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Elektrischer Regelwiderstand Die Erfindung betrifft einen hochbelastbaren
elektrischen Widerstand für Regelapparate und Heizkörper, bestehend aus parallel
zur Längsachse des Tragkörpers oder in Form mehrgängiger Schraubenlinien an der
Oberfläche desselben angeordneter stromleitender Widerstandsstreifen oder -drähte,
oder aus einer dünnen leitenden, durch das Schoopsche Spritzverfahren, Kathodenzerstäubung
oder auf eine ähnliche Art auf einen isolierenden Tragkörper hergestellten Schicht.
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Die Erfindung bezweckt, den bei derartigen, in weiten Grenzen einstellbaren
Regelwiderständen großen Drahtverbrauch bedeutend herabzusetzen, und besteht darin,
daß der ganze Körper mit einer ihn umgebenden Wicklung umgeben ist, auf welcher
im Falle der Ausführung der Vorrichtung als Regelwiderstand die Bürsten des die
Stromübertragung bewirkenden Schiebers gleiten, wobei diese Wicklung aus zwei oder
mehr abwechselnd nebeneinanderliegenden oxydierten und blanken Drähten ausgeführt
ist. Diese Wicklung kann entweder runden Querschnitt haben oder aus einem hochkant
gestellten Metallbande derselben Querschnittsgröße in Form von dicht aneinanderliegenden
Windungen ausgeführt sein, wobei sie zur Vergrößerung der Wärmeableitung durch Konvektion
als Korbwicklung ausgebildet sein kann.
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Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist darin zu sehen, daß die
stromleitenden Streifen bei radialer Anordnung als Tragkörper zur Aufwicklung des
Drahtes dienen können, wodurch ein besonderer Kern aus keramischem oder sonstigem
Isoliermaterial vermieden wird. Diese stromleitenden Streifen können im Querschnitt
winkelförmig zueinander angeordnet sein und die Diagonalen eines Vielecks bilden.
In einer besonderen Ausführung können auch diese Streifen mit größeren oder kleineren
Löchern oder mit ausgestanzten und abgebogenen Leisten versehen sein.
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Der Erfindungsgegenstand wird an den folgenden Ausführungsbeispielen
noch näher erläutert.
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Fig. i zeigt einen Regelwiderstand mit isolierendem Tragkörper.
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Fig. 2 stellt einen Querschnitt des Regelwiderstandes nach Fig. i
dar.
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Fig.3 ist ein Widerstand mit besonderer Drahtbefestigung.
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Fig. q. ist ein Widerstand nach Fig. 3 mit schraubenförmiger Streifenanordnung.
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Fig. 5 stellt einen Regelwiderstand mit besonderer Wicklung dar.
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Fig.6 zeigt einen Regelwiderstand nach Fig. 5 mit Metallzylinder.
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Fig. 7 ist-- ein Regelwiderstand ohne isolierenden Träger.
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Fig. 8 ist ein Querschnitt des Regelwiderstandes nach Fig. 7.
Fig.
9 ist ein Regelwiderstand ohne isolierenden Träger mit Korbwicklung.
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Fig. io ist ein Querschnitt des Regulierwiderstandes nach Fig. 9.
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An dem Tragkörper i (Fig. i und 2) werden mittels dünner Ringstreifen
aus Kupferfolie q. oder auf irgendeine andere Weise in der Längsrichtung eine Anzahl
stromleitende Streifen angebracht, deren Größen den jeweilig zu erzielenden Belastungen
entsprechen.
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Werden z. B. längs des Tragkörpers in gleichen Abständen voneinander
zehn derartige Streifen :2 aus Nickelin von o,5 m Länge, 0,03 mm Dicke und
0,3 mm Breite angeordnet, die je einen Widerstand von 25 Ohm besitzen, so
wird der Gesamtwiderstand dieser zehn parallel geschalteten Streifen 2,5 Ohm betragen.
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Auf diesen Tragkörper mit den stromleitenden Streifen wird weiterhin
in der. Querrichtung ein dünner Widerstandsdraht 3 von etwa o,25 mm Dicke oder entsprechender
Stärke aufgeiwickelt. Dieser Wickeldraht kreuzt sich in jeder seiner Windung und
kommt in dichte metallische Berührung mit sämtlichen zehn obenerwähnten Streifen
2. Ist der Wickeldraht 3 oxydiert und dicht aneinander gewickelt, so muß die Oxydschicht
an den Berührungsstellen mit den Streifen 2 entfernt werden. In der Fig. i ist der
Wicklungsdraht 3 mit einer Oxydschicht 3' umgeben, welche an der Seite der Berührung
mit den Streifen 2 entfernt ist.
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Der Widerstand der äußeren Wicklung bleibt bei jeder Stellung des
mit seinen Bürsten auf derselben gleitenden Schiebers in Bezug auf den Streifenwiderstand
parallel geschaltet. Der Widerstand von beispielsweise 2ooo Ohm der Nicklinwicklung
von o,25 mm Durchmesser übt keine nennenswerte Wirkung auf den Gesamtwiderstand
von 2,5 Ohm der Streifen aus. Selbstverständlich kann dieses Verhältnis der Widerstandsgrößen
in den weitesten Grenzen bis zu i : i und sogar noch weiter geändert werden. Auf
diese Weise erhält man einen Regelwiderstand mit einem Gewichtsverbrauch an Metallwiderstand
in Höhe von ioo g, gegenüber einem Gewichtsverbrauch von ungefähr rooo g für einen
Regelwiderstand entsprechender Größe nach der bisher üblichen Bauart.
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Da die Wicklung die in den stromleitenden Streifen sich entwickelnde
Wärme ableitet und diese auf die gesamte Oberfläche des Regelwiderstandes verteilt
wird und da weiterhin die Oberflächengröße derjenigen eines bisher üblichen Regelwiderstandes
mit dickem Wickeldraht (in diesem Falle z. B. 2,5 mm Durchmesser) gleich groß ist,
so ist es klar, daß bei der gleichen zulässigen Temperatur an der Oberfläche des
Regelwiderstandes die Wattzahl und somit auch seine zulässige Stromstärke gleich
derjenigen eines Regelwiderstandes nach der bisher üblichen Bauart ist.
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Die stromleitenden Streifen 2 können dadurch eine größere Länge erhalten
als die bisher verwendeten, daß sie z. B. schraubenförmig auf dem Tragkörper angeordnet
werden. Je nach der erwünschten Länge können sie an den Tragkörper eine oder mehr
Windungen aufweisen und sich sogar untereinander kreuzen. Die Anzahl und die Abmessung
der Streifen müssen je nach der vorgeschriebenen Widerstandsgröße bemessen sein.
Der Drahtdurchmesser der äußeren Wicklung wird durch den gewünschten Grad der mechanischen
Festigkeit, durch die gewünschte Parallelwirkung mit dem Streifenwiderstand und
weiterhin durch die gewünschte: Kontaktzahl bestimmt.
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Durch die Anwendung einer solchen Bauart werden nun folgende Vorzüge
im Vergleich .zu den üblichen Widerstandsarten erzielt: i. Aufhebung der Selbstinduktionswirkung,
2. eine sanfte Regelung infolge der Verteilung des Widerstandes auf eine größere
Stufenzahl dank der größeren Zahl der Windungen, 3. die Möglichkeit einer einheitlichen
Herstellung durch die Verwendung eines Wicklungsdrahtes von gleichem Querschnitt
für verschiedene Stromstärken.
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In der Ausführung ohne Schieber können derartige Widerstände auch
als Belastungswiderstände und in entsprechender Schaltung auch als Anlaßwiderstände
benutzt werden.
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Auch bei rohrförmigen Widerstandsöfen kann das Erfindungsprinzip angewandt
werden. _ Fig. 3 und q. zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem Haereus-Ofen.
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An einem keramischen Tragkörper i ist in der Längsrichtung eine Anzahl
Streifen resp. Drähte 2 verhältnismäßig kleinen Querschnitts angeordnet, welche
an die an den Rohrenden sitzenden mit den Zuführungsdrähten 5 verbundenen Ringe
q. angeschlossen sind. Diese Streifen werden aus irgendeinem für diesen Zweck üblichen
Material, z. B. Platin-Chromnickel, hergestellt, indem ihre Anzahl und Größe je
nach der gewünschten Leistungsfähigkeit des Ofens oder Spannung des Speisenetzes
bemessen wird. Über -die Streifen werden dünne Drähte 3 mit einem kleinen Spielraum
zwischen je zwei benachbarten Windungen aufgewickelt.
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Fig. q. zeigt eine weitere Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Streifen 2 nicht parallel zur Zylinderachse des
Tragkörpers,
sondern schraubenförmig angeordnet sind.
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Es ist leicht zu ersehen, daß die Anordnungen gemäß Fig. 3 und q.
eine Reihe Vorzüge gegenüber der üblichen Bauart der rohrförmigen elektrischen Öfen
aufweist.
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Durch örtliche Störung, z. B. Risse, Durchbrennen o. dgl. eines oder
mehrerer Streifen 2 sowie auch der Wicklung q., versagt nicht die gesamte Heizwirkung.
Die Widerstandsmaterialmenge ist um ein Mehrfaches kleiner als bei den üblichen
Drahtwiderstands- bzw. bei den Polienheizkörperöfen.
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Weiter ist noch hervorzuheben, daß die vorliegende Ofenbauart sehr
leicht für eine ungleichmäßige Wärmeintensität an den verschiedenen Ofenteilen ausgebildet
werden kann, und zwar dadurch, daß man die Anzahl der Streifen :2 an den verschiedenen
Stellen verringert oder erhöht. Dasselbe gilt auch für Regel- und andere Widerstände.
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In Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet.
Die Wicklung nach Fig. r bietet einige Schwierigkeiten in bezug auf die Zuverlässigkeit
des Kontaktes an den Kreuzungssteilen der Streifen bzw. Drähte 2 mit jeder Windung
der Querwicklung 3. Die einwandfreie Wirkung des Regelwiderstandes ist nämlich von
dem Grade der Entfernung der Oxydschicht des Drahtes 3 abhängig. Die Breite der
von der Oxydschicht freizumachenden Oberfläche des Drahtes 3 ist von dessen Durchmesser
und der Dicke der Oxydschicht abhängig. Ist zuviel von der Oxydschicht entfernt,
so entstehen leicht Kurzschlüsse, zuwenig, so kann an einigen Kreuzungsstellen der
Wicklung mit den Streifen infolge des ungenügenden Kontaktes leicht Funkenbildung
entstehen.
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Fig.5 zeigt eine Ausführungsform der Wicklung, die frei von obigen
übelständen ist. Die Wicklung wird durch zwei parallel nebeneinanderliegende Drähte
ausgeführt, wobei der eine Draht 3 oxydiert und der andere Draht 3a blank ist (Fig.
5 und 6). Der oxydierte Draht hat den Zweck, die blanken Windungen voneinander zu
trennen.
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Zur Erhöhung der für eine bestimmte Widerstandsgröße möglichen Stromstärke
kann die Zahl und die Breite der Streifen z sowie auch ihr Abstand verkleinert bzw.
vergrößert werden. Als Grenzfall erscheint die Vereinigung sämtlicher Streifen in
eine kontinuierliche Zylinderfläche.
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Eine solche Ausführungsform zeigt Fig. 6, in der mit 3 und 3a die
oxydierten und blanken Wicklungen und mit ga der Metallzylinder bezeichnet ist.
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Es ist zweckmäßig, an Stelle eines Wicklungsdrahtes mit rundem Querschnitt
ein dünnes Metallband zu wählen. Durch diese Formgebung wird bei gleicher Länge
des Tragkörpers und gleicher Querschnittsgröße der Wicklung eine bedeutend größere
Wicklungsoberfläche bzw. Gesamtlänge dadurch erzielt, daß das Metallband in an sich
bekannter Weise hochkant aufgewickelt wird.
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Um die Wärmeableitung noch mehr durch Konvektionswirkung zu fördern
und somit die Leistungsfähigkeit des Widerstandes bei demselben Verbrauch an Widerstandsmaterial
zu vergrößern, kann man gemäß der Erfindung den isolierenden Tragkörper überhaupt
vermeiden.
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Fig.7 bis ro zeigen Ausführungsformen eines Regelwiderstandes ohne
isolierenden Tragkörper.
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In der Ausführungsform gemäß Fig. ; und 8 ist an den Seitenständern
27 mittels Schrauben 28, die zugleich auch als Klemmen für die eine Stromzuleitung
ausgebildet sind, .unter Zuhilfenahme von Isolierscheiben 29, 30 mittels.Schrauben
oder Nieten 31 eine Reihe von Metallstreifen 6, 7, 8 befestigt, die winklig zueinander
derart angeordnet sind, daß sie die Ecken eines Vielecks bilden - im vorliegenden
Falle die eines Sechsecks -, das dann mit dünnem Widerstandsdraht 3 umgeben wird.
An dieser Wicklung gleiten bei der Ausführung der Vorrichtung als Regelwiderstand
die Bürsten ro des Schiebers zz, der an dem die zweite Klemme 13 tragenden Stabe
12 verschoben werden kann.
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Die Streifen 6, 7 besitzen eine Reihe von Ausschnitten resp. Ausstanzungen
1q. mit abgebogenen Leisten 15 und evtl. noch größere Löcher 16, welche die Abkühlung
des ganzen Systems sehr beträchtlich begünstigen.
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Um die wärmeäbleitende Oberfläche der Wicklung 3 und die Luftzirkulation
noch weiter zu fördern, kann die Wicklung als Korbwicklung ausgeführt werden (Fig.9
und ro), bei der zwischen den einzelnen Drahtwindungen eine Anzahl von Luftzwischenräumen
entsteht. Die Zahl der stromleitenden Streifen kann beliebig erhöht und sämtliche
Streifen in die radialen Schlitze der besonderen Ringscheiben 17 eingesetzt werden,
von denen die erste und die letzte als volle Scheiben gestaltet sind und an den
Seitenständern 27 des Regelwiderstandes mittels Verschraubung 28 und Isolierscheiben
zg befestigt werden.
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Dabei können die Streifen entweder aus vollem Material bestehen oder
mit Öffnungen bzw. mit abgebogenen Leisten versehen sein.