DE1790011B2 - Massewiderstand - Google Patents

Description

Binder bekannt. Der durch Zusammenschmelzen der Bestandteile

Bekannt ist ferner durch die USA.-Patentschriften 35 gebildete Massewiderstand kann beispielsweise in eine

2 864 884 und 3 235 655 eine Mischung aus Glas, Zündkerze eingegliedert werden. Hierzu wird eine

einem inerten Füllstoff, Kohlenstoff und Halbleiter- Mischung dieser Bestandteile in die Bohrung des

werkstoffen zur Herstellung eines Widerstandes. Isolators der Zündkerze eingebracht und gestampft,

Weiterhin sind Widerstände durch die USA.-Patent- wobei sie zwischen den beiden Teilen einer zwei-

schrift 2 459 282 bekannt, die aus Glas und Kohlen- 40 teiligen Mittelelektrode zusammengedrückt ist. Da-

Stoff allein bestehen und gegebenenfalls Zumischungen nach wird sie in bekannter Weise erhitzt, wobei sich

von Metallen, Metalloxiden oder Karbiden enthalten. der Massewiderstand durch Zusammenschmelzen

Widerstände aus Glas, einem inerten Füllstoff und der Mischung bildet. Das im Massewiderstand ver-

Ruß sind aus der deutschen Patentschrift 886 404 wendete Glas kann dem in Zündkerzendichtungen

bekannt, und durch die deutsche Patentanmeldung 45 benutzten Glas entsprechen.

Sch 62 78 war vorgeschlagen, verkokbare Stoffe Es wurde festgestellt, daß der Anteil an Glas innerbereit:» bei dem Ansetzen der Mischung zuzusetzen, halb der beansp^ruchten Grenzen keinen merkbaren um bei der Bildung des keramischen Grundkörpers Einfluß auf den Widerstandswert des Massewider-Kohlenstoff zu bilden, wodurch das Verhalten des stands hat, ebensowenig wie die Art des Glases selbst. Widerstandes bei Belastung durch höhere Tempe- 50 Die Dünnflüssigkeit der Mischung zu der Zeit, in raturen und Hochspannung verbessert wird. der sie dem Preßvorgang unter Wärme ausgesetzt

Allen dieren bekannten Widerständen ist jedoch wird, wird durch den inerten Füllstoff gesteuert. Der der Nachteil eigen, daß der Widerstandswert nicht Füllstoff kann aus einer großen Gruppe von Stoffen ausreichend konstant ist, solange sie nicht im Betrieb gewählt werden, wie sie üblicherweise für Glasoder durch einen künstlichen Alterungsvorgang, wie 55 dichtungen benutzt werden. Als Beispiele werden er z. B. in der deutschen Patentschrift 898 325 vor- angegeben; Kyanit, Tonerde, Zirkonerde, Muilit geschlagen svird, gegangen sind, da sich eine Ver- _u. dgl.

ringerung des Widerstandswertes infolge der ein- Da die Mischung vorteilhaft in granulierter Form

tretenden teilweisen Oxydation des Rußes ergibt. gehandtnbt wird, wird ein Binder, z. B. Bentonit,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 60 ein sehr plastisches Aluminiumsilikat, zugesetzt, um

Massewiderstand der eingangs erwähnten Art so die Partikeln der Mischung zu binden,

auszubilden, daß seine Langzeitkonstanz verbessert Als Halbleiterwerkstoffe für den Massewiderstand

wird. können binäre Metalloxide verwendet werden, wie

Hierzu ist bei Kohlcschichtwiderständen bekannt TiO₂ — ZrO₂; Ta₂O₆-ThO₂ und Ta₂O₅-CeO₂,

(deutsche Patentschrift 902 272), die aus Glas, Gra- 65 wie auch Halbleiterwerkstoffe, die Titanoxid, Zinn-

phit oder Halbleitern bestehende und gegebenenfalls oxid, Tantaloxid, Vanadiumoxid, Molybdänoxid und

Metalloxide oder kolloidalen Kohlenstoff enthaltende Wolframoxid enthalten.

Mischung der Widerstandsmasse nur bis zur Sinterung Massewiderstände mit Ruß haben einen hohen

1 790 Oil

Widerstandswert, beispielsweise von 200 000 Ohm. Werden sie bis zu 5 Sekunden einer Spannung zwischen 10 000 und 35 000 Volt ausgesetzt, so verringert sich der Widerstand auf einen stabilisierten Wert von etwa 15 000 Ohm.

Es wurde festgestellt, daß wasserlösliche oder dispersible kohlenstoffhaltige Stoffe, die bei Erhitzung karbonisieren, wie Dextrin, Saccharose, Methylcellulose, Getreidemehl, Polyvinylalkohol und Glyzerin, den elektrischen Widerstand eines Widerstands, der frei von Ruß ist, erhöhen, wenn er der Alterung im Betrieb oder der künstlichen elektrischen Alterung ausgesetzt wird. Ein rußfreier Widerstand mit einem Gehalt von 2 Gewichtsteilen Dextrin z. B. hatte einen ursprünglichen Widerstand von 100 Ohm, der durch eine elektrische Alterung auf 2,3 Millionen Ohm erhöht wurde.

Die nachstehende Tabelle zeigt beispielhaft die Widerstandswerte von Massewiderständen, denen verschiedene wasserlösliche kohlenstoffhalüge Stoffe, die bei Erhitzung Kohlenstoff hinterlassen, mit 2 Gewichtsteilen zugesetzt waren, vor und nach der Behandlung mit einer Spannung von 20 000 bis 30 000VoIt für 5 Sekunden:

Wasserlöslicher kohlenstoffhaltiger Stoff, der bei
Erhitzung Kohlenstoff
hinterläßt

Dextrin

Saccharose ....
Methylcellulose
Getreidemehl ..
Getreidestärke .
Polyvinylalkohol
Glyzerin

Widerstand eines
Zündkerzenmassewider-

stands in kOhm
ursprünglich | endgültig

0,100
0,100
0,165
0,230
0,500
5,100
6,400

2 300

1400

9 600

350

10 000

10 000

Die Massewiderstände enthielten hierbei: 35 Gewichtsteile ZrO₂, 36 Gewichtsteile Bariumboratglas, 25 Gewichtsteile Kyanit, 2,4 Gewichtsteile Bentonit und die oben angegebenen 2 Gewichtsteile des was^erlöslichen kohlenstoffhaltigen Stoffes.

Alle angegebenen wasserlöslichen kohlenstoffhaltigen Stoffe, die bei Erhitzung Kohlenstoff hinterlassen, zeigten bei den Versuchen, daß ihr Anteil den ursprünglichen Widerstand nach einer elektrischen ίο Alterung erhöht. Die die beste Wirkung aufweisenden Stoffe ergeben hierbei einen ursprünglich sehr niedrigen und einen endgültigen sehr hohen Widerstandswert.

Nachstehena werden einige Beispiele angegeben.

Beispiel 1

Ein Zündkerzenwiderstand besteht aus 35 Gewichtsteilen Zirkonerde, 36 Gewichtsteilen Bariumboratglas, 25 Gewichtsteilen Kyanit, 2,4 Gewichtsteilen Bentonit, 1 Gewichtsteil Ruß und 1 Gewichtsteil Glycerin und wird in der üblichen Weise hergestellt. Der Widerstandswert beträgt 4400 Ohm. Der Massewiderstand wurde sodann einer elektrischen Alterung für 5 Sekunden mit 20 000 bis 30 000 Volt unterzogen. Nach dieser Behandlung betrug der Widerstand 4400 Ohm, d. h., es war keine Änderung des Widerstandswertes eingetreten. Die Anteile von Ruß »nd Glyzerin waren also in richtiger Weise aufeinander

abgestimmt, um einen konstanten Widerstand auch während des folgenden Betriebes zu gewährleisten.

In der nachfolgenden Tabelle sind weitere Beispiele 2 bis 8 mit verschiedenen wasserlöslichen kohlenstoffhaltigen Stoffen, die bei Erhitzung Kohlerstoff hinter-

lassen, zusammen mit den erzielten Widerstandswerten vor und nach der elektrischen Alterung für 5 Sekunden mit 20 000 bis 30 000 Volt angegeben.

Beispiel

Wasserlöslicher kohlenstoffhaltiger,

bei Erhitzung
Kohlenstoff hinterlassender Stoff

Gewichtsanteil

Ruß
Gewichtsanteil

Widerstand von
Widerstandseiementen

in Ohm
ursprünglich | endgültig

Glyzerin

Polyvinylalkohol

Dextrin

Saccharose ....
Methylcellulose .
Getreidemehl ..

Saccharose

0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5

0,3

1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3
1,3

1,5

(a)

(b)

5 000 000

23 000

4 000

440

560

640

820

7 000

50 000

16 000

3 300

660

740

900

910

7 000

Die Widerstandselemente (a) enthielten außerdem: 35 Gewichtsteile ZrO₂, 36 Gewichtsteile BaBO₃-GIaS,

Gewichtsteile Kyanit und 2,4 Gewichtsteile Bentonit.

Das Widerstandselement (b) enthielt außerdem: 41 Gewichtsteile ZrO₂, 30 Gewichtsteile BaBO₃-GIaS,

Gewichtsteile Kyanit und 2,5 Gewichtsteile Bentonit.

Das vorerwähnte Beispiel 2 zeigt, daß der Anteil von 0,5 Gevvichtsteilen Glyzerin unzureichend ist, um den widerslandsvermindernden Einfluß des Rußes auszugleichen, da ein Abfall des ursprünglichen Widerstandswertes von 23 000 Ohm auf 16 000 Ohm eintritt. Beispiel 3 zeigt, daß der Anteil von 0,5 Gewichtsteilen Polyvinylalkohol ebenfalls unzureichend war, um den widerstandsvermindernden Einfluß des Rußes auszugleichen. Um in diesem Falle einen Massewiderstand konstant bleibenden Widerstandswertes zu erhalten, müßte also der Anteil an Polyvinylalkohol erhöht oder der des Rußes vermindert werden.

Die. Beispiele 4, 5, 6 und 7 zeigen, daß der Anteil von 0,5 Gewichtsteilen Dextrin, Saccharose, Methylcellulose oder Getreidemehl jeweils zu hoch war, um den Einfluß des Anteils von 1,3 Gewichtsteilen an Ruß auszugleichen. Jn diesem Falle müßten die Anteile dieser Stoffe verringert oder der Anteil an Ruß

erhöht werden, um stabile Widerstandswcrtc zu erhalten.

Zu dem Beispiel 5, das soeben erwähnt wurde. ist ein Gegenbeispiel 8 gebracht, in dem die Gewichtsanteile der Saccharose und des Rußes so geändert sind, daß sich ein konstanter Widerstandswert von 7000 Ohm ergibt. In diesem Falle tritt also der angestrebte Ausgleich der Wirkungen dieser Stoffe ein.

Ein Beispiel für eine Zusammensetzung des Wider-Standselements mit einem Halbleiterwerkstoff wird wie folgt angegeben:

Beispiel 9

Die Mischung enthält 38 Gewichtsteile Stannotitanat, 33 Gewichtsteile Bariumboratglas, 25 Gewichtsteile Kyanit, 3 Gewichtsteile Bentonit, 1,5 Gewichisteile Ruß und 0,5 Gewichtsteile Dextrin. Nach der Aufbereitung wird die Mischung in die zentrale Bohrung eines Zündkerzenisolators eingebracht. Nach dem Zusammenbau wurde der Widerstandswert der Zündkerze gemessen und mit 1400 Ohm festgestellt. Es erfolgt dann eine elektrische Alterung für 5 Sekunden mit 20 000 bis 30 000 Volt, wonach ein Widerstandswert von 1000 Ohm gemessen wurde. Die Abnahme des Widerstandswertes zeigt, daß zum Ausgleich ein höherer Anteil von Dextrin nötig wäre.

Von den angegebenen Beispielen sind die Beispiele 1

und 8 mit den richtigen Anteilen gewählt, um einen bleibenden konstanten Widerstandswert zu erhalten.

Bei den Beispielen 2, 3 und 9 wäre zu diesem Zweck eine Erhöhung des Anteils des wasserlöslichen, kohlenstoffhaltigen Stoffes oder eine Verringerung des Rußanteils erforderlich. Bei den Beispielen 4 bis 7 wäre dagegen eine Verringerung des Anteils des wasserlöslichen kohlenstoffhaltigen Stoffes oder eine Erhöhung des Rußanteils erforderlich.

Die Mischung für die Herstellung der Massewiderstände kann in granulierter Form erfolgen, indem zunächst die Stoffe trocken gemischt und dann durch Zusatz von Wasser plastisch gemacht werden. Die plastische Masse wird durch ein Sieb gepreßt, um ein Granulat einer Korngröße von 0,84 mm zu bilden, und getrocknet. Das getrocknete Gut wird als Granulat der Korngröße von 0,61 bis 0,149 mm verwendet. Dieses Verfahren hat gezeigt, daß hierdurch ein beao sonders geeignetes Granulat für die gleichförmige volumetrische Zumessung bei der Verarbeitung erzielt wird, die für die Massenfertigung Voraussetzung ist. In abgewandelter Weise kann die Mischung nach dem trocknen Mischen zu einer frei fließenden Masse eingeHilämmt werden, die dann einem Sprühtrockenturm zugeleitet wird, in dem das gewünschte Granula! gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche· zu ernitzen> wobei zur Verzögerung des Zusammen- " fließens und zur Vermeidung der Glasurbildung dem

1. Massewiderstand, hergestellt aus einer Gemisch in feiner Vermahlung nichtleitende Stoffe, Mischung von zwei oder mehreren leitenden Korn- wie Porzellan, Ton oder Sillimanit, zugesetzt sind,
ponenten unter Zusatz inerter Füllstoffe, anorga- 5 Die erf.ndungsgemäße Lösung der genannten Aufnischer Binder und eines wasserlöslichen orga- gäbe bei einem Massewiderstand der eingangs ernischen, bei Erhitzung Kohle hinterlassenden wähnten Art besteht darin, daß die Mischung als Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß anorganischen Binder 20 bis 75 Gewichtsteile Glas die Mischung als anorganischen Binder 20 bis mit 0 bis 3 Gewichtsteilen AJuminiumsilikaten, 25 bis 75 Gewichtsteile Glas mit 0 bis 3 Gewichtsteilen io 80 Gewichtsteile inerter Füllstoffe, 0 bis 80 Gewichts-Aluminiumsilikaten, 25 bis 80 Gewichtsteile inerter teile halbleitende Werkstoffe, 0,1 bis 4 Gewichtsteile Füllstoffe, 0 bis 80 Gewichtsteile halbleitende RuP und 0,1 bis 4 Gewichtsteile wasserlösliche! orga-Werkstoffe, 0,1 bis 4 Gewichtsteile Ruß und 0,1 bis nisch-r Stoffe, die bei Erhitzung Kohle hinterlassen, 4 Gewichtsteile wasserlöslicher organischer Stoffe, enthält.

die bei Erhitzung Kohle hinterlassen, enthält. 15 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor-

2. Massewiderstand nach Anspruch 1, dadurch gesehen, daß als wasserlösliche organische Stoffe gekennzeichnet, daß als wasserlösliche organische Dextrin, Saccharose, Methylcellulose, Polyvinylalko-Stoffe Dextrin, Sacharose, Methylcellulose, Poly- hol, Getreidemehl oder Glyzerin verwendet werden, vinylalkohol, Getreidemehl oder Glyzerin ver- Der wasserlösliche organische Stoff, der bei Erwendet ist. 20 hitzen Kohle hinterläßt, ist hierbei in solcher Menge

enthalten, daß er beim Altern des Widerstands eine

Erhöhung des Widerstandswerte« bewirkt, der der

Die Erfindung bezieht sich auf einen Massewider- hierbei eintretenden Verminderung des Widerstandsstand, hergestellt aus einer Mischung /on zwei oder wertes durch Oxydation des Rußes entspricht, so daß mehreren leitenden Komponenten unter Zusatz inerter 25 der Widerstand im wesentlichen einen konstanten Füllstoffe, anorganischer Binder und eines wasserlös- Widerstandswert beibehält. Es ergibt sich hierdurch liehen organischen, bei Erhitzung Kohle hinter- der Vort;;!, daß ein Massewiderstand zum Erreichen lassenden Stoffes. eines gleichbleibenden Widerstandswertes nicht einer

Ein derartiger Massewiderstand ist durch die künstlichen Alterung zu unterziehen ist und auch

deutsche Patentschrift 366 626 bekannt, bei dem 30 nicht der natüilichen Alterung im Betrieb für diesen

durch die Bildung feinverteilter ?Cohle ein hoher Zweck bedarf, sondern von Anfang an einen vor-

Widerstandswert erzielt wird. Durch die "uSA.-Patent- gegebenen Widerstandswert aufweist und im wesent-

schrift 2 248 415 ist der Zusatz von Dextrin als liehen unverändert beibehält.