DE551707C - Stabfoermiger elektrischer Heizwiderstand - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AH
3. JUNI 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Jü! 551 KLASSE 21h GRUPPE

Porzellanfabrik Ph. Rosenthal & Co., A.-G. in Berlin*)

Stabförmig» elektrischer Heizwiderstand

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Dezember 1927 ab

Die Erfindung betrifft einen stabförmigen elektrischen Heizwiderstand, der aus einer Hülle aus nichtleitendem Werkstoff und einer Füllung aus mehr oder minder schlecht leitendem nichtmetallischem Werkstoff besteht, und bezieht sich insbesondere auf Mittel zum Begünstigen der Wärmeableitung vom Mittelteil, z. B. geringere Wandstärken oder vergrößere Wärmeabgabeflächen, sowie an sich

ίο bekannte Mittel zur Verringerung der Wärmeerzeugung an den Enden des Heizwiderstandes, ζ. B. Vergrößerung des Stabquerschnittes an diesen Enden oder leitende Beläge. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des

ig Heizwiderstandes gemäß der Erfindung wird dadurch erzielt, daß der schwächere Wandteil oder die vergrößerten Wärmeabgabeflächen z. B. in Form von Rippen besonders in der Nähe des zu erhitzenden Mittels angeordnet sind. Vorteilhaft wird man auch die Hülle an ihrer inneren Fläche, zumindest in ihrem Mittelteil, mit einem Anstrich aus Widerstandsmaterial versehen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung derartiger elektrischer Heizwiderstände, und zwar soll das Widerstandsmaterial gemäß der Erfindung in die fertige Hülle unter erhöhtem Druck und im Vakuum eingefüllt werden. Die Hülle, welche aus keramischem Material, z. B. Porzellan, aufgebaut ist, wird vorteilhaft durch Pressen um einen Dorn aus brennbarem Material geformt und der Dorn beim Fertigbrennen der Hülle gleichzeitig ausgebrannt.

Stabförmige Heizwiderstände sind bereits bekannt, jedoch zeigen alle diese Heizwiderstände weder geringere Wandstärken an der dem zu erhitzenden Mittel zugekehrten Seite zum Zwecke der Begünstigung der Wärmeableitung noch auch vergrößerte Wärmeabgabeflächen an diesen Stellen. Derartige vergrößerte Wärmeabgabeflächen sind lediglich bei Heizkörpern bekannt geworden, die selbst ohne äußere Umhüllung aus der Wider-Standsmasse aufgebaut sind. Jedoch haben diese Heizkörper mit dem Erfindungsgegenstand nichts zu tun.

Gleichfalls bekannt sind Widerstandskörper, deren Stirnenden durch leitende Körper g₀ abgeschlossen sind. Abgesehen von den hierdurch entstehenden Nachteilen durch offenliegende elektrisch leitende Metallteile bezweckt die Erfindung im Gegensatz hierzu, durch leitende Beläge im Innern der Stabenden oder durch Vergrößerung der Stab-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Kurt Draeger in Selb, Bayern.

querschnitte die Wärmeer?eugung an diesen Stellen zu verringern.

Die Erfindung richtet sich insbesondere auf Heizwiderstände, die in Brennofen für keramische Waren Verwendung finden sollen, in denen Temperaturen von 1400 bis 1600 ° C einzustellen sind. Für derartige Temperaturen steht praktisch kaum ein Widerstandsmaterial zur Verfugung, soll es nicht außerordentlich hoch im Preise sein und etwa aus einer Platinlegierung bestehen.

Die Anwendung hoher Temperaturen am Heizwiderstand ist aber auch für andere Zwecke als für das Brennen keramischer Stoffe überaus nützlich, da bekanntlich die Wärmeabgabe durch Strahlung mit einer Potenz der Temperatur einfach wächst, diejenige durch Leitung jedoch der Temperatur proportional ist und erst in höheren Temperaturbereichen die Wärmeabgabe durch Strahlung erheblich diejenige durch Leitung überwiegt.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Widerstandskörper geschaffen, der hohen Temperaturen, z. B. über iooo⁰ C, standhält, billig und dauerhaft herzustellen ist und auch bei höheren Strompreisen wirtschaftlich arbeitet. Das in die Hülle eingebrachte Widerstandsmaterial aus nichtleitendem Werkstoff kann Pulver-, fein- oder grobkörnige Form haben. Es kann z. B. Graphit, zerkleinerte Kohle usw. allein oder in Mischung mit anderen mehr oder minder schlecht leitenden Materialien verwendet werden. Der gewünschte Widerstands wert kann zunächst durch Auswahl des Materials bestimmt werden bei gegebenem Querschnitt und Länge des gesamten Körpers. Er kanu ferner durch die Feinheit des Widerstandsmaterials mitbestimmt werden, da zwischen pulverförmigem Material der Übergangswiderstand geringer ist als zwischen grobkörnigem Material, bei welchem die einzelnen Teilchen an weit weniger und kleineren Flächen einander berühren, als dies bei pulverförmigem, feinkörnigem Material der Fall ist.

Die Erfindung wird an Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnung näher erläutert, in der

Abb. ia einen Heizkörper im Längsschnitt und

Abb. ib im Querschnitt zeigt, während Abb. 2a einen Teillängsschnitt durch einen solchen Widerstandskörper anderer Ausführung und

Abb. 2b wiederum einen Querschnitt durch diesen zeigt.

In der Ausführungsform der Abb. ia, ib ist eine Hülle k aus hochfeuerfestem keramischem Material, insbesondere aus Porzellan oder aber aus einem porösen keramischen Material in zylindrischer Form mit erweiterten Enden an beiden Seiten vorgesehen. Das hohle Innere dieser Hülle ist mit dem fein- oder grobkörnigen Widerstandsmaterial w mehr oder minder dicht ausgefüllt.

Die Hülle wird zunächst für sich allein hergestellt, insbesondere bei Anwendung keramischen Materials fertiggebrannt und gegebenenfalls glasiert. In sie wird das Widerstandsmaterial hierauf eingefüllt, gegebenenfalls unter Anwendung einer erforderlichen Pressung. Soll die letztere besonders hoch sein, so kann die Hülle in einer druckfesten Form während des Einpressens des Materials von außen eingeschlossen sein.

Durch geeignete Erweiterung der Hüllenenden in an sich bekannter Weise kann erreicht werden, daß wegen der hierdurch bedingten Vergrößerung des Querschnitts des Widerstandsmaterials diese Enden auf erheblich geringerer Temperatur gehalten werden als die zwischenliegenden Teile des Heizkörpers geringeren Querschnittes. Hierdurch ist es möglich, Zuleitungsdrähte für den elektrischen Strom entweder in die Enden einzuführen oder aber die Stirnenden in an sich bekannter Weise mit einem Metallbelag. beispielsweise durch Aufgießen oder Aufspritzen, zu versehen, an welchen dann die entsprechend verbreiterten Enden der Zuleitung angeschlossen werden, ohne daß die Zuleitungsdrähte oder sonstigen etwa angewandten. Stromübertragungsmittel auf unzulässige Temperaturen erhöht werden. Ebenso wird hierdurch erreicht, daß die Haltevorrichtung des Widerstandes an diesen Enden auf zulässigen niedrigen Temperaturen verbleibt.

Man kann auch die erweiterten Enden der Hülle an ihrer Innenseite mit einem Metallüberzug, beispielsweise durch Aufgießen oder -spritzen, versehen und mit der Metallauflage 10g an den Stirnenden des eigentlichen Widerstandskörpers verbinden. Ist diese letztere nicht vorgesehen, so kann ein solcher Metallüberzug in an sich bekannter Weise außer auf der Innenseite auch auf der Außenseite der Hüllenenden aufgebracht werden und mit demjenigen an der Innenseite in leitender Verbindung stehen, so daß man in der Lage ist, Schellen o. dgl. an der Außenseite der Enden des Widerstandskörpers aufzubringen und mit diesen nunmehr die Stromzuleitungen zu verbinden,

Lufteinschlüsse zwischen dem pulverförmigen oder körnigen Widerstandsmaterial sind regelmäßig nicht erwünscht, da sie zu Ionisierungserscheinungen Anlaß geben können. So wenig diese letzten Endes im Be-

triebe auch stören, so kann dennoch ein Lufteinschluß dadurch verhindert werden, daß die Einfüllung des Widerstandsmaterials in die Hülle in einem evakuierten Raum erfolgt und in diesem auch das mehr oder minder feste Einpressen des Materials stattfindet. Man kann beispielsweise also die Hülle in eine Kammer eintragen, mit ihrem unteren Ende auf den Boden der Kammer aufstellen und ίο über dem oberen Ende einen Trichter für das einzufüllende Widerstandsmaterial anbringen, der am Auslaufende durch eine Klappe oder einen Schieber geschlossen ist und der durch eine außerhalb der Kammer angeordnete Handhabe geöffnet werden kann. Nunmehr kann die Luft aus der Kammer durch eine Pumpe o. dgl. bis zum erreichbaren Maß entfernt werden, worauf die Handhabe bewegt und der Auslauf des Trichters geöffnet wird, so daß das Widerstandsmaterial in die Hülle einläuft. Ist nun der Trichter in der Kammer verschwenkbar angeordnet und wird er durch einen Druckkolben ersetzt, so wird die Hülle mit dem Widerstandsmaterial ausgefüllt und vollgepreßt werden, derart, daß geringstmögliche Lufteinschlüsse vorhanden sind.

Man kann ferner die Innenseite der Hülle mit einem Anstrich aus dem pulverförmigen Widerstandsmaterial versehen, so daß zwischen diesem und dem dann einzufüllenden Material ein inniger Kontakt entsteht und auch Lufteinschlüsse zwischen dem Material und der Hüllenwand möglichst verhindert sind.

Um eine gewünschte Widerstandsgröße zu erhalten, kann mau auch das mehr oder minder schlecht leitende Widerstandsmaterial mit einem nichtleitenden Stoff in gewünschtem A^erhältnis mischen, ihm beispielsweise Porzellanmehl, hochfeuerfeste Oxyde usw. in körniger Form beimengen.

Um die Wärmeabgabe zu begünstigen, kann man die Hülle in bekannter Weise auch aus porösem keramischem Stoff herstellen. Ferner kann man die Wandstärke der Hülle an jenen Teilen, in denen die größte Hitze erzeugt wird (in dem Beispiel also in der Mitte) geringer wählen als an den Enden. soweit dies irgend die mechanische Festigkeit der Hülle zuläßt. Man kann aber auch die Wandstärke der Hülle über ihrem Querschnitt verschieden wählen, also an Stelle eines Kreisringquerschnittes einen solchen wählen, der an einer Seite stärker ist als an der anderen, wenn das zu beheizende Mittel (fester Körper oder Flüssigkeiten bzw. Gase) in der Hauptsache auf einer Seite des Heizkörpers liegt. Handelt es sich also darum, einen Brennofen für keramische Waren zu beheizen, in dem die Heizkörper in der Nähe der Wände angeordnet sind, so wird man den stärkeren Teil des Querschnittes der Hülle in Richtung zur Wand und den schwächeren Teil in Richtung auf den freien Ofenraum zu anordnen.

LTm die Wärmeabgabe weiterhin zu erleichtern und zu vergrößern, kann eine Ausführungsform gemäß Abb. 2a, 2b gewählt werden, die erkennen läßt, daß an den Wärme abgebenden Teilen des Heizkörpers Rippen aus der Hülle gebildet sind. In diesem Beispiel ist angenommen, daß der Heizkörper wiederum in Nähe einer W⁷and eines Raumes angeordnet ist, und dementsprechend sind die Rippen auf der der Wand abgewandten Seite des Heizkörpers angebracht.

Man kann die Hülle beispielsweise durch Pressen um einen Kern herstellen, welcher aus billigem und brennbarem Material besteht, so daß er beim Brennen der etwa aus Porzellan bestehenden Hülle im Glattofen ausbrennt.

Widerstandskörper der beschriebenen Art, die für alle Zwecke und praktischen Temperaturbereiche Verwendung finden können, sind somit einfach und billig massenweise herstellbar. Sie können jeden beliebigen Querschnitt, z. B. Kreis-, Ellipsen- und vieleckigen Querschnitt, erhalten.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ι . Stabförmiger elektrischer Heizwiderstand, der aus einer Hülle aus nichtleitendem Werkstoff und einer Füllung aus mehr oder minder schlecht leitendem nichtmetallischem Werkstoff besteht, gekennzeichnet durch Mittel zum Begünstigen der Wärmeableitung vom Mittelteil, z. B. geringere Wandstärken oder vergrößerte Wärmeabgabeflächen, sowie an sich bekannte Mittel zur Verringerung der Wärmeerzeugung an den Enden des Heizwiderstandes, ζ. Β. Vergrößerung des Stabquerschnittes an diesen Enden oder leitende Beläge.
2. 2. Stabförmiger elektrischer Heizwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwächere Wandteil oder die vergrößerten Wärmeabgabeflächen z. B. in Form von Rippen besonders ,in der Nähe des zu erhitzenden Mittels angeordnet sind.
3. 3. Stabförmiger elektrischer Heizwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle an ihrer inneren Fläche, zum mindesten in ihrem Mittelteil, mit einem Anstrich aus Widerstandsmaterial versehen ist.
4. 4. Verfahren zur Herstellung eines stabförmigen elektrischen Heizwiderstandes nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial in die fertige Hülle unter erhöhtem Druck und im Vakuum eingefüllt wird.
5. 5. Verfahren zur Herstellung eines stabformigen elektrischen Heizwiderstandes nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch

   gekennzeichnet, daß die Hülle aus keramischem Material, z. B. Porzellan, durch Pressen um einen Dorn aus brennbarem Material geformt und der Dorn beim Fertigbrennen der Hülle gleichzeitig ausgebrannt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   OEhLiN. GEBROCKT IN DER KElCHSDRUCKtmfel