DE436076C - Elektrischer Heizkoerper fuer hohe Temperaturen - Google Patents

Description

Heizwiderstände, bei denen das Widerstandsmaterial in Mikanit oder anderen Isolierkörpern eingebettet ist, haben den Nachteil, daß sie infolge der schlechten Warmeleitfähigkeit der Einbettung mit sehr hohen Temperaturen arbeiten müssen. Dadurch werden die Isolationen ' zerstört und die Widerstände selbst gefährdet, woraus sich häufige Betriebsstörungen ergeben. Die Temperatur der Metallwiderstände, die durch ein Isoliermaterial von der Wärme aufnehmenden Fläche getrennt sind, ist durchweg sehr hoch und liegt oft über 900⁰. Bei so hohen Temperaturen ist es aber ohne weiteres möglich, die Wärmeenergie durch Strahlung zu übertragen, ja meistens kann dabei die Temperatur niedriger sein als bei eingebetteten Drähten. Man gelangt auf diese Weise zu Heizkörpern, die den zu beheizenden Flächen ohne

ao Zwischenlage irgendeines Materials frei gegenüberstehen und ihnen die Wärme zustrahlen. Bei gewöhnlichem Widerstandsmaterial kann die Gefahr der Oxydation dadurch vermieden werden, wenn man die Widerstände im Vakuum oder in einer geeigneten Gasatmosphäre anordnet, wofür sich z. B. Wasserstoff oder Stickstoff eignet. Bringt man die Gase unter Druck von einigen Atmosphären, so wird auch das Zerstäuben des Widerstandsmaterials verhindert, das sich sonst lästig bemerkbar machen kann. In den Chromnickellegierungen, die von verschiedenen Seiten hergestellt werden, ferner in keramischen und siliciumhaltigen Widerständen findet man heute Material, bei dem Temperaturen bis zu 1000⁰ ohne Gasfüllung und ohne Vakuum zulässig sind. Diese hohen Temperaturen ergeben aber andere Schwierigkeiten, namentlich in bezug auf die Träger des Widerstandsmaterials und auf die Strom-

Zuleitungen. Kerami.sche und siliciumlialtige Widerstände lassen sich in Form von prismatischen, zylindrischen oder rohrförmigen Körpern herstellen, die sich selbst tragen. Für metallische Widerstände kommen aber derartige Formen nur für ganz niedrige Spannungen in Betracht; im allgemeinen wird man einen besonderen Tragkörper vorsehen müssen, auf dem die aus Draht oder ίο Bändern hergestellte Wicklung angeordnet wird. Wird dieser Träger so ausgebildet, daß nur einzelne Teile der Wicklung aufliegen, so bestehen erhebliche Temperaturdifferenzen zwischen den freitragenden und den aufliegenden Teilen der Wicklung, die zu Unzuträglichkeiten und einer geringen Lebensdauer führen. Es ist deshalb vorteilhaft, die Wicklung auf Isolierkörpern so anzubringen, daß sie überall gleichmäßig aufliegt. Es gibt Drahtsorten, die durch eine hitzebeständige Oxydschicht es ermöglichen, die Wicklung, Windung an Windung sich unmittelbar berührend, auf den zweckmäßig zylindrischen Isplierkörper aufzubringen, ohne daß ein Stromübergang zu befürchten ist. Auf diese Weise erhält man einen zylindrischen Körper, der ganz von der Wärme abgebenden Metallschicht bedeckt ist und für die Strahlung die denkbar günstigsten Verhältnisse darbietet. Als Träger kommt Quarz oder keramisches Material in Frage, Dadurch ergeben sich gewisse Anforderungen an die Formgebung des Isolierkörpers, um diesen für die hohen und oft rasch wechselnden Temperaturen widerstandsfähig zu gestalten. Bei Quarz kommen ohnehin nur ganz einfache Formen in Frage, hauptsächlich Rohre mit verhältnismäßig kleiner Wandstärke; das Anbringen von Löchern oder Ansätzen ist schwierig. Auch keramische Körper werden am besten als Rohre mit überall gleicher Wandstärke zur Verwendung kommen, damit durch die raschen Temperaturänderungen beim Anheizen und Abkühlen keine schädlichen Spannungen' auftreten. Das gleiche gilt für Widerstandskörper aus Silit und für keramische Widerstände, die neuerdings aufkommen; auch bei ihnen ist die Form des dünnwandigen Rohres, das sich schnell durchheizt und durch überall gleiche Wandstärke keine ungleichmäßigen Wärmespannungen aufkommen läßt, die gegebene.

Wenn man bei derartigen Widerständen die Stromzuleitung durch umgelegte Schellen anschließt, läßt sich keine betriebssichere Anordnung erzielen. Federnde Organe scheiden infolge der hohen Temperatur, aus. Nicht federnde umgelegte Bänder oder Ringe zersprengen unfehlbar die Unterlage, wenn sie nicht so lose aufgesetzt sind, daß wiederum der Kontakt gefährdet ist, wobei durch lokale Überhitzung und Lichtbogenbildung ebenfalls in kurzer Zeit Störungen auftreten.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es besonders vorteilhaft ist, den Zusammenbau der rohrförmigen Körper in der Weise vorzunehmen, daß sie an ihren Enden durch Metallscheiben gehalten werden, welche in achsialer Richtung durch Spannmittel so beeinflußt werden, daß sich ein Aufbau des Widerstandes aus einem oder mehreren Rohrkörpern ergibt, welch letztere dann durch -einzelne Metallscheiben voneinander getrennt werden können. An den Metallscheiben wird dabei entweder die Wicklung angeschlossen, oder sie bilden unmittelbar den Kontakt mit dem Widerstandsmaterial, sofern dieses aus Silit o. dgl. besteht.

Da die Ausdehnung von Metallteilen wesentlich größer als die von keramischen Körpern ist, würde eine solche Anordnung bei hoher Temperatur leicht locker werden, wenn nicht die Platten so kräftig zusammengespannt würden, daß bei der Abkühlung die Gefahr des Zerdrückens der Rohrkörper entstände. Dem wird erfindungsgemäß dadurch vorgebeugt, daß das Zusammenspannen der Teile in achsialer Richtung durch eine oder mehrere Federn erfolgt. Dadurch können die Wicklung und die die Metallplatten zusammenspannenden Teile beliebig gegeneinander arbeiten; die Feder sorgt dafür, daß bei allen auftretenden Temperaturen der feste Zusammenhang gewahrt bleibt.

Wenn die Feder in der Nähe der heißen Teile der Vorrichtung sich befindet, dann entsteht wiederum - die Gefahr, daß sie ausgeglüht und dadurch Avirkungslos wird. Eine solche Fehlwirkung wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Feder außerhalb des Heizraumes bzw. in solcher Entfernung von den heißen Teilen angeordnet wird, daß sie kühl bleibt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in einem Schnitt dargestellt.

Ein im Querschnitt gleichförmiges Siederohr α ist in die Wandung b eines Gefäßes, von dem nur diese Wand dargestellt ist, eingeschweißt. Das Gefäß kann je nach dem Anwendungszweck eine Flüssigkeit, Luft oder ein anderes Gas oder Dampf enthalten. Zweckmäßig wird das Siederohr im Innern gerauht und geschwärzt, um die Strahlung des in ihm untergebrachten Heizkörpers gut aufzunehmen.

Zur Bildung des Heizkörpers sind bei dem Zeichnungsbeispiel zwei Isolierrohre c¹, c^z vorgesehen, die an ihren Enden durch Metallscheiben d, e und f gehalten werden. Eine Zugstange g, die durch Isolierbuchsen h, i von den Scheiben d und f getrennt und durch eine

Claims (2)

grüßen· Mittelöft'nung der Scheibe e hindurchgeführt ist, besorgt das Zusammenpressen der Scheiben durch Vermittlung eines Rohres k, das sich gegen die Isolierbuchse i abstützt. .Eine in das Rohr k eingesetzte j Buchse / dient als Widerlager für die Schraubenfeder m, die durch eine Regelschraube η gespannt wird. Am oberen Ende der Zugstange g wird die Pressung durch Mutter ο \ ίο unter Vermittlung der Buchse h übertragen. Eine Metallplatte/» gewährleistet dort den ; gleichmäßigen Abstand des Heizkörpers von ι der Wandung des Siederohres a. ' An die Scheiben d, e und f ist die auf den Rohren c1, c" befindliche Wicklung angeschlossen. Die Stromverbindungen liegen im Innern des Heizkör'pers und sind durch übergeschobene Isolierrohre q und r aus Quarz oder keramischem Material gegen die Berührung mit Metallteilen geschützt, falls sie sich durchbiegen sollten. Sie führen zu den j Anschlußschrauben ί und t, die isoliert in einer Metallplatte u angeordnet sind, welche durch einen Ring ν und Schrauben an dem Siederohre α festgehalten wird. Durch diese Einrichtung und die obere Platte ρ ist eine einwandfreie Zentrierung des Heizkörpers gesichert, besonders dann, wenn das Zugorgan g als Rohr ausgeführt wird, wobei es sich unter dem Einfluß der Hitze nicht durchbiegt wie ein voller Stab. Die Zugfeder m liegt außerhalb des Heizraumes, ist dadurch der Hitze nicht ausgesetzt und kann auch während des Betriebes jederzeit nachgespannt werden. Die Ausbildung des Zugorgans g als Rohr hat noch den Vorteil, daß darin ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer oder ein Thermostat angeordnet werden kann. Die Wicklungen auf den Rohren c1 und c2 \ sind bei der gezeichneten Anordnung parallel ! geschaltet; die Endplatten d und f bilden den j einen, die Mittelplatte e den anderen Pol. Auf diese Weise lassen sich beliebig viele Rohr- j systeme zusammenspannen, die dann auch j mit Leichtigkeit in Gruppen oder einzeln geschaltet werden können. So erzielt man z. B. mit drei Rohren bei Drehstrom beliebig Stern- oder Dreieckschaltung. Wie schon oben erwähnt, ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Rohre c1 und c2 aus Isoliermaterial, das eine Wicklung trägt, bestehen. Sie können auch selbst stromleitend »ein und z. B. aus Silit oder keramischem i Widerstandsmaterial hergestellt werden. Wenn sie eine Drahtwicklung tragen, so ', wird diese schon mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen am besten aus einer Chromnickellegierung bestehen, die durch eine Oxydschicht den Übergang des Stromes von Windung zu Windung verhindert. Besonders vorteilhaft kann die Wicklung als mehrgängige Schraube ausgeführt werden in der Weise, daß zwei oder mehr parallel geschaltete Drähte nebeneinander aufgewickelt werden. Dadurch erreicht man nämlich, ohne die spezifische Belastung und die Temperatur des Heizkörpers zu verändern, bei Wahl der richtigen Abmessungen eine ganz erhebliche Ersparnis an dem teuren Chromnickelmaterial. Eine ausführliche Nachrechnung, die durch gründliche Versuche vollauf bestätigt wurde, hat ergeben, daß bei gleicher Oberflächenbelastung in Watt pro Quadratzentimeter und damit auch bei gleicher Metalltemperatur bei zwei parallel geschalteten Drähten nur 62,5 Prozent, bei drei Drähten nur 48 Prozent und bei vier Drähten nur 40 Prozent des Drahtgewichtes erforderlich sind, um die gleiche Leistung zu erzielen wie mit einem · Draht. Wenn es sich um verhältnismäßig niedere Spannungen, wie z.B. 110 Volt, handelt, ist an Stelle einer dicken Wicklung, die beim Aufwickeln die Ouarzrohre oder die keramischen Körper leicht beschädigt, eine Anzahl dünner parallel geschalteter Drähte als mehrgängige Schraube aufgebracht, auch leichter herzustellen. Ein weiterer wichtiger Vorteil der ganzen Anmeldung besteht darin, daß der Heizkörper zum Zwecke der Besichtigung jederzeit mit wenigen Griffen herausgenommen werden kann, wobei dann die Wicklung frei liegt und alle Teile mit Leichtigkeit einzeln auswechselbar sind. Die Isolation der Wicklung gegen das Gefäß kann mit Leichtigkeit so gehalten werden, daß Prüfspannungen von mehreren tausend Volt zulässig sind. ' λ τ ε ν τ -Ansprüche:

1. Elektrischer Heizkörper für hohe Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß zylindrische oder rohrförmige, das Widerstandsmaterial tragende oder es selbst bildende Körper an ihren Enden mit Scheiben für die Stromzuleitung ausgerüstet sind, die federnd zusammengespannt werden.

2. Widerstandselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder außerhalb des Heizraumes angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN'. GEDRUCKT IN DEN