DE687591C

DE687591C - Fluid-cooled connection head for radiators to generate high temperatures

Info

Publication number: DE687591C
Application number: DE1937S0125831
Authority: DE
Inventors: Reinhold Reichmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1937-01-28
Filing date: 1937-01-28
Publication date: 1940-02-01

Description

Flüssigkeitsgekühlter Anschlußkopf für Heizkörper zur Erzeugung hoher Temperaturen Es ist bekannt, Heizkörper zur Erzeugung hoher Temperaturen z. B. in elektrischen Ofen dadurch herzustellen, daß man den eigentlichen Heizleiter mit einem keramischen Rohr gasdicht umgibt, welches den Heizleiter vor dem Angriff des Luftsauerstoffes schützt. Man hat auch bereits vorgeschlagen, mit dem Ende des den Heizleiter umgebenden Rohres einen zylindrischen Metallkörper zu verbinden, der das Rohrinnere gasdicht verschließt und die Stromzuführung zum sowie die Wärmeabführung vom Heizleiterende vermittelt. Man kann zu diesem Zweck beispielsweise das Ende des keramischen Rohres zunächst mit einer glasurähnlichen Masse versehen, es dann auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes eines als Zwischenschicht gewählten Metalls; z. B. Eisen oder Kupfer, erhitzen. und dann dieses Metall mittels einer Spritzpistole aufbringen. Mit der so hergestellten metallischen Zwischenschicht wird dann der über das Röhrende geschobene zylindrische Metallkörper verlötet oder verschweißt.Liquid-cooled connection head for radiators to generate high Temperatures It is known that radiators for generating high temperatures z. Am to produce electric furnace by having the actual heating conductor with a gas-tight ceramic tube surrounds the heating conductor before the attack of the Atmospheric oxygen protects. It has also already been suggested with the end of the Heating conductor surrounding pipe to connect a cylindrical metal body, the the inside of the pipe closes gas-tight and the power supply to and the heat dissipation mediated by the end of the heating conductor. One can use the end for this purpose, for example of the ceramic tube first provided with a glaze-like mass, then it to a temperature close to the melting point of one chosen as the intermediate layer Metal; z. B. iron or copper, heat. and then this metal by means of a Apply spray gun. With the metallic intermediate layer produced in this way the cylindrical metal body pushed over the tube end is then soldered or welded.

Mit dem genannten Metallkörper wird dann zweckmäßig ein den Stromanschluß tragender Kühlkopf durch Verschraubung lösbar verbunden, was an sich ebenfalls bekannt ist: Bei der vorbekannten Einrichtung ist jedoch die erzielbare Kühlwirkung verhältnismäßig gering, und es sind auch keine Vorkehrungen getroffen, um eine hitzeempfindliche Verbin, dungsstelle des keramischen Rohres mit einem Metallkörper besonders sorgfältig zu kühlen und zugleich der Wärmeausdehnung des Heizleiterendes durch gleitende Lagerung desselben in dem Metallkörper innerhalb eines gut zugänglichen gasgefüllten oder evakuierten Raumes Rechnung zu tragen.The power connection is then expediently connected to the metal body mentioned bearing cooling head releasably connected by screwing, which is also known per se is: In the case of the previously known device, however, the achievable cooling effect is proportionate low, and no precautions are taken to be sensitive to heat Particularly careful connection point of the ceramic tube with a metal body to cool and at the same time the thermal expansion of the heating conductor end by sliding storage the same in the metal body within an easily accessible gas-filled or evacuated room into account.

Die Erfindung bezweckt, bei einem Heizkörper der vorstehend genannten Art den mit dem Metallkörper verschraubten Teil des flüssigkeitsgekühlten Anschlußkopfes so auszubilden, daß einerseits eine intensive Kühlung der Verbindungsstelle des keramischen Rohres mit dem Metallkörper und andererseits sowohl eine gute Wärmeausdehnungsmöglichkeit für den den Stromanschluß tragenden Teil des Anschlußkopfes als auch eine gute Zugänglichkeit des gasgefüllten oder evakuierten Raumes gewährleistet ist, der das in dem Metallkörper gleitend gelagerte Heizleiterende enthält.The invention aims at a radiator as mentioned above Type the part of the liquid-cooled connection head that is screwed to the metal body to train so that on the one hand an intensive cooling the connection point the ceramic tube with the metal body and, on the other hand, both a good thermal expansion possibility for the part of the connection head carrying the power connection as well as good accessibility of the gas-filled or evacuated space is guaranteed, which is in the metal body Contains slidingly mounted heating conductor end.

Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der mit dem Metallkörper verschraubte Kühlkopfteil von einem beiderseits geschlossenen zylindrischen Mantel umgeben ist und daß zwischen dem Mantel und dem genannten Kühlkopfteil ein nur nach dem Heizleiterende zu offener Metallzylinder so angeordnet ist, daß die längs dessen Außenseite dem Heizleiterende - zuströmende Kühlflüssigkeit zunächst bis unmittelbar in die Umgebung der Löt- oder Schweißstelle geleitet wird und dann längs der Innenseite des Metallzylinders zum anderen Kühlköpfende zurückströmt. Zweckmäßig läßt man dabei- den mit dem Metallkörper verschraubten, von dem -offenen Metallzylinder umgebenen Kühlkopfteil in eine Schutzkappe auslaufen, die eine nach Trennung des Kühlkopfes vom Metallkörper zugängliche Gasöffnung des keramischen Rohres umschließt. Diese Gasöffnung kann mit Vorteil durch ein im Innern der Schutzkappe angeordnetes, unter Gasfüllung oder Vakuum abschmelzbares Glas- oder Metallrohr gebildet werden. Eine den Wärrneausdehnun.gen Rechnung tragende gute Stromzuführung zum Heizleiterende kann man ferner erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß an der Innenwandung des Metallkörpers mit dem Heizleiterende fest verbundene, als Gleitkontakt wirkende federnde Metallbügel anliegen, daß das Ende des Gleitkontaktes mit der gegenüberliegenden Innen-Wandung des Metallkörpers durch ein biegsames Kabelstück leitend verbunden ist und daß der den Stromanschluß tragende Außenmantel des Kühlkopfes in einer axial nachgiebigen Führung aufgehängt ist.This purpose is achieved according to the invention in that the with the metal body screwed cooling head part of a cylindrical closed on both sides Jacket is surrounded and that between the jacket and said cooling head part only after the end of the heat conductor to open metal cylinder is arranged so that the along the outside of the heating conductor end - inflowing coolant initially until it is passed directly into the vicinity of the soldering or welding point and then flows back along the inside of the metal cylinder to the other end of the cooling head. It is advisable to leave the open one screwed to the metal body Metal cylinder surrounded cooling head part run out in a protective cap, which one after Separation of the cooling head from the metal body accessible gas opening of the ceramic Enclosing pipe. This gas opening can advantageously be through an inside of the protective cap arranged glass or metal tube that can be melted under gas or vacuum are formed. A good power supply that takes thermal expansion into account the heat conductor end can also be obtained according to the invention in that at the Inner wall of the metal body firmly connected to the end of the heating conductor as a sliding contact acting resilient metal bracket rest that the end of the sliding contact with the opposite inner wall of the metal body by a flexible piece of cable is conductively connected and that the outer jacket of the cooling head carrying the power connection is suspended in an axially flexible guide.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Fig.-i im Längsschnitt dargestellt, während Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der Einrichtung wiedergibt. i ist der beispielsweise aus einer Molybdänlegierung bestehende Heizleiter und 2 das ihn umgebende gasdichte keramische Schutzrohr, das zweckmäßig aus Aluminium- oder Zirkonoxyd mit einer Silicatbeimischung besteht. Das Ende des Rohres-.2, aus welchem der Heizleiter i ein Stück weit herausragt; ist durch einen zylindrischen Metallkörper 3 verschlossen., der das Rohrende umfaßt und mit diesem gasdicht verbunden ist. Zu diesem Zweck versieht man beispielsweise das Ende des Rohres 2 zunächst mit einer metallischen Zwischenschicht, indem man mittels einer Spritzpistole einen Überzug aus Eisen oder Kupfer auf dem Rohrende aufbringt. Diese metallische Zwischenschicht haftet auf dem Rohrende besonders gut, wenn man dieses vorher mit einer glasurähnlichen Auflage versieht und dann das Rohr bis in die Nähe des Schmelzpunktes der aufzubringenden Metallschicht erhitzt. Mit den erwähnten Zwischenschichten wird der zylindrische Metallkörper 3 verlötet oder verschweißt. In der Bohrung 4 des zylindrischen Metallkörpers 3 ist das Ende des Heizleiters i mittels eines Gleitkontaktes geführt, der durch fest auf dem Heizleiterende aufsitzende federnde Metallbügel 5 gebildet wird.In the drawing, an embodiment of the invention is shown in Fig.-i shown in longitudinal section, while Fig. 2 is a cross section through part of the Facility reproduces. i is made of a molybdenum alloy, for example Heating conductor and 2 the gas-tight ceramic protective tube surrounding it, which is useful consists of aluminum or zirconium oxide with an admixture of silicate. The end of the Rohres-.2, from which the heating conductor i protrudes a little; is through one cylindrical metal body 3 closed., which includes the pipe end and with this is connected gas-tight. For this purpose, for example, the end of the Tube 2 initially with a metallic intermediate layer by means of a Spray gun applies a coating of iron or copper to the end of the pipe. These metallic intermediate layer adheres particularly well to the pipe end if this previously provided with a glaze-like coating and then the pipe up close the melting point of the metal layer to be applied is heated. With the mentioned The cylindrical metal body 3 is soldered or welded between layers. The end of the heating conductor is in the bore 4 of the cylindrical metal body 3 i guided by means of a sliding contact, which is firmly seated on the heating conductor end resilient metal bracket 5 is formed.

Der Metallkörper 3, dessen Bohrung 4 mit dem Innenraum des auf dem Heizleiter i nicht völlig dicht aufsitzenden Schutzrohres 2 in Gasverbindung steht, läuft in ein unter Gasfüllung oder Vakuum abschmelzbares Glas-oder Metallrohr 7 aus. Das Rohr 7 stellt somit, bevor es abgeschmolzen ist, eine Gasöffnung des keramischen Rohres 2 dar, die nach Abschrauben des später noch zu beschreibenden, in eine Schutzkappe 6 auslaufenden Kühlkopfteils S zugänglich ist.The metal body 3, the bore 4 with the interior of the on the The heating conductor i the protective tube 2 is not completely tightly seated and is in gas connection, runs into a glass or metal tube 7 which can be melted under a gas filling or vacuum the end. The tube 7 is thus before it is melted off, a gas opening of the ceramic Tube 2 represents, after unscrewing the later to be described, in a protective cap 6 expiring cooling head part S is accessible.

In dem Zwischenraum zwischen dem Heizleiter i und dem keramischen Körper 2 oder auch in der Bohrung q. des zylindrischen Metallk.örpers 3 können Stoffe, wie beispielsweise Graphit, Karbide oder 'Nitride, untergebracht sein, die ein gegenüber dem Heizleiter indifferentes Schutzgas, wie Stickstoff, abspalten oder eine getternde Wirkung ausüben und dadurch den Heizleiter vor einer Reaktion mit den Bestandteilen des keramischen Rohres ?- schützen.In the space between the heating conductor i and the ceramic body 2 or in the bore q. of the cylindrical metal body 3, substances such as graphite, carbides or nitrides can be accommodated, which split off a protective gas that is indifferent to the heating conductor, such as nitrogen, or exert a gettering effect and thereby prevent the heating conductor from reacting with the constituents of the ceramic Rohres ? - protect.

Die Stromzuführung zum Metallkörper 3 wird durch einen auf ihn unmittelbar aufgeschraubten metallischen Kühlkopfteil s vermittelt, der in eine das Rohr 7 umschließende metallische: Schutzkappe 6 ausläuft. Der genannte Kühlkopfteil besitzt an seinem anderen Ende einen Flansch io, der den Verschluß der einen Stirnseite eines äußeren zylindrischen Kühlmantels i i bildet, während die andere Stirnseite durch eine mit :einer Flüssigkeitszuleitung i2 versehene Scheibe 13 gebildet wird. Zwischen dem Kühlmantel i i und dem Kühlkopfteil S ist ein nur nach dem HeiZleiterende zu offener, bis in die Nähe des Flansches io reichender Metallzylinder 1q. so angeordnet, daß die längs seiner Außenseite strömende, durch die Leitung i2 zugeführte Kühlflüssigkeit längs der Innenseite des Metallzylinders 1q. zu dessen durch eine Scheibe 15 verschlossener Stirnseite zurückströmt, von wo aus sie mittels einer Leitung 16 abgeführt wird. Der Außenmantel i i des durch die Teile 8, io und ii gebildeten Kühlkopfes dient zugleich zur Stromzuführung zum Heizleiter. Der ganze Anschlußkopf ist in einer axial nachgiebigen Führung aufgehängt, die wie folgt aufgebaut ist: An einem mit der Ofenwandung fest verbundenen Halter 17 ist parallel zur Achse des Heizleiters ein Rundstab 18 gelagert, an welchem der Kühlkopf in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise mittels aus Isolierstoff bestehender Rollen i9, die paarweise in einem gegabelten Halter :2o gelagert sind, längs verschieblich aufgehängt ist. Je eine derartige Aufhängevorrichtung befindet sich in der Nähe der beiden Enden des Kühlkopfes. Der einer der beiden Aufhängevorrichtungen, beispielsweise mittels einer biegsamen Leitung, zugeführte Heizstrom gelangt über den Kühlmantel i i, den Flansch io und den Kühlkopfteil , zu dem mit diesem verschraubten Metallkörper 3 und von hier aus über die als Gleitkontakt wirkenden federnden Metallbügel 5 zum Heizleiterende i. Durch die Verschraubung der Teile 3 und 8 ist dabei für einen sehr guten Stromübergang gesorgt, zugleich stellt aber diese Verschraubung auch eine die Wärme vorzüglich leitende lösbare Verbindung zwischen dem heißen Ende des Heizleiters i und den dieses umgebenden Kühlkopfteilen dar, aus denen die Wärme durch die Kühlflüssigkeit abgeführt wird.The power supply to the metal body 3 is mediated by a metal cooling head part s screwed directly onto it, which ends in a metal protective cap 6 surrounding the pipe 7. Said cooling head part has at its other end a flange io which forms the closure of one end face of an outer cylindrical cooling jacket ii, while the other end face is formed by a disk 13 provided with a liquid feed line i2. Between the cooling jacket ii and the cooling head part S there is a metal cylinder 1q that is only open after the end of the heating conductor and extends into the vicinity of the flange io. arranged so that the cooling liquid flowing along its outside and supplied through the line i2 along the inside of the metal cylinder 1q. flows back to its end face closed by a disk 15, from where it is discharged by means of a line 16. The outer jacket ii of the cooling head formed by parts 8, io and ii also serves to supply power to the heating conductor. The entire connection head is suspended in an axially flexible guide, which is constructed as follows: On a holder 17 firmly connected to the furnace wall, a round rod 18 is mounted parallel to the axis of the heating conductor, on which the cooling head is made in the manner shown in the drawing Insulating material of existing roles i9, which are stored in pairs in a forked holder: 2o, is suspended longitudinally displaceable. Such a suspension device is located near the two ends of the cooling head. The heating current supplied to one of the two suspension devices, for example by means of a flexible line, passes via the cooling jacket ii, the flange io and the cooling head part, to the metal body 3 screwed to this and from here via the resilient metal bracket 5, which acts as a sliding contact, to the heating conductor end i. The screw connection of parts 3 and 8 ensures a very good current transfer, but at the same time this screw connection also provides a detachable connection between the hot end of the heat conductor i and the surrounding cooling head parts, from which the heat flows through the Cooling liquid is discharged.

Zur Sicherstellung eines guten Stromüberganges vom Metallkörper 3 auf den Heizleiter i empfiehlt es sich, das Ende des auf dem Heizleiter i sitzenden federnden Metallbügels 5 mit der metallischen Rückwand des Hohlraumes 4 durch ein beiderseits angelötetes biegsames Kabelstück z. ß. aus Kupfer leitend zu verbinden. Der Stromübergang ist dann von der Güte des Köntaktes der aufeinandergleitenden Teile 5 und 3 unabhängig.To ensure a good current transfer from the metal body 3 on the heating conductor i it is recommended that the end of the one sitting on the heating conductor i resilient metal bracket 5 with the metallic rear wall of the cavity 4 through a Flexible piece of cable soldered on both sides z. ß. made of copper to connect conductive. The current transfer is then of the quality of the contact of the sliding one on top of the other Parts 5 and 3 independently.

Claims

PATENT CLAIM: i. Liquid-cooled connection head for radiators to generate high temperatures z. B. in electric ovens with a heating conductor is surrounded gas-tight by a ceramic protective tube, with one with the protective tube end Soldered or .. welded, the pipe interior gas-tight sealing, the power supply to and the heat dissipation from the heat conductor end mediating cylindrical metal body, with which a cooling head carrying the power connection is detachably connected by screwing is, characterized in that the cooling head part screwed to the metal body (3) (8) is surrounded by a cylindrical jacket (i i), which is closed on both sides, and that between the jacket (i1) and said cooling head part (8) only after the Heat conductor end to open metal cylinder (i4) is arranged so that the length of it Outside the heating conductor end flowing coolant initially up to immediately is passed into the vicinity of the soldering or welding point and then along the inside of the metal cylinder (i4) flows back to the other end of the cooling head. z. Connection head according to claim i, characterized in that the screwed to the metal body (3), by the open metal cylinder (i4) surrounded cooling head part (8) in a protective cap (6) runs out, the one accessible after separating the cooling head from the metal body Gas opening of the ceramic tube (2) encloses. 3. Connection head according to claim i or 2, characterized in that the gas opening through an inside the protective cap (6) arranged glass or metal tube that can be melted under gas or vacuum (7) is formed. 4. Connection head according to claim i, 2 or 3, characterized in that d: ate resilient acting as a sliding contact on the inner wall of the metal body (3) Metal brackets (5) that are firmly connected to the end of the heating conductor (i) are in contact. 5. Connection head according to claim 4, characterized in that the end of the sliding contact (5) with the opposite inner wall of the metal body (3) by a flexible Cable piece is conductively connected. 6. Connection head according to claim i, 2; 3, 4 oller 5, characterized in that the outer jacket carrying the power connection (11) of the The cooling head is suspended in an axially flexible guide (ig, 2o).