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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heizen von Körpern, z. B. Metallkörpern und bietet besondere Vorteile, wenn diese auf verhältnismässig hohe Temperatur, z. B. auf helle Rotglut erhitzt werden sollen. Die Erfindung bezweckt Körper, deren Form die direkte Erhitzung mittels des Durchganges eines elektrischen Stromes erschwert, in einfacher und wirtschaftlieherweise durch Wärmeleitung auf die erforderliche Temperatur zu erhitzen.
Erfindungsgemäss werden zu diesem Zwecke ein oder mehrere, vom elektrischen Strom durchflossene Heizelemente in unmittelbaren Kontakt mit dem zu erhitzenden Körper gebracht. Unter"unmittelbarem Kontakt"wird eine unmittelbare Berührung zwischen dem Heizelement und dem zu erhitzenden Körper ohne Vermittlung einer Isolierschicht verstanden. Bestehen beide Körper aus Metall, so kann auch von einem metallischen Kontakt gesprochen werden. Dem zu erhitzenden Körper kann man nun
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falls mit irgendeinem Stoff gefülltes, Metallgefäss gebildet werden.
Das Heizelement kann aus einem
Draht bestehen, dessen Querschnitt wesentlich kleinere Abmessungen als der zu erhitzende Körper, hat und die Länge des Drahtes zwischen dem zu erhitzenden Körper und dem Stromzuleitungsdraht ist zweckmässig so gering ; dass an keiner Stelle des Drahtes die Temperatur unzulässig hoch wird. Der letztere
Umstand ist von besonderer Wichtigkeit, wenn die Temperatur des zu erhitzenden Körpers verhältnis- mässig hoch und nicht viel niedriger als die für den Heizdraht zulässige Höchsttemperatur sein soll.
Es hat sich in einem solchen Falle erwiesen, dass, wenn man versucht, den zu erhitzenden Körper auf die gewünschte hohe Temperatur zu erhitzen, der Heizdraht bei zu grosser Länge durchbrennt und diesem Übelstande kann man dadurch abhelfen, dass man die Länge des Drahtes verringert. Im allgemeinen wird nämlich bei abnehmender Drahtlänge auch der Unterschied zwischen Höchsttemperatur und Mindest- temperatur in dem Draht geringer. Das Heizelement kann derart ausgeführt werden, dass es imstande ist, den zu erhitzenden Körper zu stützen.
Die in dem Heizelement entwickelte Wärme verteilt sich durch Leitung teilweise auf den zu erhitzenden Körper und teilweise auf den Stromzuleitungsdraht, mit dem das Heizelement verbunden ist.
Ein Teil der Wärme geht noch durch Strahlung und Leitung in dem Medium, in dem sich der zu erhitzende
Körper befindet,, verloren. Man kann jedoch, z. B. durch geeignete Abmessungen für das Heizelement, dafür Sorge tragen, dass letzterer Teil zu vernachlässigen ist. Auch kann zu diesem Zwecke das Heizelement in einem Vakuum oder in einer, in Bezug auf den Stoff des Heizdrahtes neutralen. die Wärme schlecht ) leitenden, Gasfüllung angeordnet sein.
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vorteilhaft, wenn das Heizelement den zu erhitzenden Körper zu stützen hat.
Die Heizvorrichtung nach der Erfindung kann z. B. mit Vorteil in der Technik der elektrischen Entladungsröhren angewendet werden. Einige Anwendungsbeispiele der Erfindung sind im nachfolgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf diese, Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 zeigt schaubildlich eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der zu erhitzende Körper an seinen Enden von zwei Heizdrähten unterstützt wird, Fig. 5 stellt eine Drei elektrodenentladungsröhre dar, bei der eine Heizvorrichtung nach Fig. 4 angewendet ist.
In Fig. 1 ist 1 ein zu erhitzender Metallkörper. Als Heizkörper dient ein Draht 2, der durch den Körper 1 hindurchgeht und einen metallischen Kontakt mit ihm besitzt. Der Draht o ist mit den Enden an Poldrähten 3 und 4 befestigt. Der Körper 1 kann aus einem, die Wärme gut leitenden Metall, wie z. B.
Kupfer, bestehen ; als Herstellungsstoff für den Heizdraht kommt beispielsweise Nickelchrom, das einen hohen spezifischen Widerstand hat, in Frage. Auch andere Metalle mit hohem Schmelzpunk, wie Wolfram oder Molybdän, können-wenn auch mit geringen Vorteilen-für das Heizelement verwendet werden.
Der Metallkörper ist mit einem Aufsatz 5 versehen, auf dessen oberer Fläche ein bei verhältnismässig niedriger Temperatur Elektronen aussendender Stoff, also z. B. ein oder mehrere Oxyde der Erdalkalimetalle, aufgetragen sein kann. Der Metallkörper 1 kann dann als Oxydkathode in einer Entladungsröhre dienen.
Als Vorteile der Vorrichtung gegenüber den üblichen Heizvorrichtungen sind der verhältnismässig hohe Wirkungsgrad der Erhitzung, die geringe Stromstärke, die zum Erhitzen nötig ist und die Tatsache zu nennen, dass eine sogenannte Äquipotentialkathode erhalten wird, d. h. eine Kathode, deren sämtliche Punkte das gleiche Potential haben, was in manchen Fällen erhebliche Vorteile bieten kann.
Über die Abmessungen der in Fig. 1 dargestellten Heizvorrichtung ist folgendes mitzuteilen :
Der Durchmesser des Aufsatzes 5 ist z. B. 4 mm, der Zylinder 1 hat etwa 1'5 mm Durchmesser, während die Länge des ganzen zu erhitzenden Körpers z. B. 5 mm ist. Der Durchmesser des Drahtes kann, falls dieser aus Nickelehrom besteht, z. B. etwa 0'3 mm betragen und die Länge jedes Drahtstückes 1-1'5 mm.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.
Ein Metallgefäss 6 wird von zwei Drähten 7 und 8 erhitzt, die mit dem Gefäss in metallischem Kontakt sind und es zugleich tragen, während sie mit den Enden an Stromzuleitungsdrähten 9 und 10 befestigt sind. Man kann auch einen oder beide Drähte in einer Anzahl von Windungen um den zu erhitzenden Körper in metallischem Kontakt mit ihm legen.
Im Gefäss 6 kann sich irgendein Stoff (z. B. ein Metall) befinden, den man zu verdampfen wünscht.
Auch eine solche Vorrichtung kann in Entladungsröhren Verwendung finden, z. B. zur Bildung eines sich an der elektrischen Entladung beteiligenden Metalldampfes oder zum Entwickeln eines Gases oder Dampfes, der auf das in der Entladungsröhre vorhandene Gas einen reinigenden Einfluss ausübt, oder zum Entwickeln von Gasen, die dazu dienen, eine sogenannte hart gewordene Entladungsröhre wieder praktisch brauchbar zu machen.
Für den Herstellungsstoff der verschiedenen Teile gilt dasselbe, was in bezug auf Fig. 1 bemerkt worden ist.
Das Gefäss 6 kann auch aus einem Stoff mit einem höheren Schmelzpunkt als Kupfer, z. B. Platin oder Molybdän, angefertigt werden. Die Poldrähte 9 und 10 können aus Nickel bestehen.
In Fig. 4 wird der zu erhitzende Körper 11 an den Enden von zwei Heizdrähten 12 und 13 getragen. die mit dem Stab 11 einen metallischen Kontakt besitzen und an den Enden von Zuleitungsdrähten getragen werden. Auch diese Ausführungsform eignet sich sehr zur Anwendung in Entladungsröhren. Der Stab 11 kann z. B. als Kathode in einer Dreielektrodenentladungsröhre wie der in Fig. 5 dargestellten verwendet werden, bei der die Kathode 11, eine Anode 14 und ein Gitter. M konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Man kann dafür Sorge tragen, dass die Punkte der Heizdrähte 12 und 18, mit denen der Stab 11 verbunden ist, gleiches Potential haben, so dass kein Strom durch den Stab 11 von einem Heizdraht zum andern geht. Auch haben in diesem Falle alle Punkte des Stabes 11 ein gleiches Potential. Die Verwendung von Äquipotentialkathoden in Entladungsröhren ist bekannt. Der Wirkungsgrad der elektrischen Entladung wird durch Verwendung soleher Elektroden erhöht.
Zweckmässig wird die Glühkathode limait einem besonderen Zuleitungsdraht 16 versehen, so dass die Stromkreise für die Heizdrähte und die Stromkreise zwischen den Elektroden der Entladungsröhre elektrisch voneinander getrennt sind. Bei dieser Anwendung der Erfindung kann ebenso wie bei der in Fig. 1 dargestellten Anwendungsform zum Erhitzen der Kathode Wechselstrom verwendet werden, was man sonst in der Regel vermeiden muss, da die unmittelbare Erhitzung der Kathode durch Wechsel strom Stärkewechsel des rings um die Kathode auftretenden magnetischen Feldes und Temperatur
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