DE2514578A1 - Feuerfeste, koernige einbettmasse fuer elektrische heizspiralen - Google Patents
Feuerfeste, koernige einbettmasse fuer elektrische heizspiralenInfo
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Description
DR. INQ. HANS LICHTI · DIPL.-INQ. HEINER LICHTI
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KARLSRUHE-DURLACH · QRÖTZINQER STRASSE 61
TELEFON IO7£1) i 11 24
Neue Anschrift: D-7500 Karlsruhe 41 (Grötzingen) · Durlacher Straße 31 (Hochhaus) · Telefon (0721) 485Π |
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Firma Fritz Sichenauer, 6744 Kandel/Pfalz
Feuerfeste körnige Einbettmasse für elektrische Heizspiralen
Die Erfindung betrifft eine feuerfeste, körnige Isoliermasse als Einbettmasse für elektrische Heizspiralen, vorzugsweise zur
Anwendung bei metallummantelten elektrischen Heizelementen, insbesondere elektrischen Rohrheizkörpern.
Mehai!ummantelte elektrische Heizelemente werden zur Erhitzung
von Flüssigkeiten in Bädern, zur Kontakterwärmung in eingegossenen
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Metallen und zur Erwärmung von gasförmigen Medien, verwendet. Die üblichen Rohrheizkörper haben einen äußeren, metallischen
Rohrmantel mit einem Durchmesser von größer als 6 mm, max. 8,5 mm, wobei in der Mittelachse des Rohrmantels eine Heizspirale aus
metallischem Widerstandsmaterial zentriert eingelegt ist. Der Zwischenraum ist mit einer keramischen oder oxydkeramischen,
kleinkörnigen Isoliermasse, vorzugsweise geschmolzenem Magnesiumoxyd, ausgefüllt. Die Qualität in Bezug auf die Wärmeübertragung
und die elektrischen Eigenschaften ist in erster Linie von der
elektrischen, isolierenden Einbettmasse, welche zwischen Heizspirale und Rohrwand eingefüllt ist, abhängig. Das hierbei meist
verwendete, geschmolzene Magnesiumoxyd besitzt eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hohem elektrischem Widerstand.
Die optimalen Werte für die Wärmeleitfähigkeit und den elektrischen Widerstand werden bei einer Endverdichtung des Magnesiumoxydes
von 3.1 - 3.2 gr./cm erreicht.
Es sind Isoliermassen bekannt, bei denen dem elektrisch geschmolzenen
und anschließend gemahlenen Magnesiumoxyd AdditiJPe beigemischt sind, um die elektrischen Eigenschaften bei hohen
Betriebstemperaturen zu verbessern. Solche Kompositionen sind sehr sinnvoll, jedoch erfüllen sie die ihnen zugedachten Aufgaben
nur dann vollkommen, wenn die Enden der Rohrheizkörper derart verschlossen sind, daß keine Feuchtigkeit in das Magnesiumoxyd
eindringen kann. Für den wasserdichten Rohrheizkorperabschluß sind mehrere Ausführungsformen bekannt. So sind Ausführungen
bekannt, wonach elastische Tüllen in die offenen Rohrheizkörper eingeführt und mittels eines Werkzeuges derart verpreßt werden,
daß keine Feuchtigkeit mehr in das Rohrheizkörperende eindringen kann. Es ist weiterhin bekannt, in das offene Rohrende, eine
plastische bzw. eine flüssige Masse einzubringen und darauf
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einen Abschluß in Form einer Rohrhülse aus Silicongummi, Keramik oder PTFE (Teflon) zu bringen, welche dann ebenfalls nachträglich
in ihrer Lage derart fixiert wird, daß ein Heraustreten aus dem Rohrheizkörperende verhindert wird. Bei diesen Isoliermassen und
Rohrabschiüssen sind zusätzliche Arbeitsgänge bei der Herstellung
eines elektrischen Rohrheizkörpers notwendig, die außer dem Zeitaufwand auch einen erheblichen zusätzlichen Materialaufwand
erfordern. Trotz dieser zusätzlichen Aufwendungen ist bei der Herstellung solcher bekannter Heizkörper die Möglichkeit,
daß gleich nach dem Glühvorgang Feuchtigkeit in die offenen Rohrenden eindringen kann, nicht zuverlässig ausgeschlossen. Da
das Magnesiumoxyd die Eigenschaft hat, recht hygroskopisch zu sein, besteht fortwährend die Gefahr der Feuchtigkeitsaufnahme,
wobei dann die elektrischen Werte, insbesondere der elektrische Isolationswiderstand stark abfallen und der Ableitstrom auf
unzulässige Größenordnungen ansteigen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einbettmasse der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die derart gegen die Aufnahme von
Feuchtigkeit geschützt ist, daß die erwähnten Nachteile, sowie die Notwendigkeit zusätzlicher bzw. nachträglicher Abdichtung
entfallen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der
kleinen körnigen Grundmasse aus geschmolzenem, schwer schmelzbarem, keramischem, gegebenenfalls oxydkeramischem Material
Alkyl- bzw. Arylpolysiloxan, vorzugsweise Methylpolysiloxan in einer Menge von 0,5 bis 5,0 Gew. % beigemischt ist. Durch*Versuche
wurde festgestellt, daß die Zugabe von Alkyl- bzw. Arylpolysiloxanen
zu der Grundmasse eine beträchtliche Verbesserung
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derselben mit Bezug auf die Feuchtigkeitsaufnahme zur Folge hat und somit auch die elektrischen Eigenschaften günstig beeinflußt.
Das Alkyl- bzw· Arylpolysiloxan wird zweckmäßig in einer Korngröße
von 20 bis 200 M der Grundmasse beigemischt.
Besonders günstige Ergebnisse werden mit dem erfindungsgemäßen Zusatz erhalten, wenn die körnige Grundmasse aus einem hoch
schmelzenden Metalloxyd, z.B. Magnesiumoxyd, Berylliumoxyd, Titandioxyd, oder Siliziumdioxyd besteht, wobei diese Oxyde
jeweils für sich allein, jedoch auch in Kombination von mehreren miteinander verwendet werden können.
An ihrer Stelle kann jedoch auch eine körnige Grundmasse aus silikatkeramischem Material, z.B. aus Ton, gemeinsam mit dem
erfindungsgemäßen Zusatz von Polysiloxanen verwendet werden.
Bei der Anwendung der Einbettmasse hat es sich zur Erhaltung der Feuchtigkeitsbeständigkeit als notwendig erwiesen, daß die
damit hergestellten Rohrheizkörper nach der Fertigstellung einer Wärmebehandlung bei mindestens 65 0C während einer Zeitdauer von
mindestens 10 Minuten unterzogen werden. Diese Wärmebehandlung kann entfallen, wenn der fertiggestellte Rohrheizkörper - wie
zumeist zutreffend - aus anderen Gründen, z.B. zur Beseitigung von Materialspannungen, sowieso einer Glühbehandlung bei höherer
Temperatur unterworfen werden muß.
Es wurden mehrere Heizelemente hergestellt, bei denen der Einbettmasse
Methylpolysiloxan jeweils in einer Menge zwischen 0,5
— 5 —
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und 5 % beigemischt worden war. Die Heizelemente bestanden aus
einem Mantelrohr aus Stahl (St 3402), der im wesentlichen aus Magnesiumoxyd als Grundmasse bestehenden Einbettmasse und einem
elektrischen Widerstandselement aus einer Nickelchromlegierung im Verhältnis von 80/20. Die eingerüttelte Einbettungsmasse
wurde durch Verjüngen des Querschnitts des Mantelrohrs auf eine Dichte von annähernd 3,2 gr/cm verdichtet. Die spezifische
Oberflächenbelastung für das Heizelement betrug 2,1 Watt/cm .
Nach der Querschnittsverjüngung der Mantelrohre wurden die
Elemente bei einer Temperatur von 800 0C unter reduzierender
Atmosphäre geglüht. Die Rohrheizkörperenden wurden nicht verschlossen. Die Isolationswiderstandsmessung mit 500 V Gleichstrom ergab
λ
einen Wert von > 10 Mß.. Zum Vergleich hergestellte Heizelemente ohne Beimischung von Methylpolysiloxan zur Einbettmasse hatten, sofort nach der Fertigstellung, die gleichen Isolationswiderstände.
einen Wert von > 10 Mß.. Zum Vergleich hergestellte Heizelemente ohne Beimischung von Methylpolysiloxan zur Einbettmasse hatten, sofort nach der Fertigstellung, die gleichen Isolationswiderstände.
Nach 72-stündiger Lagerung im Feuchteschrank bei 90 % relativer
f 4
Luftfeuchte und 30 0C wurde bei den Rohrheizkörpern mit erfindungsgemäßer
Einbettmasse ein Isolationswiderstand von >10 unverändert gemessen. Die Vergleichsheizkörper ohne Beimengung
zur Grundmasse waren nach 8-stündiger Lagerung im Feuchteschrank auf einen Wert von
< 0,3 Ma gefallen. Nach 144-stündig er und
nach 262-stündiger Feuchteraumlagerung war der gemessene Isolationswiderstand der Rohrheizkörper, mit dem Zusatz Methylpoly-
4 siloxan zur Einbettmasse, immer noch > 10
- 6 -Ls/ra 609842/098?
Claims (5)
- 25H578- 6 - 3141/75PatentansprücheFeuerfeste, körnige Isoliermasse als Einbettmasse für elektrische Heizspiralen, vorzugsweise zur Anwendung bei metallummantelten elektrischen Heizelementen, insbesondere elektrischen Rohrheizkörpern, aus geschmolzenem und gekörntem, schwer schmelzbarem keramischem, gegebenenfalls oxydkeramischem Material, dadurch gekennzeichnet,daß der körnigen Grundmasse aus keramischem bzw. oxydkeramischem Material Alkyl- bzw. Arylpolysiloxan, vorzugsweise Methylpolysiloxan, in einer Menge von 0.5 bis 5.0 Gew. % beig-emischt ist. t
- 2. Einbettmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Methylpolysiloxan in einer Korngröße von 20 bis 200 ^u beigemischt ist.
- 3. Einbettmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige Grundmasse aus einem hochschmelzenden Metalloxyd, z.B. Magnesiumoxyd, Berylliumoxyd oder Titandioxyd, oder aus Siliziumdioxyd, oder aus einem Gemisch von mehreren dieser Oxyde besteht.
- 4. Einbettmasse nagfc den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige Grundmasse augfeinem silikatkeramischen Material besteht.BAD ^ 609842/0982 _ 7 _25H578- 7 - 3141/75
- 5. Anwendung der Einbettmasse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die damit hergestellten Rohrheizkörper nach der Fertigstellung vor der Inbetriebnahme einer Wärmebehandlung bei mindestens 65 0C, während einer Zeitdauer von mindestens zehn Minuten unterzogen werden.Ls/ra609842/0982
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|---|---|---|---|
| 8227 | New person/name/address of the applicant |
Free format text: FRITZ EICHENAUER GMBH & CO KG, 6744 KANDEL, DE |
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| 8230 | Patent withdrawn |