171376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos fűtőelemek előállítására
3 171376 4 A találmánnyal megoldandó feladatot így olyan villamos fűtőelem előállításában jelölhetjük meg, amelyben a villamos ellenállástest szigetelő burkolatát a szigetelő burkolatra zsugorított réteg tömöríti. Ha a zsugorított réteghez olyan anyagot 5 választunk, amely zsugorodás közben keramizálódik, a szigetelő burkolatra zsugorított réteg egyben a villamos fűtőelemet hordozó burkolatot is. alkot. Egyetlen feltétel, hogy a hordozó burkolathoz kiválasztott anyag a villamos ellenállás- 10 test olvadáspontjánál alacsonyabb hőfokon legyen zsugorítható és keramizálható, különben a villamos ellenállástest megömlik és használhatatlanná válik. A találmány alapgondolata tehát egyszerű módon teszi lehetővé mind a kitűzött cél (a fémes 15 tartószerkezet elhagyása) elérését, mind pedig a kitűzött feladat (tömörítés zsugorítással) megoldását, mert a kettős eredményt egyetlen intézkedéssel (keramizálódó réteg rázsugorításával) biztosítja. 20 A találmány tárgya tehát villamos ellenállástestből, ezt ágyazó, por alakú anyagból készült szigetelő burkolatból, valamint hordozó burkolatból álló villamos fűtőelem előállítására való eljárás, amelynek lényege, hogy a por alakú anyagból 25 készült villamos szigetelő burkolatba ágyazott villamos ellenállástestet ennek olvadáspontjánál alacsonyabb hőfokon zsugorodás közben keramizálható réteggel vesszük körül, majd ezt a réteget hőkezeléssel kerámiából álló hordozó burkolattá 30 alakítjuk át. Könnyen belátható, hogy a találmány szerinti villamos fűtőelem a gyakorlat követelményeinek eddig el nem ért mértékben tesz eleget. Önhordó, anélkül, hogy fémes tartószerkezetet 35 igényelne. Villamos ellenáll ás teste a zsugorítás folytán kiválóan tömörített szigetelő burkolatba van ágyazva, anélkül, hogy sajtolási vagy húzást kellett volna alkalmazni. 40 Az érintésvédelem eleve biztosítva van, mert fémburkolat hiányában a villamos ellenállástest még gyártási hiba esetén sem kerülhet hozzáférhető fémmel kapcsolatba. 45 A kívánt villamos teljesítmény függvényében az anyagminőség és az égetés technológiájának megválasztásával széles határok között meghatározhatjuk a zsugorodás mértékét és ezzel a hővezetési és villamos szigetelési tulajdonságokat is optimali- 50 zálhatjuk. ' Kerámia jellegű anyagokról lévén szó, a tágulási együtthatók, a hővezetési tényezők és a mechanikai szilárdság jól összeegyezhethető értékek és ez lehetővé teszi repedésmentes villamos fűtőelemek 55 előállítását, ! Minthogy az önhordást és a tömörítést egyaránt a hordozó burkolat biztosítja, a találmány szerinti eljárással készült villamos fűtőelem esetén a szigetelő burkolatnak semmiféle kötőanyagot sem 60 kell tartalmaznia. Villamos szigetelő hatása éppen ezért lényegesen nagyobb, mint kötőanyag alkalmazása esetén. A kötőanyagmentesség folytán továbbá alkalmas arra, hogy dilatációs feszültségeket legalább részben kiegyenlítsen. 65 A szigetelő burkolat anyagaként legalább részben nagy tisztaságú és magas olvadáspontú legalább egyalkotós fémoxid bázisú vegyületeket, például alumíniumoxidot (A12 0 3 ). Célszerűen pedig a kereskedelemben Periklas elnevezés alatt kapható magnéziumoxidot (MgO) alkalmazunk. Ezzel együtt vagy magában azonban szilikát bázisú vegyületeket is alkalmazhatunk, például nagytisztaságú, célszerűen szilimanit minőségű alumíniumszilikátot, amilyen az A12 0 3 • Si0 2 vagy a 3A1 2 0 3 • 2Si0 2 . Általában bármilyen hőálló anyagot alkalmazhatunk, amely a villamos ellenállástestet nem korrodálja és villamosan jól szigetel, A hordozó burkolathoz fémoxidokból és nemfémoxidokból álló keverékeket alkalmazhatunk, amelyekhez nagyobb mennyiségben és jól homogenizálva egyéb mikrokristályos szerkezetű fémoxidokat adhatunk. Fémoxidként például PbO, CaO, BaO, Li2 0, MgO, nem-fémoxidként Si0 2 , B2 0 3 , egyéb mikrokristályos szerkezetű fémoxidként A12 0 3 és Zr0 2 alkalmazható. A szigetelő burkolat és a hordozó burkolat közül az egyiket vagy mindkettőt fröccsöntéssel vagy öntéssel állíthatjuk elő, de előállíthatjuk őket sajtolással is. Kísérleteink szerint jó eredményeket érünk el olyan hordozó burkolatokkal, amelyek kristály- és üvegtest homogenizált keverékéből állnak. Célszerű, ha a keverékben a kristálytest részaránya 70-90%, az üvegtesté pedig 30-10%. ' A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti eljárással készült villamos fűtőelem szigetelő burkolatának példakénti kiviteli alakját tüntettük föl Nevezetesen: Az Lábra hosszirányú középsík mentén osztott szigetelő burkolat egyik felének nézete. A 2. ábra az 1. ábra szerinti részt behelyezett villamos ellenállástesttel együtt tünteti föl. Végül: A 3. ábra két félből álló teljes szigetelő burkolat nézete. A rajzon 10 hivatkozási számmal kétrészű szigetelő burkolat egyik részét jelöltük. A szigetelő burkolat anyagát és vastagságát a villamos fűtőelem fajlagos teljesítményének megfelelően választjuk meg. Ha a villamos fűtőelem fajlagos teljesítménye például 4 W/cm2 , a szigetelő burkolat körülbelül 2,5—3 mm vastag és nagytisztaságú kristályos magnéziumoxidból (Periklas) állhat. Amint a rajzon látható, a szigetelő burkolat 10 részében folytonos 12 horony van. Ebben 14 ellenállástestet helyezünk el. A 14 ellenállástesttel kiegészített 10 rész nézetét a 2. ábrán láthatjuk. Az ábrázolt példakénti kiviteli alak esetén a 14 ellenállástest huzal, de elvileg más is lehet, például sík lap vagy spirális, A szigetelő burkolat másik részét, amely a 10 résszel azonos kivietelű, a 3. ábrán 16 hivatkozási számmal jelöltük. A 16 részt úgy helyezzük a 10 részre, hogy a 10, 16 részek 12 hornyai a 14 ellenállástestet közrefogják. 2
