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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Drahtwiderständen und insbesondere auf
Einrichtungen zur Gradienterwärmung von Draht.
Die Erfindung kann zum operativen Festlegen der genauen Parameter einer Wärmebehandlung verschiedener Drähte zwecks Herstellung von Draht mit den im voraus bestimmten Eigenschaften ; verwendet werden.
Am vorteilhaftesten kann die Erfindung zum operativen Festlegen der genauen Parameter einer
Wärmebehandlung von Widerstandsdraht mit dem Zweck verwendet werden, die im voraus bestimm- ten Daten seines Temperaturkoeffizienten zu erzielen.
Wie bekannt, stellt der Temperaturkoeffizient eines Widerstandsdrahts die Abhängigkeit der Änderung seines Widerstandes von einer Temperaturänderung dar. Die Stabilität des Widerstands- wertes eines Widerstandsdrahts wird durch die physikalisch-chemischen Vorgänge bestimmt. die in dessen Material stattfinden. Einer der wichtigsten Faktoren, von denen diese Vorgänge beein- flusst werden, ist die Wärmebehandlung des Widerstandsdrahts. Eine zweckmässige Wahl der Wärme- behandlung eines Drahts beeinflusst die darin verlaufenden physikalisch-chemischen Vorgänge. Da- durch wird die Herstellung eines Widerstandsdrahts mit einem kleinen Wert des Temperaturkoeffi- zienten gesichert. Die optimale Temperaturführung bei der Wärmebehandlung findet man. indem man Kennwerte der Abhängigkeit des Temperaturkoeffizienten von Änderungen der Wärmebehandlung feststellt.
Praktisch erhält man diese Kennwerte. indem man eine Wärmebehandlung der Widerstands- drahtproben aus ein und derselben Schmelze einer Legierung unter verschiedenen Bedingungen durchführt. Die Genauigkeit der erhaltenen Kennwerte hängt von der Anzahl der durchgeführten
Versuche sowie von der Genauigkeit ab, mit der die Temperatur der Wärmebehandlung festgestellt wird. Wie die Erfahrung zeigt, weist ein Widerstandsdraht, der aus ein und derselben Legie- rung, aber in einer andern Schmelze hergestellt worden ist, andere Kennwerte der Beziehung zwi- schen dem Temperaturkoeffizienten und Änderungen der Wärmebehandlung auf. d. h. bei der Pro- duktion dieses Drahts sollen die angegebenen Versuche wiederholt werden.
Zur Zeit bedient man sich zwecks Gewinnung der Kennwerte der Abhängigkeit des Temperatur- koeffizienten eines Widerstandsdrahts von den Änderungen der Bedingungen bei dessen Wärmebe-
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handlung von Metallen ähnlich ist. In diesen Öfen führt man eine Wärmebehandlung der Wider- standsdrahtproben bei verschiedenen Temperaturen in einem Temperaturbereich durch, in dem man die optimale Temperaturführung zu finden erhofft.
An Hand der Versuchsdaten erhält man die Abhängigkeit der Temperaturkoeffizienten von den Änderungen der thermischen Daten bei der Wärmebehandlung, an Hand dieser Abhängigkeit findet man die optimalen thermischen Daten.
Die Konstruktion der Vakuumöfen zur Wärmebehandlung von Metallen ermöglicht keine gleichzeitige Wärmebehandlung mehrerer Widerstandsdrahtproben bei verschiedenen thermischen Daten.
Aus dem Gesagten ist es ersichtlich, dass das Festlegen der optimalen thermischen Daten der Wärmebehandlung mit Hilfe der angegebenen Öfen sehr arbeitsaufwendig ist. Ausserdem sind die gewonnenen Daten unglaubwürdig. weil die Ofenkonstruktion keine ausreichend genaue Bestimmung der erforderlichen thermischen Daten zulässt.
Die genannten wesentlichen Nachteile der Vakuumöfen zur Wärmebehandlung von Metallen werden mit Hilfe eines Gradientsublimators für Kristallisation teilweise beseitigt (s. die USA-Zeitschrift "Journal of Crystal Growth". 22, 1974, S. 295-297). Dieser Sublimator kann zur Festlegung der thermischen Daten bei der Wärmebehandlung des Widerstandsdrahts verwendet werden. daher ist er als ein Prototyp der Erfindung gewählt. Diese Einrichtung enthält ein Mittel zur Erzeugung eines Temperaturgefälles im untersuchten Kristall, das als ein hohler Metallzylinder ausgebildet ist. an dessen einem Ende ein elektrischer Heizkörper und am andern Ende ein Kühler angebracht sind.
Im Zylinderinneren ist eine gläserne Vakuumkammer angeordnet. deren Grundplatte an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. In dieser Vakuumkammer wird der zu untersuchende Kristall untergebracht.
Sobald der Heizkörper und der Kühler eingeschaltet sind, entsteht im untersuchten Kristall ein Temperaturgefälle. Dieses Temperaturgefälle im untersuchten Kristall entsteht unter der Wirkung der Strahlungswärmeenergie, die von der Innenfläche des hohlen Zylinders ausgestrahlt wird. An
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Stelle des zu untersuchenden Kristalls kann in der Vakuumkammer eine Widerstandsdrahtprobe un- tergebracht werden, in der auch ein Temperaturgefälle entstehen wird.
Obwohl man mit dieser Einrichtung eine gleichzeitige Erwärmung einer Widerstandsdrahtprobe mit verschiedenen Temperaturen über deren Länge erzielen kann, liegt dabei keine lineare Vertei- lung des Temperaturgefälles über die Länge vor. Dies ist dadurch zu erklären, dass jeder Ab- schnitt über die Länge einer Widerstandsdrahtprobe durch die Strahlungswärmeenergie erwärmt wird, die von verschiedenen Abschnitten der Innenfläche des hohlen Zylinders ausgestrahlt wird.
Ausserdem werden die Temperaturen der Längenabschnitte der Probe keine zeitliche Stabilität auf- weisen, was auf Umgebungseinflüsse zurückzuführen ist.
Auf Grund des Dargelegten ist es ganz offensichtlich, dass man mit Hilfe dieser Einrichtung keine den tatsächlichen Verhältnissen entsprechende Abhängigkeit des Temperaturkoeffizienten von der Wärmebehandlung finden kann. Folglich ist es unmöglich, an Hand dieser Abhängigkeit die optimalen thermischen Daten bei der Wärmebehandlung von Widerstandsdraht festzulegen.
Aus den betrachteten Beispielen ist es ersichtlich, dass zur Zeit keine Spezialeinrichtungen vorhanden sind, mit deren Hilfe man die optimalen thermischen Daten zur Wärmebehandlung von
Widerstandsdraht schnell und zuverlässig festlegen kann.
Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion einer Einrichtung zur Gradienterwärmung von Draht zu schaffen, worin das Mittel zur Bildung eines Temperaturgefälles derart ausgeführt und angeordnet ist, dass eine hohe Genauigkeit bei der Festlegung der thermischen Daten der Wärmebehandlung erzielt wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Einrichtung zur Gradienterwärmung von Draht, die eine Vakuumkammer mit einer Grundplatte und ein Mittel zur Erzeugung eines Temperaturgefälles, das in Form eines Metallzylinders, eines Heizkörpers zwecks Erwärmung eines Endes dieses Zylinders und eines Kühlers zwecks Abkühlung des andern Endes ausgeführt ist. aufweist. erfindungsgemäss das Mittel zur Erzeugung eines Temperaturgefälles im Inneren der Vakuumkammer untergebracht ist und auf der Oberfläche des Metallzylinders Radialnuten zur Unterbringung des darin zu erwärmenden Drahts angebracht sind, die von einer Längsnut durchquert sind, wobei die Grundplatte der Vakuumkammer als Kühler dient und in einem Thermostaten angeordnet ist.
Durch diese Lösung wird ein linearer Charakter der Temperaturänderungen des Metallzylinders über dessen Länge erzielt. Infolgedessen weist jede Widerstandsdrahtwicklung über deren gesamte Länge eine genau bestimmte Erwärmungstemperatur auf. Indem man die genaue Erwärmungstemperatur jeder Widerstandsdrahtwicklung kennt und deren thermischen Widerstandskoeffizienten misst, erhält man die tatsächliche Abhängigkeit des thermischen Widerstandskoeffizienten von den Temperaturänderungen bei der Wärmebehandlung. An Hand dieser Abhängigkeit legt man die optimalen thermischen Daten der Wärmebehandlung fest.
Es ist zweckmässig, die Radialnuten zur Unterbringung des zu erwärmenden Drahts über der Leitlinie des Metallzylinders anzuordnen.
Diese Lösung ermöglicht es, jede Widerstandsdrahtwindung über deren gesamte Länge genau in einer isothermen Zone anzubringen.
Es ist auch vorteilhaft, die Radialnuten im Querschnitt keilförmig auszuführen.
Diese Keilform der Nuten sichert ein genaues Fixieren der Widerstandsdrähte mit verschiedenen Abmessungen.
Es ist ferner zweckmässig, dass die Längsnut eine im Vergleich mit den Radialnuten grössere Tiefe hat. Dadurch wird der Vorgang der Trennung einer Widerstandsdrahtprobe in Abschnitte nach der Beendigung deren Erwärmung erleichtert und beschleunigt.
Im folgenden wird die Erfindung in deren Verwirklichung an Hand einer ausführlichen Beschreibung der angeführten Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung zur Gradienterwärmung von Draht im Vertikalschnitt durch die Grundplatte der Vakuumkammer ; Fig. 2 eine Ansicht nach Pfeil A in Fig. 1 in einem grösseren Massstab ; Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. 2 : Fig. 4 eine andere Zylinderausführung des Mittels zur Erzeugung eines Temperaturgefälles.
Die Einrichtung zur Gradienterwärmung von Draht enthält eine Vakuumkammer-l- (Fig. l),
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