DE763511C

DE763511C - Verfahren zum vakuumdichten Verbinden von Metallkappen mit den Enden keramischer Schutzrohre fuer elektrische Hochtemperaturheizleiter durch Verloeten

Info

Publication number: DE763511C
Application number: DES125417D
Authority: DE
Inventors: Reinhold Reichmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-12-20
Filing date: 1936-12-20
Publication date: 1954-03-08

Description

Verfahren zum vakuumdichten Verbinden von Metallkappen mit den Enden keramischer Schutzrohre für elektrische Hochtemperaturheizleiter durch Verlöten Es ist bereits vorgeschlagen worden, gasdicht gebrannte keramische Schutzrohre von Heizkörpern an ihren Enden vakuumdicht mit Metallkappen zu verlöten, jedoch macht es Schwierigkeiten, die Rohrenden in der Weise abzuschließen, daß der Abschluß auch bei längerer Betriebsdauer und häufigem Eim-und Ausschalten der Heizkörper gasdicht oder vakuumdicht bleibt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vakuumdichten Verbinden von Metallkappen mit ddn Enden keramischer Schutzrohre für elektrische Hochtemperaturheizleiter durch Verlöten. Die Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß das Schutzrohr an seinen Enden in an sich bekannter Weise mit einer Glasur versehen wird, die nach dem Aufbringen einer Eisen-Schicht bis auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Glasur erweicht oder reaktionsfähig ist und welche zwischen der Schmelztemperatur der aufgebrachten Eisenschicht und der niedrigeren Schmelztemperatur des Lotes liegt. Auf diese Weise entsteht eine innige Verbindung oder Vermischung der Zwischenschicht mit dem Eisen: Die Erfindung ermöglicht es. hei Hochtemperaturheizkörpern Verbindungen zwischen dem keramischen Schutzrohr und den metallischen Endkappen herzustellen. die eine außerordentlich hohe mechanische Festigkeit aufweisen und zugleich gas- und vakuumdicht sind. Die Erfindung hat dabei gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil. daß sie sich ohne Schwierigkeit auch bei keramischen Schutzrohren anwenden läßt. die aus einer Masse mit besonders hohem Erweichungspunkt bestehen, z. B. aus Pyrometerporzellan, Sillimanit. Mullit, Alttiniiiiumox_vd und ähnlichem.
Es ist bekannt. bei Heizelementen zwischen den Enden des Heizleiters und den die Stromzuführung vermittelnden 1letallkappen eine elektrisch gut leitende und mechanisch festhaftende Z"erbindung durch Aufschrumpfen der Metallkappen vorzusehen. Ein solches Verfahren ist aber nicht anwendbar, wo es sich darum handelt, die Enden eines den Heizleiter umgehenden keramischen Schutzrohres vakuumdicht mit den 'Metallkappen zu verbinden.
Es ist ferner bekannt. bei stabförinigen Widerständen. die zu verschiedenen Anwendungszwecken und u. a. auch als Heizleiter dienen. die Enden dieses -Heizleiters, der mit einer dünnen keramischen Schutzhaut versehen ist. mit einer Metallschicht in innige Verbindung zu bringen und auf diese eine die Stromzuführung bewirkende Metallkappe aufzulöten. Derartige Heizelemente eignen sich jedoch wegen der leichten Verletzbarkeit ihrer Schutzhaut nicht zur Verwendung als Hochtemperaturheizkörper, bei denen der Zutritt der sauerstoffhaltigen Ofenatmosphäre zum Heizleiter unbedingt ausgeschlossen werden muß, da die geringste Verletzung (z. B. Rißbildung ) der Schutzhaut eine rasche Zerstörung des Heizleiters herbeiführen würde.
Weiterhin ist es bei Hochtemperaturheizleitern, die von einem keramischen Schutzrohr umgeben sind, bekannt, sich beim Verschluß der Rohrenden nach dem Evakuieren eines Lötverfahrens zu bedienen. Es handelt sich dabei aber im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung nicht um eine Lötverbindung zwischen einem mit einer Glasur versehenen keramischen Rohr und einer Metallkappe, sondern lediglich um den Verschluß eines als Stromzuführungsstück und als Mittel zum Luftleermachen des Rohrinnern dienenden Metallröhrchens durch Zulöten. Das Metallröhrchen ist dabei entweder durch einen auf das Schutzrohrende beispielsweise aufgeschraubten oder aufgeschrumpften Kühlkopf oder durch einen als Schutzrohrabschluß dienenden Kittpfropfen hindurchgeführt. Derartige Abschlußvorrichtungen haben den Nachteil. daß sie den sehr hohen Temperaturbeanspruchungen, die bei Hochtemperaturheizkörpern häufig auftreten. nicht dauernd standzuhalten und zugleich einen vakuumdichten Verschluß zu gewährleisten vermögen.
Ein anderer bekannter Vorschlag. die Enden keramischer Rohre mit aufgesetzten Metallkappen zu verbinden. besteht schließlich darin. auf das Rohrende eine dünne Fdelmetallschicht, einen sogenannten Aufglasurlüster, aufzubringen und diesen mit der -Metallkappe durch Lötung zu verbinden. Die Edelmetalle müssen dabei in die Unterglasur in Form von Resinaten oder ähnlichen organischen Verbindungen eingebrannt werden. Ein derartiges Verfahren ist aber umständlich und technisch und wirtschaftlich mit so erheblichen Nachteilen behaftet, daß es für den Erfindungszweck ungeeignet ist.
Die Uferwendung von Eisen gemäß der Erfindung zur Bildung der Zwischenschicht ist jedoch von den angegebenen Nachteilen frei: sie bringt außerdem den wichtigen Vorteil mit sich, daß man ohne weiteres eines der allgemein üblichen Metallspritzverfahren anwenden kann. Diese bequeme und zeitsparende -Methode ermöglicht bei Anwendung der Erfindung nicht nur auf einfache und einwandfreie preise die Herstellung vakuumdichter Lötverbindungen zwischen den Enden keramischer Schutzrohre von elektrischen Hochtemperaturheizkörpern einerseits und den auf sie aufgesetzten, zur Stromzu- und -ableitung dienenden Metallkappen andererseits, sondern sie schafft überhaupt erst die Voraussetzung für die Durchführung einer Massenfertigung solcher Lötverbindungen auf technisch und wirtschaftlich vorteilhaftem Wege.
Das Aufbringen der Eisenschicht an sich auf die Zwischenschicht oder Unterglasur bildet nicht den Gegenstand der Erfindung und kann auf verschiedene Weise, insbesondere durch Aufspritzen nachdem Schoopschen Verfahren auf die Unterglasur geschehen.
In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung hergestellte Verbindung schematisch dargestellt. r ist ein keramisches Rohr, 2 die darauf erzeugte Unterglasur. 3 die mit der Unterglasur 2 innig verbundene Eisenschicht. Auf das Ende des Rohres ist eine Metallkappe q. aufgesetzt und durch Löten mit der Eisenschicht 3 verbunden. Bei der Wahl der Unterglasur 2 ist auf die Schmelztemperatur des verwendeten Lotes Rücksicht zu nehmen. Es wird eine Unterglasur gewählt, deren Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt des verwendeten Lotes. Auf diese Weise wird vermieden, daß die innige Verbindung zwischen dem keramischen Körper der Unterglasur und der Eisenschicht 3 durch das spätere Anlöten des zweiten metallenen Körpers beeinträchtigt wird.
Wird z. B. zum Verbinden der Eisenschicht 3 mit dem Metallteil 4 Hartlot verwendet, so wird eine Unterglasur benutzt, deren Erweichungstemperatur zwischen etwa 750 und etwa r2oö°` C 'liegt. Dieser Anforderung genügen eine Anzahl von Scharffeuerglasuren, z. B. feldspathaltige Glasuren. Erfolgt dagegen das Verbinden der Eisenschicht 3 mit dem Konstruktionsteil 4 durch Weichlot, so werden Glasuren benutzt, deren Erweichungstemperatur je nach der Wahl des Lotes über 400 oder 5oo° C liegt. Für diesen Fall sind beispielsweise bleihaltige Glasuren geeignet.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum vakuumdichten Verbinden von Metallkappen mit den Enden keramischer Schutzrohre für elektrische Hochtemperaturheizleiter durch Verlöten, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr an seinen Enden in an sich bekannter Weise mit einer Glasur versehen wird, die nach dem Aufbringen einer Eisenschicht bis auf eine Temperatur erhitzt wird; bei der die Zwischenschicht (Glasur) erweicht oder reaktionsfähig ist, und welche zwischen der Schmelztemperatur der aufgebrachten Eisenschicht und der niedrigeren Schmelztemperatur des Lotes liegt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 137 831, 362 224, 535 66o, 577 128, 625 072; französische Patentschrift Nr. 759 476; britische Patentschrift Nr. 374431; USA.-Patentschriften Nr. I 281 917, I 787 749; Berdel: »Einfaches Chemisches Praktikum«, 1934, V. und VI. Teil, S. I28; Lange, O.: »Chemische Technologie«, Leipzig 1927, S.584.