EP1168418B1 - Infrarotstrahler - Google Patents

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EP1168418B1
EP1168418B1 EP01113703A EP01113703A EP1168418B1 EP 1168418 B1 EP1168418 B1 EP 1168418B1 EP 01113703 A EP01113703 A EP 01113703A EP 01113703 A EP01113703 A EP 01113703A EP 1168418 B1 EP1168418 B1 EP 1168418B1
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EP
European Patent Office
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heating element
infrared radiator
radiator according
glass tube
quartz glass
Prior art date
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EP01113703A
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English (en)
French (fr)
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EP1168418A1 (de
Inventor
Siegfried Grob
Joachim Scherzer
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Heraeus Noblelight GmbH
Original Assignee
Heraeus Noblelight GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K7/00—Lamps for purposes other than general lighting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/18—Mountings or supports for the incandescent body
    • H01K1/24—Mounts for lamps with connections at opposite ends, e.g. for tubular lamp
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/02—Details
    • H05B3/04—Waterproof or air-tight seals for heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/032—Heaters specially adapted for heating by radiation heating

Definitions

  • the invention relates to an infrared radiator with a arranged in a quartz glass tube, carbon fiber-containing heating element, the ends of which is connected to leading through the wall of the quartz glass tube contact elements.
  • the invention further relates to a method for operating such an infrared radiator.
  • Infrared radiators of the type mentioned are for example made DE 198 39 457 A1 known. They have helical heating elements made of carbon fibers. Such carbon fibers have the advantage that they allow rapid temperature changes, so are characterized by a high reaction rate.
  • the known carbon radiator has a relatively high radiant power due to its spiraling and the associated large surface and is suitable for operating at temperatures below 1000 ° C. In the practical design, temperatures of the heating element of max. 950 ° C preferred. Due to these upper temperature limits, the achievable radiant power is limited.
  • Similar infrared radiators are in DE 44 19 285 A1 described.
  • a carbon band is formed meandering from several contiguous sections.
  • Out GB 2 233 150 A Infrared radiators are also known in which the heating element is designed as a carbon band.
  • Out DE-GM 1 969 200 as well as out GB 1 261 748 and EP 163 348 A1 Infrared radiators are known with metallic heating elements. These can only achieve limited radiant power due to a relatively low surface area. In particular, from the latter two publications, it is known to form the heating elements so that they touch the surrounding quartz tube in places and supported there.
  • quartz tubes recrystallize easily above about 1000 ° C, especially when touched, so that they become unusable.
  • the object of the present invention is to provide an improved infrared radiator, in particular with higher radiant power and a long service life, and to provide a method for its operation.
  • the heating element is arranged at a distance from the wall of the quartz glass tube and that the heating element is centered by means of spacers to the axis of the quartz glass tube, although the spacers represent thermal bridges.
  • the inner diameter of the quartz glass tube is at least 1.5 times as large as the diameter of the spiral or helix of the heating element.
  • the temperature of the heating element can be increased to well above 1000 ° C.
  • the temperature of the heating element can be increased to temperatures above 1500 ° C, so that the radiant power, which is proportional to the 4th power of the absolute temperature increases accordingly.
  • the spacers are formed of molybdenum and / or tungsten and / or tantalum or an alloy of at least two of these metals. It has been found that such spacers on the one hand have a high thermal stability, but on the other hand heating of the quartz glass tube to recrystallization is avoided.
  • the spacers have at least on their side facing the heating element such an extension in the longitudinal direction of the heating element, which is greater than the distances formed in this longitudinal direction between the turns of the heating element. This will Even with vibration slipping of the spacers in the spaces between the individual turns avoided.
  • heating element and spacers ceramic, in particular alumina or zirconia, as this increases the life of the heating element and premature burning is prevented.
  • the contact elements are formed at their ends connected to the heating element made of resilient material in order to ensure a reliable fixation of the Kunststoffele-trained elements before welding them to other contacts.
  • molybdenum can be used as the resilient material.
  • the ends of the contact elements, which are connected to the heating element, according to the invention formed as these ends of the heating element encompassing sleeves, wherein the sleeves molybdenum can be formed.
  • graphite in particular as graphite paper, is arranged between the ends of the heating element and the contact elements in order to optimize the galvanic contact between the contact elements and the carbon fibers of the heating element.
  • the heating element expediently consists essentially or exclusively of carbon fibers.
  • a noble metal paste and / or a metallic coating applied to the ends of the heating element can be arranged between the graphite and the heating element.
  • the metallic coating of nickel or a noble metal may be formed and preferably applied by electroplating.
  • a welding of the contact parts can be done by resistance welding or laser welding.
  • the object is achieved for the method for operating an infrared radiator in that the heating element to a temperature of greater than 1000 ° C, preferably greater than 1500 ° C, heated.
  • Fig. 1 an inventive infrared radiator is shown.
  • a quartz glass tube 1 is arranged as a heating element 2, a coiled carbon ribbon, which is held with spacers 3 spaced from the wall of the quartz glass tube 1.
  • the heating element 2 is connected to contact elements 4, wherein the band contact is formed as a sleeve 5 made of molybdenum.
  • a terminal lug 6 leads out, from which contacts 7 are led out to the outer terminals 10 via molybdenum sealing foils 8 within the pinch region 9 of the quartz glass tube 1.
  • Carbon radiator with coiled heating elements according to Fig. 1 have about 2.5 to 3 times larger surface area and thus 2.5 to 3 times greater power density compared to carbon radiators with a non-coiled band. Even with respect to infrared radiators with metallic heating elements equipped with Carbonbändem as a heating element infrared radiators have a much higher power density. Thus, a substantially lower temperature of the carbon ribbons as a heating element is required over heating elements formed of metal to achieve the same power density. In specific cases were Achieved power densities of 900 kW / m 2 at tungsten halogen lamps at about 3000 Kelvin, while the corresponding coiled carbon ribbon for the same power density only had to be brought to a temperature of about 2170 Kelvin.
  • the in Fig. 1 shown infrared radiator can be operated at temperatures> 1000 ° C.
  • a ratio of the inner diameter of the quartz glass tube to the diameter of the helix of the heating element of at least 1.5, in particular of 1.7 is necessary.
  • the heating element can be operated with temperatures of> 1500 ° C.
  • the spacers 3 are made of molybdenum, for example. There are also tungsten or tantalum or alloys of said metal in question. The expansion of the spacers 3 in the axial direction is greater than the axial gap between two Walker mindfullabchangingen the heating elements 2. Between the individual spacers 3 and the heating element 2 each have an insulating ceramic insert 11 is arranged to damage the heating element 2 and thus a premature failure avoid.
  • the ceramic insert is made of alumina or zirconia, depending on the intended operating temperature.
  • FIG. 2 shows a very simple and inexpensive embodiment.
  • Fig. 3 shows this embodiment with a ceramic insert 11.
  • the in the Fig. 2 to 8 Embodiments shown are preferably made of metals, with more complicated embodiments, as shown in the Fig. 4 to 8 are shown, may be welded together from individual parts.
  • the in Fig. 4 shown spacers is particularly stable due to its concentric design and 2-sided fixation of the inner ring, as well as the spacer according to Fig. 7 in which an annular part 12 is surrounded by a triangle 13.
  • the contact area between the spacer 3 and the quartz glass tube 1 is particularly low.
  • FIG. 5 and 6 are very similar, with both an inner ring 14 of spring arms 15, 15 'is surrounded, which support the inner ring 14 against the quartz glass tube 1.
  • Fig. 8 shows a further embodiment in which two rings 14, 14 'are arranged concentrically with each other.
  • a spacer 3 made of a ceramic material (alumina or zirconia) is shown.
  • This spacer has openings 16, which prevent the formation of several separate spaces within the radiator. The openings allow easy evacuation of the quartz glass tube.
  • FIG. 10 shows a contact element 4 made of a resilient material, such as molybdenum.
  • Fig. 11 shows the contact element, which is pushed over the carbon band of the heating element 2 and this includes on both sides. Between both materials graphite paper 17 is laid to improve the contact. This layer composite is compressed and welded at the weld designated by "X" 18 by resistance welding or laser welding, wherein the two legs of the contact element are directly connected to each other and the carbon band of the heating element 2 and the graphite paper 17 between them.
  • Fig. 12 shows the schematic view of this contact, wherein the welds 18 are marked. In this case, the sectional view taken along the line AA in Fig. 13 shown.
  • FIGS. 14 and 15 show a further embodiment of the contact, wherein Fig. 15 a section along the line AA Fig. 14 shows.
  • the carbon coil of the heating element 2 is surrounded by a sleeve 5.
  • the sleeve 5 is made of molybdenum.
  • an inner sleeve 19 is arranged in the region of the sleeve 5, which opens into the connecting lug 6 leading to the outside.
  • graphite paper 17 is arranged. The layers are close together, the distances in the drawings ( Fig.
  • the heating element 2 may be a noble metal paste or on the ends of the heating element 2 applied metallic coating, preferably of nickel or a noble metal, may be arranged, wherein the metallic coating may be applied galvanically to the heating element.
  • This coating or the noble metal paste can be arranged both on the inner and on the outer side of the heating element 2, that is, both between the heating element 2 and the inner sleeve 19 and between the heating element 2 and the outer sleeve 5.
  • the coating or the precious metal paste are not shown in the figures for clarity.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Infrarotstrahler mit einem in einem Quarzglasrohr angeordneten, Carbonfasem enthaltenden Heizelement, dessen Enden mit durch die Wand des Quarzglasrohres führenden Kontaktelementen verbunden ist. Die Erfindung bezieht sich desweiteren auf ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Infrarotstrahlers.
  • Infrarotstrahler der genannten Art sind beispielsweise aus DE 198 39 457 A1 bekannt. Sie weisen spiralförmige Heizelemente aus Carbonfasem auf. Solche Carbonfasem haben den Vorteil, dass sie schnelle Temperaturwechsel zulassen, sich also durch eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit auszeichnen. Der bekannte Carbonstrahler weist aufgrund seiner Wendelung und der damit verbundenen großen Oberfläche eine relativ hohe Strahlungsleistung auf und ist geeignet zum Betreiben bei Temperaturen unterhalb von 1000°C. In der praktischen Ausführung sind Temperaturen des Heizelementes von max. 950°C bevorzugt. Aufgrund dieser Temperaturobergrenzen ist die erreichbare Strahlungsleistung begrenzt.
  • Ähnliche Infrarotstrahler sind in DE 44 19 285 A1 beschrieben. Hier wird ein Carbonband mäanderförmig aus mehreren zusammenhängenden Teilabschnitten gebildet. Aus GB 2 233 150 A sind ebenfalls Infrarotstrahler bekannt, bei denen das Heizelement als Carbonband ausgebildet ist. Aus DE-GM 1 969 200 sowie aus GB 1 261 748 und EP 163 348 A1 sind Infrarotstrahler mit metallischen Heizelementen bekannt. Diese können aufgrund einer relativ geringen Oberfläche auch nur begrenzte Strahlungsleistung erzielen. Insbesondere aus den beiden letztgenannten Druckschriften ist es bekannt, die Heizelemente so auszubilden, dass sie das sie umgebende Quarzrohr stellenweise berühren und sich dort abstützen.
  • Generelles Problem von Infrarotstrahler ist es, dass Quarzrohre oberhalb von etwa 1000°C, insbesondere bei Berührung, leicht rekristallisieren, so dass sie unbrauchbar werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Infrarotstrahler, insbesondere mit höherer Strahlungsleistung und langer Lebensdauer bereitzustellen, sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb anzugeben.
  • Die Aufgabe wird für den Infrarotstrahler dadurch gelöst, dass das Heizelement beabstandet von der Wand des Quarzglasrohres angeordnet ist und dass das Heizelement mittels Abstandshaltern zu der Achse des Quarzglasrohres zentriert ist, trotzdem die Abstandshalter Wärmebrücken darstellen. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass dadurch die Temperatur des Heizelementes wesentlich erhöht werden kann, ohne dass das Quarzglasrohr rekristallisiert, da die die Rekristallisation auslösende Berührung durch das Heizelement (Kohlenstofffasern) verhindert wird. Erfindungsgemäß und vorteilhaft für das Erreichen einer hohen Strahlungsleitung, weist das Heizelement die Form eines spiralförmigen oder gewendelten Bandes auf.
  • Zweckmäßig ist es, dass der Innendurchmesser des Quarzglasrohres mindestens 1,5 mal so groß ist wie der Durchmesser der Spirale oder Wendel des Heizelementes. Bei einem solchen Abstand, vorzugsweise bei einem solchen Durchmesserverhältnis, vorzugsweise bei einem Verhältnis von etwa 1,7 kann die Temperatur des Heizelementes auf deutlich mehr als 1000°C erhöht werden. Bei einem Durchmesserverhältnis von etwa 2,5 kann die Temperatur des Heizelementes auf Temperaturen oberhalb 1500°C erhöht werden, so dass die Strahlungsleistung, die der 4. Potenz der absoluten Temperatur proportional ist, entsprechend steigt.
  • Vorteilhafter Weise sind die Abstandshalter aus Molybdän und/oder Wolfram und/oder Tantal oder einer Legierung aus mindestens zwei dieser Metalle gebildet. Es hat sich gezeigt, dass derartige Abstandshalter einerseits eine hohe thermische Stabilität aufweisen, andererseits jedoch eine Erhitzung des Quarzglasrohres bis zur Rekristallisation vermieden wird.
  • Insbesondere ist es von Vorteil für eine stabile Anordnung des Heizelementes, dass die Abstandshalter zumindest an ihrer dem Heizelement zugewandten Seite eine solche Ausdehnung in Längsrichtung des Heizelementes aufweisen, die größer ist als die in dieser Längsrichtung gebildeten Abstände zwischen den Windungen des Heizelementes. Dadurch wird auch bei Vibrationen ein Abrutschen der Abstandshalter in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen vermieden.
  • Es ist zweckmäßig, zwischen Heizelement und Abstandshaltern Keramik, insbesondere Aluminiumoxid oder Zirkondioxid anzuordnen, da dadurch die Lebensdauer des Heizelementes erhöht wird und einvorzeitiges Durchbrennen verhindert wird.
  • Erfindungsgemäß werden die Kontaktelemente an ihren mit dem Heizelement verbundenen Enden aus federndem Material ausgebildet, um eine zuverlässige Fixierung der Kontaktele-ausgebildet mente vor deren Verschweißen mit weiteren Kontakten zu gewährleisten. Insbesondere kann als federndes Material Molybdän verwendet werden.
  • Die Enden der Kontaktelemente, die mit dem Heizelement verbunden sind, werden erfindungsgemäß als diese Enden des Heizelementes umgreifende Hülsen ausgebildet, wobei die Hülsen Molybdän gebildet sein können.
  • Es hat sich von Vorteil erwiesen, dass zwischen den Enden des Heizelementes und den Kontaktelementen Grafit, insbesondere als Grafitpapier, angeordnet ist, um den galvanischen Kontakt zwischen den Kontaktelementen und den Carbonfasern des Heizelementes zu optimieren. Das Heizelement besteht zweckmäßigerweise im wesentlichen oder ausschließlich aus Carbonfasem.
  • Zwischen dem Grafit und dem Heizelement kann eine Edelmetallpaste und/oder ein auf den Enden des Heizelementes aufgebrachter metallischer Überzug angeordnet sein. Wobei der metallische Überzug aus Nickel oder einem Edelmetall gebildet und vorzugsweise galvanisch aufgebracht sein kann.
  • Dadurch wird die Kontaktierung weiter verbessert. Eine Verschweißung der kontaktgebenden Teile kann mittels Widerstandsschweißung oder Laserschweißung erfolgen.
  • Die Aufgabe wird für das Verfahren zum Betreiben eines Infrarotstrahlers dadurch gelöst, dass das Heizelement auf eine Temperatur von größer als 1000°C, vorzugsweise größer als 1500°C, erhitzt wird.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen gewendelten Carbonstrahler,
    Fig. 2 bis 9
    verschiedene Ausführungsformen für Abstandshalter,
    Fig. 10
    ein Kontaktelement,
    Fig. 11
    die Anordnung eines Kontaktelementes an dem Heizelement,
    Fig. 12
    die schematische Ansicht einer Kontaktierung,
    Fig. 13
    einen Schnitt durch die Kontaktierung mit Schweißstelle,
    Fig. 14
    eine Kontaktierung des Heizelementes und
    Fig. 15
    eine schematische Schnittdarstellung der Kontaktierung.
  • In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Infrarotstrahler dargestellt. In einem Quarzglasrohr 1 ist als Heizelement 2 ein gewendeltes Carbonband angeordnet, das mit Abstandshaltern 3 von der Wand des Quarzglasrohres 1 beabstandet gehalten wird. An seinen Enden ist das Heizelement 2 mit Kontaktelementen 4 verbunden, wobei die Bandkontaktierung als Hülse 5 aus Molybdän ausgebildet ist. Aus der Hülse 5 führt eine Anschlußfahne 6 heraus, von der aus Kontakte 7 über Molybdändichtungsfolien 8 innerhalb des Quetschungsbereiches 9 des Quarzglasrohres 1 nach außen zu den äußeren Anschlüssen 10 geführt sind.
  • Carbonstrahler mit gewendelten Heizelementen gemäß Fig. 1 weisen gegenüber Carbonstrahlern mit einem ungewendelten Band eine etwa 2,5- bis 3-fach größere Oberfläche und damit 2,5- bis 3-fach größere Leistungsdichte auf. Auch gegenüber Infrarotstrahlern mit metallischen Heizelementen weisen mit Carbonbändem als Heizelement ausgestattete Infrarotstrahler eine wesentlich höhere Leistungsdichte auf. So ist eine wesentlich niedrigere Temperatur der Carbonbänder als Heizelement notwendig gegenüber Heizelementen, die aus Metall gebildet sind, um die gleiche Leistungsdichte zu erreichen. In konkreten Fällen wurden Leistungsdichten von 900 kW/m2 bei Wolfram-Halogenstrahlern bei etwa 3000 Kelvin erzielt, während das entsprechend gewendelte Carbonband für die gleiche Leistungsdichte lediglich auf eine Temperatur von etwa 2170 Kelvin gebracht werden musste.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Infrarotstrahler kann bei Temperaturen > 1000°C betrieben werden. Hierfür ist ein Verhältnis des Innendurchmessers des Quarzglasrohres zu dem Durchmesser der Wendel des Heizelementes von mindestens 1,5, insbesondere von 1,7 notwendig. Bei einem Durchmesserverhältnis von mindestens 2,5 kann das Heizelement mit Temperaturen von > 1500°C betrieben werden.
  • Die Abstandshalter 3 sind beispielsweise aus Molybdän. Es kommen auch Wolfram oder Tantal bzw. Legierungen der genannten Metalls in Frage. Die Ausdehnung der Abstandshalter 3 in axialer Richtung ist größer als der axiale Zwischenraum zwischen zwei Heizwendelabschnitten der Heizelemente 2. Zwischen den einzelnen Abstandshaltern 3 und dem Heizelement 2 ist jeweils ein isolierender Keramikeinsatz 11 angeordnet, um eine Schädigung des Heizelementes 2 und damit einen vorzeitigen Ausfall zu vermeiden. Der Keramikeinsatz ist aus Aluminiumoxid oder Zirkondioxid hergestellt, je nach beabsichtigter Betriebstemperatur.
  • Verschiedene spezielle Ausführungsformen der Abstandshalter 3 sind in den Fig. 2 bis 9 dargestellt. Fig. 2 zeigt eine sehr einfache und kostengünstige Ausführungsform. Fig. 3 zeigt diese Ausführungsform mit einem Keramikeinsatz 11. Die in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Ausführungsformen sind vorzugsweise aus Metallen hergestellt, wobei kompliziertere Ausführungsformen, wie sie in den Fig. 4 bis 8 dargestellt sind, aus einzelnen Teilen zusammengeschweißt sein können. Der in Fig. 4 dargestellte Abstandshalter ist aufgrund seiner konzentrischen Ausbildung und 2-seitigen Fixierung des Inneren Ringes besonders stabil, ebenso wie der Abstandshalter gemäß Fig. 7, bei dem ein ringförmiger Teil 12 von einem Dreieck 13 umgeben ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Kontaktfläche zwischen dem Abstandshalter 3 und dem Quarzglasrohr 1 besonders gering. Die Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 sind sehr ähnlich, wobei bei beiden ein innerer Ring 14 von Federarmen 15;15' umgeben ist, die den inneren Ring 14 gegen das Quarzglasrohr 1 abstützen. Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der zwei Ringe 14;14' konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  • In Fig. 9 ist ein Abstandshalter 3 aus einem keramischen Material (Aluminiumoxid oder Zirkondioxid) dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Anordnung eines zusätzlichen Keramikeinsatzes, 11 nicht erforderlich. Dieser Abstandshalter weist Öffnungen 16 auf, die verhindern, dass innerhalb des Strahlers mehrere voneinander abgeschlossene Räume entstehen. Die Öffnungen ermöglichen ein problemloses Evakuieren des Quarzglasrohres 1.
  • Eine Ausführungsform der Carbonwendelkontaktierung ist in den Fig. 10 bis 13 dargestellt. Fig. 10 zeigt ein Kontaktelement 4 aus einem federnden Material, beispielsweise aus Molybdän. Fig. 11 zeigt das Kontaktelement, das über das Carbonband des Heizelementes 2 geschoben ist und dieses beidseitig umfasst. Zwischen beiden Materialien ist Grafitpapier 17 zur Verbesserung der Kontaktierung gelegt. Dieser Schichtverbund wird zusammengedrückt und an der mit "X" bezeichneten Schweißstelle 18 mittels Widerstandsschweißen order Laserschweißen verschweißt, wobei die beiden Schenkel des Kontaktelementes direkt miteinander verbunden werden und das Carbonband des Heizelementes 2 sowie das Graphitpapier 17 zwischen sich einschließen. Fig. 12 zeigt die schematische Ansicht dieser Kontaktierung, wobei die Schweißstellen 18 markiert sind. Dabei ist die Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 13 dargestellt. Fig. 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform der Kontaktierung, wobei Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 14 zeigt. Dabei ist die Carbonwendel des Heizelementes 2 von einer Hülse 5 umgeben. Zwischen der Hülse 5 und der Carbonwendel des Heizstrahlers 2 ist Grafitpapier 17' angeordnet. Die Hülse 5 ist aus Molybdän hergestellt. Im Inneren des Heizelementes 2 ist im Bereich der Hülse 5 eine innere Hülse 19 angeordnet, die in die nach außen führende Anschlussfahne 6 mündet. Zwischen der inneren Hülse 19 und dem Heizelement 2 ist ebenfalls Grafitpapier 17 angeordnet. Die Schichten liegen dicht aufeinander, die Abstände in den Zeichnungen (Fig. 11, 13 und 15) sind lediglich der besseren Übersicht halber vorhanden. Zwischen dem Grafitpapier 17; 17' und dem Heizelement 2 kann eine Edelmetallpaste oder ein auf den Enden des Heizelementes 2 aufgebrachter metallischer Überzug, vorzugsweise aus Nickel oder einem Edelmetall, angeordnet sein, wobei der metallische Überzug galvanisch auf das Heizelement aufgebracht sein kann. Dieser Überzug bzw. die Edelmetallpaste kann sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Seite des Heizelementes 2 angeordnet sein, d.h. sowohl zwischen dem Heizelement 2 und der inneren Hülse 19 als auch zwischen dem Heizelement 2 und der äußeren Hülse 5. Der Überzug bzw. die Edelmetallpaste sind der besseren Übersicht halber in den Figuren nicht dargestellt.

Claims (13)

  1. Infrarotstrahler mit einem in einem Quarzglasrohr angeordneten, Carbonfasern enthaltenden Heizelement, dessen Enden mit durch die Wand des Quarzglasrohres führenden Kontaktelementen verbunden sind, und wobei das Heizelement (2) die Form eines spiralförmigen oder gewendelten Bandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) beabstandet von der Wand des Quarzglasrohres (1) angeordnet ist und dass das Heizelement (2) mittels Abstandhaltern (3) zu der Achse des Quarzglasrohres (1) zentriert angeordnet ist und wobei die Kontaktelemente (4) an ihren mit dem Heizelement (2) verbundenen Enden aus federndem Material gebildet sind, wobei die Enden der Kontaktelemente (4), die mit dem Heizelement (2) verbunden sind, als die Enden des Heizelementes (2) umgreifende Hülsen (5) ausgebildet sind.
  2. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Quarzglasrohres (1) mindestens 1,5 mal so groß ist wie der Durchmesser der Spirale oder Wendel des Heizelementes (2).
  3. Infrarotstrahler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) aus Molybdän und/oder Wolfram und/oder Tantal oder einer Legierung aus diesen Metallen gebildet sind.
  4. Infrarotstrahler nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (3) zumindest an ihrer dem Heizelement (2) zugewandten Seite eine solche Ausdehnung in Längsrichtung des Heizelementes (2) aufweisen, die größer ist als die in dieser Längsrichtung gebildeten Abstände zwischen den Windungen des Heizelementes (2).
  5. Infrarotstrahler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Heizelement (2) und Abstandshaltern (3) Keramik (11), insbesondere Aluminiumoxid oder Zirkondioxid, angeordnet ist.
  6. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Material aus Molybdän gebildet ist.
  7. Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (5) aus Molybdän gebildet sind.
  8. Infrarotstrahler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden des Heizelementes (2) und den Kontaktelementen (4) Grafit, insbesondere als Grafitpapier (17;17') angeordnet ist.
  9. Infrarotstrahler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grafit und dem Heizelemente (2) eine Edelmetallpaste und/oder ein auf den Enden des Heizelementes (2) aufgebrachter metallischer Überzug angeordnet ist.
  10. Infrarotstrahler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug aus Nickel oder einem Edelmetall gebildet ist.
  11. Infrarotstrahler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug galvanisch aufgebracht ist.
  12. Infrarotstrahler nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass kontaktgebende Teile mittels Widerstandsschweißung oder Laserschweißung miteinander verbunden sind.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Infrarotstrahlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) auf eine Temperatur von größer als 1000°C, vorzugsweise größer als 1500°C, erhitzt wird.
EP01113703A 2000-06-21 2001-06-02 Infrarotstrahler Expired - Lifetime EP1168418B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10029437A DE10029437B4 (de) 2000-06-21 2000-06-21 Infrarotstrahler und Verfahren zum Betreiben eines solchen Infrarotstrahlers
DE10029437 2000-06-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1168418A1 EP1168418A1 (de) 2002-01-02
EP1168418B1 true EP1168418B1 (de) 2012-09-19

Family

ID=7645790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01113703A Expired - Lifetime EP1168418B1 (de) 2000-06-21 2001-06-02 Infrarotstrahler

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6591062B2 (de)
EP (1) EP1168418B1 (de)
JP (1) JP2002063870A (de)
DE (1) DE10029437B4 (de)

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