DE1160073B - Explosionssicherer umhuellter elektrischer Widerstand - Google Patents

Explosionssicherer umhuellter elektrischer Widerstand

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DE1160073B
DE1160073B DES69342A DES0069342A DE1160073B DE 1160073 B DE1160073 B DE 1160073B DE S69342 A DES69342 A DE S69342A DE S0069342 A DES0069342 A DE S0069342A DE 1160073 B DE1160073 B DE 1160073B
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explosion
gas
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proof electrical
envelope
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DES69342A
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English (en)
Inventor
Dr Carl Zapf
Dipl-Ing Adolf Debel
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C1/00Details
    • H01C1/02Housing; Enclosing; Embedding; Filling the housing or enclosure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

  • Explosionssicherer umhüllter elektrischer Widerstand Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schicht-oder Massenwiderstand, der mit einer explosionssicheren formbeständigen Umhüllung versehen ist.
  • Umhüllte elektrische Widerstände sind bereits bekannt. Diese Umhüllungen haben die Aufgabe, den Widerstandskörper vor Gasen, Feuchtigkeit, Berührung und anderen Einflüssen zu schützen, denn es hat sich gezeigt, daß der Widerstandswert bei einer fehlenden Umhüllung in manchen Fällen nicht konstant bleibt, sondern sich durch Veränderung der Widerstandsschicht, beispielsweise durch Oxydation oder Reduktion, unkonstant verhält. Die Umhüllung dient zur Vermeidung dieser unerwünschten Eigenschaften. Die Umhüllung kann außerdem zur spannungsfesten elektrischen Isolierung dienen.
  • Diese Forderungen erfüllen bekannte Umhüllungen für elektrische Widerstände, die z. B. aus einer zähen Bitumenschicht oder aus einer oder mehreren nicht porösen Kunststoffschichen oder aus einem porösen anorganischen und mit ausgehärtetem Lack getränkten überzog oder schließlich aus einer mit Füllstoffen versehenen Phenolharzumpressung bestehen.
  • Nun ergab sich, daß derartige Umhüllungen wie ein. kompakter Schutzmantel wirken und daß sich bei Überlastung des Widerstandes oder bei Stoßlast in der eigentlichen Widerstandsschicht, beispielsweise durch Gasbildung oder durch Ausdehnung, ein unzulässig hoher Druck ausbildet. Hat dieser Druck einen bestimmten Wert erreicht, dann zerplatzen solche Widerstandskörper explosionsartig. Bei Einbau dieser Widerstandskörper in Schaltungen können durch dieses explosionsartige Zerplatzen und das Fortschleudern einzelner Widerstandsteile mechanische Zerstörung des Gerätes, Brand oder auch gefährliche Kontakte in benachbarten Schaltungsteilen entstehen. Es können auch andere Teile (z. B. Fernsehröhren) beschädigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schicht- oder Massewiderstand zu schaffen, der mit einer formbeständigen Umhüllung versehen ist, die sowohl zur elektrischen Isolation als auch zum Schutz der Widerstandsschicht oder des Massewiderstandes gegen Gase, Feuchtigkeit und mechanische Beanspruchung dient und wobei die Umhüllung explosionssicher ist, d. h. daß bei übermäßiger Erwärmung des Widerstandes und daraus resultierendem überhöhtem Druck ein Aufsprengen der Umhüllung oder ein explosionsartiges Zerstören des Widerstandes nicht eintreten kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß umhüllte elektrische Widerstandskörper erfindungsgemäß mit einer solchen Umhüllung versehen werden, die sich bei erhöhtem Innendruck nur an durch Formgebung oder Aufbau gegebenen Stellen unter Druckausgleich irreversibel öffnet.
  • Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Umhüllung besteht darin, daß die Schutzschicht ungleichmäßig dick auf dem Widerstandskörper ausgebildet ist. So weist z. B. die Schutzschicht an manchen Stellen mechanisch schwache Stellen, wie Kerben od. dgl., auf, die sich schon bei geringerem Druck, also bevor die starken Stellen aufplatzen, öffnen. Auf diese Weise wird das Fortschleudern von Einzelstücken der Umhüllung verhindert.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung besteht darin, daß die Umhüllung aus einer wachsgetränkten porösen Schicht gebildet wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Umhüllung aus wenigstens zwei Schichten, nämlich wenigstens einer dünnen feuchtigkeitsundurchlässigen, gasdichten Lackschicht und einer porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht besteht. Hierbei kann die feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Lackschicht bei hohem Innendruck an Poren oder Gasturchtrittsstellen der porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht aufreißen oder sich bei hohen Temperaturen ohne Bildung von entzündbaren Gasen, z. B. durch Verkohlung, langsam auflösen. Die dünne Lackschicht einer derartigen Umhüllung besteht vorzugsweise aus Alkydharz oder Silikonkautschuk, während die poröse bzw. gasdurchlässige Schicht der Umhüllung aus einem gegebenenfalls mit Füllstoffen versehenen Phenolharz besteht. Die dünne feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Schicht der Umhüllung kann sich sowohl unterhalb der porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht befinden, sie kann aber auch oberhalb der porösen Schicht angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, zwei dünne feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Schichten anzuordnen, wobei die eine :unterhalb und die andere oberhalb der porösen, gasdurchlässigen Schicht angeordnet ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Widerstandsmaterial während des Anbringens der Umhüllung keinen schädigenden Einflüssen ausgesetzt sein soll, so daß es zunächst mit einer dünnen Schicht überzogen wird, und wenn weiterhin die Umhüllung auch durch Einflüsse der Atmosphäre, z. B. Kondensation von Wasser und Einfrieren desselben, nicht geschädigt werden darf, so daß über diese poröse Schicht eine weitere dünne feuchtigkeitsundurchlässige Schicht anzuordnen ist.
  • # -Es ist auch möglich, einen explosionssicheren elektrischen Widerstand nach der Erfindung zusammen mit anderen elektrischen Bauelementen innerhalb der den Widerstand umgebenden Umhüllung anzuwenden.
  • In Betriebszustand erfüllen alle diese Umhüllungen die an solche Schutzschichten gestellten Anforderungen hinsichtlich Isolation und Feuchtigkeitsschutz sehr gut. Treten bei Überlastung größere innere Drücke auf, dann zerreißt die dünne feuchtigkeitsundurchlässige und gasdichte Schicht nur an den Gasaustrittsstellen und schafft einen frühzeitigen Druckausgleich, ohne daß der gesamte Widerstandskörper explosionsartig auseinanderfällt.
  • Gleiches gilt für langsam veraschende Isolierhüllen, die auf den Widerstandskörper aufgetragen sind und die in Verbindung mit der porösen, gasdurchlässigen Schicht bestehen.
  • Als Isoliermaterial eignet sich eine Phenolharzmasse mit hohem Füllgrad von Gesteinsmehl, z. B. Calciumcarbonat, die mit einem niedrigsiedenden Lösungsmittelgemisch verdünnt. ist. Bei dieser Isoliermasse bewirkt der hohe Füllgrad die gewünschte Porosität und gewährleistet außerdem eine gute Temperaturfestigkeit, eine geringe Schrumpfung und Formbeständigkeit. Die Korngröße des Gesteinsmehls bestimmt dann in gewissen Grenzen diese Eigenschaften. Auch das Mischungsverhältnis Kunstharz zu Füllstoff richtet sich nach dem gewünschten Zweck.
  • Die Eigenschaften eines solchen Lösungsmittelgemisches bestehen darin, daß die Füllstoffkörner mit dem in geringer Konzentration enthaltenden Kunstharz benetzt werden. Nach dem Umhüllen verdampft das Lösungsmittel infolge des hohen Dampfdrucks bei Zimmertemperatur schon derartig, daß sich eine dünne poröse Haut von angetrockneter Schicht um das Massematerial bildet. Dabei wird einerseits die geometrische Form des umhüllten Widerstandes gewahrt, und andererseits wird das weitere Verdampfen aus dem Inneren der Masse nicht verhindert. Infolge des hohen Füllgrades, der Körnigkeit des Füllstoffes und der geringen Konzentration des Harzes im Lösungsmittel hinterläßt das verdampfende Lösungsmittel zwischen den durch die dünne Harzschicht miteinander verklebten Füllstoffkernen kleine Zwischenzäume. Durch diese Hohlräume kann beim Trocknungs- und Einbrennvorgang das Lösungsmittel auch aus den untersten Schichten entweichen.
  • Eine solche Umhüllung hat die Eigenschaft, daß sie bei Überlastung des Widerstandes explosionslos verascht. Die Hohlräume gewähren dabei einen Ausgleich des bei Überhitzung entstehenden Gasüberdruckes. Dieser Druckausgleich vollzieht sich auch noch durch eine gegebenenfalls über die Isoliermasse gelegte dünne Schutzlackschicht, die jedoch andererseits das Eindifundieren unerwünschter Atmosphärihen, z. B. zeitweiser hoher relativer Luftfeuchtigkeit, Bark verzögert. Als solche Schutzlackschicht eignet sich besonders ein Alkydharzschutzlack.
  • Um die beim Aufbringen der Isoliermasse eventuell auftretenden Widerstandsänderungen zu verhindern, ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, die Widerstandsschicht vor dem Aufbringen der Isoliermasse mit einer dünnen, gut ausgehärteten Schutzlackschicht, z. B. aus Durophenlack oder Silikonlack, zu überziehen. In der kurzen Zeit vom Aufbringen der Isoliermasse bis zum Verdampfen des Lösungsmittels verhindert diese Schutzlackschicht praktisch das Eindringen des Lösungsmittels in die Widerstandsschicht.
  • Da die oben angegebene Isoliermasse wegen des geringen Harzanteils vor der Trocknung im wesentlichen eine Aufschwemmung von Gesteinsmehl in einem sehr dünnflüssigen Lösungsmittel darstellt und nur eine sehr geringe Zähigkeit besitzt, ist das Auftragen einer solchen Isoliermasse auf den Widerstandskörper nicht ohne weiteres gut durchführbar. Aus diesem Grund ist in Ausführung der Erfindung vorgesehen, folgendes näher beschriebene Verfahren zum Auftragen dieser Isoherstoffmassen anzuwenden: Die Isolierstoffmasse wird nach diesem Verfahren auf den zu umhüllenden, mit beispielsweise Silikonlack vorlackierten Widerstand aufgetropft oder im Überschuß aufgegossen. Dabei rotiert der Widerstand um seine Längsachse. Dadurch ist es möglich, daß die Masse aus einem geschlossenen Behälter aufgetragen werden kann, wobei lediglich beim Auftropfen oder -gießen ein Bodenventil des Behälters geöffnet wird, so daß keine Verdunstung und Viskositätsänderung eintritt, und bei der Herstellung immer gleiche Verhältnisse hinsichtlich der Dicke der aufzutragenden Schicht vorhanden sind. Ein Rührer verhindert das Sedimentieren des Isolierstoffes im Behälter. Die Dosierung kann entweder durch Bemessung der Tropfenzahl oder durch Steuerung des Lösungsmittelanteiles bemessen werden. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, die Auftragung in mehreren Arbeitsgängen unter Zwischentrocknung vorzunehmen. Die Rotation des Widerstandskörpers muß nach dem Aufdampfen der Masse so lange fortgesetzt werden, bis sich durch das rasche Verdampfen die bereits beschriebene dampfdurchlässige Haut gebildet hat, die eine Verformung der aufgebrachten Isoliermasse verhindert. Durch zusätzliche Belüftung kann die Vortrockenzeit verkürzt werden. Nach Verdampfung der Lösungsmittels wird die Isoliermasse in bekannter Weise ausgehärtet. Nach Aushärtung kann schließlich ein dünner Alkydharzschutzlack nach bekannten Lackierverfahren, z. B. Tauchen, Spritzen, Rollen aufgebracht und eingebrannt werden. Das Verfahren zur Umhüllung kann auch für mehrere gemeinsam umhüllte Bauteile angewendet werden.
  • In der Zeichnung sind einige Beispiele der Erfindung dargestellt.
  • In Fig. 1 ist ein umhüllter elektrischer Widerstand angegeben, bei dem die Schutzschicht 1 mit axialen Kerben 2 versehen ist, die die Schutzschichtstärke an diesen Stellen erheblich herabsetzen. Bei Überlastung platzt die Schutzschicht an den Stellen dieser Kerben auf, so daß sich der Innendruck ausgleichen kann. Ein explosionsartiges Zerplatzen des Widerstandskörpers wird auf diese Weise verhindert. Mit 3 sind die Stromzuführungsleitungen bezeichnet.
  • In Fig. 2 ist der Schnitt eines in Fig. 1 dargestellten Widerstandes angegeben. Um den eigentlichen Widerstandskörper 4 ist die schützende Umhüllung 1 aufgetragen. Diese Schutzschicht ist an einzelnen Stellen kerbenförmig (2) in ihrer Stärke vermindert.
  • Die Fig. 3 zeigt einen elektrischen Widerstand, der mit zwei Schutzschichten versehen ist. Auf dem eigentlichen Widerstandskörper 4 ist eine poröse Schutzschicht 5 aufgetragen. Diese poröse Schutzschicht ist außen von einer dünnen Lackschicht 6 umhüllt.
  • In Fig. 4 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht dargestellt. Der vorlackierte Widerstandskörper 4 wird in Rotation um seine Längsachse gehalten. Aus einem geschlossenen Behälter 7, in dem ein mit Füllstoffen und Lösungsmittelgemisch versetztes Phenolharz 8 durch ein Rührwerk 9 dauernd in Bewegung gehalten wird, tropft dieses ständig bis zur allseitigen Umhüllung des Widerstandskörpers auf denselben. Dann wird das Auftropfen unterbrochen und die oberflächliche Trocknung unter Beibehaltung der Widerstandsrotation durch einen Luftzustrom beschleunigt.

Claims (17)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Explosionssicherer elektrischer Schicht- oder Messewiderstand, der mit einer formbeständigen Umhüllung versehen ist, die sowohl zur elektrischen Isolation als auch zum Schutz der Widerstandsschicht oder des Messewiderstandes gegen Gase, Feuchtigkeit und mechanische Beanspruchung dient, dadurch gekennzeichnet, daß bei erhöhtem Innendruck sich die Umhüllung nur an durch Formgebung oder Aufbau gegebenen Stellen unter Druckausgleich irreversibel öffnet.
  2. 2. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) zum Öffnen bestimmte mechanisch schwache Stellen aufweist.
  3. 3. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (1) Kerben (2) aufweist.
  4. 4. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einer wachsgetränkten porösen Schicht besteht.
  5. 5. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus wenigstens zwei Schichten, nämlich wenigstens einer dünnen feuchtigkeitsundurchlässigen, gasdichten Lackschicht und einer porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht besteht.
  6. 6. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Lackschicht bei hohem Innendruck an Poren oder Gasdurchtrittsstellen der porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht aufreißt oder sich bei hohen Temperaturen ohne Bildung von entzündbaren Gasen, z. B. durch Verkohlung, langsam auflößt.
  7. 7. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die .dünne Lackschicht der Umhüllung aus Alkydharz besteht. B.
  8. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Lackschicht der Umhüllung aus Silikonkautschuk besteht.
  9. 9. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse bzw. gasdurchlässige Schicht der Umhüllung aus einem gegebenenfalls mit Füllstoffen versehenen Phenolharz besteht.
  10. 10. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Schicht der Umhüllung unterhalb der porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht angeordnet ist.
  11. 11. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Schicht der Umhüllung oberhalb der porösen bzw. gasdurchlässigen Schicht angeordnet ist.
  12. 12. Explosionssicherer elektrischer Widerstand nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich sowohl Oberhalb als auch unterhalb der porösen, gasdurchlässigen Schicht der Umhüllung dünne feuchtigkeitsundurchlässige, gasdichte Schichten befinden.
  13. 13. Anwendung eines explosionssicheren elektrischen Widerstandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 zusammen mit anderen elektrischen Bauelementen innerhalb der den Widerstand umgebenden Umhüllung.
  14. 14. Verfahren zur Herstellung eines explosionssicheren elektrischen Widerstandes nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Phenelharzmasse mit hohem Füllgrad an Gesteinsmehl, z. B. Kalkstein, mit einem niedrigsiedenden Lösungsmittelgemisch verdünnt wird, daß dieses Gemisch unter gleichzeitiger Rotation des Widerstandskörpers um seine Längsachse aus einem im wesentlichen geschlossenen Behälter auf den rotierenden Widerstandskörper tropfenweise oder im überschuß aufgegossen wird und daß der Widerstandskörper während des Trocknungsvorgangs bis zur Bildung einer dampfdurchlässigen Haut an der Oberfläche weiterhin in Rotation gehalten wird.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Gemisches und die folgende Trocknung mehrmals durchgeführt wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14 und/oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortrockenzeit durch zusätzliche Belüftung verkürzt wird.
  17. 17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandskörper vor dem Aufbringen des Phenolharz-Füllstoff-Lösungsmittel-Gemisches mit einer dünnen Lackierung, z. B. Durophenlack, Silikonlack, Alkydharz oder Silikonkautschuk, versehen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 596 042; britische Patentschriften Nr. 558 432, 416 835, 790 668; Deutsches Gebrauchsmuster Nr.1686 423; USA.-Patentschrift Nr. 2 664 364.
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