CH654691A5 - Elektrischer widerstand. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand, umfassend einen Tragkörper, der mit dem elektrischen Widerstandskörper verbunden ist, und ein den Tragkörper umgebendes, im wesentlichen zylindrisches oder prismatisches Gehäuse, das an den Stirnseiten mit Abschlusselementen versehen ist. Derartige Widerstände werden u.a. in der Hochfrequenz-Sendertechnik als Dämpfungs- und Abschlusswiderstände verwendet.

Ein Widerstand der vorgenannten Art ist bekannt aus der US-PS 3 869 691. Dort sind deckel- und flanschförmige Abschlusselemente mit den Endabschnitten des hohlzylindrischen

Gehäuses durch Klebung, also stoffschlüssig, verbunden. Der im Inneren des Gehäuses befindliche, langgestreckte Wider-stands-Tragkörper ist zwischen den beiderseitigen, deckeiförmigen Abschlusselementen unter axialer Druckspannung eingesetzt, wobei diese Druckspannung durch Druckfederelemente zwischen den Endabschnitten des Tragkörpers und den Abschlusselementen übertragen wird.

Bei der bekannten Widerstandskonstruktion sind die beiderseitigen Abschlüsse des Gehäuses unterteilt in je einen Flansch mit einer den Gehäuse-Endabschnitt umgreifenden Hülse, innerhalb deren die stoffschlüssige Verbindung mit dem Gehäuse angeordnet ist, und je einen Abschlussdeckel, der mit dem Flansch verschraubt ist und an seiner Innenseite die Druckfederelemente für die Einspannung des Widerstands-Tragkörpers aufweist. Diese Aufteilung der Abschlusselemente bedingt eine vergleichsweise komplizierte und in der Herstellung aufwendige Formgebung sowie eine vergleichsweise arbeitsaufwendige Montage wegen einer Mehrzahl von notwendigen Verschraubungs-elementen zwischen Abschlussdeckel und Flansch. Einer Vereinfachung dieser Abschlusskonstruktion durch einstückige Zusammenfassung von Flansch und Deckel steht die Unzugänglichkeit des Gehäuseinnenraumes und des Widerstandskörpers mit den Anschluss-Kontaktelementen nach erfolgter Verklebung zwischen Gehäuse und Abschluss entgegen. Ausserdem würde eine solche vereinfachte Ausführung die Anwendung von Hoch-temperatur-Verklebungen zwischen Gehäuse und Abschlusselementen oder aber die oft erwünschte Verwendung von Lötverbindungen und temperaturempfindlichen Verbindungs- und Kontaktelementen zwischen dem Widerstandskörper und den Abschlusselementen ausschliessen, weil die Verklebung an dem fertig zusammengesetzten Widerstand durchgeführt werden müsste.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Widerstandes der eingangs genannten Art, der sich durch eine vergleichsweise einfache und herstellungsgünstige Abschlusskonstruktion mit der grundsätzlichen Möglichkeit der Demontage und Zugänglichkeit des Gehäuseinnenraumes ohne komplizierte Mehrfachverschraubungen auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist bestimmt durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen Konstruktion bedarf es keiner stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäuse und den Abschlusselementen, weil letztere mit axialer Druckvorspannung an den Gehäusestirnflächen liegen. Die entsprechende, axiale Zugkraftübertragung zwischen den Abschlusselementen und im insgesamt als Zuganker wirkenden Widerstands-Tragkörper lässt sich in einfacher Weise mit nur einem, nachträglich zu montierenden und demontierbarem Verbindungselement herstellen, beispielsweise mit einer einfachen Zentralverschraubung unter Einfügung einer Druckfeder für den Axialdehnungsausgleich. Damit gestaltet sich Formgebung und Montage des gesamten Widerstandes vergleichsweise einfach, während eine nachträgliche Demontage mit Zugang zum Gehäuseinnenraum ohne weiteres möglich ist. Sofern eine stoffschlüssige Verbindung, also Verklebung oder dergleichen, im Bereich der Zugkraftübertragung zwischen den Abschlusselementen und dem Widerstands-Tragkörper angewendet werden soll, so kann diese vor der Gesamtmontage und daher ohne Rücksicht auf nachträglich angebrachte, temperaturempfindliche Verbindungselemente hergestellt werden. Eine vorzugsweise Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an den Endabschnitten des Tragkörpers mit formschlüssigen Hinterschneidungen für die axiale Zugkraftübertragung angreifende Zuganker vorgesehensind. Eine solche Ausführung erlaubt nicht nur eine einwandfreie Zugkraftverbindung ohne Verklebung oder dergleichen, sondern auch die Geringhaltung der Wärmeübergangsflächen sowie der wärmeleitenden Querschnitte zwischen dem Widerstandskörper und den äusseren Anschlusselementen, so dass die

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

654 691

Wärmebelastung der letzten gering bleibt und übliche Lötverbindungen im äusseren Anschlussbereich ohne weiteres angewendet werden können.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Konstruktion besteht darin, dass infolge der Entbehrlichkeit von Stoffschlussverbindungen zwischen dem Gehäuse und den Abschlusselementen die Anbringung von Flüssigkeits-Kühlkanälen an der Gehäuseaussenfläche erleichtert wird. Hierfür können nämlich ohne Rücksicht auf die gegebenenfalls mit höheren Temperaturen verbundenen Verfahrensbedingungen zur Herstellung einer solchen Stoffschlussverbindung Kühlrohre mit der Gehäuseoberfläche in an sich üblicher Weise durch Weichlöten verbunden werden. Damit gestaltet sich die Herstellung von Hochlastwiderständen mit ausgezeichnetem Wärmeübergang zwischen Gehäuse und Kühlmittel sowie ohne Abdichtungsprobleme vergleichsweise einfach und wenig aufwendig.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierin zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführung eines erfindungsgemässen Hochlastwiederstandes mit Flüssigkeitskühlung,

Fig. 2 einen Teil-Axialschnitt einer zweiten Widerstandsausführung nach der Erfindung,

Fig. 3 einen Teil-Axialschnitt einer abgewandelten Verbindungskonstruktion zwischen Widerstands-Tragkörper und Abschlusselement sowie

Fig. 4 einen Querschnitt des Widerstandes im Bereich der Verbindungskonstruktion gemäss Fig. 3 entsprechend der dort angedeuteten Schnittebene IV-IV.

Die in Fig. 1 dargestellte Widerstandsdarstellung umfasst innerhalb eines hohlzylindrischen Gehäuses GH einen ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildeten Tragkörper TK1 mit einem wendeiförmigen Draht-Widerstandskörper WK, der beispielsweise durch eine Hartlötverbindung HV mit beiderseitigen Ankerelementen AK1 an den Stirnseiten des Tragkörpers elektrisch leitend verbunden ist. Die Ankerelemente AK1 sind mit dem Tragkörper TK1 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise mittels hochschmelzenden keramischen Verklebungen VK. Die Hartlötverbindungen HV zwischen dem Widerstandskörper WK und den Ankerelementen AK1 können nach der Hochtemperaturbehandlung der Verklebungen VK hergestellt werden, so dass sich hinsichtlich der Schmelztemperatur des Lotes keine Schwierigkeiten ergeben.

Die Ankerelemente AK1 stehen somit in stoffschlüssiger Zugkraftverbindung mit den Endabschnitten des Tragkörpers TK1. Die Ankerelemente bilden ferner mit je einem koaxialen Zuganker ZA1 eine Verschraubung SV, so dass durch äussere Flanschabschnitte FA der Zuganker nach Anziehen der Verschraubung SV beiderseitige, deckeiförmige Abschlusselemente AE1 mit axialer Druckvorspannung an den Stirnseiten des Gehäuses GH anliegen. Damit ist eine ausreichende Abdichtung — gegebenenfalls unter Einfügung eines geeigneten Dichtungsmittels — zwischen den Abschlusselementen und dem Gehäuse sowie eine sichere Zentrierung und Halterung des Widerstands-Tragkörpers TK1 innerhalb des Gehäuses erreicht. Zur Kompensation von Wärmedehnungen ist dabei zwischen den Flanschabschnitten FA und den Abschlusselementen AE1 jeweils ein elastisches Druckelement DEI eingefügt, das im Beispielsfall auch der Abdichtung des Gehäuseinnenraumes dient. Das Ansetzen der Abschlusselemente AE1 und deren Befestigung durch Anziehen der Verschraubungen SV stellt somit eine abschliessende Montagearbeit dar, die eine fertigungstechnische Trennung aller vorangehenden, gegebenenfalls mit Wärmebeanspruchung verbundenen Arbeitsgänge ermöglicht. Die Anzugsstellung der Verschraubungen wird mittels Sicherungsstiften SS festgelegt, so dass die axiale Anpressverbindung zwischen den Abschlusselementen und dem Gehäuse auch unter wechselnden

Betriebsbedingungen langfristig gewährleistet ist. Gleichwohl kann der Widerstand nach Entfernen der Sicherungsstifte ohne weiteres demontiert und einer Instandsetzung zugeführt werden.

Der Hohlraum zwischen Tragkörper TK1 und Gehäuse GH ist in üblicher Weise mit einer elektrisch isolierenden, jedoch vergleichsweise gut wärmeleitenden Granulatfüllung FG zur Wärmeabführung vom Widerstandskörper WK zur Aussenseite angefüllt. Entsprechend einer Ausführung als Hochlastwiderstand ist ferner an der Aussenseite des Gehäuses eine wendeiförmige Anordnung von Kühlkanälen KK mittels Weichlötver-. bindungen WV angebracht. Die stoffschlüssige Lötverbindung zwischen den Kühlkanälen und dem Gehäuse kann bei der vorliegenden Konstruktion gesondert von den übrigen, gegebenenfalls mit Hochtemperaturbeanspruchung verbundenen Arbeitsgängen hergestellt werden. Auch für eine etwa erforderliche Ausbesserung oder Abdichtung des Kühlsystems kann der Widerstand gegebenenfalls rasch zerlegt werden.

Bei der bevorzugten Erfindungsausführung nach Fig. 2 sind für den beiderseitigen Abschluss des Gehäuses GH und für die Zentrierung und Halterung eines hohlzylindrischen Tragkörpers TK2 mit wendeiförmigem Widerstandskörper WK deckeiförmige Abschlusselemente AE2 vorgesehen, die mit dem Tragkörper in Zugkraftverbindung sowie mit den Stirnseiten des Gehäuses in axialer Anpressverbindung stehen. Für die Zugkraftverbindung zwischen Abschlusselementen und Tragkörper sind jedoch anstelle von Stoffschlussverbindungen Ankerelemente AK2 in Form von den Tragkörper TK2 an seinen Endabschnitten quer durchgreifenden, stiftförmigen Biegeträgern vorgesehen. Hierfür kommen insbesondere Kerbstift oder hülsenförmige, geschlitzte Stifte in Betracht, die bei der Montage mit Klemmsitz in entsprechende Querbohrungen BQ des Tragkörpers eingesetzt werden und damit eine ausreichende Lagesicherung erhalten. Jedes der Ankerelemente AK2 durchgreift ferner eine Querbohrung QB eines als einfacher Gewindebolzen ausgebildeten Zugankers ZA2, welcher durch eine koaxiale Bohrung des zugehörigen Abschlusselementes AE2 nach aussen geführt und hier mit einer Verschraubung SV für das axiale Anpressen des Abschlusselementes gegen die Gehäusestirnseite versehen ist. Zwischen der Verschraubung SV und dem Ankerelement AE2 ist wiederumm ein elastisches Druckelement DE2 eingefügt,

hier in Form einer Schraubendruckfeder. Damit ist die Kompensation von Axialdehnungen sichergestellt. Die Verschraubung trägt ausserdem übliche elektrische Kontaktanschlüsse AS. Ausserdem sind die Abschlusselemente AE2 auf ihrer Innenseite mit Zentrieransätzen AZ versehen, die in die Zentral-ausnehmung des Tragkörpers TK2 eingreifen. In Verbindung mit der Zugkraftverbindüng ergibt sich somit eine einwandfreie, formschlüssige Halterung des Tragkörpers.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, dass der Wärmeübergang zwischen dem Widerstandskörper WK bzw. dem Tragkörper TK2 und dem Zuganker ZA2 mit seinen äusseren Anschlusselementen im wesentlichen nur über ein im Querschnitt sehr geringes Element von höherer Wärmeleitfähigkeit erfolgt, nämlich das stiftförmige Ankerelement AK2. Es wird also nur wenig Wärme zu den Anschlusselementen übertragen, so dass hier ohne weiteres übliche Weichlötverbindungen zugelassen werden können.

Ausserdem kann ein solches Ankerelement zusätzlich oder anstelle des elastischen Druckelementes DE2 die Funktion der axial nachgiebigen Anpressung zwecks Dehnungskompensation übernehmen. Hierzu wird das Ankerelement AK2 als federelastischer Biegeträger ausgebildet, was bei den vorliegenden Massverhältnissen ohne weiteres gegeben ist. Gegebenenfalls kann die wirksame, freie Biegelänge dieses Trägers durch entsprechendes Spiel in den Querbohrungen BQ des Tragkörpers TK2 vergrössert werden, wobei dann eine Lagesicherung durch Klemmsitz oder dergleichen in der Querbohrung QB des Zugan-

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

654 691

4

kers ZA2 oder sonstige Quer-Lagesicherung des Ankerelemen-tes vorzusehen ist. Jedenfalls ergibt sich damit eine vorteilhafte Vereinfachung und Verbilligung der Konstruktion.

Im übrigen ergibt sich durch die leichte Zugänglichkeit des inneren Hohlraumes des Tragkörpers TK2 die Möglichkeit, die Granulatfüllung hier durch einen kostengünstigeren Füllkörper FK aus geeignetem Material zu ersetzen.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 ist wie bei derjenigen nach Fig. 2 ein über formschlüssige Hinterschneidungen zur axialen Zugkraftübertragung am Tragkörper TK2 angreifender Zuganker ZA3 vorgesehen. Die Formschlussverbindung wird jedoch im Unterschied zu Fig. 2 nicht durch ein als Querstift ausgebildetes Ankerelement, sondern durch ein Scheiben- oder ringförmiges Ankerelement AK3 gebildet, dessen Innenrand sich zur Axialkraftübertragung an einem Kopf K des Zugankers ZA3 abstützt. An seinem äusseren Rand ist das Ankerelement AK2 durch eine formschlüssige Ringnut-Sprengringverbindung RNS mit dem Tragkörper TK2 verbunden. Die am Innenumfang des Tragkörpers eingeformte Ringnut stellt hier die formschlüssige Hinterschneidung für die Axialkraftübertragung dar.

Eine solche ringnutförmige Hinterschneidung bietet im Vergleich zu einer Querbohrung innerhalb eines Keramikkörpers den Vorteil der einfacheren Herstellbarkeit. Die Montage gestaltet sich äusserst einfach, indem ein Sprengring nach dem

Einführen des Zugankers ZA3 mit dem Ankerelement AK3 in das offene Ende des Tragkörpers TK2 eingeführt wird.

Der Vorteil geringer Wärmeübergangsquerschnitte zwischen dem Tragkörper und dem Zuganker ist auch hier grundsätzlich s gegeben. Darüber hinaus besteht jedoch in der Abwandlung gemäss Fig. 4 die Möglichkeit, durch sternförmige Gestaltung eines Ankerelementes AK4 diese Querschnitte und die Berührungsflächen zum Tragkörper weiter zu vermindern. Ansonsten entspricht die formschlüssige Hinterschneidungsverbindung die-10 ser Ausführung des Ankerelementes derjenigen nach Fig. 3 mit Hilfe einer Ringnut-Sprengringverbindung RNS.

Die Ausführungen nach Fig. 3 und 4 mit Scheiben-, ring-oder sternförmigem Ankerelement bieten bevorzugt die Möglichkeit einer Ausbildung als federelastischer Biegeträger, wobei 15 die Federhärte bzw. Axialkraft durch entsprechende Bemessung leicht eingestellt werden kann. Derartige Federelemente, die nach Art einer Membranfeder wirken, bieten ausserdem den Vorteil einer vergleichsweise grossen Verformbarkeit bzw. Federenergieaufnahme, so dass vergleichsweise grosse Axialhübe 20 und Dehnungen kompensiert werden können.

Bei den Ausführungen nach Fig. 3 und 4 ist für die Leitverbindung zwischen Widerstandskörper WK und Zuganker ZA3, der als Kontaktelement dient ein Anschlussdraht DV vorgesehen, der durch eine Aussparung A des Zentrieransatzes AZ am 25 Abschlusselement AE2 geführt ist.

v

3 Blätter Zeichnungen

Claims (10)

654 691

1. Elektrischer Widerstand, umfassend einen Tragkörper, der mit dem elektrischen Widerstandskörper verbunden ist, und ein den Tragkörper umgebendes, im wesentlichen zylindrisches oder prismatisches Gehäuse, das an den Stirnseiten mit Abschlusselementen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusselemente (AE1, AE2) zur Halterung mit axialer Druckanlage an den Stirnseiten des Gehäuses (GH) mit dem Tragkörper (TK1, TK2) in form- oder stoffschlüssiger Zugkraftverbindung stehen.

2. Widerstand nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch koaxiale Schraubverbindungen (SV) zwischen dem zylindrischen Tragkörper (TK1) und den beiderseitigen Abschlusselementen (AE1).

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (SV) mit dem hohlzylindrischen Tragkörper (TK1) stoffschlüssig verbundene und mit einem Gewinde versehene Ankerelemente (AK1) sowie komplementäre Gewinde-Zuganker (ZA1) aufweist, die mit den Abschlusselementen (AE1) in axialer Anpressverbindung stehen.

4. Widerstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Endabschnitten des Tragkörpers (TK2) über formschlüssige Hinterschneidungen für die axiale Zugkraftübertragung angreifende Zuganker (ZA2) vorgesehen sind.

5. Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Zugkraftverbindungen der Zuganker (ZA2) je mindestens einen sich quer zum hohlzylindrischen Endabschnitt des Tragkörpers (TK2) erstreckenden Biegeträger als Ankerelement (AK2-AK4) aufweisen.

6. Widerstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Stirnseite des Tragkörpers (TK2) wenigstens ein federelastischer Biegeträger für die Zugkraftverbindung zwischen dem zylindrischen Zuganker (ZA2) und dem Tragkörper (TK2) vorgesehen ist.

7. Widerstand nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zugkraftübertragung zwischen dem Tragkörper (TK2) und mindestens einem stirnseitigen Zuganker (ZA2) wenigstens ein in den hohlzylindrischen Endabschnitt des Tragkörpers eingesetztes, Scheiben-, ring- oder sternförmiges Ankerele-ment (AK2-AK4) vorgesehen ist.

8. Widerstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheiben- oder ringförmige Ankerelement (AK3) als Membranfeder ausgebildet ist.

9. Widerstand nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ankerelement (AK3, AK4) und dem zugehörigen hohlzylindrischen Endabschnitt des Tragkörpers (TK2) eine Ringnut-Sprengringverbindung (RNS) vorgesehen ist.

10. Widerstand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite mindestens eines der Abschlusselemente (AE2) ein in den zugehörigen, hohlzylindrischen Endabschnitt des Tragkörpers (TK2) eingreifender Zentrieransatz vorgesehen ist.