AT208475B

AT208475B - Anordnung an elektrischen Widerstandselementen

Info

Publication number: AT208475B
Application number: AT409656A
Authority: AT
Inventors: Per Ing Borghult; John Helge Ing Haglund
Original assignee: Kanthal Ab
Priority date: 1955-07-11
Filing date: 1956-07-09
Publication date: 1960-04-11

Description

Anordnung an elektrischen Widerstandselementen
EMI1.1

tur von 14000C gewährleisten. Dadurch, dass das Material des Bettes gegenüber dem Material der Ele- mente chemisch widerstandsfähig ist, werden diese davor bewahrt, an den Stellen, wo sie mit dem Bett in Berührung kommen, zerstört zu werden. Dadurch, dass der elektrische Widerstand im Material des
Bettes hoch genug ist, wird verhindert, dass eventuelle Leckströme im Bett die Elemente an den Berüh- ! rungsstellen zwischen Bett und Elementen schädigen. Auf Grund der übrigen Forderungen, die an das Ma- terial des Bettes bezüglich der Feuerfestigkeit und der chemischen Widerstandskraft gestellt werden, be- steht im allgemeinen keinerlei Schwierigkeit, auch die Forderung nach einem hohen elektrischen Wider- stand zufriedenzustellen.

Während des Betriebes wird ein Teil der Körner in dem dem Element zunächstgelegenen Teil des
Bettes an dessen Siliziumdioxydschicht festkleben. Da dann das Element bei wechselnden Temperaturen seine Länge verändert, werden die festklebenden Körner mit dem Element weggezogen und gleiten dabei an den leichtbeweglichen, nicht an dem Element festklebenden Körnern im Bett entlang. Das Element wird hiedurch vor schädlichen mechanischen Einwirkungen bewahrt.

Das Bett besteht zweckmässig aus einem oder mehreren der Stoffe Kieselsäure, Siliziumkarbid oder
Aluminiumsilikat. Besonders gute Resultate sind mit einem Bett aus Mullit oder Silimanit erzielt worden.

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf ein Bettmaterial dieser Zusammensetzung, sondern man kann auch jedes wärmebeständige Material mit hohem elektrischen Leitungswiderstand verwenden.

Das BettII1aterial muss jedoch aus solchen Stoffen bestehen, welche sich auch bei der höchstmöglichen
Betriebstemperatur gegenüber dem Material des Widerstandselementes chemisch indifferent verhalten, so dass keinerlei Reaktionsprodukte entstehen können. Die Stoffe, die erfindungsgemäss für das Widerstands- bett in Frage kommen können, sind Karbide, Boride, Silizide, Silikate und Oxyde, entweder für sich al- lein oder in Verbindung miteinander.

Die Körner des Bettes müssen zum überwiegenden Teil rund sein oder wenigstens abgerundete Kanten und Ecken haben, so dass sie sich leicht gegeneinander bewegen können. Die Körner müssen aus einem in bestimmtenKörnermischungen gesiebten Material bestehen, beispielsweise mit verschiedenen Siebungen, nach der Tylers Standard Siebskala ausgeführt, wodurch die Körner in jedem Bett der gleichen Körner- mischung angehören, z. B. zwischen zwei angrenzenden Maschenwerten oder wenigstens einander nahe- liegenden Körnermischungen, z. B. eine Mischung mit den Korngrössen von 2, 3 bis 3,3 mm (6 bis 8 mesh nach Tylers Standard Siebskala) und eine Mischung mit den Korngrössen 3, 3 - 4, 7 mm (4 - 6 mesh).

Hiebei ist zu beachten, dass die Durchschnittsgrösse der Körner so zu bemessen ist, dass die Unterstützung für das Element ausreichend ist. Es konnte festgestellt werden, dass die Dicke des Bettes, damit es die ihm obliegende Funktion erfüllen kann, mindest doppelt so gross wie der Durchschnittsdurchmesser der in dem Bett vorhandenen Körner sein muss. Ganz allgemein gilt, dass die Korngrösse der Partikel des Bettes zwischen 0, 1 und 10 mm liegen muss.

Es hat sich gezeigt, dass die Widerstandselemente, wenn man sie gemäss der Erfindung unterstützt, auch zusammen mit Ofenauskleidungen verwendet werden können, welche bei Direktberührung zerstö- rend auf die Elemente einwirken würden. Es ist somit möglich, Auskleidungsmaterial von Standardquali- tät anzuwenden, ausgewählt nur im Hinblick auf die Feuerfestigkeit und ohne Rücksicht auf die even- tuelle Tendenz des Materials, bei hohen Temperaturen mit dem Material der Elemente chemisch zu re- agieren.

Praktische Ausführungsformen der Anbringung der Elemente in Öfen zeigen die beigefügten Zeich- nungen, von denen Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch den unteren Teil eines Ofens darstellt, während Fig. 2 eine entsprechende Draufsicht ist.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform bestehen der Boden 1 und die Seitenwände 2 - 5 aus feuerfestem Material. Der Boden trägt eine Bettauflage 6 aus Körnern. die aus Aluminiumsilikat mit
EMI2.1
senkt, ruht ein Widerstandselement 7, welches aus 95% Molybdänsilizid (MoS) und Rückständen von Oxyden und Silikaten besteht. An den Enden ist das Element mittels verdickter Anschlussteile 8a, 8b durch Löcher in die Wand 2 eingelassen. Die eigentliche hochtemperierte Erhitzungszone stellt der schmale Teil des Elementes 7 dar, während die Anschlussteile 8a, 8b auf Grund ihrer grösseren Querschnittsflächen eine beträchtlich niedrigere Temperatur haben.

Anstatt dem Bettmaterial aus Aluminiumoxyd und Kieselsäure in Form von Aluminiumsilikat kann man auch reines Kieselkarbid in Form von Körnern mit einer Grösse von 2 bis 5 mm verwenden. Es ist zweckmässig, das sogenannte hellgrüne Kieselkarbid zu verwenden, da dieses die reinste Form ist, die technisch vorkommt.

Wahlweise kann auch ein anderes Bettmaterial zur Anwendung gelangen, u. zw. auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Kugeln von 4 mm Durchmesser, die in sehr feingemahlener Form 15 Gew.-% MoSi2 und 85 Gew.- Siliziumkarbid enthalten.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Widerstandselement 7 aus 90 Gew.-% MoSi,, 5 Gew. -0/0 Chromborid (CrB) und einem Bindemittel als Rest bestehen, und das Bett 6 aus zerkleinertem reinen Quarz in Form von ausgesiebten Körnern mit einer Grösse von 3 bis 4 mm gebildet sein.

Besteht das Bett anstatt aus Aluminiumsilikat aus reinem Aluminiumoxyd (AI), so zeigt es sich, dass dieses mit der Kieselsäure des Elementes Silikat bildet, was dazu führt, dass eine Verarmung an diesem Stoff in dem Element eintritt und es dadurch zerstört wird. Ein solches Bettmaterial widerspricht somit der Bedingung, dass das Bettmaterial gegenüber dem Material des Elementes chemisch widerstandsfähig sein soll.

PATENTANSPRÜCHE :
EMI3.1
kennzeichnet, dass das Element, welches hauptsächlich aus Siliziden, insbesondere Molybdänsilizid, mit eventuellen Rückständen von Oxyden, Karbiden und Boriden besteht, lose und unter Luftzutritt auf einem das Element nur teilweise berührenden Bett aus mit Bezug aufeinander beweglichen Körnern aus feuerfestem und gegenüber dem Material des Widerstandselementes auch bei Betriebstemperatur chemisch widerstandsfähigem, elektrischen isolierendem Material ruht.

Claims

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Bettes aus wärmebeständigen Karbiden, Boriden, Silikaten, Siliziden und bzw. oder Oxyden besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterungshitze des Bettmaterials höher ist als die Betriebstemperatur des Widerstandselementes.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bett aus einem oder mehreren der Stoffe Kieselsäure, Siliziumkarbid und Aluminiumsilikat, jedoch vorzugsweise & U Mullit oder Silimanit besteht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse der Partikel des Bettes zwischen 0, 1 und 10 mm liegt.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Bettes mindestens doppelt so gross ist wie die durchschnittliche Korngrösse.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Bett, das aus einem in bestimmten Kornmischungen gesiebten Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die höchste Korngrösse höchstens 2-bis 3mal so gross ist wie die kleinste Korngrösse, z. B. 4 - 9 mesh (nach Tylers Standard Siebskala).

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Körner des Bettes zum überwiegenden Teil rund sind oder wenigstens abgerundete Kanten und Ecken aufweisen, so dass sie sich mit Bezug aufeinander leicht bewegen können.