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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstand mit wenigstens
einem in Form einer Wicklung auf den Umfang eines zentralen Wickelkörpers angeordneten
Widerstandsdraht, wobei der Wickelkörper konzentrisch in einem
an seinen Enden durch Verschlusselemente dicht verschlossenen Metallrohr angeordnet
und in diesem von einem Isolierstoff umschlossen ist und wobei die
Wicklungsenden des Widerstandsdrahtes elektrisch kontaktierend mit
Anschlusselementen versehen sind, welche durch wenigstens ein stirnseitiges
Verschlusselement des Metallrohrs nach außen geführt sind.
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Aus
dem Stand der Technik sind elektrische Widerstände in Form von glasierten
oder zementierten Drahtwiderständen
bekannt. Bei diesen Widerständen
ist ein als Drahtwicklung ausgebildeter Widerstandsdraht auf einen
keramischen Wickelkörper gewickelt.
Zum Schutz des Widerstandsdrahtes kann dieser einerseits mit einer
Glasur oder andererseits mit einer Zementschicht versehen sein.
Eine Glasur bietet auf Grund ihrer Dichtigkeit und ihrer mechanischen
Festigkeit in der Regel einen ausreichenden Schutz des Widerstandsdrahtes
gegen äußere mechanische
und klimatische Einflüsse.
Die Zementschicht hingegen bildet nach Fertigstellung eine leicht
poröse
Schicht, deren Schutz gegen normale atmosphärische Einflüsse ausreichend
ist.
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Eingesetzt
werden solche Drahtwiderstände beispielsweise
zum Beheizen von Schaltschränken und
Aggregaten in Kraftfahrzeugen oder als Lastwiderstände für elektrische
Steuereinheiten und/oder Antriebe. Der Wickelkörper kann zur Montage des Drahtwiderstandes
an beiden Enden mit koaxialen Befestigungszapfen versehen sein. Über diese
Befestigungszapfen kann der Drahtwiderstand beispielsweise in einem
mit Belüftungsöffnungen
versehenen Schutzgehäuse
montiert sein, das den Drahtwiderstand umschließt und ihn zugleich trägt. Der elektrische
Anschluss erfolgt über
mit Anschlusselementen versehene Anschlussdrähte, welche aus der Glasur-
oder der Zementschicht herausgeführt
sind.
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Es
hat sich nun gezeigt, dass solche glasierten oder zementierten Drahtwiderstände bei
längerem
Betrieb und gleichzeitig hohen mechanischen Belastungen, insbesondere
schwingenden Belastungen in Form von beispielsweise Vibrationen,
Schaden nehmen können.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drahtwiderstand
der gattungsgemäßen Art
zu schaffen, der hohen mechanischen Belastungen standhält und zudem
kostengünstig
herstellbar und universell einsetzbar ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
dass als tragendes Befestigungselement ein sowohl den Wickelkörper als
auch die Verschlusselemente des Metallrohres durchragender Stab
vorgesehen ist, der wenigstens aus einem Verschlusselement herausgeführt und
durch radiales Verdichten des Wickelkörpers, des Isolierstoffs und/oder
der Verschlusselemente axial fixiert ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird
eine sehr hohe Stabilität
und mechanische Belastbarkeit bei einfachem und kostengünstigem
Aufbau erreicht. Auch die Einsetzbarkeit ist sehr vielseitig und
mit einer sehr einfachen Anwendbarkeit verbunden. Die elektrische,
insbesondere die thermische Belastbarkeit lässt sich beliebig dem jeweiligen Verwendungszweck
anpassen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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So
kann gemäß Anspruch
2 vorgesehen sein, dass die Anschlusselemente stab- oder drahtartige
Abschnitte aufweisen, welche jeweils zusammen mit einem Wicklungsende
des Widerstanddrahtes in exzentrisch im Wickelkörper angeordnete, axial verlaufenden
Bohrungen oder Kanälen
eingeführt
und in diesen durch Verpressen elektrisch kontaktierend miteinander
verbunden und zugfest im Wickelkörper befestigt
sind.
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Durch
diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
ist einerseits eine äußerst einfache
Kontaktierung der Anschlusselemente mit dem Widerstandsdraht möglich. Andererseits
wird durch das Verpressen des Wickelkörpers und damit der Bohrungen oder
Kanäle,
in welchen die Anschlusselemente mit ihren stab- oder drahtartigen
Abschnitten aufgenommen sind, eine hohe Zugbelastbarkeit erreicht,
so dass sich die Anschlusselemente im Wickelkörper bzw. in dessen Bohrungen
oder Kanälen
sicher nicht lösen
können.
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Gemäß Anspruch
3 kann vorgesehen sein, dass der Wickelkörper aus Keramik oder einem
anderen durch Pressen zu einem festen formgestalteten Isolierstoff
besteht und dass der den Wickelkörper
und die Wicklung umschließende
Isolierstoff aus Metalloxid, insbesondere Magnesiumoxid oder Quarzsand
besteht. Auch durch diese Ausgestaltung wird eine äußerst sichere
und elektrisch isolierende Einbettung des Wickelkörpers zusammen
mit den Wicklungen erreicht, so dass auch bei insbesondere schwingender
Belastung durch Vibrationen eine Ortsveränderung der Wicklungen auf
dem Wickelkörper
sicher ausgeschlossen ist. Damit ist der erfindungsgemäße elektrische
Widerstand äußerst betriebssicher.
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Die
Verschlusselemente können
gemäß Anspruch
4 aus Silikonkautschuk oder Kunststoff bestehen. Dies ermöglicht eine äußerst einfache
und kostengünstige
Herstellung, wo bei gleichzeitig eine Kompressibilität dieser
Verschlusselemente beim Verpressen des Metallrohres erreicht wird.
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Gemäß Anspruch
5 kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der Metallmantel an seinen
beiden Enden vorzugsweise mittels Silikonkautschuk oder Epoxidharz
oder einer keramischen Verschlussmasse feuchtigkeitsdicht vergossen
ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht
ebenfalls eine vereinfachte Herstellung des erfindungsgemäßen elektrischen
Widerstandes.
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Durch
die Ausgestaltung gemäß Anspruch
6 wird ein zusätzlicher
Schutz des elektrischen Widerstandes gegen äußere mechanische Einflüsse erreicht.
Demgemäß kann der
elektrische Widerstand von einem am Stab befestigten Gehäuse umgeben sein.
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Um
eine thermische Überlastung
des Widerstandes sicher zu vermeiden kann gemäß Anspruch 7 vorgesehen sein,
dass am Metallrohr ein thermischer Schutzschalter, insbesondere
in Form eines Bimetallschalters vorgesehen ist, über welchen die Energieversorgung
des elektrischen Widerstandes temperaturabhängig steuerbar ist.
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Nachfolgend
wird anhand der Zeichnung die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen
Vertikalschnitt eines erfindungsgemäßen elektrischen Widerstandes
mit einem eingebetteten Stab, über
welchen der Widerstand in einem zusätzlichen Gehäuse montiert
ist;
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2 einen
perspektivischen Vertikalschnitt des elektrischen Widerstandes aus 1;
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3 einen
Schnitt III-III des Widerstandes aus 2;
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4 eine
teilweise Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Widerstandes mit einseitig
herausgeführten
Anschlussdrähten;
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5 eine
teilweise Seitenansicht mit einseitig aus dem Metallrohr herausgeführten Anschlussdrähten, welche
mit Anschlusselementen versehen sind;
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6 einen
erfindungsgemäßen Widerstand mit
beidseitig aus dem Metallrohr herausgeführten Anschlussdrähten in
seinem in Montagewänden montierten
Zustand.
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Die
nachfolgende Beschreibung bezieht sich insbesondere auf ein Ausführungsbeispiel,
welches in den 1 bis 3 in unterschiedlichen
Schnittdarstellungen gezeigt ist.
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So
zeigt 1 beispielhaft einen Vertikalschnitt durch einen
erfindungsgemäßen elektrischen Widerstand 1,
welcher bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem zusätzlichen
Gehäuse 2 feststehend
montiert ist. Dieser Widerstand 1 besteht beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 aus einem äußeren Metallrohr 3,
welches stirnseitig zu beiden Seiten durch zwei Ver schlusselemente 4 und 5 verschlossen
ist. Innerhalb des Metallrohres 3 ist ein Wickelkörper 6 vorgesehen,
auf welchen ein Widerstandsdraht 7 in Form einer Wicklung
gewickelt ist. Dies ist insbesondere auch aus der perspektivischen
Schnittdarstellung der 2 ersichtlich. Des Weiteren
ist aus den 1 und 2 erkennbar,
dass der Wickelkörper 6 zwei
parallel zur Längsmittelachse 8 des
Widerstandsdrahtes 1 verlaufende und exzentrisch zu dieser
angeordnete Bohrungen oder Kanäle 9 bzw. 10 aufweist.
In diesen Bohrungen oder Kanälen 9 und 10 sind
jeweils die Endabschnitte 11 bzw. 12 des Widerstandsdrahtes 7 so
eingeführt,
dass sie sich annähernd über die
gesamte Länge
der jeweils zugeordneten Bohrung 9 bzw. 10 erstrecken.
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Zudem
sind in diese Bohrungen bzw. Kanäle 9 und 10 zwei
Anschlusselemente 13 bzw. 14 mit ihren stab- oder
drahtartigen Abschnitten 15 bzw. 16 eingeführt. Durch
diese Anordnung der Anschlusselemente 13 und 14 mit
ihren Abschnitten 15 bzw. 16 wird beim radialen
Verpressen des Metallrohres 3 und damit des Wickelkörpers 6 eine
zuverlässige elektrische
Kontaktierung zwischen den Abschnitten 15 und 16 und
den Endabschnitten 11 und 12 hergestellt. Die
Abschnitte 15 und 16 sind aus den beiden Verschlusselementen 4 und 5 herausgeführt und
bilden dementsprechend Anschlussdrähte 17 bzw. 18, welche
mit den beispielsweise steckerartig ausgebildeten Anschlusselementen 13 und 14 versehen
sind.
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Des
Weiteren ist insbesondere aus 1 erkennbar,
dass der Wickelkörper 6 mit
dem aufgewickelten Widerstandsdraht 7 von einer Isolierstoffmasse 19 umgeben
ist. Diese Isolierstoffmasse 19 kann aus Metalloxid, insbesondere
aus Magnesiumoxid oder auch aus feinem Quarzsand bestehen. Diese Isolierstoffmasse 19 wird
beim Verpressen zu einer nahezu homogenen festen Packung verdichtet,
so dass nach einem Verpressen des Metallrohres 3 nicht
nur die Anschlußelemente,
sondern auch der Widerstandsdraht 7 in ihren jeweiligen
Positionen fixiert sind.
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Weiter
ist aus den beiden 1 und 2 sowie
aus 3 erkennbar, dass beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
als tragendes Befestigungselement im Zentrum des Wickelkörpers 6 konzentrisch zum
Metallrohr 3 ein Stab 20 angeordnet ist, welcher durch
die beiden Verschlusselemente 4 und 5 hindurch
aus dem Metallrohr 3 beidseitig axial herausgeführt ist. Über diesen
Stab 20 ist der elektrische Widerstand 1 beispielsweise
im Gehäuse 2 feststehend
montierbar ist. 1 zeigt hierzu beispielhaft eine
Festlegung des Stabes 20 in der rechten Seitenwand des
Gehäuses 2 über zwei
Sicherungsscheiben 21 und 22, welche in einer
entsprechenden Nut 23 bzw. 24 des Stabes 20 eingesetzt
sind.
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Dieser
Stab 20 erhält
seinen festsitzenden Halt im elektrischen Widerstand 1 ebenfalls
beim Verpressen des Metallrohres 3, wodurch einerseits
die Isolierstoffmasse 19 und andererseits auch der Wickelkörper 6 verdichtet
wer den, so dass sich zwischen dem Stab 20 und dem Wickelkörper 6 eine festsitzende
Pressverbindung ergibt. Da die beiden Verschlusselemente 4 und 5 beispielsweise
aus einem Silikonkautschuk oder Kunststoff bestehen können, werden
diese Verschlusselemente 4 und 5 beim Verpressen
des Metallrohres 3 ebenfalls komprimiert, wodurch sich
ein zusätzlicher
Halt ergibt. Insbesondere werden die Verschlusselemente 4 und 5 feststehend
im Metallrohr 3 gehalten, so dass der sich zwischen den
beiden Verschlusselementen 4 und 5 befindende
Wickelkörper 6 axial
unverschiebbar im Metallrohr 3 fixiert ist.
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Es
ist somit erkennbar, dass aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus
des elektrischen Widerstandes 1 der Stab 20 festsitzend
im elektrischen Widerstand 1 gehalten ist. Damit lässt sich
der elektrische Widerstand 1 in einfacher Art und Weise
beispielsweise im Gehäuse 2 aus 1 feststehend montieren.
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Anstatt
der beispielhaft dargestellten Sicherungsscheiben 21 und 22 können zur
Halterung des Widerstandes 1 über dessen Stab 20 selbstverständlich auch
Schraubverbindungen oder auch jede andere geeignete Befestigung
vorgesehen sein. Der Stab 20 selbst kann an seinen Enden
jeweils mit Schraubgewinden versehen sein.
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Wie
weiter aus 1 ersichtlich ist, kann außenseitig
am Metallrohr 3 ein beispielsweise als Bimetallschalter
ausgebildeter thermischer Schutzschalter 30 vorgesehen
sein, durch welchen eine Überbelastung,
insbesondere eine Überhitzung
des elektrischen Widerstandes 1 sicher verhindert werden
kann.
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4 zeigt
eine teilweise Seitenansicht eines elektrischen Widerstandes 1/1,
welcher sich vom elektrischen Widerstand 1 aus den 1 bis 3 dadurch
unterscheidet, dass die Anschlussdrähte 17/1 und 18/1 einseitig
aus dem Metallrohr 3/1 herausgeführt sind. Der übrige innere
Aufbau des elektrischen Widerstandes 1/1 ist dabei wie
oben zu den 1 bis 3 beschrieben.
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5 zeigt
eine Ausführungsvariante 1/2 eines
elektrischen Widerstandes 1/2, bei welchem die beiden einseitig
aus dem Metallrohr 3/2 herausgeführten Anschlussdrähte 17/2 und 18/2 jeweils
mit jeweils einem steckfähigen
Anschlusselement 13/2 bzw. 14/2 versehen sind.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 6 sind die Anschlussdrähte 17 und 18 ebenfalls
einseitig aus dem elektrischen Widerstand 1 herausgeführt, wie bereits
zu den 1 bis 3 beschrieben. Dementsprechend
ist auch der innere Aufbau identisch. Bei dem Ausführungsbeispiel
der 6 ist dargestellt, wie der elektrische Widerstand 1 über seinen
Stab 20 in zwei vertikalen Montagewänden 25 und 26 festsitzend
gelagert werden kann.
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Es
ist erkennbar, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrischen
Widerstandes 1 mit seinem durch Verpressen festsitzend
im elektrischen Widerstand 1 fixierten Stab 20 ein
elektrischer Widerstand zur Verfügung
gestellt wird, bei welchem sich das beispielhaft als Stab 20 ausgebildete
Befestigungselement insbesondere bei schwingender Belastung durch
beispielsweise Vibrationen nicht im elektrischen Widerstand 1 lösen kann.
Dementsprechend ist der elektrische Widerstand 1 in vielfältiger Weise
auch bei höheren
mechanischen, schwingenden Belastungen auch über längere Betriebszeiten einsetzbar,
ohne Schaden nehmen zu können.