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Vorrichtung zum Herstellen von Hochohmwiderständen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Hochohmwiderständen, die aus einer Unterlage aus Isolierstoff, auf die eine dünne leitende Schicht niedergeschlagen ist, bestehen.
Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung zur verbesserten Ausführung des bekannten Verfahrens, nach welchem die zu überziehenden Widerstandsstäbe unter Erhitzung einem Kohle enthaltenden Gasstrom, der durch ein am Herstellungsprozess unbeteiligtes Gas verdünnt ist, ausgesetzt werden. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur fabrikmässigen Herstellung derartiges Hoch-
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Die Erfindung wird am besten durch die beigefügte Zeichnung, welche indessen nur ein Ausführungsbeispiel darstellt, erläutert. In dieser Zeichnung zeigt die Fig. 1 schematisch die Gesamtanordnung, Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 besteht in ihren Hauptteilen aus einem längeren, etwa 60-100 cm langen Quarzrohr q von etwa 10 cm Durchmesser. Dieses Quarzrohr ist an seinen beiden Enden mit einer zweckmässig metallischen Abschlusskappe a2 bzw. einem Ring al versehen. Durch die Kappe a2 tritt der Gasstrom, der sich aus einem neutralen Gas und dem den Überzugsstoff enthaltenden Gas zusammensetzt, in das Quarzrohr ein ; durch das Abschlussstüek a1 tritt das Gas seitlich wieder aus. Der Metallring al ist auf seiner Mantelfläche mit einigen Stiften h1 versehen, welche für parallel zur Achsenlichtung verlaufende Schlitze einer Kappe b vorgesehen sind, die mit dem Teil a1 einen Bajonettverschluss bildet.
Die Kappe b besitzt eine zentrale Öffnung, die sich in ein mit der Kappe verbundenes Ansatzrohr d fortsetzt.
Die Stücke b und d bestehen zweckmässig ebenfalls aus Metall. Durch das Ansatzstück d sowie durch die Öffnung in der Kappe 6 führt nun ein langer Stab s, der an seinem aussen befindlichen Ende eine kleine, beispielsweise mit der Hand antreibbare Kurbel u besitzt, während an seinem andern Ende ein Träger, vorzugsweise eine Trommel t befestigt ist, in der die zu überziehenden Widerstandsstäbe angebracht sind und in der somit der eigentliche Herstellungsprozess vor sich geht. Das Ansatzrohr d ist in seiner inneren Weite so bemessen, dass der Stab s gerade mit leichtem Zwang darin geführt bzw. gedreht werden kann.
Infolge der Länge dieses Ansatzes ist dann die Gewähr gegeben, dass der Gasstrom durch diesen Ansatz d nicht entweichen kann. Man erzielt somit mit dieser Anordnung, dass die die zu beziehenden Widerstandsstäbe enthaltende Trommel während des Durchleiten eines Gasstromes von aussen her bewegt, u. zw. sowohl gedreht wie auch axial verschoben werden kann. Der mittlere Teil des Quarzrohres q ist umgeben von einem Ofen o, der nach irgendeiner der bekannten Methoden geheizt werden kann, z. B. durch Gasflammen/. Es können indessen auch elektrische Heizungen od. dgl. verwendet werden. Der Stab s ist in seiner Länge so bemessen, dass die die zu überziehenden Widerstandsstäbe enthaltende Trommel t an die Stelle grösster Erwärmung im Rohr q geschoben werden kann.
Die beiden Enden des Quarzrohres q sind ausserdem von je einem Kühlmantel kil bzw. k2 umgeben. Die Kühlung erfolgt vorzugsweise in der bekannten Art durch Durchleiten eines Wasserstromes. Die Kühlung k1 dient dabei zur Abkiihlung der Widerstände nach dem Aufbringen der leitenden Schicht (s. unten), während die Kühlung k2 vorwiegend dazu dient, die Verbindungsstelle zwischen dem Quarzrohr q und der Eintrittskappe a2 vor zu grosser Erwärmung zu schützen.
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Die Herstellung der zu überziehenden Gegenstände, insbesondere der Widerstände, geht nun in folgender Weise vor sich : Der Ofen o wird zunächst angeheizt und auf eine bestimmte Temperatur, etwa
800 , gebracht, die vorzugsweise mittels eines Thermoelementes und eines Galvanometers festgestellt wird. Hierauf wird zunächst von a2 her der Strom des neutralen, d. h. am Herstellungsprozess unbeteiligten
Gases in das Quarzrohr q eingeleitet. Der Träger für die Widerstände, insbesondere die Trommel t, wird dann, nachdem man sie mit den zu überziehenden Widerstandsstäben gefüllt hat, nach Öffnen des Bajonettverschlusses a1, b bis zu der Stelle höchster Temperatur geführt, worauf man das Bajonett- verschlussstück wieder schliesst.
Hierauf lässt man 1-2 Minuten vergehen ; während dieser Zeit durchsetzt der neutrale Gasstrom das Quarzrohr q. In der gleichen Zeit werden die zu überziehenden Stäbe od. dgl. sowie die Trommel selbst angewärmt und auf die Ofentemperatur gebracht. Gleichzeitig werden die vorher im Quarzrohr befindliche Luft sowie andere Gase herausgetrieben. Ist die Erwärmung sowie die Durchspülung weit genug vorgeschritten, also nach 1-2 Minuten, so wird der neutrale Gasstrom mit dem den Überzugsstoff enthaltenden Gase angereichert. Für die Herstellung von Kohlewiderständen eignet sich hiefür am besten Benzindampf, den man während etwa 5-30 Sekunden mit dem weiter durchströmenden neutralen Gas zusammen in genügender Stärke durch das Quarzrohr leitet.
Während dieser Zeit entsteht der Niederschlag : Die kurze Dauer des Durchfliessens des Benzindampfes hat vor allem den Vorteil, dass die Widerstandsstäbe entlang ihrer ganzen Längsausdehnung gleichmässig überzogen werden. Würde man nämlich den Kohlegasstrom ausgesprochen langsam durch das Quarzrohr leiten, so würde er seinen Inhalt an Kohlestoff bereits am rechten Ende der in der Trommel befindlichen Widerstände grösstenteils abgeben, und der linke Teil würde gar nicht oder nur in geringem Masse überzogen.
Bei kurzen Reaktionszeiten wird die Kohle hingegen an allen Stellen in der Längsausdehnung der Wider- standsstäbe praktisch gleichmässig niedergeschlagen. Das Anreichern des neutralen Gases mit Benzindampf wird am besten dadurch herbeigeführt, dass man den neutralen Gasstrom durch eine Benzinflasche leitet. Nach einmaligem Durchströmen des mit Benzindampf angereicherten neutralen Gases wird dieser nochmals auf etwa 1-2 Minuten durch das Rohr geführt, damit alle Benzindämpfe entfernt werden, weil diese schaden könnten, wenn die Widerstandskörper bei der dann beginnenden Abkühlung unter eine Temperatur von etwa 4000 kommen. In einem solchen Falle würde sieh Russ bilden, der die Kohle- überzüge verunreinigt.
Während des Durchströmens des Benzindampfes wird die Trommel t mittels der aussen befindlichen Kurbel u mehrmals um ihre eigene Achse gedreht. Man erreicht dadurch, dass die einzelnen Widerstands- stäbchen dauernd ihre Auflagestelle wechseln und somit überall gleichmässig von dem Benzindampfstrom bestrichen werden. Ausserdem wird jeder einzelne Stab immer wieder an einer andern Stelle des Rohres dem darüber streichenden Gasstrom ausgesetzt. Es empfiehlt sich übrigens, diese Drehung der Trommel auch schon vor dem Durchleiten des Benzindampfes vorzunehmen, um zu erreichen, dass alle Stäbchen gleichmässig erwärmt werden.
Hat man nach dem Wirkenlassen des Benzindampfes das neutrale Gas noch 1-2 Minuten durchströmen lassen und damit die Benzindampfreste beseitigt, so wird an der Kurbel u der Stab s ein Stück herausgezogen, u. zw. so weit, dass der Träger t in den Bereich der Kühlung k1 gebracht wird. Die Kühlung ist deshalb nötig, weil die Widerstandsschicht, wenn man sie im frisch überzogenen und heissen Zustande mit der atmosphärischen Luft in Verbindung brächte, sofort oxydieren würde. Anderseits würde es die Fabrikation ungemein verzögern, wenn man erst warten wollte, bis sich das gesamte Rohr q von allein abgekühlt hat. Die Abkühlung ist für gewöhnlich nach wenigen Minuten, z.
B. nach 2 Minuten, so weit vorgeschritten, dass das vordere, durch den Bajonettverschluss b, a1 abgeschlossene Ende des Quarzrohres $'geöffnet werden kann. Die Trommel wird dann völlig aus dem Quarzrohr herausgezogen und die überzogenen Stäbe od. dgl. entleert.
Die Fig. 2 enthält eine perspektivische Ansicht der Widerstandstrommel t. Diese besteht im wesentlichen aus einem Blechzylinder, in dessen Innerem sich eine Reihe von achsenparallel verlaufenden Röhrchen r befinden. In diese Röhrchen werden die zu überziehenden Widerstandsstäbe eingeschoben.
Um eine Massenherstellung zu ermöglichen, sind die Röhrchen r so lang bemessen, dass man stets mehrere, beispielsweise zwei Stäbchen hintereinander darin anbringen kann. Damit sich diese Stäbchen beim Hineinlegen nicht gegenseitig überdecken können, muss der Durchmesser der Röhrchen r kleiner als der doppelte Durchmesser der einzelnen Widerstandsstäbe sein. Die beiden Stirnflächen der Trommel t sind durch Siebplatten g (s. Fig. 2) abgedeckt, die es ermöglichen, dass der Gasstrom ungehindert durchgehen kann. Die dem Stab s abgewandte Siebplatte g ist abnehmbar eingerichtet, damit die Widerstandsstäbe in die Röhren eingelegt und herausgenommen werden können.
Bei der Wahl des Materials für die Trommel t ist darauf zu achten, dass der Herstellungsprozess nicht gestört wird. Eine solche Störung tritt z. B. ein, wenn man Metalle von niedrigem Verdampfungspunkt wählt, z. B. Kupfer. Auch Eisen bereitet schon Schwierigkeiten. Besonders hat sich hingegen Nickel bewährt. Freilich muss man auch hiebei die Vorsicht üben, die Temperatur, bei der der Niederschlag erfolgt, nicht so hoch zu bemessen, dass Nickel, wenn auch nur in geringen Mengen, verdampfen könnte. Wenn eine Verdampfung eintritt, so wird der Nickeldampf mit dem Kohlenstoff durchsetzt und
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Die beschriebene Vorrichtung kann im Rahmen der Erfindung selbstverständlich noch in ver- schiedener Weise abgeändert werden.
Man kann beispielsweise die Halterung der Widerstände auch durch andere Mittel als die dargestellte Trommel herbeiführen. Gegebenenfalls kann man sich auch die rotierende
Bewegung der Trommel od. dgl. ersparen, nämlich dann, wenn deren Anordnung einerseits und der
Gasstrom anderseits so einzurichten sind, dass ein gleichmässiger Überzug der Körper auch ohne Drehen ihres Trägers zu erreichen ist. Ferner könnte auch die zweite Kühlung k2 gegebenenfalls fortgelassen werden.
Die Anwendbarkeit der Erfindung ist naturgemäss nicht nur auf Hochohmwiderstände beschränkt, sondern ist sinngemäss bei allen solchen Gegenständen möglich, bei denen ein Überzugsstoff durch
Abscheiden aus einem diesen Stoff enthaltenden Gase auf einen Träger unter dem Einfluss hoher
Temperaturen niedergeschlagen werden soll.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Herstellen von Hochohmwiderständen od. dgl., wobei ein Überzugsstoff, vorzugsweise Kohle, durch Abscheiden aus einem diesen Stoff enthaltenden und durch ein neutrales Gas verdünnten Gase auf einen Träger, z. B. einem Porzellanstab, unter dem Einflusse hoher Temperatur niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der für die zu überziehenden Körper vorgesehene
Träger während des Durchleiten des Gases durch ein ihn umgebendes, erhitzbares Rohr innerhalb des- selben bewegbar ist.