NO135158B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et varmeelement av den art som er beskrevet i innledningen til patentkrav 1. The invention relates to a heating element of the type described in the introduction to patent claim 1.

Ved varmeelementer av. denne kjente art, som hvert av-grenser et oppvarmingshulrom enten alene eller slik at de danner flere oppvarmingshulrom med lik form og dimensjoner, er det nødvendig å benytte midler for varmebortførsel som er plass-krevende og ofte omfattende, dersom ikke den side som vender bort fra oppvarmingshulrommet skal anta en for høy temperatur. When heating elements off. this known type, each of which delimits a heating cavity either alone or so that they form several heating cavities of the same shape and dimensions, it is necessary to use means for heat removal which are space-consuming and often extensive, if not the side facing away from the heating cavity must assume a temperature that is too high.

Oppfinnelsen har derfor til formål å skaffe et varmeelement som har stor iboende temperaturforskjelle.' mellom "kald" og "varm" side. The purpose of the invention is therefore to provide a heating element which has large inherent temperature differences.' between "cold" and "hot" side.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved hjelp av et varmeelement som er utformet i overensstemmelse med den karak-teriserende del av patentkrav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene. According to the invention, this can be achieved by means of a heating element which is designed in accordance with the characterizing part of patent claim 1. Further features of the invention appear from the subclaims.

I tegninger viser: Drawings show:

fig. 1, 2 og 3 hhv. i perspektiv for den første og i planriss for de to øvrige, tre varianter av en første utførelsesform av oppfinnelsen, fig. 1, 2 and 3 respectively. in perspective for the first and in plan view for the other two, three variants of a first embodiment of the invention,

fig. 2a og 3a snitt etter linjene hhv. Ila-IIa og Illa-IIIa i fig. 2 og 3, fig. 2a and 3a sections following the lines respectively. Ila-IIa and Illa-IIIa in fig. 2 and 3,

fig. 4, 5 og 6 planriss av tre varianter av en andre utførel-sesform av oppfinnelsen, fig. 4, 5 and 6 plan views of three variants of a second embodiment of the invention,

fig. 4a, 5a og 6a snitt etter linjene hhv. IVa-IVa, Va-Va og Vla-VIa i fig. 4-6, fig. 4a, 5a and 6a sections along the lines respectively. IVa-IVa, Va-Va and Vla-VIa in fig. 4-6,

fig. 7-10 viser i perspektivriss sammenføyningen av flere varmeelementer utformet ifølge oppfinnelsen, fig. 7-10 show in perspective view the joining of several heating elements designed according to the invention,

fig. 11 viser et planriss av en fjerde variant av den først-nevnte utførelsesform, fig. 11 shows a plan view of a fourth variant of the first-mentioned embodiment,

fig. 12 og 13 viser hhv. et planriss og et delvis oppsnittet enderiss etter linjen: XIII-XIII i fig. 12 av en femte variant fig. 12 and 13 show respectively a plan view and a partially sectioned end view along the line: XIII-XIII in fig. 12 of a fifth variant

av den første utførelsesform av oppfinnelsen. of the first embodiment of the invention.

Den generelle form til det beskrevne varmeelement, som er fremstilt av et ildfast materiale som er motstandsdyk-tig mot oksydasjon og av den type som benyttes for fremstilling av visse elektriske motstander, er parallellepipedisk eller tilnærmet parallellepipedisk. Det fremtrer således generelt med murstensform hvor lengden L er større enn høyden H som er stør-re enn tykkelsen E. The general shape of the described heating element, which is made of a refractory material which is resistant to oxidation and of the type used for the manufacture of certain electrical resistors, is parallelepiped or nearly parallelepiped. It thus generally appears with a brick shape where the length L is greater than the height H which is greater than the thickness E.

Mellom to motstående flater som er betegnet Fl og F2 (vanligvis de som er adskilt med en avstand som er lik elementets høyde H) og etter en retning som er stort sett vinkelrett på de to flater, er strukturen til elementet ikke-homogen slik at en av de to flaterFl og F2, f.eks. flate Fl blir holdt på en temperatur som er tilstrekkelig til å gi elektrisk ledningsevne mens den andre blir holdt tilstrekkelig kald til å være stort sett ikke-ledende, og flaten F2 og det grunnmateriale som finnes mellom flatene Fl og F2 vil gi varmeelementet god varme-isolasjon. Dessuten vil denne struktur oppta den bevegelse som oppstår på grunn av forskjellige utvidelser. Between two opposite surfaces designated Fl and F2 (usually those separated by a distance equal to the height H of the element) and along a direction generally perpendicular to the two surfaces, the structure of the element is non-homogeneous so that a of the two surfaces Fl and F2, e.g. surface Fl is kept at a temperature sufficient to provide electrical conductivity while the other is kept sufficiently cold to be largely non-conductive, and surface F2 and the base material found between surfaces Fl and F2 will provide the heating element with good thermal insulation. Moreover, this structure will accommodate the movement that occurs due to various extensions.

I praksis innretter man det slik at forskjellen i temperatur mellom de to flater Fl og F2 er slik at motstanden i .den kalde flate er minst 100 ganger høyere enn motstanden i den varme flate. In practice, it is arranged so that the difference in temperature between the two surfaces Fl and F2 is such that the resistance in the cold surface is at least 100 times higher than the resistance in the hot surface.

Tilførselen av elektrisk strøm til varmeelementet skjer ved elementets ender i lengderetning, for eksempel ved hjelp av platinakontakter. The supply of electric current to the heating element takes place at the ends of the element in the longitudinal direction, for example by means of platinum contacts.

Generelt er grunnmaterialet i elementer ifølge oppfinnelsen av delvis eller fullstendig "stabilisert" zirkon i sin stabile form ved, høye temperaturer, dvs. i sin kubiske form. In general, the base material in elements according to the invention is partially or completely "stabilized" zircon in its stable form at high temperatures, i.e. in its cubic form.

Denne stabilisering oppnås ved tilsetting av kalk, yttriumoksyd, oksyder av sjeldne jordarter, magnesiumoksyd eller andre. This stabilization is achieved by adding lime, yttrium oxide, oxides of rare earth species, magnesium oxide or others.

Elementene ifølge oppfinnelsen kan likeledes bestå av en sammensetning som kan betegnes pyroklor på basis av zirkon, med formelen lx ^ ^O^, hvor T er et metall, fortrinnsvis en sjelden jordart. The elements according to the invention can also consist of a composition which can be termed pyrochlore based on zircon, with the formula lx ^ ^O^, where T is a metal, preferably a rare earth species.

Den beskrevne uhomogenitet i oppbygningen kan rea-liseres på forskjellige måter. The described inhomogeneity in the structure can be realized in different ways.

Ifølge et første alternativ vil denne mangel på ho-mogenitet, som forårsaker at overføring av varme fra flaten Fl mot flaten F2 forblir på en temperatur hvorved den ikke er ledende, bli oppnådd med de hull og utsparinger som finnes i varmeelementet i en retning som står stort sett perpendikulært på flatene Fl og F2, idet forholdet åpning/masse i det tilfelle at elementets grunnmateriale er helt eller delvis stabilisert zirkon, er valgt i området 0,1 - 0,2 til 3. According to a first alternative, this lack of homogeneity, which causes the transfer of heat from the surface Fl towards the surface F2 to remain at a temperature at which it is not conductive, will be achieved with the holes and recesses found in the heating element in a direction that stands largely perpendicular to the surfaces Fl and F2, the opening/mass ratio in the case that the element's base material is fully or partially stabilized zircon, is chosen in the range 0.1 - 0.2 to 3.

Plasseringen og formen til de nevnte hull og utsparinger er valgt slik at dersom grunnmaterialet i elementet som er plassert opptil flaten Fl holdes ved en temperatur under den hvorved det blir ledende, vil den elektriske strøm føres effek-tivt bare i nærheten av flaten Fl. The location and shape of the aforementioned holes and recesses are chosen so that if the base material in the element which is placed up to the surface Fl is kept at a temperature below that at which it becomes conductive, the electric current will be conducted effectively only in the vicinity of the surface Fl.

I figurene 1, 2 og 3 finnes tre varianter av dette første alternativ. In figures 1, 2 and 3 there are three variants of this first alternative.

Ved varianten ifølge fig. 1 er varmeelementet, som In the variant according to fig. 1 is the heating element, which

er betegnet med 1, forsynt med et flertall hull 2 og utsparinger 3 i form av en sliss etter en knekket linje omfattende partier parallelle med en bestemt sideflate (ved 3a med flaten Fl) og partier som står stort sett vinkelrett på denne (ved 3b og 3c), idet det hele er slik at flaten Fl er skilt fra flaten F2 av elementpartier eller steg 4, som på grunn av valget av utsparingene 3,har forholdsvis tynt tverrsnitt. Som en følge av denne utforming blir varmeoverføringen fra Flaten Fl mot flaten F2 meget redusert. is denoted by 1, provided with a plurality of holes 2 and recesses 3 in the form of a slit following a broken line comprising parts parallel to a certain side surface (at 3a with the surface Fl) and parts that are largely perpendicular to this (at 3b and 3c), the whole being such that the surface F1 is separated from the surface F2 by element parts or steps 4, which, due to the choice of the recesses 3, have a relatively thin cross-section. As a result of this design, the heat transfer from Surface Fl to Surface F2 is greatly reduced.

Videre er plasseringen av partiene 3a valgt slik at tykkelsen på elementet på høyde med flaten Fl med hensyn til strømføring er forholdsvis liten. Furthermore, the location of the parts 3a is chosen so that the thickness of the element at the height of the surface Fl with regard to current flow is relatively small.

I praksis er denne dimensjon, som i figuren er betegnet Dl, likeledes som dimensjonen til stegene 4, som er betegnet med D2, i størrelsesorden 1-3 til 5-10 mm. In practice, this dimension, which is denoted D1 in the figure, as well as the dimension of the steps 4, which is denoted D2, is of the order of 1-3 to 5-10 mm.

Det er fordelaktig å anordne ved elementets ender (regnet i elementets lengderetning) hull med stort tverrsnitt 5 og med den form som er vist i fig. 1 og som delvis tjener til opphengning av elementet, delvis til plassering av strøm-tilførslene 6, hvilke som vist i figurene fortrinnsvis er anbragt ved den kant av hullene 5 som befinner seg opptil flaten Fl. Strømtilførselene kan bestå av platinaplater som er klebet It is advantageous to arrange at the ends of the element (calculated in the longitudinal direction of the element) holes with a large cross-section 5 and with the shape shown in fig. 1 and which partly serves to suspend the element, partly to place the current supplies 6, which, as shown in the figures, are preferably arranged at the edge of the holes 5 which are located up to the surface Fl. The power supplies can consist of platinum plates which are glued

under trykk eller innstøpt. under pressure or embedded.

Det kan være fordelaktig å utforme varmeelementet 1 slik at temperaturen som oppstår på flaten Fl forandrer seg over i det minste en del av dens lengde. Således kan man eksempelvis foretrekke ved varianten ifølge fig. 1 at utviklingen som skjer på denne måte øker i pilens Fl retning. It can be advantageous to design the heating element 1 so that the temperature occurring on the surface Fl changes over at least part of its length. Thus, one can, for example, prefer the variant according to fig. 1 that the development that takes place in this way increases in the direction of the arrow Fl.

For å oppnå dette resultat er det tilstrekkelig å velge tverrsnittet og plasseringen på hullene og utsparingene slik at det dannes en stigende motstand i flatens Fl nivå i retning av pilen Fl. For eksempel kan man, som vist i fig. 1, anbringe i den første utsparing 3 et parti 3d som er plassert mellom partiet 3b og 3a og som er utslått slik at den del som dette parti gjør ledende under elementets drift er avtakende som vist. To achieve this result, it is sufficient to choose the cross-section and the location of the holes and recesses so that a rising resistance is formed in the surface Fl level in the direction of the arrow Fl. For example, as shown in fig. 1, place in the first recess 3 a part 3d which is placed between the parts 3b and 3a and which is turned out so that the part which this part makes conductive during the element's operation is decreasing as shown.

For å motvirke forringelse og utkobling av elementet for vedlikehold ved dannelse av et brudd som kan avbryte den elektriske strøm og som kunne starte ved flaten Fl, er det fordelaktig å dele oppflaten Fl som vist i fig. 1 i et antall lameller 7a som er skilt av spalter 7b som står vinkelrett på flaten Fl. In order to counteract deterioration and disconnection of the element for maintenance in the event of a break that can interrupt the electric current and which could start at the surface Fl, it is advantageous to divide the surface Fl as shown in fig. 1 in a number of lamellae 7a which are separated by slits 7b which are perpendicular to the surface Fl.

Ved de varianter som er vist i fig. 2 og 3 er det benyttet samme grunnprinsipper som ved utførelsesformen i fig. I selv om hullene og utsparingene har forskjellig form.. In the variants shown in fig. 2 and 3, the same basic principles are used as in the embodiment in fig. Although the holes and recesses have different shapes..

I virkeligheten er det med rektanglene 8 og de U-formete eller I-formete utsparingene 9 i fig. 2 og med sirkel-runde hull 10 i fig. 3, idet disse elementer er utformet slik at flatene Fl og F2 ikke er forbundet med annet enn de forholdsvis trange "broer" P, oppnådd at varmeoverføringen fra flaten Fl mot flaten F2 blir tilstrekkelig redusert. Videre er hullene og utsparingene valgt slik (i eksemplene i fig. 2 og 3 har man særlig benyttet en skråttstilt, langstrakt utsparing II med plassering og dimensjonering som vist i de nevnte figu-rer) at den elektriske strøm ikke kan løpe andre steder enn langs flaten Fl. In reality, with the rectangles 8 and the U-shaped or I-shaped recesses 9 in fig. 2 and with circle-round hole 10 in fig. 3, these elements being designed so that the surfaces Fl and F2 are not connected by anything other than the relatively narrow "bridges" P, achieved that the heat transfer from the surface Fl to the surface F2 is sufficiently reduced. Furthermore, the holes and recesses are chosen in such a way (in the examples in Fig. 2 and 3, an inclined, elongated recess II with location and dimensions as shown in the aforementioned figures has been used in particular) that the electric current cannot run anywhere other than along the surface Fl.

Som ved eksempelet vist i fig. 1 er hullene og utsparingene 8, 9 og 10 plassert mellom to hull 5 i nivåer som passer for strømtilførslene som ikke er vist. Dessuten er, på samme måte som i fig. 1, fordelingen av hullene og utsparingene 8; 9 og 10 fortrinnsvis valgt som vist, slik at man oppnår en temperaturgradient i pilens fl retning. As in the example shown in fig. 1, the holes and recesses 8, 9 and 10 are placed between two holes 5 at levels suitable for the current supplies which are not shown. Moreover, in the same way as in fig. 1, the distribution of the holes and recesses 8; 9 and 10 preferably chosen as shown, so that a temperature gradient is obtained in the fl direction of the arrow.

Tverrsnittformene til elementene 1 i variantene i- >.-følge figurene 2 og 3 er vist i figurene 2a og 3a. The cross-sectional shapes of the elements 1 in the variants in accordance with figures 2 and 3 are shown in figures 2a and 3a.

Likeens som ved utførelsesformene ifølge figurene 2 og 3, har man ved den variant som er vist i fig. 11 beholdt de prinsipper som ligger til grunn for utførelsen ifølge fig. 1. Her har man imidlertid ikke søkt å oppnå en temperaturutvikling langs flaten Fl. Derimot er utsparingen i praksis symmetriske i forhold til en midtlinje X-X. Selv om den generelle form av-viker som vist på figuren, gjenfinner man hullene 2, utsparingene 3a og 3b og hullene 5 fra de utførelsesformer som er beskrevet foran. Man gjenfinner likeledes i en form som er spe-siell for fig.. 11 stegene 4 som forbinder flatene Fl og F2. Tykkelsen Dl på elementet ved flaten Fl og partiene 3a såvel som tykkelsen D2 på stegene 4 retter seg etter de kriterier som er nevnt foran. As with the embodiments according to figures 2 and 3, the variant shown in fig. 11 retained the principles underlying the design according to fig. 1. Here, however, no attempt has been made to achieve a temperature development along the surface Fl. In contrast, the recesses are in practice symmetrical in relation to a center line X-X. Although the general shape deviates as shown in the figure, the holes 2, the recesses 3a and 3b and the holes 5 can be found from the embodiments described above. One also finds in a form which is special for fig. 11 the steps 4 which connect the surfaces F1 and F2. The thickness Dl of the element at the surface Fl and the parts 3a as well as the thickness D2 of the steps 4 follow the criteria mentioned above.

Det er fordelaktig anordnet utsparinger 20 vinkelrett på flaten Fl som vist og med en lengde h på 5-30 mm. Utsparingene 20 er anbragt på høyde med stegene 4. Recesses 20 are advantageously arranged perpendicular to the surface Fl as shown and with a length h of 5-30 mm. The recesses 20 are placed at the height of the steps 4.

Elementet som er utført som vist i fig. 11 gir god termisk og elektrisk isolering, godt forhold mellom effekt og temperatur, særlig på høyde med hullene 5, god elastisitet, god reaksjon på utvidelseskrefter og en betydelig varmeflate. The element which is made as shown in fig. 11 provides good thermal and electrical insulation, a good ratio between power and temperature, particularly at height with the holes 5, good elasticity, good reaction to expansion forces and a significant heating surface.

Man antar at ved driften av et element j vil utvid-elsen bli absorbert av stegene 4 som forener flatene Fl og F2 1 eksemplene i fig. 1 og 11 og av broene P i eksemplene i fig. It is assumed that during the operation of an element j, the expansion will be absorbed by the steps 4 which join the surfaces F1 and F2 1 the examples in fig. 1 and 11 and of the bridges P in the examples in fig.

2 og 3. 2 and 3.

Mens forholdet hulrom/masse er i nærheten av 1 ved variantene ifølge fig. 1 til 3 og 11, er dette forhold i nærheten av den nevnte nedre grense 0,1 ved den utførelsesform som er vist i fig. 12. While the cavity/mass ratio is close to 1 in the variants according to fig. 1 to 3 and 11, this ratio is close to the mentioned lower limit of 0.1 in the embodiment shown in fig. 12.

Elementet ifølge denne utførelsesform omfatter like-som det som er vist i fig. 11 en varmeflate Fl med konstant temperatur i det aktive område. The element according to this embodiment includes, like that shown in fig. 11 a heating surface Fl with a constant temperature in the active area.

Dette element omfatter to viktige utsparinger 20 i en retning og stort sett parallelt med flate Fl i avstand Dl, fra denne flate Fl (Dl er avhengig av de nevnte kriterier) og som er forbundet med Flaten F2 over to utsparinger 21 i en retning stort sett vinkelrett på Fl med unntak av et parti 21a i nærheten av.utsparingene 20 som danner omtrent 45°. Utsparingene 21 er åpne mot flaten F2. Ved denne flate F2 er således elementet dannet av tre partier 22, 23 og 24 som omfatter hver sin utsparing hhv. 25,26 og 27, hvorav den første og den tredje tjener som feste for strømtilførselen (ikke vist) som derved blir lett tilgjengelig, mens den andre har til formål å lette hele elementet. This element comprises two important recesses 20 in one direction and largely parallel to surface Fl at a distance Dl, from this surface Fl (Dl depends on the aforementioned criteria) and which is connected to Surface F2 via two recesses 21 in one direction generally perpendicular to Fl with the exception of a part 21a in the vicinity of the recesses 20 which form approximately 45°. The recesses 21 are open to the surface F2. At this surface F2, the element is thus formed by three parts 22, 23 and 24, each comprising a recess or 25,26 and 27, of which the first and the third serve as an attachment for the power supply (not shown) which thereby becomes easily accessible, while the second has the purpose of lightening the entire element.

I labbene 25a, 25b, 26a, 26b, 27a og 27b (ved de tilsvarende utsparinger) finnes hull 28-33 for opphengning av elementet. In the legs 25a, 25b, 26a, 26b, 27a and 27b (at the corresponding recesses) there are holes 28-33 for hanging the element.

Det med 45° skråttstilte parti 21a av utsparingen The 45° inclined part 21a of the recess

vil skjerme og sikre varmeisoleringen av varmeflaten Fl. will shield and ensure the thermal insulation of the heating surface Fl.

I tillegg til utsparingene 20 og 21 finnes: utsparinger 34 i en retning stort sett vinkelrett på flaten Fl og plassert i elementets masse mellom utsparingene 20 og utsparingene 25, 26 og 27, idet disse utsparinger 34, hvis utforming og plassering fremgår av figuren, sikrer cn god kana-lisering av strømmen og lokaliserer eventuelle mekaniske kref-ter som kan oppstå på grunn av tekniske sjokk og ved sihtring av grunnmaterialet. In addition to the recesses 20 and 21, there are: recesses 34 in a direction largely perpendicular to the surface Fl and placed in the mass of the element between the recesses 20 and the recesses 25, 26 and 27, these recesses 34, whose design and location can be seen in the figure, ensure cn good channeling of the current and locates any mechanical forces that may arise due to technical shocks and when sifting the base material.

utsparinger 35 anordnet i nærheten av elementets ender, som står vinkelrett på flaten Fl og er åpne mot denne, idet disse utsparinger har til oppgave å skjerme for varme og frigjøre utvidelseskrefter. recesses 35 arranged near the ends of the element, which are perpendicular to the surface Fl and are open to it, as these recesses have the task of shielding from heat and releasing expansion forces.

For å bevirke at tykkelsen i den varmegivende del ved flaten Fl blir noenlunde konstant er det anbragt et hull 36 mellom utsparingene 20. In order to ensure that the thickness in the heat-generating part at the surface Fl becomes more or less constant, a hole 36 is placed between the recesses 20.

Endelig er flaten Fl, i tillegg til de: langsgående slisser 7b som er analoge med dem som er anordnet ved utførél-sesformen ifølge fig. 1, c1; oppdelt eksempelvis av to utsparinger 57 og 58 som gir den T- eller U-formet profil som vist i fig. 15 og som gir en bedre bestandighet mot flytning. Finally, the surface Fl, in addition to the: longitudinal slits 7b which are analogous to those arranged in the embodiment according to fig. 1, c1; divided, for example, by two recesses 57 and 58 which give the T- or U-shaped profile as shown in fig. 15 and which provides better resistance to movement.

På høyde med flaten F2 er det fordelaktig anordnet It is advantageously arranged at the level of surface F2

en langsgående utsparing eller sliss som vist i fig. 13. a longitudinal recess or slot as shown in fig. 13.

Elementet ifeSlge denne utførelsesform er ikke så lett som de ovrige beskrevne, idet forholdet åpninger/masse er litt dårligere. Derimot tillater det en hurtig og lettvint fremstilling ved reduksjon av utsparingen likeens som utviklingen av sprekker hindres. Av hensyn til den økte vekt er an-tallet festepunkter blitt øket. The element ifeSlge in this embodiment is not as light as the others described, as the opening/mass ratio is slightly worse. On the other hand, it allows for quick and easy production by reducing the recess, as well as preventing the development of cracks. Due to the increased weight, the number of attachment points has been increased.

Som det vil fremgå blant annet av figurene, vil strømmen også ved de utførelsesformer som er vist i figurene 11 og 12 være tvunget til å følge flaten Fl. As will be apparent, among other things, from the figures, the flow will also in the embodiments shown in figures 11 and 12 be forced to follow the surface Fl.

Eksempelvis kan temperaturen på flaten F2 være under 1200°K, mens den på flaten Fl er 2200° K i det tilfelle hvor grunnmaterialet i elementet er zirkon med A% kalk. For example, the temperature on surface F2 can be below 1200°K, while that on surface Fl is 2200°K in the case where the base material in the element is zircon with A% lime.

Ifølge en andre hoved-utførelsesform (fig. 4-6) gir man elementet 1 den nevnte uhomogene struktur i en retning som står stort sett vinkelrett på flatene Fl og F2 ved å la elementet omfatte et parti A med lav porøsitet under 10% ved flaten Fl, som er beregnet på å utvikle ledningsevne, idet dette parti med lav porøsitet er kombinert med et parti B med høy porøs-itet over 30°a ved flaten F2, idet det hele er innrettet slik at når flaten Fl gjøres tilstrekkelig varm til å bli elektrisk ledende forblir flaten F2 tilstrekkelig kald til å være praktisk ikke-ledende. According to a second main embodiment (fig. 4-6), the element 1 is given the aforementioned inhomogeneous structure in a direction that is largely perpendicular to the surfaces Fl and F2 by allowing the element to include a part A with a low porosity of less than 10% at the surface Fl, which is calculated to develop conductivity, as this part with low porosity is combined with a part B with high porosity above 30°a at the surface F2, the whole being arranged so that when the surface Fl is made sufficiently hot to become electrically conductive, the surface F2 remains sufficiently cold to be practically non-conductive.

Partiet med lav porøsitet kan bestå av stabilisert zirkon på samme måte som elementene 1 ifølge figurene 1 til 3. The part with low porosity can consist of stabilized zircon in the same way as the elements 1 according to figures 1 to 3.

Partiet med høy porøsitet, hvor porene spiller utsparingenes rolle i de foran beskrevne varianter, kan bestå av samme slag materiale som partiet med lav porøsitet eller et mer økonomisk materiale, så som eutektikumet Zr02 - A1203, aluminiumoksyd eller et annet ildfast materiale som ikke virker kjemisk på zirkon eller påvirkes kjemisk av dette. The part with high porosity, where the pores play the role of recesses in the variants described above, can consist of the same type of material as the part with low porosity or a more economical material, such as the eutectic Zr02 - A1203, aluminum oxide or another refractory material that does not act chemically on zircon or is chemically affected by this.

I praksis kan det svakt porøse parti som danner flaten Fl ha en tetthet i størrelsesorden 4.5 og det porøse parti som danner flaten F2 en tetthet i størrelsesorden 2. In practice, the slightly porous part that forms the surface Fl can have a density of the order of magnitude 4.5 and the porous part that forms the surface F2 a density of the order of magnitude 2.

For å fremstille en ildfast masse med en tilstrekkelig porøsitet til å danne partiet B som omfatter flaten F2, kan man benytte klassiske teknikker fra keramikken, særlig støp-ning, pressing eller sintring (se for eksempel "Ceramic Fabri-cation Processes" av W.D. Kingery 1958, John Wiley). In order to produce a refractory mass with a sufficient porosity to form the part B which includes the surface F2, one can use classic techniques from ceramics, in particular casting, pressing or sintering (see for example "Ceramic Fabrication Processes" by W.D. Kingery 1958, John Wiley).

Når partiet B er fremstilt anbringes partiet A på partiet B for eksempel ved påsprøyting ved benyttelse av kjente teknikker med plasmaflamme. When part B has been produced, part A is placed on part B, for example by spraying using known techniques with a plasma flame.

I et bestemt eksempel ble det fremstilt et element In a particular example, an element was produced

1 med en avstand mellom flatene Fl og F2 på 110 mm og hvor partiet som dannet flaten Fl var fremstilt av stabilisert zirkon med en porøsitet på 6% og ble holdt på en temperatur av 2200° K, mens temperaturen på det parti som dannet flaten F2 holdt seg under 1200° K på flaten F2, idet dette parti var fremstilt av porøst zirkon eller en annen oksydblanding med en porøsitet på 35* 1 with a distance between surfaces Fl and F2 of 110 mm and where the part that formed surface Fl was made of stabilized zircon with a porosity of 6% and was kept at a temperature of 2200° K, while the temperature of the part that formed surface F2 remained below 1200° K on surface F2, as this part was made of porous zircon or another oxide mixture with a porosity of 35*

I figurene 4, 5 og 6 er det vist tre varianter av elementet 1 utformet ifølge dette andre alternativ. Figures 4, 5 and 6 show three variants of element 1 designed according to this second alternative.

Variantene i figurene 4 og 6 er symmetriske i forhold til et midtplan som deler elementet i lengderetningen. The variants in figures 4 and 6 are symmetrical in relation to a central plane which divides the element in the longitudinal direction.

Man vil i fig. 4 iaktta hull 5 som er analog med tilsvarende hull vist i fig. 1-3 og i fig. 6 vil de påsatte partier 13 likeledes danne hull 5. One will in fig. 4 observe hole 5 which is analogous to the corresponding hole shown in fig. 1-3 and in fig. 6, the attached parts 13 will also form holes 5.

Ifølge denne utførelsesform er de ikke viste strøm-tilførsler plassert mot de flater som tilsvarer partiene A på høyde med hullene 5. According to this embodiment, the current supplies, not shown, are placed against the surfaces corresponding to the parts A at the height of the holes 5.

På grunn av symmetrien ved utførelsesformene ifølge fig. 4 og 6 finnes det ingen temperaturgradient ved flaten Fl. Due to the symmetry of the embodiments according to fig. 4 and 6 there is no temperature gradient at the surface Fl.

For å oppnå en temperaturgradient kan man anordne partiet A som vist i fig. 5, slik at det får et avtagende tverrsnitt i retning av pilen fl som angir temperaturstigningen. To achieve a temperature gradient, part A can be arranged as shown in fig. 5, so that it has a decreasing cross-section in the direction of the arrow fl which indicates the rise in temperature.

Som vist omfatter elementet ifølge fig. 5 et hull T for opphengning. As shown, the element according to fig. 5 a hole T for suspension.

Fig. 4a, 5a og 6a visef snittformen til elementene Fig. 4a, 5a and 6a show the cross-sectional shape of the elements

i de respektive fig. 4-6. in the respective figs. 4-6.

Varmeelementene ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved en fremragende bestandighet og følgelig lang levetid. The heating elements according to the invention are characterized by excellent durability and consequently a long service life.

Et element tilsvarende den variant som er vist i fig. 1 og hvor flatene Fl dannet varmeveggen i en ovn, virket således perfekt i 500 timer. Ved utførelsen av dette eksperiment tillot ikke granskingen av elementet påvisning av noen forringelse eller noen forandring av dets egenskaper. An element corresponding to the variant shown in fig. 1 and where the surfaces Fl formed the heat wall in an oven, thus worked perfectly for 500 hours. In carrying out this experiment, the examination of the element did not allow the detection of any deterioration or any change in its properties.

De tallmessige kjennetegn for dette eksperiment var. følgende: The numerical characteristics for this experiment were. following:

temperatur i ovnskammeret 2073° K temperature in the furnace chamber 2073° K

kammerets dimensjon 110 x 25" x 16 mm chamber dimension 110 x 25" x 16 mm

elementets dimensjon 220 x 110 x 30 mm element dimension 220 x 110 x 30 mm

tykkelsen på varmesonen (Dl i fig. 1) 3,5 mm the thickness of the heating zone (Dl in fig. 1) 3.5 mm

På elementets overflate var det ved slutten av eks-perimentet å oppdage forskjellig farvete soner avgrenset av kurvene Cl, C2, C3 og C4 i fig. 1.Disse kurver er isotermer som tilsvarer henholdsvis 1400°K, 1600°K, 1900°K og 2025°K. On the element's surface, at the end of the experiment, differently colored zones delimited by the curves Cl, C2, C3 and C4 in fig. 1.These curves are isotherms corresponding to 1400°K, 1600°K, 1900°K and 2025°K respectively.

Ved hjelp av varmeelementer ifølge oppfinnelsen er det mulig å konstruere ovner med alle slag utforminger og dimensjoner. With the help of heating elements according to the invention, it is possible to construct ovens with all kinds of designs and dimensions.

I fig. 7-10 er det vist forskjellige muligheter for In fig. 7-10 there are shown different possibilities for

oppbygging av ovner. construction of ovens.

I fig. 7 er det først vist en buet ovn med horisontal akse som er bygget opp ved hjelp av elementer 1 med trapes-formet tverrsnitt og av den type som er vist i fig. 2. De forskjellige elementer hviler mot hverandre uten at det er nødven-dig å benytte spesielle bindemidler. In fig. 7 first shows a curved oven with a horizontal axis which is built up using elements 1 with a trapezoidal cross-section and of the type shown in fig. 2. The different elements rest against each other without the need to use special binders.

Som det fremgår er strømtilførslene 6 anbragt som vist i fig. 1. Man har vist de tråder 15 som forbinder strøm-tilførselen 6 med strømkilden. As can be seen, the current supplies 6 are arranged as shown in fig. 1. The wires 15 which connect the power supply 6 to the power source have been shown.

Elementene 1 som er benyttet til byggingen av den rektangelformete ovn som er vist i fig. 8 likner på de som er vist i fig. 1. Også her er strømtilførslene 6 og trådene 15 vist. De tre elementer 1 som danner ovnens tak er holdt på plass av en mekanisk bærer, fortrinnsvis av en holder av ildfast stål. The elements 1 used for the construction of the rectangular oven shown in fig. 8 are similar to those shown in fig. 1. Here, too, the current supplies 6 and the wires 15 are shown. The three elements 1 that form the roof of the oven are held in place by a mechanical support, preferably by a holder of refractory steel.

Som vist i fig. 9 er det mulig å bygge en trapes-formet, buet ovn ved å bruke elementer 1 av den type som er vist i fig. 3, idet avstandselementer 16 som ikke er elektrisk ledende og som kan være fremstilt av for eksempel porøs zirkon eller aluminiumoksyd, er innskutt mellom to elementer 1. Elementene 1 og 16 kan være holdt på^plass mot hverandre av en mekanisk bærer (man kan også la den ene hvile mot den andre som ved byggeklosser). As shown in fig. 9, it is possible to build a trapezoidal, curved oven by using elements 1 of the type shown in fig. 3, in that spacer elements 16 which are not electrically conductive and which can be made of, for example, porous zircon or aluminum oxide, are inserted between two elements 1. The elements 1 and 16 can be held in place against each other by a mechanical carrier (one can also let one rest against the other as with building blocks).

De tre viste ovner danner varmekammer med horison-tale akser. The three ovens shown form heating chambers with horizontal axes.

Derimot viser fig. 10 en variant med vertikal akse. In contrast, fig. 10 a variant with a vertical axis.

I dette tilfelle er det benyttet fire elementer 1 av den type In this case, four elements 1 of that type have been used

som er vist i fig. 1, idet-avstandselementer 17 er anbragt mel- which is shown in fig. 1, since spacer elements 17 are placed between

kom disse elementene. came these items.

Sammenføyningen av elementene 1 og 17 er oppnådd ved The joining of elements 1 and 17 is achieved by

hjelp av en omsluttende form som opptar og holder det hele på with the help of an enveloping form that takes in and holds the whole thing

plass. place.

For å sikre den foroppvarming som er nødvendig for To ensure the preheating required for

å starte elementene 1 som danner ovnene, kan man på kjent måte benytte et ikke vist varmeelement som føres inn i varmekammer- to start the elements 1 that form the ovens, one can use a heating element not shown which is introduced into the heating chamber in a known manner

et for å heve temperaturen på flatene Fl til elementene i ovnen til det nivå som kreves for å gjøre materialet i elementene ledende. På grunnlag av dette, som er den foretrukne utførel- et to raise the temperature of the surfaces Fl of the elements in the furnace to the level required to make the material in the elements conductive. On the basis of this, which is the preferred execu-

sesform, har man kunnet fremstille varmeelementer hvis egen- form, it has been possible to produce heating elements whose

skaper og virkemåte er vesentlig forskjellig fra de kjente og som gir flere fordeler sammenlignet med de eksisterende elemen- creation and mode of operation are significantly different from the known ones and which offer several advantages compared to the existing elements

ter, særlig: ter, in particular:

de sikrer riktig varmeisolering they ensure proper thermal insulation

de tillater oppbygging av ovner med horisontal eller verti- they allow the construction of furnaces with horizontal or vertical

kal akse og med varmekammer som har en ønsket temperatur, bare axis and with a heating chamber that has a desired temperature,

de har, i mangel av mekanisk festeanordninger, lang varig- they have, in the absence of mechanical fastening devices, long lasting

het på flere tusen timer etter hverandre med 2200°K på elementet, heat for several thousand consecutive hours with 2200°K on the element,

- de sikrer en stabil drift selv med sprekker i varmeflaten, - they ensure stable operation even with cracks in the heating surface,

- de tillater bygging av ovner i forskjellige former og stør- - they allow the construction of ovens in different shapes and sizes

relser, rails,

- de tillater drift i oksyderende■atmosfærer. - they allow operation in oxidizing■atmospheres.

Claims (10)

1. Varmeelement fremstilt med omtrent parallellepipedisk form av et ildfast, oksydasjonsbestandig materiale som blir elektrisk ledende over en viss temperatur og som er forsynt med anordninger for tilførsel av elektrisk strøm, karakterisert ved en slik fordeling av hulrom eller porøsitet mellom to innbyrdes parallelle sider (Fl og F2)1. Heating element made with an approximately parallelepipedal shape of a refractory, oxidation-resistant material which becomes electrically conductive above a certain temperature and which is provided with devices for the supply of electric current, characterized by such a distribution of cavities or porosity between two mutually parallel sides (Fl and F2) at når den ene siden blir oppvarmet til en ledningsgivende temperatur vil varmeoverføringen til den andre sidenbremses slik at denne holdes på en temperatur som ikke gir ledning, idet varmeelementet på i og for seg kjent måte er utformet for å oppta de bevegelser som oppstår på grunn av varmeutvidelses-forskj eller. that when one side is heated to a conductive temperature, the heat transfer to the other side will be slowed so that it is kept at a temperature that does not provide conduction, as the heating element is designed in a manner known per se to absorb the movements that occur due to thermal expansion difference or. 2. Varmeelement i samsvar med krav 1, karakt teri sert ved at det omfatter hull og utsparinger i elementets masse, idet forholdet hulrom/masse er valgt i området 0,1-0,2 til 3, fortrinnsvis tilnærmet lik 1. 2. Heating element in accordance with claim 1, characterized in that it includes holes and recesses in the mass of the element, with the cavity/mass ratio being chosen in the range 0.1-0.2 to 3, preferably approximately equal to 1. 3. Varmeelement i samsvar med krav 2, karakterisert ved at de to motstående flater er forbundet med hverandre med partier med forholdsvis lite tverrsnitt og at det er innrettet slik at den elektriske strøm konsentreres langs flaten med ledningsgivende temperatur. 3. Heating element in accordance with claim 2, characterized in that the two opposite surfaces are connected to each other with sections of relatively small cross-section and that it is arranged so that the electric current is concentrated along the surface with conductive temperature. 4. Varmeelement i samsvar med krav 3, karakterisert ved at hullene og utsparingene er utformet og plassert slik at temperaturen forandrer seg langs den ledende flaten. 4. Heating element in accordance with claim 3, characterized in that the holes and recesses are designed and placed so that the temperature changes along the conductive surface. 5. Varmeelement i samsvar med et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at det omfatter utsparinger (20) med en hovedretning parallelt med varmeflaten og som er forbundet med den andre flate ved hjelp av utsparinger (21) som løper vinkelrett på varmeflaten, idet enkelte av disse utsparinger omfatter et parti. (21a) som danner en vinkel på omtrent 45° med utsparingenes hovedretning, samt utsparinger (34) som står vinkelrett på varmeflaten og som er plassert i elementets masse mellom de utsparinger som er parallelle medjvarmeflaten og den andre flaten, utsparinger (35) som står vinkelrett på varmeflaten og som er åpne mot denne flate og utsparinger (25, 26, 27) som er åpne mot den ikke-oppvarmete flate. 5. Heating element in accordance with one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises recesses (20) with a main direction parallel to the heating surface and which are connected to the other surface by means of recesses (21) that run perpendicular to the heating surface, some of these recesses comprise a lot. (21a) which forms an angle of approximately 45° with the main direction of the recesses, as well as recesses (34) which are perpendicular to the heating surface and which are placed in the mass of the element between the recesses which are parallel to the heating surface and the other surface, recesses (35) which are perpendicular to the heating surface and which are open towards this surface and recesses (25, 26, 27) which are open towards the non-heated surface. 6. Varmeelement i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det i en retning som står stort sett vinkelrett på de to motstående flater, omfatter suksessivt et første parti med liten porøsitet under 10%, som danner varmeflaten og et andre parti med høy porøsitet over 30%. 6. Heating element in accordance with claim 1, characterized in that in a direction which is largely perpendicular to the two opposite surfaces, it successively comprises a first part with low porosity below 10%, which forms the heating surface and a second part with high porosity above 30%. 7. Varmeelement i samsvar med krav 6, karakterisert ved at det første partiet er fremstilt av stabilisert zirkon med tetthet omtrent 4,5 og det andre parti av et materiale som inneholder zirkon, eutektikumet zirkon A^Oj, eller aluminiumoksyd alene, og som har en tetthet på omtrent 2. 7. Heating element in accordance with claim 6, characterized in that the first part is made of stabilized zircon with a density of approximately 4.5 and the second part of a material containing zircon, the eutectic zircon A^Oj, or aluminum oxide alone, and which has a density of about 2. 8. Varmeelement i samsvar med krav 7, karakterisert ved at det andre parti omfatter en seksjon med tverrsnittareal som avtar i lengderetningen. 8. Heating element in accordance with claim 7, characterized in that the second part comprises a section with a cross-sectional area that decreases in the longitudinal direction. 9. Varmeelement i samsvar med et av kravene 1 til 8, karakterisert ved at varmeflaten er oppdelt i innbyrdes parallelle lameller ved hjelp av slisser (7b) som står vinkelrett på varmeflaten og som strekker seg i lengderetningen. 9. Heating element in accordance with one of claims 1 to 8, characterized in that the heating surface is divided into mutually parallel lamellae by means of slits (7b) which are perpendicular to the heating surface and which extend in the longitudinal direction. 10. Varmeelement i samsvar med et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at varmeflaten er forsynt med utsparinger (37,38) som gir dens tverrsnitt vinkelrett på lengderetningen T- eller U-form.10. Heating element in accordance with one of claims 1 to 9, characterized in that the heating surface is provided with recesses (37, 38) which give its cross-section perpendicular to the longitudinal direction T- or U-shape.