DE963264C

DE963264C - Elektrischer Heizkoerper

Info

Publication number: DE963264C
Application number: DEA16636A
Authority: DE
Inventors: Goesta Hildebrand; Nils Goesta Rehnqvist
Original assignee: Kanthal AB
Current assignee: Kanthal AB
Priority date: 1952-10-08
Filing date: 1952-10-08
Publication date: 1957-05-02

Description

Elektrischer Heizkörper Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heizkörper von dem Typ, welcher aus mindestens einem metallischen Widerstandsdraht besteht, der in eine elektrisch isolierende, wärmeübertragende Masse eingebettet ist, welsche von einer metallischen Hülle umgeben ist. Der Widerstandsdraht ist gewöhnlich schraubenförmig gewunden- und wurde bisher aus einer Eisen-Chrom-Legierung hergestellt. Die Einibettungsmasse ist keramischen Typs und besteht aus einem feinkörnigen Metalloxyd, wie Mg0, Al203 oder einer Mischung davon, eventuell versetzt mit einem Bindemittel zur Erhöhung der Plastizität. Die umgebende metallische Schutzhülle schließlich hat im allgemeinen die Form eines Rohres, das aus einer feuerfesten Legierung besteht. Bei derartigen elektrischen; Heizkörpern kommt es vor, daß die Einbeütungsmasse nach einiger Zeit verschlechtert oder zerstört wd,rd, was darauf zurückzuführen ist, daß gewisse Oxyde, vor allem Chrom- oder Eisenoxyde, in dieselbe hineindringen. Besonders Chromoxyde haben, ein erhebliches elektrisches Leitungsvermögen, und verschlechtern infolgedessen das Isoliierungsvermögen der Einbettungsmasse.
Versuche haben ergeben, saß dieser Nachbeil vermindert wird, wenn der Wid:erstandsdra'ht aus einer an und für sieh bekannten Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung hergestellt wird. Beim Erhitzen, oxydiert Aluminium leicht zu Aluminiumoxyd, welches einen hohen elektrischen Leitungswiderstand aufweist, und dadurch bildet sich rund um den Widerstandsdraht eine aus Aluminiumoxyd bestehende Schutzschicht, welche das Eindringen der erwähnten schädlichen Oxyde in die isolierende Masse verhindert.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß nach einiger Zeit eine Zerstörung des Heizkörpers eintreten kann, auch wenn der Widerstandsdraht aus einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung hergestellt worden ist. Der Grund? dürfte sein, daß die Schutzschicht aus Aluminium sich allmählich vom Draht ablöst und dann nicht in demselben Maße regeneriert wird wie sie abgeschält wird. Dieses dürfte wiederum darauf beruhen, daß nicht immer eine ausreichende Sauerstoffmenge anwesend ist, nachdem die ursprüngliche, aus eingeschlossener Luft stammende Sauerstoffmenge verbraucht wurde. In diesem Falle besteht also die Atmosphäre in dem Heizkörper hauptsächlich aus Stickstoff, der mit dem Widerstandsdraht reagiert und ihn allmählich zerstört. Folglich ist es von wesentlicher Bedeutung, daß die Schutzschicht aus Aluminiumoxyd nach und nach regeneriert wird.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die geschilderten Nachteile zu beseitigen und einen Heizkörper der gekennzeichneten. Art von erheblich größerer Lebensdauer zu schafften. Die Erfindung betrifft einen: elektrischen Heizkörper aus mindestens einem metallischen Widerstandsdraht, der in eine elektrisch isolierende wärmeübertragende Masse, wie Mg O, Ale 03 oder eine Mischung davon eingebettet ist, welche von einer geschlossenen metallischen Hülle umgeben ist. Erfindungsgemäß ist der Widerstandsdraht, der aus einer Eisen, Chrom, Aluminium sowie gegebenenfalls auch andere Zusätze enthaltenden Legierung besteht, in einer oxydierenden Atmosphäre von für die Aufrechterhaltung der Oxydation am Widerstandsdraht ausreichender Menge angeordnet, welche durch Einfüllen von Sauerstoff in die Hülle des Heizkörpers vor ihrem Zuschließen oder durch vorheriges Einbringen eines beim Erhitzen Sauerstoff abgebenden Stoffes in den Heizkörper geschaffen bzw. dort aufrechterhalten wird.
Die für den Widerstandsdraht verwendete Legierung kann. beispielsweise 5 bis 30% Cr, 2 bis 9% A1 untd Rest hauptsächlich Fe enthalten. Eine vorzugsweise verwendete Zusammensetzung ist 15 bis 250/a Cr, 3 bis 6% Al, o bis 3% Co und der Rest Fe sowie Zusätze gewisser anderer- Stoffe, wie z. B. Zr, Ca, Th und Ce zur Erhöhung der Feuerfestigkeit und/oder Ti, Nb und Ta zum Verbessern der mechanischen Festigkeit. Außerdem kommen solche Zusätze und Verunreinigungen, die in Stählen, normal sind, in geringen oder mäßigen Mengen vor, wie z. B. Si, Mn, S und, P. Legierungen diesen Typs sind an sich bereits auf anderen Gebieten bekannt. Die für die Hülle verwendete Legierung kann z. B. aus Eisten, Chrom und Nickel oder aus Eisen, Chrom, Aluminium sowie eventuell Kiesel bestehern.
Der erforderliche Sauerstoffüberschuß im Element wird dadurch erreicht, daß die Hülle vor dem Zuschließen mit Sauerstoff gefüllt wird. Es ist dabei zweckmäßig, zuerst die Luft aus dem Element zu entfernen, entweder durchEvakuierung oderDurch= blasen von Sauerstoff, so daß der Stickstoff zum größten Teil entfernt wird. Danach wird das Element mit Sauerstoffgas gefüllt, dessen Druck der Festigkeit der Hülle bei der Arbeitstemperatur des Heizkörpers angepaßt wird.
Nach einem anderen Verfahren wird ein beim Erhitzen des Heizkörpers Sauerstoff abgebender Stoff in die Hülle eingeführt. Solche Stoffe, die in die Einbettungsmasse eingemischt werden können, sind z. B. Ba 02, CaO., vorzugsweise MnO.. Es ist dabei zweckmäßig, vor dem Zuschließen des Rohres die Luft aus demselben zu entfernen. Die Menge Sauerstoff abgebender Stoffe soll so groß sein, daß die entwickelte Sauerstoffmenge ausreicht, um die gewünschte Oxydschicht an dem Widerstandsmaterial auszubilden und beizubehalten, aber nicht größer, als daß der Druck der Festigkeit der Hülle bei der betreffenden Temperatur angepaßt wird. Mn 02 kann z. B. in einer Menge von etwa r %, auf das Gewicht der Einbettungsmasse gerechnet, verwendet werden.
Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, dafür Sorge zu tragen, daß eine Schutzoxydschicht im voraus an dem Widerstandsdraht gebildet wird. Zu diesem Zweck kann man den Draht vor dem Einbetten in die Isoliermasse in oxydierender Atmosphäre, wie z. B. Luft, erhitzen, und fernerhin kann der Widerstandsdraht mit oder ohne eine solche ausgebildete Oxydschicht vor dem Einbetten mit einem Sauerstoff abgebenden Stoff überzogen werden, z. B. durch Eintauchen des Drahtes in eine Aufschlämmung des betreffenden Stoffes.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Elektrischer Heizkörper, bestehend aus mindestens einem metallischen Widerstandsdraht, der in eine elektrisch isolierende wärmeübertragende Masse, wie Mg O, A1203 oder eine Mischung davon eingebettet ist, die von einer geschlossenen metallischen Hülle umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht, der aus einer Eisen, Chrom, Aluminium sowie gegebenenfalls auch andere Zusätze enthaltenden Legierung besteht, in einer oxydierenden Atmosphäre von für die Aufrechterhaltung der Oxydation am Widerstandsdraht ausreichender Menge angeordnet ist, welche durch Einfüllen von Sauerstoff in die Hülle des Heizkörpers vor ihrem Zuschließen oder durch vorheriges Einbringen eines beim Erhitzen Sauerstoff abgebenden Stoffes in den Heizkörper geschaffen bzw. dort aufrechterhalten wird.
2. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Erhitzen Sauerstoff abgebende Stoff Mn 02, Ba 02 oder Cä.02 ist.
3. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstgndsdraht vor dem Einbetten durch Erhitzen in Luft oder einem anderen oxydierenden Gas .mit einer oxydischen Schutzschicht überzogen ist. q..
Elektrischer Heizkörper nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet daß der Widerstandsdraht vor dem Einbetten mit einem Sauerstoff abgebenden Stoff überzogen ist.
5. Elektrischer Heizkörper nach Anspruch. z, dadurch gekennzeichnet, däß der Widerstandsdraht aus einer Legierung besteht, die Eisen als Grundmetall und außerdem 5 bis 3o % Chrom, a bis 9 % Aluminium und eventuell andere Zusätze zum Erhöhen der Feuerfestigkeit undVerbessern der mechanischenEigenschaften enthält.