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Elektrischer Sicherungswiderstand Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Sicherungswiderstand, bei dem das Widerstandselement aus einer auf einen isolierenden
Trägerkörper, z. B. aus Glas oder Keramik, aufgebrachten Metallschicht besteht.
Als Metallschicht kann dabei beispielsweise eine Edelmetallschicht vorgesehen sein,
die auf der Innenoberfläche eines rohrförmigen, insbesondere aus hochschmelzendem
Glas bestehenden Trägerkörpers aufgebracht und gegebenenfalls gewendelt ist.
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Es sind bereits als sogenannte Sicherungswiderstände ausgebildete
Kohle-, Metallschicht- und Drahtwiderstände bekannt, die neben ihrer Funktion als
Widerstand noch die zusätzliche Aufgabe erfüllen sollen, sich bei auftretender elektrischer
Überlastung zu zerstören, so daß der Schaltkreis, in dem der Widerstand - eingebaut
ist, nicht mehr vom Strom durchflossen werden kann und die übrigen Bestandteile
der Schaltung vor Zerstörung geschützt sind.
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Diese Sicherungswiderstände genügen den an sie gestellten Forderungen
in all den Fällen, in welchen die Überlastung einen gegenüber der zulässigen Belastung
so hohen Wert erreicht, daß die Widerstände innerhalb kürzester Zeit zerstört werden,
beispielsweise durchbrennen.
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Es treten aber Fälle auf, bei denen die Überlastung nicht ausreicht,
um den Widerstand rasch zu zerstören, sondern dieser nur langsam, beispielsweise
unter allmählichem Abbau der Widerstandsschicht zerstört wird. Die unter anderem
mit dem Schichtabbau einhergehende Erhöhung des Widerstandswertes erreicht dabei
häufig Größenordnungen, die die maximal zulässige Abweichung vom Sollwert des Widerstandes
bei weitem überschreiten.
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Hier setzt die Erfindung ein, die sich zur Aufgabe gestellt hat, Sicherungswiderstände
zu schaffen, die nicht erst bei sehr großer Überlastung spontan ausfallen, sondern
sich bereits bei Überlastungen zerstören, die normalerweise nur zu einer überschreitung
der maximal zulässigen Abweichung vom Widerstandssollwert und nicht zur Zerstörung
des Widerstandes führen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die auf den
Trägerkörper eines Widerstandes aufgebrachte Metallschicht mindestens teilweise
mit anhaftendem Glas bedeckt ist, dessen Schmelztemperatur einer bei unzulässiger
überlastung des Widerstandes auftretenden, vorbestimmten Schichttemperatur entspricht,
und das erst oberhalb der Schmelztemperatur Ionenleitfähigkeit zeigt.
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Bei den zulässigen Belastungen des Widerstandes ist dessen Schichttemperatur
so niedrig, daß das Glas ohne jeden Einftuß auf die elektrischen Eigenschaften des
Widerstandes bleibt. Schmilzt hingegen bei einer Belastung, die zu einer unzulässigen
Überschreitung des Widerstandssollwertes führt, das Glas und wird damit leitend,
so setzt sofort eine Elektrolyse ein, die eine nahezu spontane Zerstörung der durch
das Glas bedeckten sehr dünnen Widerstandsschicht und damit eine Unterbrechung der
Stromleitung bewirkt.
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Gegenüber den bekannten als Schichtwiderstand ausgebildeten Sicherungswiderständen
bieten die Sicherungswiderstände gemäß der Erfindung auch erhebliche fertigungstechnische
Vorteile. Beispielsweise kann jeder bereits fertiggestellte Metallschichtwiderstand
durch Auftragen eines entsprechenden Glases in einen Sicherungswiderstand umgewandelt
werden, ohne daß beispielsweise die ansonsten bei Sicherungswiderständen mit Schmelzwirkung
üblichen verjüngten Bereiche in den Widerstandsschichten geschaffen werden müssen.
Je nach dem, ob die Sicherungswiderstände im Betrieb mehr oder weniger starken mechanischen
Belastungen, z. B. einer Schüttelbewegung unterworfen sind, oder in eingebautem
Zustand in Ruhe verharren, kann dabei das Glas in Pulverform mit Silikonharz als
Bindemittel auf die Metallschicht aufgeklebt, mit Silikonöl aufgeschwemmt, auf die
Metallschicht aufgestäubt oder auch auf diese aufgeschmolzen sein.
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Die Forderung nach einer merklich erst oberhalb der Schmelztemperatur
des Glases auftretenden Ionenleitfähigkeit läßt Bleiglas oder Glaslot besonders
vorteilhaft erscheinen, daß dieser Forderung vollauf genügt. Selbstverständlich
kann auch jede andere Glasart auf die Metallschicht aufgetragen werden, sofern sie
nur die gestellten Bedingungen erfüllt.
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Zweckmäßigerweise ist dabei das Glas im Bereich der höchsten Belastung,
nämlich der Längsmitte der Metallschicht, auf diese aufgetragen. Bei gewendelten
Metallschichtwiderständen soll dabei das Glas mindestens
teilweise
eine Wendel in ihrer gesamten Breite und/oder die Fläche zwischen zwei benachbarten
Wendeln bedecken, wobei in diesem Fall das Glas wenigstens an die benachbarten Wendeln
angrenzen soll.
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Eine Gold-Platin-Edelmetallschicht im Mengenverhältnis von 4 : 1 und
einer Schichtdicke von etwa 1 #tm auf den Trägerkörper aufgebracht, hat sich dabei
als besonders geeignete Widerstandsschicht erwiesen, was jedoch nicht ausschließt,
daß auch andere geeignete Metallschichten für Sicherungswiderstände in Betracht
kommen.
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Eine Verwendung der Sicherungswiderstände nach der Erfindung bietet
sich z. B. für das Gebiet der Fernsprechtechnik an. An die in diesem Gebiet zum
Einsatz kommenden Widerstände von etwa 100Q bis 5 k9 wird die Forderung gestellt,
bei Überlastung den Widerstandssollwert um nicht mehr als -f-10 % zu überschreiten,
andernfalls der Widerstand innerhalb kürzester Zeit - nämlich 1 Minute - zerstört
werden soll.
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Wie an sich bekannt, treten in diesem Verwendungsgebiet Überlastungen
auf, die bis zum 30fachen der zulässigen Belastung ansteigen können. Bei Belastungen,
die das 3fache der Nennlast nicht überschreiten, ist diese unerheblich, da beispielsweise
bei Verwendung von Edelmetallschichtwiderständen diese über einen langen Zeitraum
der erhöhten Belastung standhalten, ohne ihre maximal zulässige Abweichung vom Widerstandssollwert
zu überschreiten. Bei 10- bis 30facher Nennlast ist die Wärmeentwicklung in der
Widerstandsschicht so erheblich, daß diese rasch durchbrennen kann und somit ebenfalls
eine der vorgenannten Forderungen erfüllt ist. In dem dazwischenliegenden Belastungsbereich,
also bei Belastungen, die oberhalb der 3fachen und unterhalb der 10fachen Nennlast
liegen, tritt jedoch nur eine langsam voranschreitende Zerstörung der Widerstandsschicht
auf, wobei die zulässige Abweichung vom Widerstandssollwert überschritten wird.
Bedeckt man einen Teil der beispielsweise gewendelten Edelmetallschicht mit Glas
einer Schmelztemperatur, die z. B. der bei 3facher Nennlast entsprechenden Schichttemperatur
entspricht, so wird ein langsames Ansteigen des Widerstandswertes unterbunden und
die Schicht innerhalb kürzester Zeit durch Elektrolyse, d. h. in vorliegendem Fall
in weniger als 1 Minute, zerstört.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Widerstandes nach
der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Der rohrförmige Trägerkörper 15 ist auf
seiner Innenoberfläche mit einer gewendelten Edelmetallschicht 12 versehen. Das
in diesem Fall pulverisierte Glas 10 bedeckt einen Teilbereich von etwa fünf
benachbarten Wendeln. Die an den beiden Stirnseiten des zylindrischen Trägerkörpers
15 angeordneten Anschlußelemente 11 sind im Bereich ihrer auf der Edelmetallschichtoberfläche
aufliegenden Enden mit der Metallschicht 12 bei 13 verlötet. Die Stirnenden des
Trägerkörpers sind mit Kunstharz 14 od. dgl. ausgegossen.