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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 Widerstande in Form von glasierten oder zementierten Drahtwiderständen bekannt. Bei diesen Widerstanden 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 Schutzgehause 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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Aus der
DE 2911346 A ist ein elektrischer Widerstand mit einem Wickelkörper und einem mit Isolierstoff gefüllten Metallrohr bekannt, bei dem die Anschlusselemente durch Verschlusselemente nach außen geführt sind und auch als tragende Befestigungselemente dienen.
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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 erfindungsgemaß 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 Wickelkorper angeordnete, axial verlaufenden Bohrungen oder Kanälen eingeführt und in diesen durch Verpressen elektrisch kontaktierend miteinander verbunden und zugfest im Wickelkorper 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 Wickelkorper 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 ermoglicht eine äußerst einfache und kostengünstige Herstellung, wobei 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 zusatzlicher 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 temperaturabhangig steuerbar ist.
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Nachfolgend wird anhand der Zeichnung die Erfindung beispielhaft naher 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 zusatzlichen 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 Verschlusselemente 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 Wickelkorpers 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 Gehause 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 erhalt seinen festsitzenden Halt im elektrischen Widerstand 1 ebenfalls beim Verpressen des Metallrohres 3, wodurch einerseits die Isolierstoffmasse 19 und andererseits auch der Wickelkorper 6 verdichtet werden, 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 erfindungsgemaßen 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.
