DE1026891B - Biegsames, drahtartiges, temperaturempfindliches Element - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen des biegsamen, drahtartigen, temperaturempfindlichen Elementes nach dem Patent 958 945.

Das Hauptpatent hat die Verwendung von zwei elektrischen Leitern für Heiz- und Signalzwecke zum Gegenstand, wobei diese Leiter durch eine Schicht voneinander getrennt sind, die die Leiter bei normaler Betriebstemperatur isoliert, bei höheren Temperaturen jedoch ihre elektrischen Eigenschaften ändert und dadurch Regel- oder Uberwachungsströme geeigneter Stärke durchtreten läßt.

Gemäß dem Hauptpatent kann die Schicht, welche die elektrischen Leiter voneinander trennt, ein Polyamid, d. h. ein Einzelharz sein, das so ausgewählt ist, daß die gewünschten elektrischen Eigenschaften mögliehst gut zusammentreffen. Es hat sich nun gezeigt, daß von den unter der Bezeichnung Nylon im Handel befindlichen Polyamidharzen einige allen Arbeitsbedingungen durchaus entsprechen, außer wenn das Harz längere Zeit starker Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Starke Feuchtigkeit 'hatte hier im allgemeinen die Wirkung, die elektrische Impedanz der Verbindung bei einer bestimmietr Temperatur herabzusetzen. Unter solchen Umständen kann es daher vorkommen, daß der Arbeitsstromkreis so anspricht, daß der elekirische Heizdraht von der Stromquelle abgeschaltet wird, obwohl an keiner Stelle längs der thermostatischen Drähtanordnung eine abnorm hohe Temperatur aufgetreten ist. Der erwähnte Mangel kann wenigstens teilweise dadurch beseitigt werden, daß auf die Außenseite des Regel- oder Überwachungsdrahtes eine wasserabweisende Sdhk'ht aufgetragen wird. Beispielsweise hat man für diesen Zweck Polyäthylen verwendet.

Man hat auch schon versucht, das Ansprechen auf eine falsche Temperatur infolge starker Feuchtigkeit durch Wahl eines anderen Polyamidharzes zu verhindern. Diese Versuche, waren zwar in bezug auf den Feuchtigkeitseinnuß erfolgreich. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß Harze, welche unter verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungeii eine ausreichende Stabilität haben, es an zufriedenstellenden Alterungseigenschaften fehlen lassen. Man muß bedenken, daß die temperaturempfinidliehe Masse einem beträchtlichen Temperaturbereich von der normalen Raumtemperatur ab bis zu der relativ hohen Temperatur ausgesetzt wird, bei welcher der Regel- oder Überwachungseffekt die weitere Stromzufuhr, zu dem elektrischen Heizsystem beendet. Wenn die Temperatur zwischen oder innerhalb dieser Grenzwerte über eine längere- Zeitspanne hin- und herpendelt, so zeigt sich, daß die elektrischen Eigenschaften der temperaturempfindlichen Verbindung sich ändern. Genauer gesagt, bei· längerer Hitzeeinwirkung bleibt die Impedanz einer Biegsames, drahtartiges,
temperaturempflndliches Element

Zusatz zum Patent 958 945

Anmelder:

General Electric Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Januar 1956

William Daniel Vinson und Joseph Francis Jacoby,

Asheboro, N. C. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

gegebenen Drahtlänge bei einer gegebenen Temperatur nicht konstant.

Es wurde nun gefunden, daß dem geschilderten Mangel der Regel- oder Überwachungsdrähte nach dem Hauptpatent, wobei die beiden Leiter durch Polyamid'harz voneinander getrennt sind, durch eine Verbesserung abgeholfen werden kann, die in der Anordnung einer mehrfachen Teilschicht aus Polyamidharz besteht. Eine Teilschicht dieser Mehrfachsc'hic'ht wird dabei aus solchen Harzen gefertigt, welche hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften selbst dann einen hohen Stabilitätsgrad aufweisen, wenn säe längere Zeit Temperaturen ausgesetzt werden, die sich ständig ändern und über den normalen Betriebsbereich hinausgehen. Für eine andere Teilschicht werden dagegen solche Polyamide ausgewählt, die gegenüber Feuchtigkeit, und zwar gegenüber größerem Wechsel des Feuchtigkeitsinhaltes der umgebenden Atmosphäre einen höhen elektrischen Stabilitätsgrad haben. Diese Teilschichten ergeben zusammen die temperaturempfindliche Masse, welche sich durch eine Änderung der elektrischen Impedanz als Funktion der Temperatur kennzeichnen. Das Heiz- und Überwadhungselement, das man auf diese Weise erhält, ist somit imstande, eimer Wärmealterung und verschiedensten Feuchtigkeätseinflüsseni zu widerstehen, ohne daß dabei eine merkliche Änderung der Temperaturimpedanzcharakteristik auftritt.

709 957/365

Zur Trennung der elektrischen Leiter 11 und 12 sind gemäß der Erfindung mehrfache Teilschichten, aus Polyamidliarzen vorgesehen, von denen eine Teilschicht aus Polyamidharzen ausgewählt ist, die auch bei höheren Temperaturwechseln im wesentlichen konstante elektrische Eigenschaften, haben, während eine andere Teilschicht aus. solchen Polyamidharzen gefertigt ist, welche über einen, großen« Feuchtigkeitsbereich im wesentlichen, konstante elektrische Eigenschaften haben. Mit anderen Worten, die erste Teilschicht wird so gewählt, daß sie Wärmealterungserscheinungen gegenüber eine hohe Beständigkeit hat. Der weiteren Beschreibung der Erfindung dient die Zeichnung, welche eine vergrößerte teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung des elektrischen heiz- und temperaturempfindlichen Regeloder Überwachungselementes zeigt.

In der Zeichnung ist ein derartiges kombiniertes heiz- und temperaturempfindliches drahtartiges Element 10 dargestellt. Diese Anordnung besteht aus einem Paar konzentrischer, schraubenförmiger elektrischer Leiter 11 und 12. Der Leiter 11, der elektrischen Heizzwecken dienen kann, ist schraubenförmig auf eine Seele 13 aus elektrischem Isoliermaterial, beispielsweise auf eine biegsame Litze aus Glasfasern oder Zelluloseacetat aufgewickelt. Gemäß einem praktischen Ausführungsbeispiel hat die Seele einen Durchmesser von 0,05 cm, während der Heizleiter 11 0,25 mm breit und 0,05 mm dick und mit vierzehn schraubenförmigen Windungen je cm aufgewickelt ist. Der äußere Leiter, welcher Regel- oder Überwachungszwecken dienen kann, ist konzentrisch mit dem Heizleiter schraubenförmig in der Weise aufgewickelt, daß an einer Anzalhl von Stellen längs der Anordnung 10 sich ein kurzer radialer Abstand von dem inneren Leiter zu dem äußeren Leiter ergibt. Getrennt sind die beiden elektrischen Leiter 11 und 12 durch ein Rohr aus synthetischem Polyamidharz. .Wie bereits in der Beschreibung des Hauptpatentes angegeben, haben Polyamide bei Temperaturen um etwa 40° C eine hohe elektrische Impedanz, so daß bei derartigen Temperaturen die Leiter voneinander elektrisch isoliert sind. Bei höheren Temperaturen oberhalb 40° C, jedoch unterhalb 260° C (dem angenäherten Erweichungspunkt der Polyamide), ergibt die Polyamidverbindung zwischen den Leitern einen Leitweg, auf dem ein elektrischer Strom fließen kann, der für Regel- oder Überwachungszwecke ausreicht. Der zwischen den Leitern fließende Strom ist also von der Temperatur abhängig. Der Gesamtstrom, welcher von dem inneren Leiter zu dem äußeren oder umgekehrt fließt, ist weiterhin von der gesamten Drahtlänge abhängig. Wenn die Temperatur des Polyamids beispielsweise etwa 127° C beträgt, so liefert eine Länge von etwa 60 cm einen Regel- oder Überwachungsstrom, der ausreicht, um eine Arbeitsvorrichtung in Tätigkeit zu setzen, die den elektrischen Stromkreis öffnet. Wenn andererseits die Temperatur des Polyamids, welches die Leiter 11 und 12 voneinander trennt, nur bei 102° C liegt, so sind 300 cm Drahtlänge erforderlich, um den gleichen Regel- oder Überwachungseffekt hervorzurufen.

Wie aus dfer Zeichnung ersichtlich, kann jede der Teilschichten auf der Innenseite angeordnet werden. Beispielsweise kann man eine Teilschicht oder ein Rohr 14 aus gegenüber Feuchtigkeit widerstandsfähigem Material um den Leiter 11 herumpressen. Alsdann bringt man, bevor der Leiter 12 aufgewickelt wird, eine zusätzliche Teilschicht bzw. ein zusätzliches Rohr 15 auf, die bzw. das aus Verbindungen besteht, welche die gewünschte Wärmealterungsfestigkeit haben. Die Teilschicht oder das Rohr 15 wird um die Teilschicht 14 herumgepreßt. Es sei jedoch bemerkt, daß die Teilschichten 14 und 15 aus Polyamidverbindungen so ausgewählt werden, daß sie den gewünschten Temperaturimpedanzkoeffizienten haben. Auf diese Weise sind die Leiter bei normalen Temperaturen voneinander elektrisch isoliert, während sie bei höheren Temperaturen einen Strompfad bilden.

Es hat sich gezeigt, daß diese Teilschichten sowohl in der einen als auch in der umgekehrten Reihenfolge aufgebracht werden können. In letzterem Falle ist die äußere Teilschicht sehr beständig gegenüber selbst starker Feuchtigkeit. Aus betriebstechnischen Gründen kann es vorteilhafter sein, die feuchtigkeitsbeständige Verbindung als äußere Teilschicht aufzubringen. Beide Anordnungen haben sich jedoch sowohl im Hinblick auf den Betrieb als auch auf die Herstellung als brauchbar erwiesen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Regeloder Übcrwachungsdrähte zusammen mit den temperaturempfindlichen Teilschichten von einer äußeren Isolier- und Schutzhülle umgeben. Diese Schutzhülle kann aus für diesen Zweck bekannten Verbindungen wie z. B. aus Polyvinylchlorid bestehen. Das erhaltene drahtartige Element ist besonders für elektrisch beheizte Textilien, wie z. B. Heizkissen und Bettdecken, geeignet. Ein Element der beschriebenen Ausführung kann sehr biegsam gemacht werden. Wenn die Regeloder Überwachungsschichten 14 und 15 je etwa 0,125 mm stark sind, so kann der Gesamtdurchmesser des Drahtes kleiner sein als 2,5 mm.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Biegsames, drahtartiges, temperaturempfindliches Element für eine Vorrichtung zur fortlaufenden Überwachung und Regelung eines Stromkreises, die durch einen Überwachungs- oder Regelstrom zwischen zwei Leitern betätigt wird, wobei sich zwischen den beiden Leitern eine zusammenhängende Schicht aus einem biegsamen, festen organischen Stoff befindet, der innerhalb eines bestimmten, unterhalb des Erweichungspunktes liegenden Temperaturbereiches einen negativen Temperaturwiderstandskoeffizienten hat und im wesentlichen ein elektrischer Nichtleiter ist, jedoch innerhalb eines anderen bestimmten, ebenfalls unterhalb des Erweichungspunktes liegenden Temperaturbereichs den Überwachungs- oder Regielstrom durchläßt, nach Patent 958 945, wobei die temperaturempfindliche Schicht aus synthetischem Polyamidharz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mehrfache Teilschichten aus verschiedenen Polyamidharzen vorgesehen sind, von denen eine Teilschicht aus Polyamidiharzen ausgewählt ist, die auch bei höheren Temperaturschwankungen im wesentlichen konstante elektrische Eigenschaften haben, während eine andere Teilschicht aus solchen Polyamidharzen gefertigt ist, welche über einen großen Feuchtigkeitsbereich im wesentlichen 'konstante elektrische Eigenschaften behalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 957/365 3.58