DE969943C - Verfahren zur Erhoehung der Lebensdauer von elektrischen Widerstandsheizkammern, insbesondere Widerstandsoefen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 31. JULI 1958

B 28890 VIIId 121h

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sidh auf elektrische Widerstandsheizkörper, insbesondere für elektrische Muffelöfen.

Solche elektrische öfen bestehen im wesentlichen aus einer in einem Gehäuse angeordneten Heizkammer, bei welcher das elektrische Heizelement in den Wänden der Kammer in Isoliermaterial untergebracht ist. Zur Erzielung der in solchen öfen erforderlichen hohen Arbeitstemperatur ist der Widerstand des Heizelements in eine hochtemperaturbeständige keramische Masse, wie Tonerde u. dgl., die als Träger für den empfindlichen Widerstand an den Außenflächen der. Wände der Heizkammer dient, eingebettet.

Der Widerstand kann aus irgendeinem gebrauchliehen Metall in Draht- oder Bandform bestehen. Wegen der hohen obwaltenden Temperaturen werden horihschmelzende Metalle und Legierungen, vorzugsweise solche der Platingruppe, verwandt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ao darin, die praktische Lebensdauer der Heizkammer von öfen dieser Art zu erhöhen. Die Zeichnung veranschaulicht einen Muffelofen herkömmlicher Art, der ein Muffelrohr 1 aufweist, welches aus Aluminiumoxyd hergestellt sein kann, um welches ein Widerstandsdraht 2 gewunden ist, und der durch eine Außenumhülking 3, die aus Aluminiumoxydkitt bestehen kann, abgedeckt ist.

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Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die übliche Lebensdauer z. B. eines elektrischen Ofens d<er oben erwähnten Art bedeutend! erhöht wird, wenn man ihn einer anfänglichen Überhitzungs'behandlung unterzieht, bevor er seiner Bestimmung nach verwendet wird. Diese Behandlung wird vorzugsweise in der Herstellerfabrik vorgenommen und kann auf jede geeignete Art und Weise erfolgen, wie durch Anwendung einer Hochtemperaturflamme oder durch direkte elektrische Widerstandserhitzung mittels des eingebetteten Widerstandsdrahtes.

Es war bei der Herstellung von elektrischen Bügeleisen mit Aluminiumhülle bekannt, die AIuminiumhülle allein auf etwa 200⁰ C zu erhitzen, bevor die Isoliermasse für die Heizleiter eingebracht wurde. Auch ist es bekannt, zum Verbinden keramischer Formlinge mit Metallteilen, insbesondere mit Halterungs- und Anschlußdrähten, den Formling vor dem Brennen in der Scharffeuerperiode mit Löchern zu versehen und in diese ■ Löcher sodann die Metallteile, deren Schmelzpunkt über der Garbrandtemperatur der keramischen Formlinge liegt, dicht einzusintern. Demgegenüber ist das Verfahren zur Herstellung von Widerstandsheizkörpern vorzugsweise für Widerstandsöfen, erfindungsgemäß dadurch; gekennzeichnet, daß der gesamte Widerstandsheizkörper nach dem Einbetten des metallischen Heizleiters in die keramische Masse und deren üblichem Verfestigen durch Brennen vor der zubestimmten Verwendung in an sich bekannter Weise bei oberhalb der späteren normalen Betriebstemperatur liegender für das Metall des Heizleiters noch nicht schädlicher Temperatur entgast und gesintert ,wird. Es werden also die in ein hitzebeständiges keramisches Material eingebetteten Heizleiter selbst vor ihrer Ingebrauchnahme einer Erhitzung unterworfen, und zwar einer Erhitzung, die beispielsweise um 40 bis 50° C oberhalb der hohen Betriebstemperatur von elektrischen Widerstandsöfen, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des metallischen Heizleiters liegt, beispielsweise einer Erhitzung von 1600 bis 1650⁰C; und diese Erhitzung der eingebetteten Heizleiter wird so lange, beispielsweise für etwa 2 Stunden, fortgesetzt, bis unter einer Art Sinterwirkung eine dichte Verbindung zwischen der keramischen Einbettmasse und den Widerstandsheizleitern eingetreten ist und die Gase, die letztere umgeben, ausgetrieben sind.

Öfen der hier betrachteten Art werden von Zahnärzten, Laboratoriumsarbeitern, Schmucbherstellern und anderen für die verschiedensten. Zwecke, wie Härten und Glasieren von Porzellanzähnen, Schmelzen von Metallen, Aueglühen usw.» benutzt. Die großen technischen Vorteile, welche durch die Vorbehandlung gemäß der Erfindung erreicht werden, werden bestätigt durch die folgenden Prüfungsergebnisse.

•60 Sechs Muffelöfen wurden in genau der gleichen Weise hinsichtlich des Widerstandsdrahtmaterials zusammengesetzt, mit Tonerde gekittet und getrocknet. Alle Muffeln wurden mit chemisch reinem Platindraht von 0,508 mm Durchmesser umwunden. Drei der öfen wurden bei einer Temperatur von 1600 bis 1650⁰ C vorerhitzt und 2'Stunden lang in diesem Temperaturbereich gehalten. Darauf ließ man sie auf. Zimmertemperatur abkühlen. Dann wurden alle Öfen unter normalen Bedingungen auf 1500⁰ C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten, bis sie aufhörten zu arbeiten. Die vorbehandelten Öfen zeigten eine durchschnittliche Erhöhung der Lebensdauer von etwa 400% gegenüber den nicht behandelten Öfen. Nach dem Versagen der Öfen war die Tonerde der öfen, die einer Vorerhitzung unterworfen waren, sehr fest, und die Windungen des Platindrahtes- ließen sich nicht einfach abstreifen. In den unbehandelten Öfen konnten die Windungen nach dem Versagen der öfen verhältnismäßig leicht von der Tonerde abgestreift werden.

Außer geschmolzener Tonerde können andere hitzebeständige Materialien zum Einkitten des Widerstandes verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie, wie z. B. bei Keramikmaterialien, bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Widerstandfes genügend zusammensintern und dabei sich fest mit dem eingebetteten Widerstandsmaterial verbinden. Andere Metalle, außer Platinmetallen und deren Legierungen, die mit diesen hitzebeständigen Materialien verbunden werden können, sind Nickelchrom, Molybdän und Wolfram. Wenn andere Metalle als Platinmetalle mit solchen hitzebeständigen Materialien verbunden werden sollen, müssen auch· andere als die obenerwähnten Temperaturen angewendet werden. Beispielsweise verträgt Nickel-Chrom Temperaturen von 1600 bis 1650⁰ C nicht, kann aber mit keramischen Materialien verbunden und in diese eingebettet werden. Molybdän- oder Wolframwiderstände mit geschmolzener Magnesia bzw. geschmolzenem Zirkon- oder Thoroxyd ergeben bei einer Erhitzung auf Temperaturen von 1700 bis 2QOO⁰ C ähnliche Ergebnisse wie bei der oben beschriebenen Behandlung von Platin und Tonerde.

Das vorhergehend beschriebene Einbetten des Widerstandes schließt das völlige Bedecken der Wid'erstandsspirale durch das hitzebeständige Material ein.

Die Tatsache, daß unter dem Einfluß der hohen Temperatur eine Sinterung des hitzebeständigen Materials eintritt und die eingeschlossenen Gase ausgetrieben werden und zwischen Material und Widerstand eine sehr feste Bindung entsteht, ist nicht nur hinsichtlich der langen Lebensdauer von Vorteil. Sie gewährleistet vielmehr auch, wenn die Drahtspirale, wie vorher beschrieben, eingebettet wird, die Stabilisierung der Widerstandseigenschaften des Drahtes, die sich sonst bei längerem Gebrauch des Ofens so ändern, daß hinsichtlich der anwendbaren Stromstärke Vorsicht erforderlich ist. Mit anderen Worten, wenn Luft dem Draht benachbart ist, findet durch das Erhitzen eine Verflüchtigung des Drahtes unter entsprechender Verringerung seines Durchmessers und Änderung der Widerstandseigenschaften statt, was ein schließ-

liches Versagen des Widerstandes zur Folge hat, wogegen bei Anwendung -des Verfahrens gemäß dieser Erfindung dieser Vorgang im wesentlichen verhindert wird.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die besondere Anwendungsart, die vorstehend beschrieben und veranschaulicht ist. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Erfindung sind vielmehr sehr zahlreich. Außer in einem Ofen findet bei ίο vielen anderen Gelegenheiten eine Heizkammer Verwendung, wo dann das Verfahren dieser Erfindung zur Verlängerung der Lebensdauer des Apparates von Vorteil ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche·.

   r. Verfahren zur Herstellung von Widerstandsheizkörpern, vorzugsweise für Widerstandsöfen, mit in einem hochhitzebeetändigen keramischen, vornehmlich oxydischen Werkstoff eingebetteten und vorzugsweise auf einem Träger aufgewickelten elektrischen Heizleiter aus hochschmelzenden, wenigstens bis i6oo° C verwendbaren Metallen, insbesondere der Platingruppe und der VI. Nebengruppe des Periodischen Systems der Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Widerstandsheizkörper nach dem Einbetten des metallischen Heizleiters in die keramische Masse und deren üblichem Verfestigen durch Brennen vor der zubestimmten Verwendung in an sich bekannter Weise bei oberhalb der späteren normalen Betriebstemperatur liegender für das Metall des Heizleiters noch nicht schädlicher Temperatur entgast und gesintert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Heizkörper, bei denen Heizelemente aus Metallen der Platingruppe oder deren Legierungen in gebrannter Tonerde eingebettet sind, etwa 2 Stunden auf Temperaturen von etwa 1600 bis 1650° C gehalten werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Heizkörper, bei denen Heizelemente aus Molybdän- oder Wolframdraht in gebrannter Magnesia bzw. gebranntem Zirkon- oder Thoroxyd eingebettet sind, auf Temperatüren von 1700 bis 2000⁰ C gehalten werden.
4. 4. Anwendung des Verfahrens nach den An- ■ Sprüchen 1 bis 3 bei muffelrohrartigen Heizkörpern für Widerstandsöfen.

   In, Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 806806;
   deutsche Paitentanmeldung ρ 50077 VIIIc/2igD (bekanntgemacht am 23. 5. 1951).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 60S 657/384 10. (809 581/13 7.58)