CH342672A - Heizelement mit schleifenförmigen Glühteil für elektrische Widerstandsöfen - Google Patents

Description

  Heizelement mit     schleifenförmigem        Glühteil        für    elektrische Widerstandsöfen    Die Erfindung betrifft ein Heizelement mit       schleifenförmigem    Glühteil für elektrische Wider  standsöfen, das z. B. für hohe Betriebstemperaturen  bis etwa 1750 C bestimmt ist. Für Temperaturen  oberhalb 1200  C sind die bekannten,     haarnadelför-          mig    gestalteten Heizelemente aus     Chrom-Nickel-          Legierungen    nicht mehr verwendbar.

   Es ist bekannt,  dass für sehr hohe Betriebstemperaturen oberhalb  1500  C pulvermetallurgisch hergestellte Heizelemente  aus Legierungen des Siliziums mit den übergangs  metallen der IV. bis     VI.    Gruppe des periodischen  Systems geeignet sind. Diese meist aus     Metallsiliziden     bestehenden     Heizleiterwerkstoffe    sind sehr spröde und  werden als sogenannte Hartstoffe bezeichnet.

   Bisher  sind Heizelemente aus diesen Hartstoffen nur in Form  von Stäben oder Rohren benutzt worden, da     Heiz-          elemente,    deren Glühteil eine Schleife bilden, sich aus       Hartstöffen    nicht ohne weiteres herstellen lassen und  die bekannte     Haarnadelform    von Heizelementen den  mechanischen Beanspruchungen durch die unter  schiedliche Erwärmung des Glühteils und der kalten       Anschlussenden    nicht gewachsen ist.

   Bei der Haar  nadelform des Heizelementes treten bei der hohen  Betriebstemperatur leicht Überhitzungen durch gegen  seitige     Anstrahlung    der sich gegenüberliegenden  Schenkel der Glühschleife auf, die zur Zerstörung des  Heizelementes führen, da dieses bereits bis zur zu  lässigen Temperatur belastet ist. Ein weiterer Nach  teil der     Haarnadelform    des Heizelementes besteht  darin, dass die unterschiedliche Wärmeausdehnung  des Glühteils gegenüber den kalten     Anschlussenden     zu so starken mechanischen Beanspruchungen an der       übergangsstelle    von Glühteil und     Anschlussende    führt,  dass an dieser Stelle das Heizelement überbeansprucht  ist und bricht.

      Die Erfindung ermöglicht,     überhitzungen    durch  gegenseitige     Anstrahlung    der     Schleifenschenkel    zu ver  meiden und die durch die unterschiedlichen Wärme  dehnungen hervorgerufenen mechanischen Spannun  gen in der     Glühschleife    abzufangen.  



  Das Heizelement nach der Erfindung ist dadurch  gekennzeichnet, dass die in den Ofenraum zu ragen  bestimmte Glühschleife des pulvermetallurgisch aus  Legierungen des     Siliziums    mit Elementen der IV. bis       VI.    Gruppe des periodischen Systems hergestellten  Heizelementes ein grösstes Innenmass     besitzt,    das um  ein Vielfaches grösser ist als der Abstand zwischen  den durch ein Isolierstück mechanisch verbundenen       Anschlussenden,    die im Querschnitt grösser als der  Querschnitt des Glühteils sind.

   Die Herstellung des  Heizelementes erfolgt nach der Erfindung dadurch,  dass die gepulverten Hartstoffe, die aus Verbindungen  des Siliziums mit Elementen der IV. bis     VI.    Gruppe  des periodischen Systems bestehen, mit einem     silizium-          haltigen,        hydrolysierenden    Bindemittel     angeteigt    und  ausgeformt werden. Der so erhaltene Formling wird  dann einer     Sinterung    unterzogen. Er kann nach seiner  Fertigstellung in das Isolierstück mit seinen Anschluss  enden eingesetzt werden.  



  Durch die Erfindung sind Heizelemente grosser  Leistung für hohe Temperaturen möglich geworden,  die bisher mit     schleifenförmigen    Heizelementen nicht  erreicht werden konnten. Heizelemente mit schleifen  förmigen Glühteilen sind für elektrische Widerstands  öfen von besonderem Vorteil, da die Grösse des     Heiz-          elementes    vom Innendurchmesser des Ofens unab  hängig ist, da die beiden     Anschlussenden    des     Heiz-          elementes    an einer Ofenseite liegen und nicht, wie  bei einem Heizstab, an die gegenüberliegenden Seiten  des Ofens geführt werden müssen.      In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungs  formen des erfindungsgemässen Heizelementes darge  stellt.  



  In     Fig.    1 ist mit 1 der Glühteil und sind mit 2  die     Anschlussenden    des Heizelementes bezeichnet. Die  beiden     Anschlussenden    werden durch ein Isolierstück  3 gehalten, das in nicht näher dargestellter Weise in  die Ofenwand eingesetzt und dort befestigt wird. Die  Gestalt der Heizelemente ist nicht an eine bestimmte  Form gebunden, wie die drei Ausführungsbeispiele  in den     Fig.    1 bis 3 zeigen. Wesentlich ist, dass das  grösste Innenmass a der Schleife um ein Vielfaches  grösser ist als der Abstand b zwischen den beiden       Anschlussenden    2.

   Auf diese Weise ist es möglich,  dass die     Glühschleife    in sich federn kann und die  unterschiedlichen Wärmeausdehnungen im Glühteil  und den     Anschlussenden    federnd abfängt. Sämtliche  Formen des Heizelementes können in runden, qua  dratischen und sonstigen Querschnitten ausgeführt  werden. Eine Profilierung der Oberfläche erleichtert  in an sich bekannter Weise die Abstrahlung. Auch  wirkt eine profilierte - Oberfläche versteifend und  somit festigkeitserhöhend im     Hochtemperatuxteil.     



  Bei der Verwendung von     molybdänhaltigen    Hart  stoffen hat sich die in     Fig.    4 dargestellte Form der       Anschlussenden    bewährt. Es ist     bekannt,    dass     molyb-          dänhaltige    Hartstoffe in dem Temperaturbereich von  300 bis 700  C einem sehr raschen     oxydativen    Zer  fall unterliegen. Dieser Zerfallserscheinung kann nun  durch die Ausgestaltung der     Stromanschlussenden     entgegengewirkt werden. Durch Verdickung der       Anschlussenden    wird die Bildung der Stromwärme in  diesem Teil wesentlich herabgesetzt.

   Da die Anschluss  enden durch Luft oder zusätzliche Mittel gekühlt  werden, findet an der Übergangsstelle zwischen     Glüh-          teil    und     Anschlussende    ein starker Temperaturabfall  statt. Durch entsprechende Dimensionierung und  Kühlung der     Anschlussenden    kann erreicht werden,  dass der Temperaturverlauf zwischen Glühteil und       Anschlussende    ein derartiger ist, dass die kritische  Temperaturzone von 300 bis 700  C in den Ver-         dickungsteil    fällt, wie dies in     Fig.    4 angedeutet ist.

    Der     oxydative    Zerfall des     molybdänhaltigen        Heiz-          leiterwerkstoffes    kann dadurch weitgehend gehemmt  werden, wenn die kritische Temperaturzone des     Heiz-          leiterelementes    gegenüber dem Zutritt von Luft abge  schlossen ist oder zumindest eine Luftströmung in  diesem Teil verhindert ist. Durch das auf die An  schlussenden geschobene Isolierstück 3 wird eine Luft  strömung an den gefährdeten Teilen des     Anschluss-          endes    verhindert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE I. Heizelement mit schleifenförmigem Glühteil für elektrische Widerstandsöfen, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Ofenraum zu ragen bestimmte Glüh- schleife (1) des pulvermetallurgisch aus Verbindun gen des Siliziums mit Elementen der IV. bis VI. Gruppe des periodischen Systems hergestellten Heizelementes ein grösstes Innenmass (a) besitzt, das um ein Vielfaches grösser ist als der Abstand (b) zwischen den durch ein Isolierstück (3) mechanisch verbundenen Anschlussenden (2), die im Querschnitt grösser als der Querschnitt des Glühteils sind. Il.

   Verfahren zur Herstellung des Heizelementes nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulverten Hartstoffe, die aus Verbindungen des Siliziums mit Elementen der IV. bis VI. Gruppe des periodischen Systems bestehen, mit einem silizium- haltigen, hydrolysierenden Bindemittel angeteigt und ausgeformt werden und der erhaltene Formling ge sintert wird.

   UNTERANSPRUCH Heizelement nach Patentanspruch I, das Molyb- dän als Legierungsmetall enthält, dadurch gekenn zeichnet, dass die Temperaturzone von 700 bis 300 C durch Vergrösserung des Querschnittes in den An schlussenden (2) liegt und die Heizleiterenden luft dicht im Isolierstück (3) sitzen.