AT201719B

AT201719B - Elektrischer Widerstand

Info

Publication number: AT201719B
Authority: AT
Original assignee: Rosenthal Isolatoren Gmbh
Priority date: 1957-08-17
Filing date: 1957-08-17
Publication date: 1959-01-26

Description

Elektrischer Widerstand
Die Erfindung betrifft elektrische Widerstände und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bei der Erzeugung elektrischer, glasierter Draht- widerstände wird bekanntlich die Drahtwicklung auf einen hochgabrannten, keramischen Träger aus Hartporzellan oder anderen keramischen Massen aufgebracht und durch einen Glasurüberzug ge- schütze, der in mehreren Schichten aufgetragen wird und bei hohen Temperaturen mehrmals eingebrannt werden muss. Die fabrikationsmässige Herstellung solcher Widerstände ist verhältnismä- ssig schwierig. Dazu weisen solche Widerstände noch Nachteile auf, die erst bei der Inbetriebnahme . zur Auswirkung kommen. So muss z.

B. der keramische Träger ein ganz bestimmtes, bei allen Anlieferungen gleiches Ausdehnungswerhalten haben, damit keine Ausfälle infolge des unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Trägers bei konstan- tem Ausdehnungskoeffizienten der Glasur eintre- ten. Die Glasur selbst muss ferner in ihrem thermischen Ausdehnungsvenhalten dem keramischen
Träger so angepasst werden, dass in einem Tempe- r. atul1bereich von mehreren 100'C keine Risse oder Sprünge auftreten. Erfahrungsgemäss bereitet die Abstimmung der Ausdehnungskoeffizienten der
Glasur und des (keramischen Trägers grosse Schwierigkeiten.

Da in den weitaus meisten Fällen der
Hersteller der keramischen Träger nicht zugleich de ; Hersteller der elektrischen glasierten Draht- widerstände ist, entstehen weitere Schwierigkeiten in der BesohaSmng, Abstimmung der keramischen Träger hinsichtlich ihrer Wärmedehnung usw.

Nach dem bekannten Herstellungsverfahren ge- fertigt, Widerstände n'eigen. ausserdem zu einer Häufelung von Windungen des Widerstandsdrah- tes, die man als #Bündelung" bezeichnet. Diese ist dadurch bedingt, dass der zunächst mit gleichmä- ssiger Steigung, also mit gleichem Abstand der einzelhien Windungen voneinander, straff'aufge- wickelte Widerstandsdraht einen wesentlich grö- sseren Ausdehnungskoeffizienten als der aus Por- zellan, Steatit oder ähnlichem bestehende keramische Träger hat.

Beim Brennen lockert sich infolge der verschiedenen Wärmedehnung der ursprünglich straff aufgewickelte Widerstandsdraht so, dass die sich abkühlende Glasur die einzelnen Drahtwindungen ungleichmässig zusammen-und über- einanderschiebt. Derart gebündelte Drahtstellen führen zu örtlichen überhitzungen, wodurch Totalausfälle bei Inbetriebnahme durch den Verbraucher entstehen können, zumindest jedoch die Lebensdauer der Widerstände stark verkürzt wird. Ausserdem sind solche Stellen nicht genügend spannungsfest, d. h. es kommt durch den geringen Windungsabstand an den gebündelten Stellen beim Anlegen von höheren elektrischen Spannungen zu Durchschlägen von Windung zu Windung.

Gebündelte Drahtstellen fordern darüber hinaus ein häufigeres Auftragen und Einbrennen von Glasurschichten, als es bei einer nichtgebündelten Wick- lung notwendig wäre.

Bei einer andern Herstellungsart von elektrischen glasierten Drahtwiderständen wird als Träger ein sogenanntes Fritte-Porzellan verwendet, welches aus Silikaten und Oxyden sowie aus 25 bis 70% bleiborsäurefreiem Emaille zusammengesetzt ist. Auf diesen Trägergrundkörper wird dann Glasur für die Einbettung der Windungen aufgebracht. Abgesehen von der Tatsache, dass solche Widerstände bisher noch keine praktische Bedeutun, g erlangt haben, ist die Herstellung mit folgenden Nachteilen verbunden : Es muss nach wie vor ein Träger aus keramischem Material, nämlich aus dem Fritte-Porzellan, hergestellt und ferner in einem weiteren Arbeitsgang die Glasur aufbereitet werden, die zum Einbetten des Widerstandsdrahtes benötigt wird. Das abweichende physikalische Verhalten des keramischen Trägers und der Glasur
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Ferner sind zementähnliche, poröse, elektrische Drahtwiderstände bekannt, die erst mit bekannten Imprägnierungsmitteln, z. B. Siliconharz, behandelt werden müssen, um feuchtigkeitssicher zu sein.

Solche zementierte und nachträglich imprägnierte Widerstände sind qualitativ den feuchtigkeissicheren, im Scherbengefüge vollkommen dichten glasierten Drahtwiderständen unterlegen.

Des weiteren ist es vorgeschlagen worden, einen glasierten Drahtwiderstand unter Verwendung eines behelfsmässigen Wickelkörpers zu erzeugen, der aus Pappe, Kunststoff od. dgl. besteht mit einer Hilfsmasse, insbesondere Zement oder Kitt versteift ist und erst danach mit Glasur überzogen und ge-

brannt wird. Ein so hergestellter Träger ist also ebenfalls aus zwei in der keramischen Zusammensetzung und dem physikalischen Verhalten wesentlich voneinander abweichenden Bestandteilen aufgebaut.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der in der üblichen Weise hergestellten elektrischen glasier- ten Widerstände dadurch, dass erfindungsgemäss der Träger zumindest im wesentlichen aus dem gleichen Material, insbesondere Glasur od. dgl besteht wie die Drahtisolierung. Ein keramischer Träger oder Hilfsträger, dessen Herstellung mit beträchtlichen Kosten verbunden ist, entfällt somit.

Bevorzugt wird reine Glasur benutzt. Der Träger besteht zweckmässig nur aus solcher reiner Glasur, der organische Plastifizierungsmittel beigegeben sein können. Vorteilhaft sind die Träger rohrförmig.

Die Formgebung erfolgt vorzugsweise durch Strangpressen, kann. aber-auch in einem Giessoder Pressvorgang erfolgen, wozu eine entsprechende Aufbereitung der Glasur notwendig ist. Die orgamschen Plastifizierungsmittel, z. B. Tylose, Weizenmehl, Bentonit, Agar-Agar oder Wachs,
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Der ge-sur erfolgt. Irgendwelche Bearbeitungsvorgänge an dem Träger, z. B.. Schneiden auf richtige Länge, Einschleifen von Rillen für den Drahtbund u. dgl., können vor oder nach dem Brennen des Trägers vorgenommen werden. Hierauf werden die Träger zu Wickelkörpern ausgebildet, indem sie mit Anschlüssen für die Widerstandswicklung, z. B. mit einem Drahtbund einer Schelle, versehen werden. Nachdem der Widerstandsdraht spiralförmig aufgewickelt wurde, wird dieser in eine Glasurschicht eingebettet.

Die Glasurschicht wird durch einoder maximal zweimaligen Auftrag einer wässrigen Glasur-Suspension erreicht. Es ist notwendig, jeden Glasurauftrag so hoch einzubrennen, dass diese Glasur mit dem Träger zu einer homogenen Einheit verschmilzt. Der Brennvorgang wird zweck- mässigerweise stets so geführt, dass'sowohl die Temperaturhöhe als auch die Dauer der Temperaturbehandlung. gleich bleiben bzw. nur in sehr geringen Grenzen schwanken, wozu insbesonders ein Durchlauf-brennverfahren geeignet ist.

Für den Träger wird bevorzugt eine Glasur mit einer Brenntemperatur verwendet, die. um mehrere 100'*C unter derjenigen Temperatur liegt, bei der die bisher üblichen keramischen Träger z. B. Porzellanträger gebrannt wurden. Erfindungsgemässist bevorzugt die Glasurbrenntemperatur 500#1000 , insbesondere 800#900 C. Als TräeermateriaJwird zweckmässig im wesentlichen eine bleiborsäurehaltige Glasur benützt, deren Zusammensetzung gewährleistet, dass ihr thermischer Ausdehnungkoeffizient oberhalb des Transformationspun ! ktes - gegenüber üblichen Porzellan-Trägerkörperngross ist.

Dies hat zur Folge, dass sich der Wider- standsdraht, dessen Ausdehnungskoeffizient etwa bei 16X10 liegt, infolge eigener Wärmeausdehnung nicht wesentlich vom Wickelkörper abheben kann und somit kein Anlass zu der gefürchteten Häufelung von Drahtwindungen gegeben ist.
Die Glasur der Glasur-Suspension, die zum Ein-
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wird zweckmässig die Glasur der wässerigen Glasur- Suspension mechanisch weiter zerkleinert, so dass die Korngrösse der Glasur des Überzuges bedeutend kleiner ist'als die Korngrösse des an sich gleichen Glasurmaterials des Trägers. Vorteilhaft beträgt das Verhältnis der Korngrösse des Glasurpulvers des Übaizuges zu der des Trägers etwa 1 : 2, 5.

Bei dem zu inniger Verschmelzung von Überzug und) Träger
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Brandschaften aus : Man hat endlich unzählige Möglichkeiten, die Glasur ohne Rücksicht. auf einen Por- zellanträger zu entwickeln und muss nur mehr den besonderen Erfordernissen der Widerstandslegierung des Drahtes Rechnung tragen. Jetzt können der Glasur lebenserhaltende und andere den Draht schonende Substanzen beigegeben werden, ohne befürchten zu müssen, dass diese im Gegensatz zu den Erfordernissen des Trägers stehen. Die zur Einbettung des Widerstandsdrahtes erforderliche Glasur hat chemisch die gleichen Bestandteile, wie der, z. B. rohrförmige, Träger.

Sie kann daher in einem einzigen Arbeitsgang unter Verwendung der Schneidabfälle bzw. der Bruchstücke der Träger hergestellt werden, wodurch eine weitere Rationalisierung und Kostensenkung erreicht wird. Der Porzellanträger, dessen Beschaffung mit beträchtlichen Unkosten und Schwierigkeiten verbunden ist, entfällt. Dafür wird ein Träger aus Glasur hergestellt, der bei einer gegenüber einem Porzellanträger um mehrere 1000 C tieferliegenden Temperatur gebrannt wird, was wiederum eine Brennkostenersparnis bedeutet.

Da keine Drahtibündelung auftritt, muss die Drahtwicklung zur genügenden Isolation nur ein-oder maximal zweimal überglasiert werden. Da zum Teil nur halb so viele Glasurschichten aufgebracht werden müssen als bei glasierten elektrischen Widerständen mit gebündelter Wicldung, wird eine bedeutende Kosteneinspanung erzielt. Die geringe Anzahl der

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Erhitzungsdauer.mindest zu 90% aus reiner Glasur. Zweckmässigerweise sind ausser Glasur nur Plastifizierungsmittel im Träger enthalten.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, bildet der Träger auf der Innenseite die Drahtisolierung.
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beispielsweise in einem Verhältnis von etwa
2,5 :1.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Widerstand mit einem auf einem bleibenden z. B. rohrförmigen Träger aufgebrach- ten, zweckmässig aufgewickelten, mit Glasur od. dgl. isolierten Widerstandsdraht, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger zumindest im we- sentlichen aus Glasur od. dgl. besteht.

Claims

2. Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger wenigstens auf der Innenseite die Dcahtisolierung bildet.

3. Widerstand nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger zumindest zu 90% aus reiner Glasur od. dgl. besteht.

4. Widerstand nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasur, insbesondere des Trägers, organische Plastifizierungsmittel, z. B. Wachs, Agar-Agar, Bentonit, Weizenmehl, Tylose od. dgl. enthält.

5. Widerstand nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger zumindest im wesentlichen aus einer Glasur mit einer Brenntemperatur von 500-1000'C, insbesondere 800#900 C, z. B. einer bleiborsäurehaltigen Glasur, besteht.

6. Widerstand nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasur der Drahtisolierung die gleiche chemische Zusammensetzung wie die des Trägers besitzt.

7. Widerstand nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient der für den Träger verwendeten Glasur noch wenig unterhalb des Erwei- chungspunktes der Glasur dem Ausdehnungskoeffizienten der für den Widerstandsdraht be- nutzten Widerstandslegierung ganz oder nahezu ganzes gleicht.

8. Widerstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem, insbesondere rohrförmigen, Träger metallische Schellen angebracht und einglasiert sind, an welche die Widerstandswicklung angeschlossen ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach einem der Ansprüche l bis 8, dadurch EMI3.3 auf diesen Träger die Widerstandswicklung aufgebracht wird, die mit einer Glasur gleicher chemischer Zusammensetzung überzogen wird und1 dass schliesslich der Träger und dieser überzug in <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 schmolzen werden.

10. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse des Glasurpulvers für den Überzug, insbesondere die Drahtisolierung, bedeutend kleiner als die Korngrösse des Glasurpulvers für den Träger ist, beispielsweise etwa 1 : 2, 5.

II. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach einem der Ansprüche l bis 8, insbesondere nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Träger getrocknet und so schwach vorgebrannt wird, dass das gesamte physikalisch gebundene Wasser und ein Teil des chemisch gebundenen Wassers ausgetrieben wird, EMI4.2 Grad unterhalbder Temperatur gebrannt wird, bei der das Einbrennen dieser Glasur durchführbar ist. EMI4.3 dere nach einem der Ansprüche 9 bis II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Drahtisolierung ein-oder zweimal eine wässrige GlasurSuspension aufgebracht wird, wonach jeder GIasumuftrag so hoch eingebrannt wird, dass Trägerund Drahtisolierungsglasur untereinander zu einer homogenen Einheit verschmelzen.

13. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach einem der Ansprüche I bis 8, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerformling durch Strangpressen hergestellt wird.

14. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandes nach Anspruch 8, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Schellen vor dem Aufbringen der Isolierungsglasur am Träger befestigt und hierauf vermittels der Isolierungsglasur einglasiert werden.