werden.
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Man erhält demnach Heizelemente, die nicht nur oberhalb solcher Temperaturen
verwendbar sind, bei welchen das Heizleitermaterial, sofern es nicht gegen Angriffe
geschützt wird, an offener Luft oxydieren oder korrodieren würde, sondern auch 'bei
Heiztemperaturen, die bisher wirtschaftlich nicht erreicht werden konnten, und zwar
solche über etwa 1300 bis 135o° C, die sogar ohne besondere Schwierigkeit bis auf
1700 und i8oo° C erhöht werden können. Die oberen Grenzen werden lediglich durch
die Temperaturen bestimmt, bei welchen die Sinterhilfsmittel b"z.@v. das Füllmaterial
so weich werden, daß sie die Zwischenräume des aus den gesinterten Zirkonoxy dpartikelchen
geformten Ske'l'etts verlassen und daher die innige Bindung oder Auflösung, wie
sie zwischen ihnen und dem Zirkonoxyd angestrebt war, nicht vollziehen können. Die
Heizleiter selbst können nun aus Metall, wie Chrom, Molybdän, Wolfram, hergestellt
werden, die andererseits, bei relativ niedrigen Temperaturen an freier Luft oxydieren
und die Neigung haben, zu verdampfen, und sie können innerhalb der gasdichten Hülle
angewendet werden, ohne daß sie irgendeiner Korrosion oder einer zerstörenden Einwirkung
von außen unterliegen. Die Lebensdauer solcher Heizelemente beträgt bei den erwähnten
äußersten Temperaturgrenzen bis zu iooo Stunden und mehr, kann aber leicht auf mehrere
iooo Stunden innerhalb der Temperaturgrenzen von etwa :i.3oo bis 145o° C gebracht
werden, wenn man z. B. einen Molybdänwiderstand benutzt, der in einen Körper aus
Zirkonoxyd, vorzugsweise mit einem Kieselsäurezusatz, erfindungsgemäß eingeschlossen
ist. Es können auch einige iooo Betriebsstunden innerhalb eines Temperaturbereiches
von 145o bis 170o° C erreicht werden, wenn man einen Molybdän-oder Wolframwiderstand
verwendet, der in einen Körper* aus Zirkonoxyd, vorzugsweise mit einem Zusatz von
entweder Kieselsäure allein oder Kieselsäure mit Aluminiumoxyd, . eingeschlossen
ist, wobei zur Herstellung der Hülle Temperaturen zur Anwendung kommen, die zur
Bildung von Sillimanit führen, ebenso kann auch schon fertiges Sillimanit verwendet
werden.
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Die Erfindung ist nicht auf irgendwelche bestimmte Mischungen und
die Bildung von bestimmten Produkten oder den Gebrauch von bestimmten Temperaturbereichen
beschränkt, innerhalb welcher das fertige Heizelement verwendet werden oder bei
welchen das neuartige Material oder die neuartige Hülle hergestellt werden können.
Im allgemeinen liegen die Temperaturen für die Herstellung der Körper bei Anwendung
von Zirkonoxyd unterhalb von etwa 2300° C und können durch geeignete Wahl des Sinterhilfs-und
Füllmaterials je nach dem Schmelzpunkt und der Menge herabgesetzt werden. Wird Siliziumoxyd
in den obenerwähnten Grenzen verwendet, so wird die Sintertemperatur des Zirkonoxyds
um 5 bis 20% oder mehr herabgesetzt, während bei Anwendung von Aluminiumoxydzusatz
die Sintertemperatur bis nahe an den Schmelzpunkt des Aluminiumoxyds gebracht wird.
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Ebenso wie Zir'konoxyd als ein besonders geeignetes Beispiel eines
Oxydes aus der 4. Gruppe angeführt wurde und Aluminiumoxyd als ein solches Beispiel
aus der 3. Gruppe hier erwähnt wird, kann Magnesiumoxyd als geeigneter Vertreter
der 2. Gruppe für den vorliegenden Zweck gelten und Sillimanit als Beispiel einer
Oxydverbindung der Elemente der 3. und 4. Gruppe hingestellt werden. Der Schmelzpunkt
von Magnesiumoxy d liegt über jenem von Zirkonoxyd, während natürliches oder synthetisches
Sillimanit einen durchschnittlichen Schmelzpunkt zwischen etwa 185o und 1925° C
aufweist.
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Während bisher die Fertigstellung von glasigen Rohren und anderen
Hüllen entsprechend dieser Erfindung durch abschließendes Hochsintern derselben
vor Einführung der Widerstandsheizleiter beschrieben wurde, kann diese abschließende
Herstellungsstufe auch erst dann ausgeführt werden, wenn das mit der Hülle versehene
Heizelement in Gebrauch. genommen wurde. Hierbei wird ein fester Körper aus einer
Mischung von Oxyden durch Formen und/oder Pressen und nachheriges Fritten oder Vorsintern
bei einer beträc
'htlich niedrigeren als der Hochsintertemperatur
angefertigt und als Hülle für den Heizwiderstand mit diesem und den Endverschlüssen
montiert. Die letzteren können auf das Rohr und den Widerstandsheizleiter z. B.
im Vakuum aufgezogen werden, wie dies z. B. bei der vorbeschriebenen üblichen Herstellungsweise
der Fall ist. In Betrieb gesetzt, entwickelt der Heizleiter eines solchen Heizelements
die für das Hochsintern der Mantelmasse erforderliche Temperatur und macht sie nach
wenigen Betriebsstunden gasdicht. Auf diese Weise kann in den meisten Fällen., in
welchen der Widerstand im Betrieb eine genügend höhe Wärme entwickelt, oder wo zumindest
vorübergehend eine derart hohe Hitze entwickelt werden kann, das Hochsinterverfahren
durch die Inbetriebsetzung des Heizelements ersetzt werden.
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Ein Heizelement gemäß der Erfindung kann in besonderen Fällen in das
Medium, welches erhitzt werden soll, eingeführt -,verden, so z. B. in einen Behälter,
in welchem ein Glassatz geschmolzen werden soll. Die in der Schutzhülle des Heizelements
vorhandenen glasartigen Substanzen werden entweder der Glasschmelze widerstehen
oder darin aufgelöst werden, je nach der Natur des glasartigen Bindemittels. So
ist z. B. Zirkonoxyd beim Schmelzpunkt des Glases in diesem nicht löslich, und das
aus dem gesinterten Zirkonoxyd um den Heizleiter geformte Skelett wird fest bleiben.
Das Zirkonoxyd soll in dem Skelett in solcher Metige vorhanden sein, daß die Zwischenräume
des gesinterten Körpers außerordentlich klein sind. Obwohl Glas bei der Schmelztemperatur
etwas leitend wird, fließt der Heizstrom nichtsdestoweniger praktisch ausschließlich
durch den metallischen Widerstand und nicht oder nicht unerwünscht durch die glasartige
Substanz, sei sie geschmolzen oder gelöst, oder durch das Glas, wenn es in die kleinen
Zwischenräume der gesinterten Zirkonoxydhülle eindringt. Auch wenn das geschmolzene
Glas aus dem Behälter entleert wurde und die Wärmezufuhr abgeschnitten wurde, bleibt
stets eine Menge Glas an dein Heizelement haften, um die feste glasärtige Substanz,
die die kleinen Zwischenräume des gesinterten Zirkonoxydkörpers ausfüllt, wiederherzustellen
und seinen gasdichten Abschluß zu behalten, auch wenn die Schmelze entfernt ist.
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In ähnlicher Weise kann der Heizkörper in Metalle oder in ein anderes
zu schmelzendes Material eingebracht werden. Es soll wiederum die glasartige Substanz
so gewählt werden, daß sie durch die Schmelze nicht aufgelöst wird. Es ist ersichtlich,
daß es in snlclieti Fäl;#-ti leichter ist, die Auflösung der 11 # asartigen Substanz
zu verhüten als in Schmelzen, die selbst glasartig sind. `Während Silikate, die
im wesentlichen über i 50o° schmelzen, hinreichen mögen, wenn die Temperatur von
Erzen oder anderen Materialien, die zum Schmelzen erforderlich ist, unter 150o°
C liegt, ist die Zierwendung von Aluminiumoxyd als Sinterhilfs- und Füllmaterial
und Zirkonoxyd als ein Hauptmaterial der Heizleiterhülle im allgemeinen vorzuziehen.
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Anstatt Heizelemente in einen Behälter oder Schmelzofen oder in den
Mantel eines Ofens einzuführen, kann man Behälter zumindest teilweise aus dem Material,
wie es gemäß der Erfindung als Heizhülle gedacht ist, anfertigen. In diese werden
die Widerstandsheizleiter in geeigneter Weise eingebaut. Die Ofenwand besteht aus
Zirkonoxyd oder aus Sillimanit, gesintert um @Vend-eln aus Molybdändraht, welche
vor dem Sintern in die @Iischung eingesetzt wurden. In ähnlicher Weise können auch
andere Heizelemente hergestellt werden, z. B. durch Eintauchen der Widerstandsleiter
in ein festes, viskoses oder flüssiges Medium, das erhitzt wird.