DE7616075U1

DE7616075U1 - Keramischer elektrischer einbett- heizwiderstand

Info

Publication number: DE7616075U1
Application number: DE19767616075
Authority: DE
Original assignee: Stettner & Co 8560 Lauf
Current assignee: Stettner & Co 8560 Lauf
Priority date: 1976-05-20
Filing date: 1976-05-20
Publication date: 1980-04-10

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Einbett-Heiswiderstand aus einem in keramischem wärmebeständigem Material eingebetteten Widerstandsheizleiter.

Es ist bekannt, auf einen keramischen, gebrannten Trägerkörper einen Widerstandsdraht aus einer Metall-Legierung wie Chrom-Nickel oder Konstantan in geeigneter Form aufzuwickeln und die Wicklung durch eine gebrannte anorganische Glasur oder Emaillschicht zu schützen. Dabei tritt der Nachteil zu Tage, daß sich innere Spannungen durch die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Widerstandsmaterials, des Trägerkörpers und des SchutzSchichtmaterials ergeben.

Weiterhin ist vorgeschlagen worden (DAS 1 096 463) , den Widerstanddraht dadurch zu schützen, daß um den fertiggewickelten Widerstandskörper keramische schalenförmige Schutzschichten unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme und Druck aufgebracht werden. Durch die gleichzeitige Einwirkung der Wärme und des Druckes soll erreicht werden, daß die Hülle mit dem Träger des eigentlichen Widerstandsdrahtes bzw. mit seinem Kern verschmolzen wird. Auch hier treten die Eingangs geschilderten Nachteile durch verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen hochbelastbaren und gegen Umwelteinflüsse geschützten Widerstand derart auszubilden, daß Wärme-

Spannungen des Widerstandes weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Widerstandsheizleiter vollkommen in einem völlig homogenen, im Ausdehnungskoeffizienten dem des Heizleiters weitgehend angeglichenen keramischen Trägermaterial eingebettet ist, welches den Heizleiter als monolitischer Block dichtgesintert umschließt.

Vorzugsweise besteht das Trägermaterial aus einer unter dem Warenzeichen "Hypokeramik" der Anmelderin bekannten keramischen Masse", nämlich einer keramischen Grundsubstanz mit einem Fritteanteil, der eine geringe Sintertemperatur gewährleistet und dennoch ein dichtes Endprodukt bildet, das den eingebetteten Heizwiderstand sowohl gegen äußere Umwelteinflüsse schützt als auch einen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzt, der demjenigen der üblichen Heizwiderstandmaterialien z.B. 14*10 für eisenfreie Nickel-Chrom-Legierung, 14*10 für Konstantan und 16*10 für Nickelin entspricht.

Eine derartige "Hypokeramik" besteht beispielsweise aus

70,0 Gew-% Wollastonit als Grundsubstanz und

11,4 Gew-% Al₂O₃

0,9 Gew-% MgO

0,3 Gew-% Li₂O

7,0 Gew-% SiO₂

10,4 Gew-% PbO als Fritte

Der lineare Ausdehnungskoeffizient dieser Masse beträgt 11*10 und liegt damit in der Größenordnung der obengenannten Temperaturkoeffizienten. Dadurch wird eine gute Anpassung der Wärmeausdehnungszahlen erreicht.

Bei der Herstellung wird vorzugsweise ein im Spritzg ußverfahren geformtes Material für den Trägerkörper verwendet, bestehend aus 80 - 90% anorganischen Stoffen, vorzugsweise einer Keramikmischung, und 10 - 20 % thermoplastischen Bestandteilen. Die thermoplastischen Bestandteile haben z.B. eine Erweichungstemperatur von 60 - 80⁰C. Der so gefertigte Trägerkörper ist also zunächst thermoplastisch. Auf ihn wird nun der Heizleiter als Widerstandsmaterial aufgebracht, zum Beispiel als Widerstandsdraht aufgewickelt. Der Draht wird vor dem Wickelprozeß soweit erwärmt, daß er den Trägerkörper bei seiner Berührung erweicht und in diesen soweit einsinkt, daß sich das noch thermoplastische Material über dem Draht wieder schließt. Zur Steuerung der Eindringtiefe kann der Draht unter einer geeigneten Vorspannung gehalten werden. Weitere Steuerungsmöglichkeiten sind Vorwärmetemperatur und Wickelgeschwindigkeiten.

Die so hergestellten, noch rohen Widerstandskörper werden anschließend einer Sinterbehandlung unterworfen, bei der die thermoplatischen Bestandteile entweichen und der gesinterte monolitische Block zurückbleibt, in dem der Widerstandsheizleiter gleichförmig eingebracht ist. Dabei wird berücksichtigt, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des keramischen Materials dem des Widerstandskörpers

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möglichst weitgehend angeglichen ist.

Beim Brennprozeß entweichen also die thermoplastischen Hilfsstoffe, während das zurückbleibende keramische Material durch Sintern verfestigt wird. Güteentscheidend ist dabei, daß die Schmelztemperatur des Widerstandsheizleiters während des Sinterungsprozesses nicht überschritten wird. Vorzugsweise wird als keramisches Material der unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung "Hypokeramik" bekannten Art verwendet. Darüberhinaus sind aber auch alle Kombinationen denkbar, die aus einer Mischung von niedrig schmelzender Fritte und geeigneten Oxiden bestehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung beschrieben. Dabei stellen dar :

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines z.B. zylindrischen thermoplastischen Trägerkörper 1, auf den der vorgewärmte Widerstandsdraht 2 unter einer geeigneten Vorspannung aufgewickelt wird und in den Trägerkörper einsinkt und

Fig. 2 die. Teilansicht des so erzeugten monolitischen Blocks nach dem Wickelprozess, wobei mit 1 wiederum der Trägerkörper und mit 2 der Widerstandsdraht angedeutet ist.

In dieser Figur 2 dargestellten. Lage ist der Widerstandsheizleiter 2 auch nach dem Sintern fest und absolut geschützt im Einbettmaterial gelagert.

Claims

G 76 16 075.3 22. Januar 1980

STETTNER & CO., 8560 Lauf

Neue Gebrauchsmusterunterlagen

Keramischer elektrischer Einbett-Heizwiderstand

Schutzansprüche :

Elektrischer Einbett-Widerstand aus einem in keramischem wärmebeständigen Material eingebetteten Widerstandsheizleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsheizleiter vollkommen in einem völlig homogenen, im Ausdehnungskoeffizienten dem des Heizleiters weitgehend angeglichenen keramischen Trägermaterial eingebettet ist, welches den Heizleiter als monolitischer Block dichtgesintert umschließt.

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2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsheizleiter in dem vorzugsweise zylindrischen Trägerkörper in der Nähe seiner äußeren Mantelfläche eingebettet ist.
3. Widerstand nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches Einbettmaterial ein solches mit niedriger Sintertemperatur dient, welches vor dem Einbetten des dabei erwärmten Heizleiters thermoplastisch ist, diese Eigenschaft aber bei der nach dem Einbetten erfolgenden Sinterbehandlung verliert, vorzugsweise der unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung "Hypokeramik" bekannten Art.
4. Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsheizleiter aus wenigstens einem der Materialien Konstantan, Nickelin und/oder einer eisenfreien Chrom-Nickel-Legierung und die keramische Masse aus einer niedrig schmelzenden Fritte und keramischen Oxiden mit einem dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des Widerstandsheizleiters angepaßten Temperaturausdehnungskoeffizienten besteht.
5. Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Masse aus

70,0 Gew-% Wollastonit als Grundsubstanz

und einer Fritte aus

11,4 Gew-% Al₂O₃

10,4 Gew-% PbO

7,0 Gew-% SiO₂

0,9 Gew-% MgO

0,3 Gew-% Li₂O

besteht.

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