SE532190C2 - Tilledare för elektriska motståndselement - Google Patents

Description

25 30 35 532 190 isolationstjocklek, varvid den öppna volym som finns utanför isoleringen vid genomföringen medför ett ökat energiflöde ge- nom isolationen, d.v.s. högre energiförluster än om genomfö- ringen varit av samma tjocklek och med samma isolationsförmå- ga som övrig isolation.

Ett annat problem är att tilledarna i vissa fall har en tem- peratur av 400°C till 600°C, beroende på MoSi2-legering, vid vilka temperaturer pest utvecklas. Pest är en lågtemperatur- som utvecklas på en ej skyddad yta av MoSiß la ytskiktet på MoSi2 element är SiO@ oxid, Det norma- som skyddar mot oxida- tion. Vanligtvis kan ej ytskiktet hållas intakt varför pest- bildning sker och blir i många fall livslängdsbegränsande för elementet.

I utrustningar med kontrollerad atmosfär, sker tätning kring tilledarna med keramiska packningar, vilka ej kan betraktas som ”gastäta”. På grund av den relativt höga temperaturen på tilledarna, MoSi2s sprödhet och hög känslighet för termo- chock, begränsas användandet av traditionella mekaniska lös- ningar att åstadkomma en tät genomföring.

Areaförhållandet vad gäller tvärsnitten mellan tilledare och glödzoner är normalt 1:4. Materialkostnaden för tilledare är således mycket påtaglig och styr i många fall val av isola- Det sistnämnda medför ökad risk för hög kontakttemperatur på tionstjocklek och utstickslängd utanför isolationen. elektrisk anslutning och ökade övergängsmotstånd. Både mini- merad isolationstjocklek och ökat övergàngsmotstånd utgör ökade effektförluster.

Element hålls på plats i sin genomföring genom användandet av elementhàllare, som förhindrar elementet att glida ner genom genomföringen eller i horisontella installationer glida pà grund av termisk expansion och kontraktion. bel- och enkelhållare.

Idag används dub- Dubbelhàllare har keramiska kontakt- ytor mot tilledaren medan enkelhållarna kan ha antingen kera- 10 15 20 25 30 35 532 'ISO misk eller metallisk kontaktyta. I samtliga system anbringas hållaren på tilledaren med ett skruvförband genom klämning.

Det är ej ovanligt att skruvförbandet anbringas felaktigt med för lågt klämtryck eller att p.g.a. termisk påverkan kläm- trycket minskar och förorsakar att tilledaren eller tilledar- na glider i hållaren och orsakar deformation på elementet, som kan leda till elementbrott. Kontakten kan också förflyt- tas närmare ugnsisolationen, varvid temperaturen ökar, vilket kan leda till överhettning av kontakter och därmed element- brott.

Det förekommer således ett antal problem orsakade av att tilledarna får en för hög temperatur.

Vissa processer, som sker i en ugn utvecklar reaktionsproduk- Ett problem förekommer med uppbyggnad av kondensat utmed tille- darna och beroende på typ av kondensat uppstår följdproblem.

Ett sådant problem är att tilledare fastnar och förhindras att termiskt expandera/kontrahera, vilket leder till deforma- tion alternativt elementbrott. ter i gasform, som kan kondensera vid lägre temperaturer.

Ett annat problem är att kon- densatet är reaktivt med MoSi2 och leder till reduktion/kor- rosion och sedermera elementbrott. Ett tredje problem är att kondensatet är elektriskt ledande och kan orsaka krypströmmar och kortslutning mellan tilledarna.

Föreliggande uppfinning anvisar en lösning på de ovan nämnda problemen.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till tilledare för elektriska motståndselement av molybdensilicid eller lege- ringar av detta material, vilka tilledare är anordnade att löpa genom en ugnsvägg eller ett ugnstak eller motsvarande isolerad vägg, där tilledaren belägen i vardera änden av elementets glödzon har en större diameter än elementets dia- meter i glödzonen, där en tilledaranslutning är ansluten till respektive tilledare, där tilledaranslutningen är utförd i 10 15 20 25 30 35 532 190 aluminium och där tilledaranslutningen har en längd, som helt eller delvis utgör längden av den kombinerade tilledarläng- den, där den kombinerade tilledarlängden är längden av ele- mentets respektive tilledare och tilledaranslutningen och ut- märkes av att tilledaranslutningen är försedd med en eller flera invändiga kanaler, vilka via ett inlopp är anordnade att matas med en kylande gas, såsom luft, kväve eller argon och via utlopp är anordnade att utsprutas i ugnsutrymmet.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel av uppfinning- en, där - figur l visar ett tvärsnitt av en tilledare hos ett mot- stândselement och en tilledaranslutning enligt uppfin- ningen enligt ett första utförande - figur 2 visar ett tvärsnitt av en tilledare hos ett mot- ståndselement och en tilledaranslutning enligt uppfin- ningen enligt ett andra utförande - figur 3 visar en sammansatt tilledare löpande genom en antydd ugnsvägg.

I figur 3 visas en tilledare l för elektriska motståndsele- ment 2 av molybdensilicid eller legeringar av detta material.

Tilledarna l är anordnade att löpa genom en ugnsvägg 3 eller ett ugnstak eller motsvarande isolerad vägg. Ett motstånds- element har två tilledare. elementets glödzon 4, Tilledaren l i vardera änden av av vilken endast en del visas i figu- rerna, har en större diameter än elementets diameter i glöd- ZOIÉSH .

Enligt uppfinningen är en tilledaranslutning 5 ansluten till respektive tilledare l. Tilledaranslutningen 5 är utförd i aluminium. Vidare har tilledaranslutningen 5 en längd, som helt eller delvis utgör längden av den kombinerade tilledar- längden.

Konventionellt har en tilledare en längd, som mot- 10 15 20 25 30 35 532 'ISO svarar den sammanlagda längden av tilledaren l och tilledar- anslutningen 5.

Lösningen enligt uppfinningen bygger således på att utnyttja aluminiumets goda elektriska ledningsförmága samt dess lämp- lighet till funktionsskapande design och foga motståndsele- mentets molybdensilicidmaterial till aluminium, umdelen utgör hela eller merparten av den kombinerade tille- darlängden. där alumini- Enligt en föredragen utföringsform är kontaktytan 6 mellan tilledaren l och tilledaranslutningen 5 större än tvärsnittet hos tilledaren 1, se figur l och 2, där tilledaren l och tilledaranslutningen 5 är särade från varandra. Detta ger en lägre övergångsresistans.

Enligt en annan föredragen utföringsform är tilledarens l fria ände 7 avsmalnande i området för fogen mellan tilledaren och tilledaranslutningen och tilledaranslutningen har en ur- tagning 8 med motsvarande komplementerande form.

En fördelaktig sammanfogningsmetod är att tilledaren är fäs- tad till tilledaranslutningen genom att tilledaranslutningens fogyta 6a har smälts och att därefter tilledarens fogyta 6b förts till tilledaranslutningens fogyta, varefter det smälta materialet stelnats.

En alternativ utföringsform till den illustrerad i figur l är att tilledarens fria ände 9 är cylindrisk med en mindre dia- meter än tilledaren i övrigt och att tilledaranslutningen har en motsvarande urborrning 10.

Det är föredraget att tilledaren 1 är försedd med en termiskt pàsprutad aluminium, som bearbetats till nämnda former.

Ett föredraget utförande är att nämnda cylindriska del 9 och nämnda urborrning 10 är försedda med samverkande gängor. Det- 10 15 20 25 30 35 532 'IBÜ ta medför att ett funktionsodugligt motståndselement lätt kan avlägsnas från tilledaranslutningen, varefter tilledaranslut- ningen kan återanvändas.

Ett ytterligare alternativ att fästa tilledaren till tille- daranslutningen är att tilledaren och tilledaranslutningen är sammanfogade genom pressning, där väsentligen tilledaranslut- ningen deformerats. Ännu ett alternativ att utföra fästningen är att tilledarens l ändyta 11 liksom tilledaranslutningens 5 ändyta 12 är plana och ligger i ett plan vinkelrätt mot tilledarens respektive tilledaranslutningens longitudinella axel och av att ändytor- na ll, 12 fästs vid varandra genom friktionssvetsning, se fi- gur 3.

Vid ersättning av hela eller merparten av molybdensilicid med aluminium med samma tvärsnitt, reduceras resistansen upp till 35 gånger, då hela tilledaren är ersatt av en tilledaranslut- ning och då medeltemperaturen är av 600°C, medan värmeled- ningen ökar med en faktor 7.

Den reducerade effektutvecklingen minskar energiförlusterna generellt.

Den reducerade effektutvecklingen möjliggör också längre iso- lerade genomföringar och därigenom minskade förluster. Genom att utnyttja den goda värmeledningen hos aluminium, ven mellan molybdensilicid och aluminium vara placerad i en kan skar- omgivningstemperatur, som klart överstiger smältpunkten för aluminium. Detta medför att positionen av skarven kan väljas, med beaktande av strömtäthet, omgivningstemperatur och even- tuell gastillförsel genom tilledaranslutningen så att tille- daren delen arbetar vid en temperatur överstigande 600°C.

Enligt en mycket föredragen utföringsform är tilledaranslut- ningen 5 försedd med en eller flera invändiga kanaler l3, l4, 10 15 20 25 30 532 'I '50 vilka via ett inlopp l5 matas med en kylande gas, såsom luft, kväve eller argon och via utlopp 16, 17 utsprutas i ugnsut- rymmet.

Vid tillförseln av gas kyls aluminiumdelen och den negativa effekten av den högre värmeledningen begränsas samtidigt som gasen förvärms. tilledarna, I applikationer där kondensering sker kring kan gastillförsel via tilledarna minska eller eliminera kondensationsproblemen.

Genom att hela eller större delen av tilledaren är av alumi- nium kan gastäta mekaniska genomföringar användas då alumini- um tillåts vara fast inspänt. De termiska rörelser, som upp- står på tilledarna l överförs till de duktila aluminiumdelar- na, vilka kan deformeras utan att det leder till brott. Vat- tenkylning eller annan forcerad kylning kan tillåtas och packmaterial kan väljas att ge bästa gastätning.

Således löses de inledningsvis nämnda problemen medelst före- liggande uppfinning.

Det är dock uppenbart att exempelvis en aluminiumlegering kan användas i Ovan har ett antal utföringsformer beskrivits. tilledaranslutningen. Vidare kan sammanfogningsytorna utföras på annat sätt. Vidare kan andra modifikationer göras utan att den ovan beskrivna funktionen fràngås.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till ovan angivna utföringsformer utan kan varieras inom de av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (9)

10 15 20 25 30 532 'IQCI Patentkrav

1. l. Tilledare för elektriska motståndselement av molybdensi- licid eller legeringar av detta material, vilka tilledare (l) är anordnade att löpa genom en ugnsvägg (3) eller ett ugnstak eller motsvarande isolerad vägg, där tilledaren (l) belägen i vardera änden av elementets (2) har en större (4), är ansluten till respektive tilledare glödzon (4) diameter än elementets diameter i glödzonen där en till- ledaranslutning (5) (l), där tilledaranslutningen (5) där tilledaranslutningen (5) är utförd i aluminium och har en längd, som helt eller delvis utgör längden av den kombinerade tilledarlängden, där den kombinerade tilledarlängden är längden av elementets res- pektive tilledare (l) k ä n n e- (5) är försedd (l3,14), är anordnade att matas med en kylande gas, (l6,l7) och tilledaranslutningen (5) t e c k n a d a v att tilledaranslutningen med en eller flera invändiga kanaler (15) vilka Via ett inlopp såsom luft, kväve eller argon och via utlopp är anordnade att utsprutas i ugnsutrymmet.

2. Tilledare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att kontaktytan mellan tilledaren (l) och tilledaranslutningen (5) är större än tvärsnittet hos tilledaren.

3. Tilledare enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att tilledarens (l) fria ände (7) är avsmalnande i områ- det för fogen mellan tilledaren (1) och tilledaranslutningen (5) och av att tilledaranslutningen (5) har en urtagning (8) med motsvarande komplementerande form.

4. Tilledare enligt krav l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d av att tilledaren (l) är fästad till tilledaranslut- ningen (5) genom att tilledaranslutningens fogyta (6a) har 10 15 20 25 30 532 'ISO smälts och att därefter tilledarens fogyta (6b) förts till tilledaranslutningens fogyta, varefter det smälta materialet stelnats.

5. Tilledare enligt krav l, 2, 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a d a v att tilledarens (1) fria ände (9) är cylindrisk med en mindre diameter än tilledaren i övrigt och att tille- daranslutningen (5) (10). har en motsvarande urborrning

6. Tilledare enligt krav l, 2, 3, t e c k n a d 4 eller 5, a v att tilledaren (1) k ä n n e - är försedd med en ter- miskt påsprutad aluminium, som bearbetats till nämnda former.

7. Tilledare enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda cylindriska del (9) och nämnda urborrning (10) är försedda med samverkande gängor.

8. Tilledare enligt krav l, 2, 3, 4, t e c k n a d 5 eller 6, k ä n n e - a v att tilledaren (1) och tilledaranslutning- en (5) är sammanfogade genom pressning, där väsentligen till- ledaranslutningen (5) deformerats.

9. Tilledare enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att tilledarens (1) ändyta liksom tilledaranslutningens (5) res- pektive ändyta är plana och ligger i ett plan vinkelrätt mot tilledarens respektive tilledaranslutningens longitudinella (12) axel och av att ändytorna fästs vid varandra genom frik- tionssvetsning.