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Luftgekühlter Hochlastwiderstand Die Belastbarkeit von Widerständen,
wie sie beispielsweise als sogenannte Kunstantennen im Senderbau Verwendung finden,
ist weitgehend abhängig von der Möglichkeit, die entstehende Wärme abzuführen. Es
sind daher Widerstände in Gebrauch, bei welchen durch ein strömendes Medium, z.
B. Wasser oder Gase (Luft, Wasserstoff usw.), eine Kühlung stattfindet. Wassergekühlte
Widerstände bieten den Vorteil einer intensiveren Kühlung, erfordern jedoch einen
großen Aufwand für den Umlauf, die Rückkühlung und die Reinheit des Wassers und
stellen hohe Anforderungen an die Abdichtung des Widerstandes selbst. Luftgekühlte
Widerstände sind dagegen unabhängig von zusätzlichen Rückkühlvorrichtungen und eignen
sich daher besser für transportable Anlagen, benötigen aber zur Erzeugung der erheblichen
Luftmengen und Luftgeschwindigkeiten entsprechend große und raumbeanspruchende Aggregate.
Dies ist einmal die Folge der mangelhaften Ausnutzung der Luft für den Kühlvorgang.
Zum anderen ist die Belastbarkeit des Widerstandes, da die Kühlluft am Austritt
eine höhere Temperatur und damit geringere Kühlwirkung besitzt, durch das Ausmaß
der Wärmeabfuhr an seinem Ende bedingt. Das sind wesentliche Gründe dafür, daß die
Leistung luftgekühlter Widerstände auf etwa 10 kW beschränkt ist und dabei bereits
erhebliche geometrische Abmessungen erforderlich sind.
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Es muß daher das Bestreben darauf gerichtet sein, die Belastbarkeit
des Widerstandes durch eine verbesserte Kühlung zu erhöhen, indem einerseits die
Wärmeaufnahmefähigkeit der Luft erhöht und andererseits dafür gesorgt wird, daß
die Temperatur des Widerstandes über seine ganze Länge weitgehend konstant gehalten
wird.
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Dieses Ziel wird bei einem luftgekühlten Hochlastwiderstand mit auf
einem keramischen Hohlzylinder aufgebrachter Widerstandsschicht, bei dem die Kühlluft
von derTrägeroberfläche einerseits und Leitflächen andererseits gebildete Kühlräume
durchströmt, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Widerstand einen äußeren
und einen inneren, zweckmäßig aus durchsichtigem Material, beispielsweise Glas,
bestehenden Leitzylinder aufweist, daß der äußere Leitzylinder aus mehreren Teilzylindern
mit verbindenden Zwischenringen zusammengesetzt ist, die in den Kühlraum auf die
zu kühlende Fläche hin ragende Wirbelkanten aufweisen, daß die Zwischenringe von
radialen Schlitzen für den Zustrom von Zusatzluft durchbrochen sind und daß gegebenenfalls
der innere Leitzylinder in gleicher Weise mit Wirbelkanten und radialen Schlitzen
versehen ist. Die Folge dieser Maßnahme ist, daß in jede einem Teilzylinder entsprechende
Zone des Kühlraumes eine bestimmte Menge Zusatzluft eingesaugt wird und daß statt
bisher laminarer Strömung eine starke Verwirbelung der Luft auftritt, und daß deren
Temperatur beim übergang in die nächste Zone durch Zuströmen der kühleren Zusatzluft
jeweils wieder abgesenkt wird. Durch eine Einstellbarkeit der Weite der radialen
Schlitze insbesondere im äußeren Leitzylinder kann ein für alle Zonen gleicher Temperaturverlauf
erzielt werden.
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Damit unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Kühlung
eines Hochlastwiderstandes von der Ausbildung einer bekannten, luftgekühlten Zylinderanode
einer Entladungsröhre, bei welcher die Kühlluft den von einem Mantel umgebenen Kühlflügeln
an einem Ende der Flügel und an einer oder mehreren Stellen über die Länge der Flügel
verteilt in solcher Weise zugeführt wird, daß sich die Kühlströmungen zusammenfügen
und zwischen den Kühlflügeln unter erhöhter Geschwindigkeit weiter verlaufen. Hierbei
kommt es darauf an, bei den in axialer Richtung verhältnismäßig kurzen Kühlflügeln
zu erreichen, daß insgesamt ein größerer Wärmebetrag abgeführt wird. Im Gegensatz
zu der Kupferanode besteht ein Hochlastwiderstand aus einem langen Trägerkörper
aus schlecht wärmeleitendem Material. Da somit kein automatischer Temperaturausgleich
in dem Trägerkörper stattfindet, muß eine weitgehende Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufes
angestrebt werden, wofür die Kühlung einer Anode nicht als Vorbild anzusehen ist.
Der
luftgekühlte Hochlastwiderstand wird nachstehend beispielsweise beschrieben unter
Erläuterung durch die Zeichnung, in welcher F i g. 1 den Aufbau in schematischer
Darstellung und F i g. 2 den Zusammenbau zweier Leitflächen-Hülsenteile mit zwischen
ihnen angeordnetem Wirbelkantring zeigt.
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Der Widerstand ist ein langgestreckterkeramischer, in F i g. 1 stark
ausgezogen dargestellter Hohlzylinder 1 mit auf seiner Mantelfläche aufgebrachter
Widerstandsschicht 2 und an beiden Enden aufgezogenen Kontaktringen 3, deren
elektrische Anschlüsse nicht dargestellt sind. Der Widerstandskörper ist auf einer
Grundplatte 4 befestigt und an seinem oberen Ende durch eine Deckplatte 5
abgedeckt. Er ist weiterhin mit Abstand 10 von einem Leitzylinder 6, dessen
Durchmesser sich unten konisch erweitert, umgeben. In seinem Hohlraum ist ein unten
geschlossener Leitzylinder 7 eingesetzt. Unterhalb der Grundplatte 4 ist
ein Motor 8 mit Lüfter 9 angeordnet, welcher einen ständigen Kühlluftstrom
entsprechend den groß gezeichneten Pfeilen durch in der Deckplatte 5 und in der
Grundplatte 4 vorgesehene Öffnung hindurchsaugt. Und zwar läuft der äußere
der beiden Hauptströme durch den Ringspalt 10 zwischen Widerstandsschicht
2 und Leitzylinder 6, der innere durch den von der Innenfläche des
Widerstandskörpers 1 und dem inneren Leitzylinder 7 gebildeten Ringspalt 11.
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Der Aufbau der Leitzylinder 6 und 7 ist gleichartig
und aus F i g. 2 zu ersehen. Beide Zylinder bestehen aus aufeinandergebauten Teilzylindern
12,
welche bei dem Leitzylinder 6 zweckmäßig aus durchsichtigem Material,
beispielsweise Glas bestehen, mit jeweils zwischen diesen liegenden, die Teilzylinder
gleichzeitig zentrierenden Zwischenringen 13, deren abgeschrägte Kanten nach
der zu kühlenden Fläche gerichtet sind. Die Zwischenringe weisen radiale Schlitze
14 auf, deren Weite in nicht dargestellter Weise einstellbar ist.
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Die Zwischenringe teilen den inneren und äußeren Kühlraum in einzelne
Zonen auf und haben die Wirkung, daß in jeder Zone Luftwirbel entstehen, so
daß sämtliche Luftpartikel mit der zu kühlenden Fläche in Berührung kommen.
Durch die radialen Schlitze jedes Zwischenringes wird Zusatzluft angesaugt, welche
in der Zeichnung durch kleine Pfeile angedeutet ist. Diese Zusatzluft mischt sich
mit der aus der vorhergehenden Zone in die nächstfolgende Zone einströmenden Kühlluft.
Die Folge ist, daß in allen Zonen gleicher Temperaturverlauf herrscht und die Kühlbedingungen
über die ganze Länge des Widerstandes gleich sind. Die Menge der erforderlichen
Zusatzluft und die jeweils erforderliche Anzahl der Zwischenringe sowie die jeweilige
Länge der einzelnen Zonen lassen sich mit Hilfe von Thermocolor-Strichen leicht
ermitteln.
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Die erfindungsgemäße Widerstandskühlung gestattet es gegenüber einer
solchen mit laminarer Luftströmung, die Belastbarkeit des Widerstandes, für welche
bei keinesfalls optimalen Versuchsmodellen etwa der doppelte Wert erreicht wurde,
wesentlich zu erhöhen oder bei gleicher geforderter Belastbarkeit das ganze Aggregat
entsprechend kleiner auszulegen. Im Endergebnis liegt bei wesentlich höherer Betriebssicherheit
und geringerem Energiebedarf das Gesamtgewicht des ganzen Aggregates, also unter
Einschluß von Gestell, Motor und Gebläse, bedeutend niedriger als bei vergleichbaren
Kunstantennen, was sich besonders günstig für den Einbau an Fahrzeuge auswirkt.