Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania elektrycznych elementów grzejnych w postaci rurek, w których drut oporowy jest zwiniety na ksztalt skretów sruby i wraz z otaczajacym go izolacyjnym materialem jest umieszczony w metalowej rurce.Znane sa dwa rodzaje takich rurkowych elementów grzejnych, a mianowicie, tak zwany element „Calrod" i element rurkowy „Backer", W elemencie „Calrod" spirala oporowa jest otoczona sproszkowanym materialem izolacyjnym (glównie stopionym i sproszko¬ wanym tlenkiem magnezu), który zostal ubity naokolo spirali oporowej, tak ze na¬ stepuje zmniejszenie srednicy spirali.W elemencie „Backer" natomiast izola¬ cja sklada sie z chetmicznie czystego krysta¬ licznego tlenku magnezu, który zostal wy¬ tworzony na miejscu magnezu metalicznego przez dzialanie pary albo wody o bardzo wysokim cisnieniu i temperaturze, wskutek czego zachodzi proces chemiczny, w którym otrzymuje sie wodorotlenek magnezu, który nastepnie przez podgrzewanie do ciemno¬ czerwonego zaru przechodzi w tlenek ma¬ gnezu.Element rurkowy „Backer" wykonuje sie w ten sposób, ze do metalowej rurki wsuwa sie 3 paski z magnezu, wygiete w ksztalt segmentów, przez co wewnetrzna powierzchnia rurki zostaje calkowicie wy¬ lozona magnezem (zamiast trzech segmen-5* tpwysfr paskoWi WQ& by£ stosowana rurka 2 magnezu, co jest oczywiscie znacznie kosztowniejsze, anizeli paski). Drut opofo- wy, zwiniety na ksztalt skretów sruby, zo¬ staje obecnie wsuniety do rurki i utrzymany w wlasciwym polozeniu na obu koncach. / tak zestawiony element zostaje umiessezo- / ny pionowo w autoklawie prawie calkowicie napelnionym woda, tak ze rurka jest po^ kryta woda.Autoklaw zostaje nastepnie zamkniety i jest podgrzewany dopóty, dopóki cisnienie pary nie podniesie sie co najmniej do 15 atm, a temperatura — do tecnperatury od* powiadajacej parze nasycpnej pr^y danym cisnieniu, przy czym nalezy zaznaczyc, ze moze byc stosowane z korzyscia równiez znacznie wyzsze cisnienie anizeli 15 atm, gdyz przy wyzszym cisnieniu i wyzszej tem¬ peraturze proces odbywa sie znacznie szyb* ^ ciej. Wskutek reakcji chemicznej wytworzo¬ ny zostaje wodorotlenek magnezu, podczas gdy powstajacy przy tym wodór zostaje wyzwolony i wydostaje sie przez odpowied¬ ni zawór wylotowy w pokrywie autoklawu.^^"W czasie tego procesu wytworzony kry¬ staliczny wodorotlenek magnezy rosnie tak, ze gdy ukonczony jest ten proces, to wodo¬ rotlenek zajmuje prawie dwukrotnie wiek¬ sza objetosc anizeli pierwotny magnez, wskutek czego spirala oporowa feet calko¬ wicie wuuirzana w iMOcfarotleaku magnesu, Rurka aortaje obepnie wysuszona pr»y tem¬ peraturze ciemnoczerwonego zaru, przez co wodorotlenek magnezu przechodzi w tlenek magnezu. Srodkowy otwór w spirali oporo¬ wej (przez, który woda cyrkuluje w czasie ppgeeau w autoklawie) moze byc obecnie wypelniony jakimkolwiek dobrym ognio¬ trwalym sproszkowanym materialem izola¬ cyjnym, albo tez drut z magnezu moze byc Wprowadzony do srodkowegootworu i pod¬ dany wyzej omawianemu procesowi w auto¬ klawie. Ro ukonczeniu tego procesu dola-* esone za&taja da konców drutu oporowego na obu koncach rurki szczelne koncówki, a pó wysuszeniu element rurkowy jest gotowy do uzycia.Element rurkowy „Backer" jest juz o- patentewany w przewaznej liczbie krajów przemyslowych (patrz np. kanadyjski pa¬ lant Nr 309 369 i odpowiedni brytyjski pa- \ent Nr 336949). Niniejszy wynalazek do¬ tyczy ulepszenia powyzej opisanych ele¬ mentów rurkowych.Jak podano powyzej wodorotlenek ma¬ gnezu musi byc podgrzewany do ciemno- pserwwego zaru dla samieniefiia go na tle¬ nek magnezu wolny od wody.W czasie tejjo procesu suszenia, który musi byc uskuteczniony w temperaturze okolo 600°C, tlenek magnezu kurczy sie wskutek utraty wody.Powoduje to powstawanie obwodowych pekniec tlenku magnezu, przy czym peknie¬ cia te sa bardzo szkodliwe, poniewaz unie¬ mozliwiaja fabrykacje elementów rurko¬ wych dla wyzszych napiec. Przy napieciu wyzszym jak 1 500 V, gdy rurka jest zim¬ na, albo napieciu 800 V, gdy rurka jest pod¬ grzana do czerwonosci, nastepuje przebicie poprzez utworzone szczeliny powietrzne.Dla wielu celów przepisy odbiorcze przepisuja próbe na przebicie elementów napieciem 1 200 V albo 1 500 V, przy naj¬ wyzszej temperaturze elementu, ta znaczy, pray ciemnoczerwonym zarze, a dla napie¬ cia uzytkowego 550 V elemefity musza byc ba4ane napieciem 2 100 V albo 2 200 V. Na podstawie doswiadczen udalo sie obecnie opracowac nowa metode prasowania rurek po wyprazeniu ich w suszarce, tak ze tlenek magnezu zostaje silnie sprasowany i moze byc suszony przy jakiejkolwiek temperatu¬ rze bez powstawania pekniec.Na zalaczonym rysunku uwidoczniono tytulem przykladu kilka odmian wykonania wynalazku, przy czym fig. 1 — 4 przedsta¬ wiaja elektryczne elementy grzejne w prze¬ kroju w czasie prasowania w formach, a fig.S -— przekrój elementu zlozonego.Po wytworzeniu sie wodorotlenku ma- - 2 -gnezu w elemencie rurkowym 1 umieszczo¬ nym w autoklawie, element ten zostaje wy¬ suszony w odpowiedniej suszarce w tempe¬ raturze od 330 do 350°C. Okres suszenia trwa od 30 doi 60 minut; Przez to suszenie wodorotlenek magnezu traci czesc zawartej w nim wody bez calkowitej przemiany na tlenek magnezu. Przez suszenie w tempera¬ turze 350^0 nie powstaja pekniecia, a przez utrate czesci wody tlenek magnezu staje sie znacznie miekszy, tak ze moze byc latwo sprasowany. Po tym pierwszym przebiegu suszenia srodkowy otwór elementu zostaje wypelniony sproszkowanym materialem izo¬ lacyjnym, a na obu koncach element grzej¬ ny zostaje zaopatrzony w zaciski. Nastep¬ nie rurka zostaje poddana prasowaniu przez scisniecie jej w odpowiednich formach 2 tak, ze izolacja zostaje stloczona, co powo- \ | duje zmniejszenie objetosci, które w pierw- j l szym stadium prasowania moze wynosic od }; 15 — 25%. ' Najprostsza metoda przeksztalcenia przekroju elementu grzejnego jest praso¬ wanie jego miedzy dwiema plaskimi forma¬ mi 2. Rurka 1 przyjmuje wówczas ksztalt o przekroju wiecej lub mniej prostokatnym z pólokraglymi bokami, jak pokazano na fig. 1. Ten przekrój rurki 1 osiaga sie bar¬ dzo latwo, poniewaz wymaga tylko plaskich form 2. Aczkolwiek element splaszczony, jak pokazano na fig. 1, jest o wiele lepszy pod kazdym wzgledem anizeli rurka, któ¬ ra nie zostala w ogóle splaszczona, nie jest om jednak calkowicie zadowalajacym ze wzgledu nia to, ze jezeli rurka ma byc splaszczania w celu nalezytego stloczenia tlenku magnezu 3 przy zaokraglonych stro¬ nach rurki, to grubosc warstwy tlenku na splaszczonych stronach zmniejsza sie. W celu utzyskiainia równomiernej grubosci warstwy izolacyjnej, nalezy stosowac ksztalt elipsy, jak to uwidoczniono na fig. 2.Stwierdzono, ze ksztalt uwidoczniany na fig. 2 jest najbardziej pozadany i daje doskonale wyniki pod wzgledem -wytrzy¬ malosci na przebicie na zimno i na goraco.Inny ksztalt, uwidoczniony m fig. 3, równiez daje dobre wyniki; jest on mniej lub wiecej zblizony do kwadratu, którego boki maja postac luków. To zaokraglenie na bokach jest pozadane, poniewaz w przekroju o prostych bokach plaska czesc sciany ma tendencje do wybrzuszania sie, gdy rurka jest podgrzeiwana, i wskutek te¬ go traci sie dobry kontakt miedzy rurka a izolacja. Inmiy ksztalt, który moze byc ko¬ rzystny dla specjalnych celów, jest uwido¬ czniony ruaJ fig. 4. Rurka 1, uksztaltowana jak na fig. 4, moze byc wygieta na ksztalt litery U a rataiiona jej scisniete razem tak, ze rurkai tworzy element o petli zwrotnej o przekroju okraglym, posiadajacym zaci¬ ski blisko siebie z jednej strony elementu.Przekrój poprzeczny takiego elementu uwidoczniono nia fig. 5.' Do specjalnych ce¬ lów moga byc równiez stosowanie inne ksztalty matryc.Po pierwszym przebiegu sprasowania, w którym izolaicja moze byc stlodzoria w granicach od 15 — 25% objetosci, rurka zostaje wsunieta ponownie do suszarki i suszona przez kilka godzin w temperatu¬ rze 600°C.Podczas tego drugiego procesu suszenia nastepuje przemiana wodorotlenku magne¬ zu na tlenek magnezu bez powstawania pek¬ niec w izolacji. Po tym koncowym suszeniu rurka zostaje ponownie sprasowana w tych samych matrycach, które byly stosowalne poprzednio.W drugim stadium prasowania runkom nadaje sie koncowy ksztalt, jak przedsta¬ wiono nia fig. 1 do 5, zaleznie od potrzeby, a warstwa! izolacyjna 3 zostaje obecnie stloczona tak, ze zajmuje okolo % objetosci pierwotnego wodbrotlenku magnezu. To silne sprasowamie czyni tlenek nadzwyczaj twardym i stloclzoinrym, tak ze jego wytrzy¬ malosc elektryczna na przebicie jest zwiekszona wiecej niz dwukrotnie w po- — 3 —równaniu z iaf Jaka byla przód odksztal- oubcol Wspomniano uprzednio, ze dobrze zna¬ na rtffka ,,Calrod" jest wyklepywana w wi* n*jaeej maszynie mloteczkowejf w celu zmniejszenia srednicy rurki i przez to stlo¬ czenia sproszkowanego materialu izolacyj¬ nego. Tal czynnosc klepania zawsae powo¬ duje znaczne wydluzenie rurki (od 10 -— 20% wydluzenia)f a obwód rurki zoetaije znacznie zsnaie)szony, Proces klepania fest zasadniczo rózny od nowego spocoba pra¬ sowania, który jest przedmiotem niniejsze- go wynalazku. Przez prasowanie wedlug wynalazku dazy sie do zmmejiszenia obfe* tasci rurki (chociaz rurka moze przypadka w zmniejszyc obwód od Vv% do 2% wskutek tego, ze sciany zostaja meco zgniecione na obu strotnach), a dlugosc rurki nie jest znriemona zupelnie.Wydluzenie rurki, nkodlaczme zwiaza* ne z metoda skuwama jest wielka wada, która powoduje trudnosc fabrykacji w wszystkich przypadkach, gdzie dlugosc rurki musi zachowac doklkday wynriar.Trudnoscta zostala usunieta przez ptra- sowmóe wedlug niniejszego wynalazku-. Za* sadaikaae róznice miedzy wznrimfaywana metoda wyklepywamia (jak opisano w p»r tencie amerykanskim nr 1367 341 i we wczesniejszych patentach np. patent- sm- gielski nr 18 68& a metoda prasowania wedlug ttiniejsaeg© wynalazku sa te, ze przy poprzedniej aaelodzrenie mozna uttikr n^fc zmniejszenia obwodu i zmagzittegEF zwiekszenia dlugosci elementu rurkowego, podczas gdy w sposobie wedltag oamefize- go wynalazku nie zacbodzr zwiekszenie' dlugosci rurki) a zmniejszenie obwodu jest tak male, iz trudno daje aiic zmierzyc.Pra**wanie i odpowiednie uksztaltowa¬ nie ekraeaatu rurkowego* moze itfjfc usku¬ tecznione w silnej prasie pczy pomocy jwd* negp uderzenia prasy, Pwaowamie moze byc uskuteczniane w mai*) prasie stocotio- w% pszy czym w tym przypadku nosfcepw- je bardzo male wydluzenie rurki zaleznie od tego, ile uderzen prasy potrzeba do odksztalcenia calkowitej dlugosci rurki.Sa równiez inne doniosle róznice w cku metodach. Jezeli rurka z izolacja z kry* stabcznego tlenku magnezu (osiagnietego przez przemiane magnezu przy pomocy pa¬ ry w autoklawie) jest wyklepywana, to krystaliczna struktura tlenku zostaje znisz¬ czona wiekdcrtrtayitti ikLerzeniami mlotka.Izolacja staje sie twarda masa, skladajaca sie z nadzwyczaj drobnych czastek tlenku.Przez to nisBtóanie krysffcalkziaef struktu¬ ry tlenku zmniejszy sie bardzo istotnie jego przewodnosc cieplna, która ma wplyw n* znaczne zwiekszenie róznicy temperatury miedzy drutem oporowym a zewnetrzna o- sloiia.Przez prasowanie wedlug niniejszego wynalazku strukttera krystaliczna tlenku magnezu nie zostaje zniszczona. Krysztalki zostaja jedynie Stloczone blizej siebie, a dobni przewodnosc cieplna zostaje trtfzy- mana.Stwierdzona równiez, ze jezeli element nurtowy z krys&alioznego tlcnkai magnezu jwt wyMepywanyf to opór tlenku zoetaje zmniejszony do czeesci tej wartosci, jaka mial przed wyklepaniem^ pod(tzas gdy pracowanie rurka jak opisano w niniej¬ szym wynalazfcu, nie zmtnkjsza tfporfc war¬ stwy izolacyjnej Gdy eferuant gtzepey zo¬ stal sprasowany, to opór izolacji jest nieco mniejszy mz przsd odks^taloenieft^ lecz zmniejszenie jeslb tylko propoacj^finfiiwe d© zmniejszenia grubosci warstwy tlenku* Widoczne jest wiec, ze metoda wykfe- pywania jest praktycznie biorac kteitf#a*- b&scfcrtm dla elementów rurkowych z fao* lacja z krystarkznegb tlenku magnezu fo*- trzymaalego z magnazu w autoklawie). Z drugiej strony metoda tu jest dtatikoirala dda elementów mefkowydi typu „Gafeod". Spo^ sób prasowania wedlug niniejszego wyna¬ lazku ntr^ nrozd byc stoteowaay (te tefcfeich eletteutów^ ponlewró spirala oportfwto tur a _odksztalcila by sie z rurka, lecz miala by daznosc do zachowania Okraglego ksztaltu skretów i wskutek tego przecinala by war¬ stwe izolacyjna albo zmniejszal* by jej grubosc w znacznym stopniu. PL