DE607276C

DE607276C - High resistance with gas filling

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Publication number: DE607276C
Application number: DEL65905D
Authority: DE
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Priority date: 1926-05-19
Filing date: 1926-05-19
Publication date: 1934-12-20

Description

Hochohmwiderstand mit Gasfüllung Hochohmige Vakuumwiderstände besitzen vor anderen Widerständen den Vorzug, daß infolge der Abwesenheit von Gasen eine chemische Veränderung des Widerstandes nicht eintreten kann. Andererseits ist es ein Nachteil des Vakuums, daß bei stärkerer Belastung des Widerstandes die auftretende Erwärmung nur durch Wärmestrahlung, jedoch nicht gleichzeitig durch Wärmeleitung abgeführt werden kann.High-ohmic resistance with gas filling Have high-ohmic vacuum resistors over other resistances the advantage that due to the absence of gases a chemical change in resistance cannot occur. On the other hand it is a disadvantage of the vacuum that when the resistance is heavily loaded the occurring Heating only through thermal radiation, but not at the same time through thermal conduction can be discharged.

Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn man die in üblicher Weise evakuierten Widerstände nachträglich mit einer Gasfüllung versieht. Besonders eignen sich hierzu solche Gase, welche chemisch träge sind. Gereinigter Wasserstoff ist für diesen Zweck sehr geeignet, besonders wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit. Wohl sind Eisendraht- (also niedrigohmige) Widerstände bekannt, die in Glasbehältern untergebracht sind und bei denen man die Luft des Glasbehälters zunächst durch Füllung mit einem anderen Gas, wie tgchnischem, ungereinigtem Wasserstoff, zunächst in der Konzentration der chemisch wirksamen Stoffe verringert hat, um nachträglich das Gasgemenge durch teilweises Auspumpen auf den gewünschten Druck zu bringen.This disadvantage can be avoided if you use them in the usual way subsequently provides evacuated resistors with a gas filling. Particularly suitable gases that are chemically inert are used for this purpose. Purified hydrogen is very suitable for this purpose, especially because of its high thermal conductivity. Iron wire (i.e. low-ohmic) resistors are well known in glass containers are housed and in which the air of the glass container is initially filled with another gas, such as technical, unpurified hydrogen, initially in the The concentration of the chemically active substances has decreased, in order to subsequently reduce the risk Bring the gas mixture to the desired pressure by partially pumping it out.

Jene niedrigohmigen Eisen-Wasserstoff-Widerstände sind keine Ohmschen Widerstände. Ihr Widerstandswert fällt vielmehr tnit wachsender Spannung, und zwar durch die kombinierte Wirkung des Wasserstoffs mit dem Eisen von hohem Temperaturkoeffizienten in solcher Weise, daß bei veränderlicher Spannung der jeweils fließende Strom im wesentlichen konstant bleibt.Those low-ohmic iron-hydrogen resistors are not ohmic ones Resistances. Rather, its resistance value falls with increasing voltage, namely due to the combined action of hydrogen and iron with a high temperature coefficient in such a way that when the voltage changes, the current flowing in each case in the remains essentially constant.

Ein derartiges Vorgehen würde bei hochohmigen Widerständen großer Oberfläche nicht zum Ziel führen, weil die an der Oberfläche befindlichen Gase bei einem derartigen Verdünnungsprozeß nicht mit Sicherheit mit verdünnt würden.Such a procedure would be greater with high resistance Surface does not lead to the target because the gases on the surface are involved such a dilution process would not be diluted with certainty.

Derartige hochohmige Widerstände müssen aus so dünnem Leitermaterial gefertigt sein, daß dieser Leiter sich nicht (etwa in Form eines Drahtes) selbst würde tragen können. Daher wird das Widerstandsmaterial für hochohmige Widerstände auf einen besonderen Träger aufgebracht. Wenn auf diesem Träger das Widerstandsmaterial in feinster Schicht verteilt ist, ist die Oberfläche des Widerstandsmaterials im Verhältnis zum Widerstandsquerschnitt bedeutend größer als bei Drahtwiderständen kreisförmigen Querschnitts, bei denen, gleiche Länge des Widerstandes vorausgesetzt, jenes Verhältnis den kleinst möglichen Wert annimmt.Such high-ohmic resistors must be made of such thin conductor material be manufactured so that this conductor is not itself (in the form of a wire, for example) would be able to carry. Therefore, the resistance material is used for high resistance resistors applied to a special carrier. If on this carrier the resistor material is distributed in the finest layer, the surface of the resistor material is in The ratio to the resistance cross-section is significantly greater than that of wirewound resistors circular cross-section, which, assuming the same length of resistance, that ratio assumes the smallest possible value.

Es machen sich daher bei derartigen hochohmigen Widerständen die Oberflächenphänomene, die bei Drahtwiderständen kaum in Betracht kommen, bereits sehr wesentlich geltend. Dies gilt insbesondere mit Bezug auf das Festhalten von Gasresten in dünner Schicht auf der Oberfläche. Die festgehaltenen Gasreste sind bei hochohmigen Widerständen im allgemeinen so bedeutungsvoll, daß man keine brauchbaren Widerstände erhalten würde, wenn man eines der bekannten Verfahren anwenden würde. Man glaubte bisher, daß es keine andere Möglichkeit gäbe als derartige hochohmige Widerstände, die in einem Röhrchen untergebracht sind, so stark wie irgend möglich zu evakuieren. Inder Tat "N-ürde das Verfahren der Verdünnung der das Widerstandsmaterial umgebenden chemisch aktiven Gase durch Wasserstoff schon aus dem Grunde im vorliegenden Falle nicht zum Erfolg führen können, weil der Wasserstoff nicht die von der Widerstandsschicht festgehaltenen Gasreste verdrängen würde. Überdies sind in allen technischen Wasserstoffen, die bisher für ähnliche Zwecke verwandt worden sind, derartige Mengen von Verunreinigungen enthalten, daß einzelne dieser Verunreinigungen sich der zu schützenden Widerstandsoberfläche, wenn überhaupt, mit sehr schädlicher Wirkung nähern würden.With such high-ohmic resistances, the surface phenomena which hardly come into consideration with wirewound resistors, already apply very substantially. This is particularly true with regard to the retention of gas residues in a thin layer on the surface. The retained gas residues are at high resistance generally so meaningful that no useful resistors are obtained would, if one were to use one of the known methods. It was previously believed that it was there would be no other possibility than such high-value resistors in a Tubes are housed to evacuate as much as humanly possible. As a matter of fact "N-uld the process of chemically diluting the material surrounding the resistor active gases through hydrogen for the reason alone not in the present case Can lead to success because the hydrogen is not produced by the resistance layer would displace retained gas residues. In addition, in all technical hydrogen which have heretofore been used for similar purposes, such amounts of impurities contain the fact that some of these impurities affect the resistance surface to be protected, if anything, would approach with very harmful effects.

Demgegenüber wird zur Füllung des erfindungsgemäßen Widerstandes solcher Wasserstoff verwendet, der zuvor gereinigt ist und daher keine der zahllosen Beimengungen mehr enthält, die, selbst in kleinster Konzentration als Katalysatoren wirkend, den Wasserstoff in seiner Reaktionsfähigkeit dem Widerstandsmaterial gegebenenfalls Metall gegenüber doch zu aktivieren imstande wären.In contrast, for filling the resistor according to the invention such Uses hydrogen that has been purified beforehand and therefore none of the countless admixtures contains more, which, even in the smallest concentration, act as catalysts, the hydrogen in its reactivity to the resistance material if necessary Would be able to activate against metal.

Aber diese Bedingung allein genügt nicht, u_ den gewünschten Schutz des Widerstandsmaterials in vollem Umfange zu erhalten, denn, wie schon erwähnt, werden die an der Widerstandsoberfläche vorhandenen Gase zum Teil viel zu fest gehalten, als daß die neu eingefüllten Gase imstande wären, diese zu verdrängen. Infolge der bei hochohmigen Widerständen mit großer Intensität auftretenden Oberflächen- und Okklusionsspannungen liegen bei diesen Widerständen die Verhältnisse gänzlich anders als bei einfachen Drahtwiderständen, die lediglich von einer Gasatmosphäre umgeben sind und bei denen man die Atmosphäre durch Hinzufügung anderer Gase beliebig verdünnen kann.But this condition alone is not enough to provide the desired protection of the resistance material in full, because, as already mentioned, the gases present on the resistance surface are sometimes held much too firmly, than that the newly filled in gases would be able to displace them. As a result of in the case of high resistance with great intensity occurring surface and Occlusion stresses are completely different with these resistances than with simple wirewound resistors that are only surrounded by a gas atmosphere and in which the atmosphere can be diluted at will by adding other gases can.

Daher werden die Widerstände zunächst in üblicher Weise evakuiert und nachträglich mit der erwähnten Gasfüllung versehen.Therefore, the resistors are first evacuated in the usual way and subsequently provided with the gas filling mentioned.

Auf diese Weise wird eine Entfernung der unbestimmten oder schädlichen Gasreste erreicht; so daß alsdann bei erfolgender Einfüllung des gereinigten Wasserstoffgases dieses ohne weiteres an die Stellen der Widerstandsoberfläche tritt, an denen vorher andere Gase gehaftet hatten.In this way a removal of the indeterminate or harmful Gas residues reached; so that then when the purified hydrogen gas is poured in this occurs without further ado at the points on the resistance surface where previously other gases had adhered.

In der Abbildung ist ein Vakuumwiderstand in der üblichen Ausführung dargestellt. Der eigentliche Widerstandsträger i ist an seinen Zuleitungselektroden z, 3 in einem luftdicht verschlossenen Glasrohr q. angeordnet, 5 und 6 sind die Anschlußkappen. Auf der Oberfläche des Widerstandsträgers i befindet sich die leitfähige Schicht, welche bei stärkerem Stromdurchgang zunächst sich selbst und dann den Träger i erwärmt. Um die Wärmeabfuhr zu steigern, wird der Widerstand nicht in einem vollständigen Vakuum angeordnet, sondern in einem Raum, welcher mit einem vorzugsweise verdünnten, gereinigten Wasserstoffgas gefüllt wird. Hierbei ist noch besonders zu beachten, daß der Druck nicht niedriger gewählt wird als etwa ein Zehntel Atmosphäre. Hierdurch werden zwei Nachteile vermieden: denn erstens treten bei niedrigeren Drucken sehr leicht bei hohen Spannungsabfällen am Widerstand Ionisationserscheinungen auf. Zweitens tritt bei starker Belastung des Widerstandes infolge der Erwärmung eine Drucksteigerung auf. Diese Erwärmung wird im allgemeinen einige ioo° nicht überschreiten, z. B. etwa 5oo°, da dann bereits eine Erweichung des Glases eintreten kann. Dieser Nachteil kann allerdings durch Verwendung von Hartglas vermindert werden, so daß in diesem Falle die Temperaturgrenze höher gesetzt werden kann, etwa auf 750°. In diesem Falle hat man infolge der Erwärmung mit einer Verdichtung des Gases auf etwa den zwei- bis dreifachen Wert desjenigen Druckes zu rechnen, welcher bei Zimmertemperatur vorhanden wäre. Der zweckmäßige, gemäß der Erfindung verwendete Druck liegt also zwischen zwei Grenzen, einerseits der leichten Ionisierbarkeit, welche infolge der vergrößerten freien Weglänge der elektrisch geladenen Teilchen mit abnehmendem Druck steigt, andererseits einer oberen Grenze für den Druck, welche dadurch gegeben ist, daß bei starker Erwärmung kein erheblicher Überdruck im Innern des Rohres entstehen darf. Je nach der beabsichtigten Belastung des Widerstandes wird daher die obere Grenze zwischen einem Zehntel und vollem Atmosphärendruck liegen.The illustration shows a vacuum resistor in the usual design. The actual resistance carrier i is on its lead electrodes z, 3 in an airtight glass tube q. arranged, 5 and 6 are the connection caps. The conductive layer is located on the surface of the resistor carrier i, which, when there is a strong passage of current, first heats itself and then the carrier i. In order to increase the heat dissipation, the resistor is not arranged in a complete vacuum, but in a space which is filled with a preferably diluted, purified hydrogen gas. It is particularly important to ensure that the pressure is chosen not to be lower than about a tenth of an atmosphere. This avoids two disadvantages: firstly, at lower pressures, ionization phenomena occur very easily with high voltage drops across the resistor. Second, if the resistor is heavily loaded, the pressure increases as a result of the heating. This heating will generally not exceed a few 100 °, e.g. B. about 5oo °, since then a softening of the glass can occur. This disadvantage can, however, be reduced by using hard glass, so that in this case the temperature limit can be set higher, for example to 750 °. In this case, as a result of the warming, one has to reckon with a compression of the gas to about two to three times the value of the pressure which would be present at room temperature. The appropriate pressure used according to the invention is therefore between two limits, on the one hand easy ionizability, which increases with decreasing pressure due to the increased free path of the electrically charged particles, and on the other hand an upper limit for the pressure, which is given by the fact that with strong Heating, no significant overpressure may arise inside the pipe. Depending on the intended load on the resistor, the upper limit will therefore be between one tenth and full atmospheric pressure.

Die Füllung des Widerstandes besitzt besondere Bedeutung bei den erfindungsgemäßen hochohmigen Widerständen, bei denen in einem mit chemisch trägem Gas gefüllten Raum ein gerader (mit leitfähiger Widerstandsschicht überzogener) isolierender Trägerkörper angeordnet ist.The filling of the resistor is of particular importance in the inventive high-ohmic resistances, where in a room filled with chemically inert gas a straight insulating support body (coated with a conductive resistance layer) is arranged.

Der nicht leitfähige Träger weist Amlich neben der elektrisch schlechten Leitfähigkeit auch eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit auf als etwa der Eisendraht eines Eisen-Wasserstoff-Widerstandes, insbesondere wenn die Widerstandsträger als kurze gedrungene Stäbe ausgebildet sind, so daß an sich die Oberfläche, die für eine Abstrahlung der Wärme zur Verfügung steht, relativ kleiner ist als bei Widerständen mit spiralig gewundenen Körpern. Der erfindungsgemäße Hochohmwiderstand wird demnach durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeichnet: z. Verwendung einer aus einem inerten Gas bestehenden Gasfüllung, deren Druck einerseits so hoch bemessen ist, daß bei den jeweils gerade noch zulässigen Betriebsspannungen keine Ionisierung eintritt, andererseits möglichst hoch, aber noch derart niedrig gewählt ist, daß bei der jeweils gerade noch zulässigen Erwärmung des Widerstandes im Innern kein erheblicher Überdruck entsteht.The non-conductive carrier shows Amlich in addition to the electrically bad one Conductivity also has a poorer thermal conductivity than iron wire, for example an iron-hydrogen resistor, especially if the resistor carrier as short stocky rods are formed, so that in itself the surface that for a radiation of the heat is available is relatively smaller than with resistors with spirally wound bodies. The high resistance according to the invention is therefore characterized by the combination of the following features: z. use a gas filling consisting of an inert gas, the pressure of which is so high on the one hand is dimensioned that with the operating voltages that are still just permissible, none Ionization occurs, on the other hand as high as possible, but still selected as low is that when the temperature of the resistance inside is just permissible no significant overpressure occurs.

2. Verwendung von gereinigtem Wasserstoff als inertes Füllgas und 3. Verwendung eines geraden, mit einer leitfähigen Widerstandsschicht überzogenen isolierenden Körpers als Widerstandskörper.2. Use of purified hydrogen as an inert filling gas and 3. Use of a straight, coated with a conductive resistance layer insulating body as resistance body.

Derartige Widerstände werden unter Beachtung der angegebenen Grenzregeln für beliebige Belastungen bei kleinster Bemessung derselben eingerichtet.Such resistances are in compliance with the specified limit rules set up for any loads with the smallest dimensioning of the same.

Dadurch, daß der Druck des Füllgases so hoch gewählt wird, wie es unter Berücksichtigung der Bruchgefahr möglich ist, wird erreicht, daß Ionisationserscheinungen, welche bei den gewöhnlichen Betriebsspannungen auch bei niedrigerem Druck nicht auftreten würden, auch dann nicht entstehen können, wenn momentane starkeüberspannungen, mit deren Vorkommen im Betriebe stets gerechnet werden muß, auftreten. Die Verwendung von gereinigtem, insbesondere sauerstofffreiem Wasserstoff als Füllgas ermöglicht eine gute Wärmeableitung und gewährleistet gleichzeitig die Konstanz des Widerstandes. Durch die Verwendung gerader Widerstandskörper wird eine über den ganzen Widerstand gleichmäßige Wärmeableitung gesichert und gleichzeitig die Fabrikation erleichtert und auch bei Massenherstellung die Erzeugung vollkommen gleichmäßiger, für jede Belastung kleinst dimensionierter Widerstände auf einfachste Weise ermöglicht.In that the pressure of the filling gas is selected as high as it is is possible taking into account the risk of breakage, it is achieved that ionization phenomena, which is not the case with normal operating voltages, even at lower pressures would not occur, even if momentary strong overvoltages, whose occurrence in the company must always be expected. The usage of purified, in particular oxygen-free, hydrogen as a filling gas a good heat dissipation and at the same time guarantees the constancy of the resistance. By using straight resistor bodies, you get one over the whole resistor Even heat dissipation is ensured and at the same time the fabrication is facilitated and even with mass production the production is completely more uniform, for each Loading of the smallest dimensioned resistors in the simplest possible way.

Durch die erfindungsgemäße _Kombination der v orbezeichneten Merkmale ist es erstmalig gelungen, einen billigen und handlichen Widerstand serienmäßig herzustellen, welcher bei nahezu vollkommener Konstanz wesentlich höher belastet werden kann, als die vorbekannten Hochohmwiderstände.Due to the combination according to the invention of the aforementioned features has succeeded for the first time, a cheap and handy resistor as standard to produce, which loads significantly higher with almost perfect constancy can be than the previously known high-resistance resistors.

Claims

PATENT CLAIM: High-ohmic resistance with gas filling, characterized in that the pressure of the gas filling on the one hand is so high that in each case ionization does not yet occur, on the other hand, as high as possible, but still so low that in each case nor permissible heating of the resistance inside, no significant overpressure arises that purified hydrogen is used as filling gas, and that the resistance body made of a straight insulating body covered with a conductive resistance layer consists. .