DE3016725A1 - Widerstandsheizelement mit durchlaessen fuer fliessfaehige medien - Google Patents

Widerstandsheizelement mit durchlaessen fuer fliessfaehige medien

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DE3016725A1
DE3016725A1 DE19803016725 DE3016725A DE3016725A1 DE 3016725 A1 DE3016725 A1 DE 3016725A1 DE 19803016725 DE19803016725 DE 19803016725 DE 3016725 A DE3016725 A DE 3016725A DE 3016725 A1 DE3016725 A1 DE 3016725A1
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Description

Patentanwälte *ί Π 1 R 7 ? 5
Dlpl.-lng. . Dipl.-Chem. . Dipl.-lng.
E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser
Ernsbergerslrasse 19
8 München 60 .
TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED 29. April 1980
13500 North Central Expressway
Dallas, Texas / V.St.A.
Unser Zeichen: T 3327
Widerstandsheizelement mit Durchlässen für fließfähige Medien
Widerstände mit Durchlässen, die durch einen Körper aus keramischem Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands verlaufen, wurden als Heizelemente für fließfähige Medien vorgeschlagen^ Solche Erhitzer sind sicher und selbstregulierend und können ein großes Volumen an erhitzter Luft für einen Haartrockner oder dergleichen erzeugen, oder können sicher und wirksam das Luft-Brennstoffgemisch, das einem Automobilmotor zugeführt wird, erhitzen, um eine frühzeitige Verflüchtigung des Brennstoffs vor Eintritt des Gemischs in den Motor zu gewährleisten. Bei einem Typ dieser Erhitzer werden auf den Innenwänden der Durchlässe des Widerstandskörpers ohm'sche Kontaktschichten gebildet und bestimmte Gruppen der Kontaktschichten werden miteinander.verbunden, so daß elektrischer Strom durch die dünnen Stege, aus Widerstandsmaterial zwischen
Dr.Ha/Ma
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Kontakten entgegengesetzter Polarität in benachbarten Durchlässen unter--Erzeugung einer großen Wärmemenge geschickt werden kann, welche sich dann in wirksamer Weise auf ein durch die Durchlässe strömendes Medium überträgt. Bei einer besonders vorteilhaften Struktur dieses Typs wird die Verbindung der gewünschten Gruppen ohmscher Kontaktschichten dadurch erleichtert, daß man dünne Anschlußflächen aus dem Widerstandsmaterial um abwechselnde Durchlässe an einem Ende des Widerstandskörpers formt. Ähnliche Anschlußflächen werden um die Enden der anderen Durchlässe am entgegengesetzten Ende des Widerstands geformt. Dann werden auf die Enden des Widerstands Überzüge aus elektrischleitendem verbindendem Material aufgebracht, so daß alle ohmschen Kontakte an jedem Ende des Körpers miteinander verbunden sind. Die Enden des Körpers werden dann abgeschliffen, um so auf einfache Weise das die Verbindung besorgende Uberzugsmaterial von den Spitzen der Anschlußflächen zu entfernen, so daß zwei Gruppen ohmscher Kontakte verbleiben/ welche durch das leitende Material, das auf den Enden des Körpers rund um die Seiten der Anschlußflächen oder zwischen den Anschlußflächen verbleibt, verbunden sind.
Häufig sind jedoch solche Widerstandsheizelemente nur schwierig und kostspielig herzustellen. Beispielsweise neigen bei der zuletzt beschriebenen Bauart die Anschlußflächen dazu, während der Handhabung entweder vor Anbringung des die Verbindung besorgenden Überzugsmaterials oder während des Abschleifens oder dergleichen abzublättern oder abzuplatzen, was zur Folge hat, daß einige der Elemente ausgesondert werden müssen. Die Anbringung der Anschlußflachen pflegt auch das Formen des Widerstandskörpers zu komplizieren. Außerdem erfordert die Anbringung der Anschlußflächen die Verwendung verhältnismäßig dickerer
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Wände der Durchlässe, was einen höheren Widerstand in den Stegen-aus Widerstandsmaterial bei der anfänglichen Erregung des Widerstandsheizelements zur Folge hat. Die Verwendung dickerer Wände erfordert natürlich auch die Verwendung eines größeren Volumens des Widerstandsmaterials als es sonst zur Erzielung einer bestimmten Heizkapazität erforderlich wäre-
Die Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines neuen und verbesserten Widerstands mit mehreren Durchlässen, der sich zur Verwendung als Heizelement für fließfähige Medien eignet, wobei er aus einem mit vielen Durchlässen versehenen Körper aus keramischem Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands mit ohmschen Kontaktschichten auf den Innenwänden der Durchlässe besteht und mit neuen und verbesserten Mitteln ausgestattet ist, welche bestimmte Gruppen der Kontakte auf einfachere und zuverlässigere Weise elektrisch miteinander verbinden; Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung von Widerstandsheizelementen, die verhältnismäßig geringere Volumina Widerstandsmaterial erfordern und bei ihrer Anfangserregung einen verhältnismäßig geringeren Widerstand bieten, die ferner kompakt und robust und verhältnismäßig billig herzustellen sind.
Der erfindungsgemäße Widerstand besteht aus einem Körper aus keramischem Material oder dergleichen mit positivem , Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands (PTC) mit einer großen Vielzahl von Durchlässen, die durch den Körper parallel nebeneinander zwischen entgegengesetzten Enden des Körpers verlaufen. Die Durchlaßwände begrenzen sehr dünne Stege aus dem Widerstandsmaterial zwischen benach- " barten Durchlässen in dem Körper und die Wände der Durchlässe sind von einem Ende zum anderen bis zu den in der
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Regel flachen Enden des Widerstandskörpers gleichmäßig dick. Schlitze sind in den Enden des Körpers gebildet, die eine kurze Strecke in einige der Durchlaßwände hineinreichen, so daß die jeweiligen Schlitze mit bestimmten Paaren der Durchlässe kommunizieren.
Die Innenwände der Durchlässe werden mit leitenden Metallüberzügen versehen, die in üblicher Weise mit dem Material des Widerstandskörpers einen ohmschen Kontakt bilden. Elektrischleitende Verbindungsmittel werden dann in den Schlitzen an den Enden des Körpers angebracht, um bestimmte Gruppen der ohmschen Kontaktschichten elektrisch zu verbinden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Widerstandskörper aus einem keramischen Widerstandsmaterial auf der Basis von Bariumtitanat oder dergleichen. Die in den Enden des Körpers gebildeten Schlitze sind so angeordnet, daß die in einem Ende des Körpers befindlichen Schlitze zwischen Paaren abwechselnder Durchlässe des Körpers verlaufen und daß die in dem entgegengesetzten Ende des Körpers gebildeten Schlitze zwischen Paaren der anderen Körperdurchlässe verlaufen. Auf die Enden des Körpers werden dann elektrischleitende Verbindungsüberzüge aufgebracht, so daß des leitende Material derselben sich in jedem der Körperschlitze befindet. Die in der Regel flachen Enden des Widerstandskörpers werden dann zur Entfernung von etwa verbliebenem Uberzugsmaterial, das sich außerhalb der genannten Schlitze auf den Körperenden befinden kann, abgeschliffen. Auf diese Weise werden die ohmschen Kontakte in den alternierenden Körperdurchlässen nur an einem Ende der Vorrichtung miteinander verbunden und die ohmschen Kontakte in den anderen Körperdurchlässen werden nur an dem entgegengesetzten Ende des Widerstandskörpers miteinander verbunden. Wenn daher die Verbindungsmittel des Widerstands in Reihe in einer elektrischen
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Schaltung miteinander verbunden werden, fließt Strom durch die dünnen Stege aus Widerstandsmaterial zwischen ohmschen Kontakten entgegengesetzter Polarität in benachbarten Körperdurchlässen, wobei Wärme für einen schnellen und wirksamen Übergang auf ein Gas oder ein anderes fließfähiges Medium, das durch die Durchlässe des Widerstandskörpers strömt, erzeugt wird. Die Wände der Durchlässe können sehr dünn gehalten werden, so daß der Ausgangswiderstand in den Stegen aus Widerstandsmaterial sehr niedrig ist, um so die Heizwirkung der Vorrichtung zu fördern und das in der Vorrichtung erforderliche Volumen an Widerstandsmaterial auf einem Minimum zu halten. Der Widerstandskörper kann leicht und in wirtschaftlicher Weise mit den gewünschten Schlitzen gebildet werden und elektrischleitende Verbindungsmittel lassen sich leicht und zuverlässig in den Schlitzen zur Verbindung gewünschter Gruppen von Kontaktschichten der Durchlässe anbringen. Der Widerstand besitzt auch eine robuste Struktur und ein Abplatzen von dem Körper, was die Verbindung der gewünschten Kontaktgruppen stören oder in anderer Weise die Vorrichtung defekt machen könnte, ist unwahrscheinlich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. " " . . .
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Widerstandsheizelements,
Fig. 2 eine vergrößerte Te11Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1, ..
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Fig. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1,
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens und
Fig. 5 und 6 Teilschnittansichten ähnlich Fig. 3, welche schematisch Stufen des Verfahrens von Fig. 4 erläutern.
Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung ist in den Figuren 1 bis 3 das erfindungsgemäße Widerstandsheizelement, das sich insbesondere als Erhitzer für fließfähige Medien eignet, mit 10 bezeichnet. Dieses Element besitzt einen Körper 12 aus keramischem Material oder dergleichen mit positivem Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands. Vorzugsweise ist das keramische Material des Körpers ein mit Lanthan dotiertes Bariumtitanat oder dergleichen und vorzugsweise ist dieses Material fähig, einen scharfen, anormalen Anstieg des spezifischen Widerstands zu ergeben, wenn der Körper auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Der Körper hat mehrere Durchlässe 14, die unter Bildung eines Musters zwischen entgegengesetzten Enden 16 und 18 des Körpers verlaufen. In typischer Weise besitzt der Körper so eine große Vielzahl von Durchlässen, z.B. 49 oder 64, und jeder Durchlaß besitzt einen in der Regel quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, so daß die Durchlaßwände 20 dünne Stege aus Widerstandsmaterial zwischen benachbarten Durchlässen in dem Körper bilden, wie dies aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist.
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Gemäß der Erfindung sind die Durchlaßwände 20 von einem Ende bis zum anderen, bis sie an den in der Regel flachen Endflächen 16 und 18 des Widerstandskörpers enden, etwa gleich dick. Das heißt, die Dicke jeder der Wände 20 ist im wesentlichen die gleiche an jeder der Endflächen 16 und 18, ebenso wie im Mittelteil des Widerstandskörpers, so daß die Wände an den Endflächen eine beträchtliche Festigkeit besitzen und so daß die Endflächen des Körpers frei von über diese Endflächen hinaus reichenden abplatzbaren oder abblätternden Teilen sind. Bei einer solchen Anordnung sind die durch die Durchlaßwände gebildeten Stege aus Widerstandsmaterial an den Endflächen des Widerstandskörpers ebenso funktionell wie näher an der Mitte des Widerstandskörpers, wie nachstehend näher erläutert werden wird. Die Wände 20 können auch verhältnismäßig dünn gehalten werden, so daß der elektrische Widerstand jedes der dünnen Stege aus Widerstandsmaterial zwischen den Körperdurchlässen bei Raumtemperatur sehr gering ist. In typischer Weise besitzt der Widerstandskörper 12 z.B. eine Fläche von etwa 9,35 cm2 (1,45 Zoll2), er ist von einem Ende zum anderen etwa 0,63 cm (0,25 Zoll) lang, besitzt 49 Durchlässe 14 mit einer Querschnittsfläche von jeweils etwa 1,194 cm2 (0,185 Zoll2), so daß die Wände 20 zwischen benachbarten Durchlässen etwa,0,05 cm (0,020 Zoll) dick sind. Vorzugsweise sind die Wände 20a der Durchlässe an den Außenseiten oder der Peripherie des Widerstandskörpers 12 verhältnismäßig dicker als die Materialstege 20 zwischen benachbarten Durchlässen im Körper, wie dies Fig. 1 zeigt, so daß die Stoßfestigkeit oder die physikalische Festigkeit, des Widerstandskörpers bei einem gegebenen spezifischen Widerstand des Körpers verbessert wird* In typischer Weise besteht der Körper 12 aus einem mit Lanthan dotierten Bariumtitanatmaterial der empirischen Formel Ba pb mnLa nm^T Ε^η solches Widerstandsmaterial
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besitzt bei Raumtemperatur einen spezifischen Widerstand von etwa 36 Ohm-cm, eine Curie-Temperatur von etwa 1400C und es zeigt beim Erhitzen über seine Anomalietemperatur auf etwa 2000C einen scharfen, anormalen Anstieg des spezifischen Widerstands auf etwa 10 Ohm-cm.
Gemäß der Erfindung besitzen die Endflächen 16 und 18 des Widerstandskörpers 12 Schlitze oder Einkerbungen 22, die eine kurze Strecke in die Wände 20 zwischen einige der Durchlässe 14 an den Durchlaßenden hineinreichen, so daß jeder Schlitz mit mindestens zwei der Durchlässe in Verbindung steht und so daß bestimmte Gruppen von Durchlässen durch solche Schlitze miteinander verbunden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden beispielsweise abwechselnde Durchlässe 14a durch eine Anzahl von Schlitzen 22 miteinander verbunden, die zwischen Paaren der Durchlässe 14a an einem Ende 16 des Widerstandskörpers 12 angebracht sind, wie dies Fig. 1 zeigt. Die anderen Körper durchlässe 14b sind in ähnlicher Weise miteinander durch entsprechende Schlitze (nicht dargestellt) miteinander verbunden, die sich zwischen Paaren der anderen Durchlässe am entgegengesetzten Ende 18 des Widerstandskörpers befinden.
Gemäß der Erfindung sind die Innenwände der Durchlässe des Widerstandskörpers mit einer haftenden, elektrischleitenden Schicht 24 überzogen, welche mit dem Material des Widerstandskörpers 12 einen ohmschen Kontakt bildet. Die ohmschen Kontaktschichten 24 (durch Strichelung in Fig. bis 3, 5 und 6 angezeigt) sind elektrisch zu bestimmten Gruppen miteinander durch elektrischleitende Verbindungsmittel 26 (ebenfalls durch Strichelung angezeigt) verbunden, wobei diese Mittel 26 sich in den Schlitzen 22 an den Enden der Körperdurchlässe befinden. Vorzugsweise sind z.B. die ohmschen Kontakte 24 in abwechselnden Durchlässen 14a elektrisch durch leitende Verbindungen 26 in den Schlitzen
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an einem Ende 16 des Widerstandskörpers verbunden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die ohmschen Kontakte 24 in den anderen Durchlässen 14b sind elektrisch miteinander durch entsprechende Verbindungsmittel in ähnlichen Schlitzen (nicht dargestellt) verbunden, die sich zwischen Paaren dieser anderen Durchlässe 14b am entgegengesetzten Ende 18 des Widerstandskörpers befinden. Vorzugsweise bestehen die die Gruppen ohmscher Kontakte in den Durchlässen 14a und in den Durchlässen 14b verbindenden elektrischen Mittel aus einem elektrischleitenden metallischen Uberzugsmaterial, das an dem Material des Widerstandskörpers 12 innerhalb der Schlitze 22 haftet. Siehe Fig. 2 und 3. In typischer Weise wird z.B. das zur Bildung der ohmschen Kontakte 24 verwendete Uberzugsmaterial ebenfalls zur Bildung der Verbindungen 26 verwendet/ jedoch braucht das Verbindungsmittel 26 natürlich nicht mit dem Material des Widerstandskörpers einen ohmschen Kontakt zu bilden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10 befinden sich die elektrischleitenden Anschlußmittel 28 und 30 in elektrischem Kontakt mit den jeweiligen Gruppen von miteinander verbundenen Kontakten 24 in den Durchlässen des Körpers. Vorzugsweise haftet z.B. ein überzug 28 aus elektrischleitendem Metall an einer Seite 32 des Widerstandskörpers und ein oder "mehrere Schlitze 34 sind so angeordnet, daß sie in Wände 20a von mindestens einem der alternierenden Durchlässe 14a sich erstrecken, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Schlitze 34 enthalten elektrischleitende Verbindungsmittel 36, welche den Anschlußüberzug 28 elektrisch mit der Gruppe von miteinander verbundenen Kontakten 24 in den alternierendai Durchlässen 14a verbinden. Ein gleicher Überzug 30 haftet auch an der Körperseite 32, er ist von dem Anschluß 28 elektrisch isoliert und durch leitende Verbindungsmittel (nicht dargestellt) in den Schlitzen 38 elektrisch mit der Gruppe
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von miteinander verbundenen ohmschen Kontakten in den anderen,. Durchlässen 14b verbunden. Gegebenenfalls können auch die Anschlüsse 28 und 30 auf jeweils entgegengesetzten Seiten 32 und 33 des Widerstandskörpers gebildet werden, um eine leichtere Bildung der Anschlüsse zuzulassen und gleichzeitig das Risiko zu verringern, daß die Anschlüsse bei ihrer Bildung versehentlich miteinander verbunden werden. Bei dieser Anordnung des Widerstandsheizelements 10 können die Anschlüsse 28 und 30 in einfacher Weise in einem elektrischen Stromkreis in Reihe geschaltet werden, so daß elektrischer Strom von den ohmschen Kontaktschichten 24 einer Polarität in den alternierenden Durchlässen 14a durch die dünnen Stege 20 des Widerstandskörper s zu ohmschen Kontakten 24 entgegengesetzter Polarität in den anderen benachbarten Durchlässen 14b fließen kann, wie dies nachstehend besprochen wird.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Körper 12 mit den Durchlässen 14 und mit den Schlitzen 22, 34 und 38 und dergleichen auf beliebige übliche Weise hergestellt, wie dies schematisch mit 40 in Fig. 4 bezeichnet ist. Vorzugsweise wird z.B. der Körper nach üblichen Formverfahren, wie sie in der US-Patentschrift 3 790 654 beschrieben sind, hergestellt. Vorzugsweise werden auch die Schlitze 22, 34 und und dergleichen in dem Körper auf beliebige übliche Weise während dieses Formprozesses gebildet. Andererseits kann der Körper 12 jedoch auch mit den Durchlässen 14 darin geformt und die genannten Schlitze dann in den Körper eingeschnitten oder eingeschliffen oder auf andere übliche Weise angebracht werden. Gegebenenfalls kann auch ein Körper mit Durchlässen größerer Länge hergestellt und dann in kürzere Stücke unter Bildung vieler Körper 12 zerschnitten werden. Die genannten Schlitze werden dann in die Körper wie vorstehend beschrieben eingeschnitten. Wenn der Widerstandskörper mit einer geraden Anzahl von Durchlässen 14 hergestellt wird, werden die genannten
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Schlitze vorzugsweise in den entgegengesetzten Enden Körpers gebildet, so daß die entgegengesetzten Enden Spiegelbilder voneinander bilden, um so die Herstellung und die anschließende Bearbeitung der Widerstandskörper zu erleichtern. Gemäß der Erfindung werden die ohmschen Kontaktschichten 24 und die verbindenden Überzüge 26 und dergleichen sowie die* Anschlüsse 28 und 30 und die zusätzlichen Verbindungsschichten 36 und dergleichen auf den Widerstandskörper 12 erfindungsgemäß auf beliebige übliche Weise aufgebracht, wie dies schematisch mit 42 in Fig. 4 bezeichnet ist. Das heißt, die Überzugsmaterialien werden aufgesprüht, aufgebürstet, nach Schmelztauchverfahren oder durch chemische Abscheidung oder dergleichen aufgebracht, wobei gegebenenfalls temporäre Masken verwendet werden können, was in den Rahmen der Erfindung fällt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Überzüge am einfachsten durch Aufsprühen oder dergleichen aufgebracht, wie dies schematisch mit 44 in Fig. 5 dargestellt ist, so daß die Materialien der Überzüge die Wände 20 der Durchlässe bedecken und in die Schlitze 22 und auf die Enden 16 und 18 des Körpers aufgetragen werden. Vorzugsweise werden die auf den Innenwänden der Durchlässe des Widerstandskörpers abgeschiedenen überzüge in üblicher Weise wärmebehandelt, um mit dem keramischen Material des Widerstandskörpers verbesserte ohmsche Kontakte zu ergeben. Da solche Überzugsmaterialien bekannt und z.B. in der US-Patentschrift -3 676 211 beschrieben sind, werden sie hier nicht näher erläutert; natürlich sind die Überzüge elektrischleitend, die überzüge auf den Wänden der Durchlässe befinden sich mit dem Körpermaterial in ohmschem Kontakt, die Anschlüsse haften an dem Körper und die die Verbindungen" der einzelnen Gruppen bildenden Überzüge befinden sichln den Schlitzen 22, 36 und 38, um die gewünschten Gruppen der ohmschen Kontakte miteinander und mit den Anschlußklemmen elektrisch zu verbinden.
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Gemäß der Erfindung werden die Enden des Widerstandskörpers vorzugsweise dann noch auf beliebige übliche Weise behandelt, wie dies mit 46 in Fig. 4 bezeichnet ist, um etwaige Überschüsse des verbindenden Überzugsmaterials von den Enden des Widerstandskörpers außerhalb der Schlitze 22 und dergleichen zu entfernen. Vorzugsweise werden z.B. die die Verbindungen besorgenden Überzugsmaterialien großzügig auf den Enden des Widerstandskörpers aufgebracht, so daß das leitende Verbindungsmaterial sich bestimmt in allen genannten Schlitzen des Körpers befindet und daß im wesentlichen alle ohmschen Kontakte 24 mit allen anderen Kontakten an jedem Ende des Körpers verbunden sind. Die Enden 16 und 18 des Körpers werden dann in üblicher Weise abgeschliffen, wie dies mit 48 in Fig. 6 bezeichnet ist, um so Verbindungsmaterial von den Körperenden zu entfernen, während das Material in den Schlitzen 22, 34 und 38 verbleibt, um so gewünschte Paare ohmscher Kontaktüberzüge 24 miteinander zu verbinden und um diese Überzüge mit den Anschlüssen 28 und 30 zu verbinden.
Nach diesem Verfahren läßt sich der Widerstandskörper leicht mit den gewünschten Durchlässen und Schlitzen darin formen. Die gewünschten Uberzugsmaterialien sind leicht aufbringbar und bei Anwendung einer einfachen Abschleifstufe oder dergleichen wird jeder Überschuß an verbindendem Überzugsmaterial leicht und zuverlässig entfernt, wobei die in den gewünschten Gruppen zusammengeschlossnen ohmschen Kontakte zurückbleiben. Da die Enden des Widerstandskörpers frei von hochstehenden Anschlußflächen oder dergleichen sind, läßt sich der Widerstandskörper leicht und zuverlässig herstellen. Er besitzt auch keine zum Abplatzen oder Abblättern neigenden Teile, so daß der Körper leicht bei der späteren Bearbeitung und Verwendung zu handhaben ist, ohne daß ein zu großes Risiko für Beschädigung durch Abplatzen besteht. Die Wände der Durchlässe können beliebig dünn gemacht werden und keine ander-
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weitig unerwünschte Wandstärke muß zur Anbringung von Anschlußflachen oder dergleichen an den Enden der Durchlässe des Körpers vorgesehen werden. Das heißt, die Wände der Durchlässe besitzen über ihre ganze Länge bis zu den Enden 16 und 18 des Widerstandskörpers die gleiche Dicke. Die Vorrichtung kann daher gewünschtenfalls einen sehr niedrigen Anfangswiderstand ergeben und erfordert zur Erzielung einer gewünschten Wärmeleistung nur ein begrenztes Volumen des keramischen Materials.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung besitzen die Durchlässe 14 vorzugsweise abgerundete Ecken/ wie dies in Fi. 1 dargestellt ist, und die Schlitze 22 und dergleichen sind, wie in Fig. 1 gezeigt, so angeordnet und bemessen, daß sie eine beträchtliche Menge des verbindenden Überzugsmaterials aufnehmen, jedoch daß die die elektrischen Verbindungen ergebenden Überzugsmaterialien in den Schlitzen einen Abstand s relativ zu benachbarten ohmschen Kontaktschichten 24 besitzen, welcher dem Abstand s' der Kontakte voneinander vergleichbar ist. Vorzugsweise sind auch eine große Vielzahl der Schlitze 22, 34 und 38 und dergleichen vorgesehen, so daß eine Fülle von Verbindungen zwischen gewünschten Gruppen der Kontakte zur Verfügung steht, wie mit 22a in Fig. 1 angezeigt ist, und daß eine Fülle von Verbindungen zwischen den Kontakten und den Anschlußklemmen besteht. Auf diese Weise wird eine verbesserte Zuverlässigkeit der gewünschten Verbindungen zwischen Gruppen von Kontakten erzielt; die Strombelastung von den Anschlußklemmen zu den einzelnen Kontaktschichten 24 übersteigt nie die Kapazität der Verbindungsüberzüge und eine zu starke Erhitzung oder dergleichen des keramischen Widerstandsmaterials angrenzend an die Verbindungsschlitze wird vermieden.
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Claims (12)

  1. Patentanwälte Dipl.-lng. Dipl.-lng. Dlpl.-Chem. G. Leiser E. Prinz Dr. G. Hauser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60
    TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
    13500 North Central Expressway
    Dallas, Texas / V.St.A.
    Unser Zeichen: T 3327
    29. April 1980
    Patentansprüche
    [ 1J Widerstandsheizvorrichtung mit einem Körper aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von den Körper nebeneinander in einem Abstand zueinander in einem bestimmten Muster durchquerende Durchlässe, welche dünne Stege aus dem Widerstandsmaterial mit etwa gleichmäßiger Dicke zwischen benachbarten Durchlässen von einem Ende zum anderen des Widerstandskörpers bilden, wobei dieser Körper in den Stegen an Enden der Durchlässe derart angeordriete Schlitze aufweist, daß diese mit bestimmten Paaren der Durchlässe in Verbindung stehen, weiter gekennzeichnet durch elektrischleitende Mittel an Innenwänden der Körperdurchlässe in ohmschem Kontakt mit dem Widerstandsmaterial und in diesen Schlitzen angeordnete Verbindungsmittel, welche bestimmte Gruppen dieser ohmschen Kontakt miteinander verbinden, so daß bei Einschluß von Gruppen der Kontaktmittel in einen Stromkreis Strom durch dünne Stege aus Widerstandsmaterial zwischen ohmschen Kontakten entgegengesetzter Polarität in benachbarten Körperdurchlässen fließt.
    Dr.Ha/Ma
    03004670818
    _ 2 _ 3018725
  2. 2. Widerstandsheizvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf Seitenteilen des Widerstandskörpers angeordnete elektrischleitende Anschlußmittel, durch zusätzliche Schlitze in diesen Seitenteilen des Körpers, die in mindestens einige der Durchlässe an deren Enden hinein verlauf en, und durch zusätzliche elektrischleitende Verbindungsmittel, die in zusätzlichen Schlitzen angeordnet sind und die Anschlußmittel mit den jeweiligen Gruppen ohmscher Kontakte verbinden.
  3. 3. Selbstregulierende Widerstandsheizvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Körper aus keramischem Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands, das einen scharfen, anormalen Anstieg des spezifischen Widerstands beim Erhitzen auf eine vorherbestimmte Temperatur zeigte wobei der Körper eine Vielzahl von zwischen seinen Enden nebeneinander mit einem Abstand voneinander in einem bestimmten Muster verlaufende Durchlässe bstitzt, wobei diese Durchlässe dünne Stege aus Widerstandsmaterial bilden, die etwa gleichmäßig dick zwischen benachbarten Durchlässen von einem Ende zum anderen des Widerstandskörpers verlaufen, wobei der Körper erste Schlitze an einem Ende in diesen Stegen aus Widerstandsmaterial an den Enden abwechselnder Körperdurchlässe aufweist, so daß diese jeweiligen ersten Schlitze mit bestimmten Paaren abwechselnder Durchlässe in Verbindung stehen, während der Körper zweite Schlitze an seinem entgegengesetzten Ende in den Stegen aus Widerständsmaterial an den Enden dieser Körperdurchlässe aufweist, so daß die jeweiligen zweiten Schlitze mit bestimmten Paaren dieser anderen Durchlässe in Verbindung stehen, wobei Innenwände der Körperdurchlässe überzüge aus elektrischleitendem Material besitzen, das in ohmschem Kontakt mit dem Material des Widerstandskörpers steht und wobei elektrischleitende
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    überzüge an dem Widerstandsmaterial innerhalb der ersten Schlitze haften, wobei dieses Material die ohmschen Kontaktüberzüge in den abwechselnden Körperdurchlässen miteinander und mit diesen zweiten Schlitzen verbindet, welch letztere die ohmschen Kontaktüberzüge in den anderen Körperdurchlässen elektrisch miteinander verbinden, so daß, wenn diese miteinander verbundenen Gruppen von Kontaktüberzügen in einen Stromkreis eingebracht werden, Strom durch die dünnen Stege aus Widerstandsmaterial zwischen ohmschen Kontaktüberzügen entgegengesetzter Polarität in benachbarten Durchlässen unter Erzeugung von Wärme fließt und so eine Selbstregulierung und Stabilisierung der Temperatur mit zunehmendem spezifischem Widerstand des Materials des Wide-rstandskörpers zuläßt.
  4. 4. Widerstandsheizvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Paar aus elektrischleitendem Überzugsmaterial bestehende Anschlüsse an Seitenteilen des Widerstandskörpers mit zusätzlichen Schlitzen in diesen Seitenteilen des Körpers, die in mindestens einige der abwechselnden Durchlässe und einige dieser anderen Durchlässe an deren Enden hineinreichen, und weiter gekennzeichnet durch zusätzliche elektrischleitende, an dem Widerstandskörper innerhalb dieser zusätzlichen Schlitze befindlichen Material haftende Verbindungsmittel, welche die Gruppe ohmscher Kontaktüberzüge in den abwechselnden Durchlässen und die Gruppe ohmscher Kontaktüberzüge in diesen anderen Durchlässen mit den jeweiligen Anschlüssen der Vorrichtung verbinden.
  5. 5. Widerstandsheizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Außenseiten des Widerstandskörpers verlaufenden Durchlässe relativ dickere Außenwände besitzen als die dünnen Stege aus Widerstandsmaterial zwischen benachbarten Durchlässen in dem Körper, um so die
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    physikalische Festigkeit einer Vorrichtung mit bestimmten Eigenschaften des spezifischen Widerstands zu verbessern.
  6. 6. Widerstandsheizvorrichtung nach Anspruch 5/ dadurch gekennzeichnet, daß das die Anschlüsse bildende Überzugsmaterial· an zwei Teile der gleichen Seite des Widerstandskörpers haftet, um so das Paar Anschlüsse in einem elektrisch isolierten Abstand voneinander auf einer Seite des Widerstandskörpers zu bilden.
  7. 7. Widerstandsheizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der zusätzlichen Verbindungsmittel jede dieser Gruppen ohmscher Kontaktüberzüge mit den jeweiligen Anschlüssen der Vorrichtung elektrisch verbindet.
  8. 8. Widerstandsheizvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch elektrischleitende Verbindungsüberzüge in mindestens einigen der ersten und zweiten Schlitze, welche zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung eine überzählige elektrische Verbindung von einigen dieser ohmschen
    ν Kontaktüberzüge in den Gruppen von miteinander verbundenen Kontaktüberzügen ergeben.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung einer Widerstandsheizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet/ daß man einen Körper aus Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands mit einer Vielzahl von Durchlässen herstellt, die durch den Körper nebeneinander in einem Abstand voneinander unter Bildung dünner Stege aus Widerstandsmaterial etwa gleicher Dicke zwischen benachbarten Durchlässen von einem Ende zum anderen des Widerstandskörpers verlaufen, wobei in diesen Stegen an den Enden der Durchlässe Schlitze angeordnet sind," so daß diese jeweiligen
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    b —
    Schlitze mit bestimmten Paaren der Durchlässe in Verbindung stehen, daß man elektrischleitende Mittel auf Innenwänden der Körperdurchlässe in ohmschem Kontakt mit dem Material des Widerstandskörpers abscheidet und in den Schlitzen elektrischleitende Verbindungsmittel anbringt, welche bestimmte Gruppen dieser ohmschen Kontaktmittel miteinander verbinden, so daß, wenn diese Gruppen von Kontaktmitteln in einen Stromkreis eingebracht werden, Strom durch dünne Stege aus Widerstandsmaterial zwischen ohmschen Kontaktmitteln entgegengesetzter Polarität in benachbarten Körperdurchlässen fließt.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischleitenden Verbindungsmittel aus elektrischleitendem Überzugsmaterial bestehen, das auf den Enden des Widerstandskörpers zur Aufnahme in den Schlitzen für die elektrische Verbindung dieser ohmschen Kontaktmittel abgeschieden wird, und daß Endteile des Widerstandskörpers zur Entfernung dieses Verbindungsmaterials von Endteilen des Körpers außerhalb der Schlitze abgeschliffen werden, so daß diese zu bestimmten Gruppen verbundenen ohmschen Kontaktüberzüge zurückbleiben.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper zusätzliche Schlitze in Seitenteilen aufweist, die in mindestens einige der Durchlässe an Enden der Durchlässe hineinreichen, daß elektrischleitende Anschlüsse bildende Überzugsmittel auf diesen Seitenteilen des Körpers unter Bildung eines Paars Anschlußklemmen für die Vorrichtung vorgesehen werden, und daß zusätzliche, elektrischleitende Verbindungsmittel in den zusätzlichen Schlitzen angeordnet werden, welche die Anschlüsse mit den jeweiligen Gruppen ohmscher Kontakte elektrisch verbinden.
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  12. 12. Verfahren zur Herstellung einer seblstregulierenden Widerstandsheizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Körper aus einem keramischen Widerstandsmaterial mit positivem Temperaturkoeffizient des Spezifischen Widerstands herstellt, wobei dieses Material einen scharfen, anormalen Anstieg des spezifischen Widerstands beim Erhitzen auf eine vorherbestimmte Temperatur zeigt, und wobei dieser Körper eine Vielzahl von nebeneinander im Abstand voneinander durch ihn verlaufende Durchlässe aufweist, die die dünnei,. etwa gleichmäßig dicke Stege aus Widerstandsmaterial zwischen benach-; barten Durchlässen von einem Ende des Widerstandskörpers zum anderen bilden, wobei dieser Körper erste Schlitze an einem Ende aufweist, die in die Stege aus Widerstandsmaterial an den Enden abwechselnder Körperdurchlässe hineinreichen, so daß jeweils erste Schlitze mit bestimmten Paaren dieser alternierenden Durchlässe in Verbindung stehen, und daß man zweite Schlitze an dem entgegengesetzten Ende des Körpers anbringt, die in die Stege aus Widerstandsmaterial an den Enden der anderen Durchlässe hineinreichen, so daß die jeweiligen zweiten Schlitze mit bestimmten Paaren der anderen Durchlässe in Verbindung stehen, und daß man zusätzliche Schlitze in Seitenteilen des Körpers vorsieht, die in einige der Körperdurchlässe an deren Enden hineinreichen, daß man elektrischleitende Mittel auf Innenwänden der Körperdurchlässe in ohmschem Kontakt mit dem Material des Widerstandskörpers abscheidet, elektrischleitende, Anschlüsse bildende Überzüge auf den Seitenteilen des Körpers unter Bildung eines Paars von Anschlüssen für die Vorrichtung abscheidet, elektrischleitende Verbindungsüberzüge auf den Enden des Widerstandskörpers in diesen ersten, zweiten und zusätzlichen Schlitzen abscheidet, wobei dieses Material an dem Material des Widerstandskörpers innerhalb der in diesen Schlitzen
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    in elektrischer Verbindung mit den ohmschen Kontaktüberzügen und den Anschlüsse bildenden Überzügen haftet, und daß man die Enden des Widerstandskörpers unter Entfernung des verbindenden Überzugsmaterials außerhalb der Schlitze abschleift, so daß die ohmschen Kontaktüberzüge in den alternierenden Durchlässen unter Verbindung miteinander und mit einem der Anschlüsse zurückbleiben und die ohmschen Kontaktüberzüge in den anderen miteinander verbundenen Durchlässen und dem anderen Anschluß der Vorrichtung ebenfalls zurückbleiben.
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