DE806806C - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leichtmetallheizkoerpern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leichtmetallheizkörpern In der Elektrowärmetechnik finden Heizkörper aus Leichtmetall vermehrte Anwendung, so z. B. als Anpreßheizkörper für technische Zwecke, als Büglersohlen u. dgl. Besonders vorteilhaft treten dabei die Eigenschaften der hohen Wärmeleitfähigkeit, des geringen Gewichts, des Nichtrostens usw. in Erscheinung. Die Beheizung eines solchen Leichtmetallheizkörpers erfolgt einerseits in der Form, daß geeignete Rohrheizkörper in Leichtmetall eingegossen oder eingelegt sind, wobei auf guten Wärmekontakt Rücksicht zu nehmen ist. Andererseits können aber auch Heizstäbe an die zu beheizende Leichtmetallplatte großflächig angepreßt werden, wobei der Heizleiter auf Glimmer aufgewickelt oder in keramische Massen eingebettet sein kann. Im letzteren Fall werden z%yeckmäßigerweise in dem Leichtmetallkörper nutenartige Hohlräume geschaffen, in die die Heiz@yendeln samt Einbettmasse gelegt werden. Man wird hierbei entweder sog. Sti-eiclimassen oder beispielsweise hydraulisch zu yerpressende Massen verwenden. .
• Leider hat sich in der Praxis gezeigt, daß derartige keramische Einhettmassen bald nach der Inbetriebnahme eine starke Rissebildung aufweisen, sobald man einen Körper aus Leichtmetall wählt. Die Risse treten dagegen nicht auf, wenn man etwa einen normalen Graugußkörper verwendet. Die Erklärung dieser Erscheinung ist eindeutig darin zu suchen, daß z. B. der Ausdehnungskoeffizient des Aluminiums ein Mehrfaches von demjenigen des Gußeisens beträgt. Wenn also eine keramische Einhettmasse Verwendung findet, deren Ausdehnungskoeffizient außerordentlich klein ist, so müssen begreiflicherweise sehr nachteilige mechanische Spannungen in der Masse entstehen, sobald der Leichtmetallheizkörper erhitzt wird. Die eingepreßte Masse haftet nämlich sehr innig an den metallischen Berührungsflächen und wird infolgedessen mit steigender Erwärmung des Heizkörpers einer wachsenden Zugspannung ausgesetzt. Die inneren Kräfte können nur in begrenztem :Maße ausgehalten werden, bis schließlich eine Rissebildung zustande kommt. Versuche haben gezeigt, daß diese Risse immer quer zur Längsausdehnung der Nuten verliefen und nahezu gleichmäßige Abstände voneinander hatten.
• Sobald sich die beschriebenen Risse im Betrieb ausbilden, werden die Heizkörper unbrauchbar. Es wird nämlich nicht nur der eingebettete Heizleiter in seiner Lebensdauer gefährdet, sondern auch das elektrische Isolationsvermögen durch die Rissebildung wesentlich herabgesetzt.
• Um diese Nachteile zu vermeiden, findet ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leichtmetallheizkörpern mit in keramische Masse eingebetteten Heizleitern Anwendung, bei dem erfindungsgemäß der Leichtmetallkörper vor dem Einpressen der keramischen Masse erwärmt wird, wobei die Erwärmungstemperatur vorzugsweise über der Betriebstemperatur des Heizkörpers liegt.
• So kann der Leichtmetallkörper vor Beginn des Einpreßvorganges z. B. auf eine Temperatur von 200J C gebracht werden. Beim Einpressen füllt dann die keramische Masse die Hohlräume bei Abmessungen aus, die der erhöhten Temperatur entsprechen. Läßt man nun den Leichtmetallkörper auf Zimmertemperatur abkühlen, so wird er sich entsprechend seinem hohen Ausdehnungskoeffizienten stark zusammenziehen und dabei die eingebettete keramische 1lasse unter Druckspannung setzen. je größer die Abkühlung, d. h. die zu überbrückende Temperaturdifferenz ist, um so größer werden die Druckspannungen werden. Dabei wird jedoch die Preßmasse innig an den Nuteninnenwänden haftenbleiben und bei der Einbettmasse keine äußerlich sichtbare Veränderung eintreten.
• Sobald nun der Heizkörper an eine Stromquelle angeschlossen wird und sich erwärmt, wird der Leichtmetallkörper sich wieder ausdehnen, und die im kalten Zustand aufgetretenen Druckspannungen werden sich mindern. Wenn die Betriebstemperatur des Heizkörpers die Erwärmungstemperatur, welche beim Einpressen gewählt wurde, erreicht hat, sind die Druckspannungen bis auf Null abgesunken. Erst bei einer weiteren Steigerung der Betriebstemperatur würden allmählich in der keramischen Masse Zugspannungen entstehen, die zur Rissebildung führen können. Es wird also zweckmäßig sein, die Erwärmungstemperatur mindestens ebenso hoch wie die spätere Betriebstemperatur des Heizkörpers zu wählen.
• Nun könnte vermutet werden, daß die \@'armfestigkeit des Leichtmetallkörpers nicht ausreicht, um die in der keramischen Masse auftretenden erheblichen Druckspannungen aufzunehmen. In diesem Fall würde die erwartete Wirkung nicht eintreten.
• Zweckmäßig werden deshalb gemäß der Erfindung Leichtmetalle oder deren Legierungen mit hoher Warmfestigkeit verwendet, deren Festigkeit erst bei Temperaturen über 200° C wesentlich abnimmt. Wenn also die Erwärmungstemperatur nur etwa 200 bis 300° C beträgt, so bilden sich merkliche Druckspannungen im Innern der keramischen Masse erst aus, wenn die Temperatur des Leichtmetallkörpers wesentlich unter 200° C sinkt. je mehr sich die Druckspannungen bei der Abkühlung ausbilden, um so größer wird die Festigkeit des Leichtmetallkörpers, um so eher ist er also fähig, diesen Druckspannungen zu widerstehen.
• Die beschriebene Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil z. B. bei Büglersohlen verwenden, die sich auf die beschriebene Art und Weise billig mit Heizkörpern hoher Leistungsaufnahme ausstatten lassen und eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leichtmetallheizkörpern mit in keramische Masse eingebetteten Heizleitern, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtmetallkörper vor dem Einpressen der keramischen 1lasse erwärmt wird, wobei die Erwärmungstenperatur vorzugsweise über der Betriebstemperatur des Heizkörpers liegt.
2. 2. Heizkörper gemäß Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Leichtmetalle oder deren Legierungen mit hoher Warmfestigkeit verwendet werden.