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Verfahren zur Herstellung von elektrischen Heizwiderständen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Heizwiderständen, bei dem
ein Gemisch von Kohle und Metalloxyden in Formkörper gepreßt und dann gebrannt wird.
Derartige Widerstände haben sich bisher nicht einführen können, weil selbst das
Überziehen des Widerstandkörpers mit einer isolierenden Schicht ihn nicht vor Verbrennung
zu schützen vermag. Auch ist bisher kein Verfahren bekannt geworden, das die Herstellung
einer puren- und rißfreien Schicht auf dem leitenden Kern ermöglichte, so - daß
der Sauerstoff der atmosphärischen Luft ungehindert Zutritt zu dem leitenden Kern
des Heizkörpers fand, so daß derselbe in kurzer Zeit zerstört wurde. Die Erfindung
besteht darin, daß die durch den Brennvorgang gebildete Carbonatschicht des Heizwiderstandes
-= unmittelbar mit Metall umgossen wird. Der Metallumguß verhindert das Abspalten
der Kohlensäure und dadurch die Zersetzung der Carbonatsehi-cht.
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Es ist zwar bekannt, Widerstandskörper an sich mit Metall zu umgießen,
jedoch nicht unmittelbar und nicht zu dem Zweck, die Abspaltung der Kohlensäure
der Carbonate zu verhindern.
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Zur Herstellung des neuen Heizwiderstandes wird ein Kohlenstoff mit
möglichst geringer Oberflächenenergie, beispielsweise Graphit oder Gaskoks, verwendet.
Einem solchen gemahlenen Kohlenstoff werden nun Metalloxyde beigemischt, zweckmäßig
solche, die mit Kohle schwer oder gar nicht reduzierbar sind, wie beispielsweise
Siliciumoxyd, Aluminiumoxyd, Calciumoxyd und andere mehr.
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Ein solches Gemisch wird mit einem Bindemittel bekannter Art zu einer
knetbaren Masse verarbeitet, aus welcher nunmehr in bekannter Weise durch Pressen
u:dgl. die erforderliche Form hergestellt wird.
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Der Widerstand des Heizkörpers kann hierbei in bekannter Weise durch
die Korngröße der zur Mischung kommenden Materialien oder durch die Menge der beigefügten
Metalloxyde oder durch beide Maßnahmen in gewünschter Weise variiert werden.
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Der so hergestellte Körper wird in bekannter Weise getrocknet und
hierauf durch Einschalten in einen Stromkreis oder durch Erwärmen in einem Ofen
auf eine Temperatur gebracht, welche die Betriebstemperatur des Heizkörpers übersteigt..
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Hierbei bildet sich auf der Oberfläche des Heizkörpers eine Schicht
aus Metallcarbonaten, die den Heizkörper zunächst für kurze Zeit vor Verbrennung
und damit vor der Zerstörung schützt.
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Die Bildung der Metallcarbonatschicht auf dein Heizkörper geschieht
dadurch, daß der in der Oberfläche des Heizkörpers befindliche Kohlenstoff zu Kohlensäure
verbrennt und die entstehende Kohlensäure in Metallcarbonate umwandelt.
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Zweckmäßigerweise wählt man zur Beimischung Metalloxyde, die sich
verhältnismäßig leicht und bei relativ niedrigen Temperaturen
durch
die entstehende Kohlensäure in MetalIcarbonate umsetzen, beispielsweise Calciumoxyd,
dem aber auch andere Oxyde beigemischt werden müssen, beispielsweise Silicium- und
Aluminiumoxyd, um der Schicht eine größere mechanische Festigkeit zu geben.
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Da die gebildeten Metallcarbpnate ein größeres Volumen einnehmen als
die zunächst beigemischten Metalloxyde, so werden die Poren und Risse, die durch
die Verbrennung des Kohlenstoffes entstehen, ausgefüllt, und es bildet sich eine
dichte riß- und porenfreie Schicht.
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Bei der Erwärmung des Heizkörpers zur Schichtbildung ändert sich der
Widerstand desselben je nach der Temperatur und der Dauer der Erwärmung, wobei der
gewünschte Widerstand durch ein Ohmmeter testgestellt werden kann.
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Die so gebildete Carbonatschicht, welche schon bei einer geringen
Stärke, auch bei relativ hohen Temperaturen, eine sehr große Isolationsfähigkeit
besitzt, schützt den Heizkörper nur kurze Zeit vor Zerstörung, da die Carbonate
durch Erhitzen an der Luft sich wieder in Kohlensäure und Metalloxyde umsetzen.
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Um diese Schicht vor Zersetzung zu schützen, werden die Heizwiderstände
noch mit Metall umgossen, wobei Metallegierungen oder reine Metalle nach dem jeweiligen
Verwendungszweck Verwendung finden können. Selbstverständlich müssen Metalle oder
Metallegierungen gewählt werden, die bei der Betrieberhitzung nicht schmelzen, wie
z. B. Bronzen, Aluminium, Molybdän, Wolfram u. dgl.
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Während des Umgießens mit Metall kann der Heizkörper, falls erforderlich,
in einen Stromkreis eingeschaltet und dadurch erhitzt werden, bis die Oberfläche
des umschließenden Metalls soweit abgekühlt ist, daß bald darauf die Erstarrung
der gesamten zur Verwendung kommenden Metallmasse eintritt.
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Die Erwärmung des Widerstandkörpers wähnend des Umgießens mit Metall
kann vorgenommen werden, um Zerrungen oder Spannungen durch die verschiedenen Ausde#hnungskoeffizienten
zu vermeiden.
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Die Metallhülse um den Widerstandkörper verhindert durch den auf diesen
ausgeübten Druck die Zersetzung der g°bildeten Schicht aus Metallcarbonaten; gleichzeitig
wird hierdurch ein hermetischer Abschluß erreicht, der jeden-weiteren Zutritt von
Sauerstoff zu dein leitenden Kern in absolut sicherer Weise verhindert.
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Da durch das vorliegende Verfahren gasdurchläßliche Massen, wie bei
allen bisher bekannten Verfahren, zum Schutze des Heizwiderstandes nicht mehr Verwendung
finden, kann ein Verbrennen des im Heizwiderstande enthaltenen Kohlenstoffes nicht
mehr eintreten; auch wird eine Zersetzung der isolierenden Schicht aus Metallcarbonaten
in absolut sicherer Weise vermieden. Hierdurch sind auch Querschnittsänderungen
des Heizwiderstandes ausgeschlossen, so daß ein Durchbrennen desselben- ausgeschlossen
ist. Außerdem verleiht die Metallhülse dem gesamten Heizkörper eine sehr große mechanische
Festigkeit, so daß die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Heizkörper
eine große Lebensdauer zeigen.
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ach dein vorliegenden Verfahren können Heizkörper beliebiger Form
und für jeden Zweck hergestellt werden. Sollen für hohe Temperaturen, z. B. für
industrielle Zwecke, Heizkörper der vorliegenden Art hergestellt werden, so können
als Beimischung zu dem Kohlenstoff neben Calciumoxyd sehr schwer schmelzende Metalloxyde,
wie z. B. Zirkonoxyd, Thoiiumoxyd oder Uranoxyd, Verwendung finden.