DE1258524B - Elektrisches Heizelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

• Elektrisches Heizelement und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizelement mit geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Widerstandsdrähten, deren nebeneinander befindliche, nicht als Anschluß dienende Enden miteinander verbunden und die vom verdichteten Isoliermaterial und einem das Isoliermaterial und den Widerstandsdraht gemeinsam einhüllenden Mantel umgeben sind, wobei der Durchmesser des Widerstandsdrahtes an den einzeln nach außen geführten Anschlußenden der Drahtschenkel größer ist als an ,den übrigen Teilen des U-förmigen Widerstandsdrahtgebildes.
• Ein solches Heizelement kann hergestellt werden, indem man von einem Ausgangsprodukt ausgeht, das aus einem von Isoliermaterial und einem Metallmantel umgebenen Stab aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht, und es einer Hammerbearbeitung senkrecht zu seiner Länge unterwirft. Dabei verringert sich sein Durchmesser, während seine Länge größer wird. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese mechanische Bearbeitung in einem gewissen Abstand vom Ende beginnen zu lassen, so daß sich ein Heizelement ergibt, dessen Mitte dünner ist als die Enden, die infolgedessen im Betrieb eine niedrigere Temperatur als die Mitte annehmen. Die Enden lassen sich dann besser an Klemmen od. dgl. anschließen.
• Ein Nachteil derartiger Heizelemente ist, daß die Hammerbearbeitung bei einem Stab, der in der Mitte dünner als an den Enden ist, gewisse Schwierigkeiten bereitet. Im allgemeinen erfolgt eine solche mechanische Bearbeitung auf mehreren Hammermaschinen, die sich zum Bearbeiten von Stäben von abnehmender Dicke eignen. So ist es möglich, auf der ersten Maschine die Mitte eines Stabes dünner zu hämmern, aber die nächstfolgende Maschine bereitet Schwierigkeiten, weil der Stab dickere Enden besitzt.
• Es ist auch bereits bekannt, ein derartiges elektrisches Heizelement mit einem U-förmigen Heizdraht zu versehen, der an im Durchmesser wesentlich dickere Anschlußdrähte angesetzt ist. Der aktive Teil und ein Teil der dickeren Anschlußdrähte des , Heizelementes sind in eine Isoliermasse eingebettet, die wiederum von einem alles umhüllenden Mantel umgeben ist.
• Es ist ebenfalls bereits bekannt, den Heizkörper eines elektrischen Heizelementes durch Hämmern, , Walzen oder Ziehen zu strecken und ihm dadurch eine größere Länge und einen kleineren Querschnitt zu geben.
• Man hat bisher offenbar angenommen, daß eine Querschnittsveränderung des Heizdrahtes nachteilig ist. Man befürchtet ein Hartwerden des Heizleitermaterials während der mechanischen Bearbeitung, so daß er zum Reißen bzw. Brechen neigt. Deshalb hielt man es für zweckmäßig, die Isoliermasse allerhöchstens bis auf ein Volumen von 70% des Anfangsvolumens zu verdichten. Dabei aber wird allein die Isoliermasse beeinflußt; der Durchmesser des Heizdrahtes bleibt unverändert. Ferner hat man befürchtet, daß die unterschiedlichen Aufheiztemperaturen- innerhalb der Drahtquerschnitte unterschiedlichen Durchmessers nachteilig auf die Lebensdauer des Heizelementes einwirken.
• Mit der Erfindung werden die eingangs geschilderten Schwierigkeiten behoben, und ein Heizelement nach der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die dickeren und die dünneren Widerstandsdrahtteile aus einem einzigen Draht mit durchgehend einheitlichem Werkstoff bestehen, daß der Mantel einen kreisförmigen Querschnitt und der die dünneren Widerstandsdrahtteile umhüllende Mantelteil mittels einer mechanischen Bearbeitung, wie z. B. Hämmern, auf einen kleineren Durchmesser gebracht, gelängt und dabei sowohl das Isoliermaterial verdichtet als auch der Widerstandsquerschnitt verringert ist, verglichen mit dem die dickeren Drahtteile umhüllenden Mantelteil.
• Bei einem solchen Heizelement hat die Erfahrung gezeigt, daß sich durch die mechanische Bearbeitung, bei der nicht nur das Isoliermaterial verdichtet, sondern auch der Widerstandsdraht und überhaupt das ganze Heizelement gelängt wird, ein kompakteres und widerstandsfähigeres Heizelement ergibt, als es bisher bekannt war.
• Außerdem ist ein Heizelement nach der Erfindung einfacher aufgebaut, da die Anschlußdrahtenden nicht an das Heizelement angesetzt sind, sondern einen Teil des Heizelementdrahtes bilden. Sie unterscheiden sich von -dem Heizelementdraht selbst nur-. dadurch, daß ihr Querschnitt nicht durch eine Hämmerbearbeitung verringert wurde.
• Zweckmäßigerweise ist das Heizelement nach der Erfindung so ausgebildet, daß das Widerstandselement und der Mantel aus dem gleichen Metall bestehen.
• Von Vorteil ist es ferner, wenn das Widerstands-. drahtgebilde zwischen den einzelnen nach außen geführten Anschlußenden schlenenförmig ausgebildet ist und im wesentlichen aus mehreren, parallelen, geradlinigen brahtstücken besteht. .
• Zur Herstellung eines solchen Heizelementes kann man nach der Erfindung so vorgehen, daß das Widerstandselement U-förmig gebogen und unter Zwischenfügung des Isolationsmaterials in den rohrförmigen Mantel eingeführt, der Mantel in der Nähe des gebogenen Teiles des Widerstandselementes geschlossen und das Heizelement daraufhin .derart gehämmert wird, daß der die freien Anschlußenden des Widerstandselementes umgebende Teil einen größer ren Durchmesser als die übrigen Teile des Heizelementes beibehält.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung darge-_ stellt sind, näher erläutert.
• F i g.1 zeigt schematisch einen Schnitt durch das Ausgangsprodukt; F i g. 2 ist ein Schnitt durch ein fertiges Heizelement; F i g. 3 zeigt ein Heizelement mit mehrfach gebogenem Heizleiter, und F i g. 4 läßt ein zum Anschluß an Dreiphasenstrom bestimmtes Heizelement erkennen.
• Das Ausgangsprodukt besteht aus einem Metallmantel 1 und einem U-förmig gebogenen Stab 2, wobei diese beiden Teile, um unerwünschte Folgen ungleicher Ausdehnung zu verhüten, vorzugsweise aus dem gleichen Metall, z. B. einer Chrom-Nickel-Legierung oder nichtrostendem Stahl, bestehen. Ein Ende des Mantels ist durch einen Pfropfen.3, aes gleichen Materials verschlossen. Der übxige Raum im Mantel ist mit pulvrigem, hitzebeständigem Isoliermaterial 4, z. B. Magnesiumoxyd oder Aluminiumoxyd, gefüllt, das auf einen hohen Dichtegrad gebracht ist.
• Das Ganze wird nunmehr in eine Hämmermaschine gebracht, die nicht dargestellt ist und vom üblichen Bau sein kann. In dieser Maschine kann der ursprüngliche Durchmesser D1 zunächst auf der ganzen Länge etwas auf einem Durchmesser D2 verringert werden, wonach; z. B. in einer Entfernung von wenigen Zentimetern vom offenen Ende an, der Durchmesser verhältnismäßig stark verringert wird, bis er D3 beträgt. Hierbei kann das Produkt durch eine Reihe von Hämmermaschinen bearbeitet werden, bis die erwünschte Länge und der erwünschte Widerstand des Elementes erzielt sind. Der Pfropfen 3, dessen Länge gleichfalls stark zugenommen hat, kann teilweise abgesägt werden.
• Wie bereits bemerkt, ist es auch möglich, ein mehrfach gebogenes Element zu verwenden: Ein solches Element ist in F i g. 3 schematisch dargestellt. Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in .den F i g.1 und 2 bezeichnet.
• Es ist auch möglich, ein zur Speisung über drei Phasen geeignetes Heizelement aus drei Stäben zu bilden, die an einem Ende wie die Schenkel eitles M vereinigt sind, wie in F i g. 4 schematisch dargestellt ist.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Elektrisches Heizelement mit geradlinig und parallel zueinander verlaufenden Widerstandsdrähten, deren nebeneinander befindliche, nicht als Anschluß dienende Enden miteinander verbunden und die vom verdichteten Isoliermaterial. und einem das Isoliermaterial und den Widerstandsdraht gemeinsam einhüllenden Mantel umgeben sind, wobei der Durchmesser des Widerstandsdrahtes an den einzeln. nach außen geführten Anschlußenden der Drahtschenkel größer ist als an den übrigen Teilen des U-förmigen Widerstandsdrahtgebildes, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die dickeren und die dünneren Widerstandsdrahtteile aus einem einzigen Draht (2) mit durchgehend einheitlichem Werkstoff bestehen, daß der Mantel (1) einen kreisförmigen Querschnitt und der die dünneren Widerstandsdrahtteile umhüllende Mantelteil mittels einer mechanischen Bearbeitung, wie z. B. Hämmern, auf einen kleineren Durchmesser gebracht, gelängt und dabei sowohl das Isoliermaterial verdichtet als auch der Widerstandsquerschnitt verringert ist, verglichen mit dem die dickeren Drahtteile umhüllenden Mantelteil. ' 2_ Elektrisches Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (2) und der Mantel (1) aus dem gleichen Metall bestehen. 3. Elektrisches Heizelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsdrahtgebilde (2) zwischen den einzeln nach -außen geführten Anschlußenden schleif_enförmig ausgebildet ist und im wesentlichen aus mehreren parallelen geradlinigen Drahtstücken besteht (F i g. 3). 4. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Heizelementes nach den Ansprüchen 1 bis 3, das aus einem Widerstandselement besteht, das von Isoliermaterial und einem Metallmantel umgeben ist, wobei das stabförmige Heizelement einer Hämmerbearbeitung senkrecht zu seiner Längsachse unterworfen wird zum Verringern des Drahtdurchmessers und zum Vergrößern der Drahtlänge, - dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement U-förmig gebogen und unter Zwischenfügung des Isolationsmaterials in den rohrförmigen Mantel eingeführt, daß der Mantel in der Nähe des gebogenen Teiles des Widerstandselementes geschlossen und das Heizelement daraufhin derart gehämmert wird, daß der die freien Anschlußenden des Widerstandselementes umgebende Teil einen größeren Durchmesser als die übrigen Teile des Heizelementes beibehält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1021518; deutsche Patentanmeldungen S 10043 VIII d / 21 h (bekanntgemacht am 22.1.1953), V 3909 VIII d / 21 h (bekanntgemacht am 18.12.1952); österreichische Patentschrift Nr. 162 838; USA.-Patentschrift Nr. 1435 392.