DE361875C

DE361875C - Resistance body for electrical heating and warming devices, hot wire measuring instruments, rheostats and the like. like

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Publication number: DE361875C
Application number: DEP40063D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1920-02-19
Filing date: 1920-06-22
Publication date: 1922-10-19

Description

Widerstandskörper für elektrische Heiz- und Wärmeapparate, Hitzdrahtmeßinstrumente, Rheostate u. dgl. Bei elektrischen Heiz- und Wärmeapparaten, Hitzdrahtmeßinstrumenten, Rheostaten u. dgl. mit Widerstandsdrähten ist es sehr wichtig, daß der .Stromleiter bei großem spezifischen Widerstand eine möglichst hohe Strombelastung vertrage, d:.. 1i. die Gefahr des Durchbrennens: auch bei Überlastung mögliehst spät eintrete. Oft ist es auch wichtig, daß der Leitungsdraht oder das Leitungsband möglichst kurz: bemessen werden könne, d. h. möglichst wenig Raum beanspruche. Die Länge der Widerstandskörper kann verringert werden, wenn sie aus einem Stoff von höherem spezifischen Widerstand hergestellt sind. Dieser Maßnahme setzen aber die spezifischen Eigenschaften des Stoffes eine Grenze. Der Widerstand, welcher die von ihm verzehrte elektrische Energie in Wärme umwandelt,. erwärmt sich auch: selbst.. Wie hoch die Temperatur ist, auf welche sich der Widerstand bei einer gewissen Belastung erwärmt und auf welcher er für die Dauer der Belastung auch verharrt, hängt im allgemeinen von dem Wärmeabzabevermägen des Widerstandes, in erster Reihe von seiner Oberfläche und von der Zahl der durch den Widerstand verzehrten Watt ab. Der Widerstand soll daher immer derart bemessen werden, daß zur Ableitung der in ihrn entstehenden Wärme eine genügende Oberfläche zur Verfügung steht. Diese Temperatur könnte bei. nichtoxydi.erbaren Stoffen bis zur Erweichungstemperatur des Widerstandsdrahtes steigen; da aber die meisten Stoffe hei starker Glut sehr rasch oxydieren, muß diese Grenze aus Sicherheitsgründen, ferner zwecks größerer Haltbarkeit des Widerstandkörpers wesentlich unter dieser Temperatur gewählt werden.Resistance bodies for electrical heating and warming devices, hot wire measuring instruments, Rheostats and the like in electrical heating and warming devices, hot wire measuring instruments, For rheostats and the like with resistance wires, it is very important that the current conductor with high specific resistance tolerate the highest possible current load, d: .. 1i. the risk of burning out: enter as late as possible, even in the event of overload. It is also often important that the wire or ribbon be as short as possible: can be measured, d. H. Take up as little space as possible. The length of the drag body can be reduced if they are made of a substance of higher resistivity are made. However, this measure is set by the specific properties of the Matter a limit. The resistance that the electrical energy consumed by it converts into heat. also heats up: itself .. How high the temperature is, on which the resistor heats up at a certain load and at which it persists for the duration of the load, generally depends on the ability to dissipate heat of resistance, primarily from its surface and from the number of through the resistance consumed watts. The resistance should therefore always be measured in this way that there is a sufficient surface to dissipate the heat generated in it is available. This temperature could be at. non-oxidizable substances up to rise to the softening temperature of the resistance wire; but there most of the fabrics oxidize very quickly on strong embers, this limit must for safety reasons, furthermore, for the purpose of greater durability of the resistance body, substantially below this Temperature can be selected.

Gemäß vorliegender Erfindung kann nun die zulässige Belastung der Widerstandsdrähte unter ;gleichzeitiger Steigerung der Haltbarkeit. und Verminderung der A.bmessungen bedeutend erhöht werden, wenn der Widerstandskörper aus zwei oder mehreren Leitern ausgebildet wird, vori welchen der eine- hautatsächlich zur Leitung des Stromes,. der andere bzw. die anderen aber zur Abgabe der in: dem vorgenannten entwickelten Wärmeaa die Umgebung dienen. Dies wird am einfachsten erreicht, wenn der Widerstandsdraht mit ein bzw., mit mehreren anderer Drähten umwickelt wird. Dabei kann der Widerstandsdraht dünner bern:essen werden,. als es die Berechnung für einen einfachen Draht ergeben würde. Es wird z. B. statt eines Drahtes von 0,3 mm Durchmesser ein solcher von 0,23 mm genommen und mit einem anderen, z. B. von o,16 mm Durchinesser, derart umwickelt, daß ider dünnere Draht gewindeartig den dickeren Draht umgibt, wobei je nach dem angestrebten Zweck die Windungsdichte kleiner oder größer gewählt werden kann, so daß zwischen den Windungen kleinere oder größere Zwischenräume verbleiben oder aber die Windungen dicht nebeneinander gewickelt sind. Der Widerstandskörper besteht daher gewissermaßen aus einem »Wärmeentwicklungsdraht« und aus einem ihn umgebenden »Wärmeabc bedraht«, die zusammen den Widerstandskörper gemäß der Erfindung bilden.According to the present invention, the permissible load on the resistance wires can now be reduced, while at the same time increasing the durability. and reduction of the dimensions can be increased significantly if the resistance body is formed from two or more conductors, in front of which the one actually conducts the current. the other or the others, however, serve to give off the heat aa developed in the above-mentioned environment. The easiest way to do this is to wrap one or more other wires around the resistance wire. The resistance wire can be thinner amber: eat. than the calculation for a simple wire would give. It is z. B. instead of a wire of 0.3 mm diameter taken such a 0.23 mm and with another, z. B. of 0.16 mm diameter, wrapped in such a way that the thinner wire thread-like surrounds the thicker wire, depending on the intended purpose, the winding density can be selected smaller or larger, so that smaller or larger spaces remain between the turns or the Turns are wound close together. The resistance body therefore consists to a certain extent of a "heat generation wire" and a "heat dissipation wire" surrounding it, which together form the resistance body according to the invention.

Wenn nun der -Querschnitt des Wärmeabgabedrahtes auch verhältnismäßig groß gewählt wird - was mit Rücksicht auf die oben angegebenen Zwecke vorteilhaft erscheint -, geht durch diesen Draht nur ein verhältnismäßig geringer Teil des Gesamtstromes. Im obigen Beispiel ist der Widerstand des gestreckt gedachten Wärmeabgabedrahtes pro Meter etwa zweimal so groß als der des Wärmeentwicklungsdrahtes, und wenn angenommen wird, daß der erstere so dicht gewickelt ist, daß die Länge des den Wärmeentwicklungsdraht umgebenden Wärineabgabedrahtes das Siebenfache der Länge des Wärmeentwicklungsdrahtes beträgt, so wird. der Widerstand des Wärmeabgabedrahtes das Vierzehnfache des Widerstandes des Wärmeentwicklungsdrahtes .ausmachen, so daß demnach ein vierzehnmal schwächerer Strom durch diesen Draht strömt. Der resultierende Widerstand des ganzen Systems ist daher nur wenig kleiner als der des Wärmeentwicklungsdrahtes an sich. Die Wärmeabgabefläche dieses Widerstandskörpers ist aber sehr groß, er gibt daher schon auf einer verhältnismäßig kurzen Strecke viel Wärme an die Umgebung :ab. Es kann demnach das System unter viel größerer Belastung arbeiten als ein den gleichen Raum einnehmender einfacher glatter Draht. Nach vorgenommenen Versuchen kommt z. B. ein den obigen Angaben gemäß dimensionierter Widerstandskörper in' Luft bei derselben Stromstärke in Kirschrotglut wie ein aüs demselben Stoff hergestellter gewöhnlicher Draht von 0,30 mm Durchmesser, der einen 1 - 7 mal so. großen Querschnitt und daher einen 1 - 7 mal kleineren Widerstand besitzt.. Der Widerstand des ganzen Widerstandskörpers ist dabei noch immer i - 5 mal größer als der des erwähnten glatten Drahtes, so daß bei einer Kirschrotglut von - der gleichen Temperatur der erstere bei' derselben Länge und derselben Stromstärke i - 5 mal soviel Watt absorbiert als ein gewöhnlicher Draht von 0,30 mm. Gemäß dieser Messung wurde also die erforderliche Länge des leitenden Körpers durch die Verwendung des neuen Widerstandskörpers mit rund ein Drittel vermindert. Die Widerstandskörper können sowohl gestreckt als spiralisiert im Apparat angeordnet werden.If the cross-section of the heat dissipation wire is also chosen to be relatively large - which appears to be advantageous with regard to the purposes indicated above - only a relatively small part of the total current goes through this wire. In the above example, the resistance of the elongated heat dissipating wire per meter is about twice that of the heat generating wire, and if it is assumed that the former is wound so tightly that the length of the heat dissipating wire surrounding the heat generating wire is seven times the length of the heat generating wire, so will. the resistance of the heat dissipating wire is fourteen times the resistance of the heat generating wire .ausmachen, so that a fourteen times weaker current flows through this wire. The resulting resistance of the entire system is therefore only slightly smaller than that of the heat development wire itself. The heat emission surface of this resistance body is very large, so it gives off a lot of heat to the environment over a relatively short distance. The system can therefore work under much greater load than a simple, smooth wire occupying the same space. After attempts are made z. B. a resistance body dimensioned according to the above information in air at the same current strength in cherry red glow as an ordinary wire of 0.30 mm diameter made from the same material, which has a 1 - 7 times as much. large cross-section and therefore has a resistance 1-7 times smaller. The resistance of the whole resistor body is still i - 5 times greater than that of the smooth wire mentioned, so that with a cherry red glow of - the same temperature the former at the same Length and the same amperage i - 5 times as many watts as an ordinary wire of 0.30 mm. According to this measurement, the required length of the conductive body was reduced by around a third by using the new resistor body. The resistance bodies can be arranged in the apparatus either stretched or in a spiral.

Über Kirschrotglut oxydieren sich die meisten Leiter heftig infolge der Einwirkung der Luft. Bei 'dem neuen Widerstandskörper tritt diese Erscheinung viel später und in viel geringerem Maße auf. Gemäß den vorgenommenen Versuchen widersteht ein Widerstandskörper von den oben angegebenen Dihnensionen bei der gleichen Stromstärke, aber einer anderthalbfachen Wattbelastung pro Längeneinheit bedeutend, j a sogar vielfach längere Zeit dem Durchbrennen als ein glatter Draht von 0,30 mm Durchmesser, so daß auf diese Weise Apparate von viel längerer Lebensdauer erhalten werden als die gewöhnlichen, mit einfachen glatten Drähten versehenen Apparate.Most conductors oxidize violently from the action of the air over the glow of red cherry. In the case of the new resistance body, this phenomenon occurs much later and to a much lesser extent. According to the tests carried out, a resistance body of the dimensions given above withstands the same current intensity, but a one and a half times watt load per unit length significantly, even many times longer than a smooth wire of 0.30 mm diameter, so that in this way apparatus of much longer life than the ordinary apparatus provided with simple smooth wires.

Indem hier nicht so hohe Temperaturen auftreten, daß die Gefahr des Legierens und damit der Bildung von Legierungen von niedrigerem Schmelzpunkt vorliegen würde, können zur Herstellung des Wärmeentwicklungs- und des Wärmeabgabedrahtes auch voneinander verschiedene :Stoffe benutzt werden. Zweckmäßig können auch Stoffe gewählt werden, die durch die auf der Oberfläche entstehende anfängliche Oxydschicht vor weiterer, tiefer gehender Oxydation geschützt werden.By not having temperatures that are so high that the risk of Alloying and thus the formation of alloys with a lower melting point would be used to make the heat generation and heat dissipation wires also different from each other: substances are used. Substances can also be useful be chosen by the initial oxide layer on the surface be protected from further, deeper oxidation.

Zwischen den Windungen des Wärmeabgabedrahtes ist der Übergangswiderstand groß genug, um die Windungen - wie dies in der Regel am vorteilhaftesten ist - auch ganz dicht nebeneinander verlegen zu können, besonders wenn Sorge getragen wird, daß die Oberfläche des W ärmeabgabedrahtes schon einigermaßen oxydiert sei, in welchem Falle das Verschweißen der Windungen auch bei höheren Temperaturen nicht eintritt. Wenn aber diese Oxydation nicht erwünscht oder nicht möglich ist, so läßt man zwischen den Windungen Zwischenräume, welche zur Verhinderung der infolge der Berührung entstehenden lokalen Kurzschlüsse und des bei höherer Temperatur evtl. möglichen Zusammenschweißens genügen.The transition resistance is between the turns of the heat dissipation wire big enough to make the turns - which is usually most beneficial - too to be able to lay very close to each other, especially if care is taken that the surface of the heat dissipation wire is already somewhat oxidized, in which If the coils are not welded together even at higher temperatures. But if this oxidation is not desired or not possible, then one leaves between spaces between the windings, which are used to prevent the resulting contact local short circuits and possible welding together at higher temperatures suffice.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht an den runden Querschnitt des Widerstandskörpers gebunden, es kann derselbe viehmehr irgendwelchen .anderen, z. B. quadratischen oder bandförmigen Querschnitt besitzen.The object of the invention is not to the round cross-section of the Resistance body bound, it can be the same cattle any .other, z. B. have a square or ribbon-shaped cross-section.

Wie erwähnt, ist die Abkühlungsfläche cles Widerstandskörpers pro Längeneinheit größer als die eines Drahtes, welcher Umstand bei konstanter Belastung eine Rolle spielt. Dagegen ist die Abkühlungsfläche pro Gewichtseinheit kleiner als bei glatten Drähten, was darin zum Ausdruck kommt, daß der neue Widerstandskörper längere Zeit zur Erwärmung auf eine gewisse Temperatur braucht, und daß der erwärmte Widerstandskörper, wenn die Wärmezuführung unterbrochen wird, zur Abgabe der in demselben aufgespeicherten Wärme an die Umgebung längere Zeit braucht als ein glatter Draht von gleicher Oberfläche. Bei Überlastungen von kurzer Dauer brennt daher der neue Widerstandskörper nicht so leicht durch als ein glatter Draht von gleichem Durchmesser. "Zufolge dieser Eigenschaft ist der neue Widerstandskörper zur Verwendung in elektrischen Meßinstrumenten mit großer Dämpfung (Hitzdrahtmeßinstrumente) besonders geeignet, denn die Einstellung der mit diesem Widerstandskörper versehenen Instrumente geht langsamer vor sich, und sie kehren langsamer in die Nullstellung zurück.As mentioned, the cooling area of the resistor body is pro Unit of length larger than that of a wire, which circumstance constant load plays a role. On the other hand, the cooling area is per unit weight smaller than with smooth wires, which is expressed in the fact that the new resistance body takes a long time to warm up to a certain temperature, and that the heated Resistance body, when the heat supply is interrupted, to release the in The same stored heat to the environment takes longer than a smooth one Wire of the same surface. In the case of overloads of short duration, the burns new resistance bodies do not pass through as easily as a smooth wire of the same type Diameter. "As a result of this property, the new resistor body is ready for use especially in electrical measuring instruments with great attenuation (hot wire measuring instruments) suitable, because the setting of the instruments provided with this resistance body goes more slowly and they return to the zero position more slowly.

Sämtliche Eigenschaften des neuen Widerstandskörpers können durch Änderung der Querschnittverhältnisse des Wärmeentwicklungs- und Wärmeabgabedrahtes sowie durch Änderung der Wingüngsdichte des Wärmeäbgabedrahtes innerhalb weiter Grenzen geändert werden.All properties of the new resistor body can through Change in the cross-sectional ratios of the heat generation and heat dissipation wire as well as by changing the density of the heat transfer wire within further Boundaries are changed.

Es wurde schließlich gefunden, daß der Wärmeent-,vicklungsdraht vor Oxydation bzw. vor dem Durchbrennen noch besser geschützt werden kann, wenn man die zwischen den Windungen des Wärmeabgabedrahtes befindlichen Fugen durch Einbringen eines feuerfesten Stoffes abdichtet. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Man kann z. B. den fertig ;gewickelten Widerstandskörper mit einer aus Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd, Kaolin o. dgl. und Wasserglaslösung oder einem anderen Bindemittel hergestellten Paste einreiben, welche in die Fugen zwischen den einzelnen Windungen eindringt und dadurch die Luft vom Wärmeentwicklungsdraht noch weitgehender abschließt. Versuche haben erwiesen, daß hierdurch die Lebensdauer des Widerstandskörpers wesentlich erhöht wird.It was finally found that the heat development wire before Oxidation or from burning through can be protected even better if one the joints between the windings of the heat dissipation wire by introducing them a fireproof material. This can be achieved in a number of ways. You can z. B. the finished; wound resistance body with one made of magnesium oxide, Aluminum oxide, kaolin or the like and water glass solution or another binder Rub the paste made into the joints between the individual turns penetrates and thereby closes the air from the heat generation wire even more extensively. Experiments have shown that this significantly increases the service life of the resistor body is increased.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Resistance body for electrical heating and warming devices, Hot wire measuring instruments, rheostats and the like, characterized in that it consists of two or several touching conductors of different resistance, of which the one mainly to conduct the current, the other or the other however serve to release the heat developed in the former to the surrounding medium. a. Resistance bodies for electrical heating and warming devices, hot wire measuring instruments, Rheostats and the like according to claim i, characterized in that it consists of heat development conductors which consists of one or more of the same or a different substance produced heat dissipation threads are wrapped. 3. Resistance body for electrical Heating and warming apparatus, hot wire measuring instruments, rheostats and the like according to claim i and 2, characterized in that the total resistance of the heat dissipating thread the multiple of that of the filament of heat generation. ¢. Resistance body according to Claims 1 to 3, characterized in that the heat development or heat release thread or both kinds of threads in the form of a wire, tape or the like. Are formed. 5. Resistance body according to claim 2 to 4, characterized in that the winding density of the wound heat dissipation thread is chosen such that the turns with each other stand in touch. 6. Resistance body according to claim 2 to q., Characterized in that that the winding density of the wound heat dissipation thread is selected in such a way that that there are gaps between the turns. 7. Resistance body after Claim i to 6, characterized in that the heat dissipation thread from on the surface oxidized metal. B. resistance body according to claim 2 to 7, characterized : marked that the joints between the individual turns of the wound Heat dissipation thread are filled with a refractory mass. G. Electric heating and heating apparatus, hot wire instruments, rheostats and the like with resistance bodies according to claims i to 8, characterized in that the resistance body in on and in a manner known per se, wound in a straight line or in a spiral shape in the apparatus is housed.