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Elektrischer Widerstand mit einem rohrförmigen Widerstandsträger aus
Isolierstoff Es sind H.ochohmwiderstände bekannt, bei denen der Widerstandstei.1
aus einem außen mit einer Widerstandsbelegung versehenen Isolierrohr besteht. Diese
Widerstände müssen eine im Verhältnis zu der Größe des Widerstandsteils hohe Stromführungskapazität
besitzen. Da solche Widerstände Massenartikel sind, ist es ferner sehr wichtig,
daß die Einzelteile einfach und leicht herstellbar sind .und .daß das gleiche auch
für die Zusaminensetz.ung der Einzelteile zu dem Gesamtwiderstand gilt.
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Es ist häufig wünschenswert, den Widerstand in eine dicht anliegende
Isolierhülle einzuschließen. Es ergab sich hierbei die Schwierigkeit, :daß diese
Hülle durch die beim Betriebe auftretenden hohen Temperaturen Schaden erlitt. Ferner
war man in der Wahl .des für diese Hülle verwendbaren Isolierstoffes sehr beschränkt,
und zwar konnten :gerade diejenigen Stoffe, die sich wegen ihrer guten Isolationseigenschaften
und sonstigen Vorzüge :besonders gut für diesen Verwendungszweck geeignet hätten,
nicht benutzt werden, weil sie von geringer Hitzebeständigkeit sind. Man mußte daher
mit sehr :geringen Stromstärken arbeiten und auf die Verwendung der erwähnten Isolierstoffe
zumeist überhaupt verzichten.
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Es wurde nun gefunden, daß man die geschilderten Schwierigkeiten dadurch
überwinden kann, daß man die Anschlußstücke, die dabei den Hohlraum des rohrförmigen
Widerstandsträgers im Querschnitt voll ausfüllen, tief in den Widerstandsteil einschiebt.
Eingehende Versuche hatten nämlich ergeben, daß diese hohen Temperaturen sich im
mittleren Teil des Widerstandsteils ausbildeten und daß man diese Überhitzung .durch
genügend tiefes Einschieben der gut wärmeleitenden Anschlußstücke verhindern kann.
Man kann auf diese Weise Widerstände mit hoher Stromführungskapazität bauen und
für die Isolierhülle die besonders geeigneten Kunstharze mit geringer Hitzebeständigkeit
verwenden.
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'Es sind Hochohmwiderstände bekannt, bei denen die Anschlußstücke
der Zuleitung in das rohrförmige Widerstandsteil eingeschoben sind. Doch handelte
es sich bei ,diesen älteren Bauarten nicht, wie vorliegend, um Widerstandsteile,
,die aus einem Isolierrohr mit außenliegender Widerstandsschicht bestehen, sondern
.das Rohr selbst war der
eigentliche Widerstand. Für solche Widerstände
kommt die vorliegende Erfindung nicht in Betracht, denn durch ein tiefes Einschieben
der Anschlußenden würde man dein Widerstandswert wesentlich verändern. Es würde
dann praktisch gesehen überhaupt nur der zwischen den inneren Enden der Anschlußstücke
verbleibende Mittelteil als Widerstandsstrecke wirken. Die Erfindung ist also für
solche Widerstände nicht brauchbar.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf .die Zeichnungen -im einzelnen beschrieben. Anschließend wind
dann auch noch ein besonders praktisches Verfahren zur Herstellung der betreffenden
Widerstände geschildert.
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Fig. i ist eine Seitenansicht eines rohrförmigen Widerstandsteils.
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Fig. 2 ist die Seitenansicht eines Anschlußstücks.
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Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch die zusammengesetzte Widerstandseinheit.
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Fig. q. ist ein Schnitt durch den fertigen Widerstand.
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht, und Fig. 6 ist ein Schnitt eines Widerstandes
in einer abgeänderten Ausführungsform.
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Fig. 6 ist ein Schnitt eines Widerstandes in einer abgeänderten Ausführungsform.
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Fig. i zeigt ein aus einem Werkstoff hoher Isolierfähigkeit, vorzugsweise
aus Glas, bestehendes Rohr io. Auf idie Außenfläche des Rohres io .ist eine Widerstandsbeschichtung
i i in Form einer fortlaufenden Bandspirale aufgebracht. Der Widerstandswert des
Bandes i i kann j e nach :den besonderen Erfordernissen .des Einzelfalls innerhalb
weiter Grenzen verschieden sein. Vorzugsweise besteht das Band i i aus einem graphit-
oder kohlenstoffhaltigen Stoff, beispielsweise aus fein verteilten Kohle- oder Graphitteilchen,
die in einem Bindemittel, beispielsweise einem Firnis oder Lack, gleichmäßig verteilt
sind.
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Das Band i i kann auf das Rohr io auf verschiedene Weise aufgebracht
werden. Vorzugsweise wird der Graphit oder der Kohle-Stoff dem Bindemittel zugesetzt,
während sich das Bindemittel in flüssiger Form befindet. Nach der Mischung sind
die elektrisch leitenden Teilchen in .dem flüssigen Bindemittel suspendiert. Dann
wird dieses flüssige Widerstandsgemisch in ider gewünschten Form des Bandes i i,
beispielsweise in Spiralforin, auf das Rohr io aufgebracht.
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Fig. 2 zeigt ein Anschlußstück 12 mit einem in einiger Entfernung
von dem Ende 14 des Anschlußstücks vorgesehenen Vorsprung 13. Anders ausgedrückt,
enthält das Anschlußstück ein vorragendes Stück 15, welches an der seinem Ende 14
entgegengesetzten Seite einen Vorsprung 13 aufweist. Der Vorsprung 13 ist vorzugsweise
kegelstumpfförmig und besitzt eine im wesentlichen rechtwinklig zu -,der Achse des
Teils 15 liegende Fläche 16 . iürd ferner einen nach hinten schmaler werdenden Teil
17, der in das übliche Zuleitungsstück 18 ausläuft. Der Durchmesser des Teils 15
ist vorzugsweise ein wenig geringer als der Innendurchmesser des Rohrs io.
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Die Anschlußstücke 12 gehen vorzugsweise von den :entgegengesetzten
Enden des Rohres io aus, wie am besten aus Fig.3 ersichtlich ist, und sind elektrisch
mit,den beiden Enden des Bandes i i verbunden. Um diesen elektrischen Kontakt herzustellen
und um gleichzeitig die Anschlußstücke i2 mechanisch mit dem Rohr io zu verbinden,
empfiehlt es sich, die Teile 15 ,der Anschlußstücke 12 in einen elektrisch leitenden
Stoff einzutauchen, der sich beim Aufbringen auf die Anschlußstücke vorzugsweise
in-flüssigem oder halbflüssigem Zustand befindet. Der leitende Stoff besitzt eine
wesentlich bessere Leitfähigkeit als :das Band i 1 und besteht im allgemeinen ebenfalls
aus einem in einem geeigneten plastischen Bindemittel fein verteilten, elektrisch
leitenden Stoff, wie beispielsweise Kohlenstoff, ist also mit anderen Worten ein
Gemisch eines Firnisses oder Lacks mit graphitischer oder amorpher Kohle, wobei
jedoch der Gehalt an Kohlenstoff wesentlich größer ist als in dem Band i i.
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Nachdem die Anschlußstücke 12 in den leitenden Stoff so eingetaucht
sind, daß die Teile 15 und, was noch wichtiger ist, die Flächen 16 der Vorsprünge
13 reichlich damit bedeckt sind, werden die Anschlußstücke in die beiden Enden des
Rohres io so weit eingeschoben, bis, die Flächen 16 der Vorsprünge 13 im wesentlichen
an den beiden Enden des Rohres io anliegen. Wenn :die Anschlußstücke in die in Fig.
3 dargestellte Lage geschoben werden, wird etwas von dem auf dem Teil 15 befindlichen
leitenden Stoff nach außen um die Enden des Rohres und gegen die Flächen 16 des
Vorsprungs und von dort nach innen gedrückt und fließt über die Außenfläche des
Rohres io und die beiden Enden des Bandes i i herüber. Dann wird der so zusainmengesetzte
Widerstandsteil so lange gebacken oder .gebrannt, bis der leitende Stoff so weit
erhärtet ist, daß sich zwischen den Enden des Rohres io und den Anschlußstücken
12 sozusagen verbindende Hüllen ig gebildet haben. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich,
stehen,die Hüllen ig in Verbindung mit der Oberfläche 16 der Anschlußstücke 12 und
sind andererseits breit genug, um mit dem gesamten Umfang der Endwindungen .des
Bandes i i in Berührung zu stehen. Die Hüllen ig stehen also mit einem beträchtlichen
Teil
der Oberfläche der beiden Enden des Bandes i i in Verbindung, wodurch ein vorzüglicher
elektrischer Kontakt zwischen den Anschlußstücken und den beiden Enden des Widerstandsbandes
geschaffen wird. Die Hül-. len i9 stehen nicht nur mit Teilen der Außenfläche des
Rohres 1o und dein Band i i in Verbindung, sondern erstrecken sich auch an beiden
Enden in das Rohr hinein und erfüllen ,den Zwischenraum zwischen den Teilen 15 und
der Innenfläche des Rohres. Die Hüllen ig berühren also einen erheblichen Teil der
Flächen des Rohres und sichern somit auch eine feste mechanische Verbindung zwischen
den Anschl,ußstücken 12 und dem Rohr io.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die vorragenden Teile 15 ein beträchtliches
Stück in das Rohr 1o hineinreichen. Ihre Enden 14 sind vorzugsweise nur gerade so
weit voneinander entfernt, daß es zu keinem Stromübergang zwischen den beiden Enden
kommt. Die Anschl.ußstücke 12 bestehen vorzugsweise aus einem Nietall von hoher
Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer oder einer bekannten Kupfer-Kadmium-Legierung.
Da die Teile 15 der Anschlußstücke gute Wärmeleiter sind, leiten sie fortwährend
Hitze von dem Rohr über die Anschlußstücke hin ab und sichern außerdem die Aufrechterhaltung
einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperaturverteilung längs des Rohres.
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Nachdem die Anschlußstücke 12 mit dem Rohr in :der beschriebenen Weise
vereinigt worden sind, wird die so gebildete Einheit in eine Form eingesetzt. Das
Rohr 1o liegt in der Form auf den Anschlußstücken 12 auf. Teile der Vorsprünge 13
befinden sich vorzugsweise aus noch darzulegenden Gründen außerhalb der Höhlung
der Form. Ein in plastischem Zustande befindlicher Isolierstoff, vorzugs,#veiseein
Phenolkondensationsprodukt, wird in die Höhlung der,Form in Längsrichtung des Rohres
1o hineingedrückt. Er umschließt das Rohr io und Teile .der Anschlußstücke 12 und
bildet ein herumgepreßtes Gehäuse 2o (Fig. q.). Das Gehäuse 2o, welches jede passende
Form haben kann, vorzugsweise aber einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, dichtet
die Anschlußstellen zwischen den Ansch.lußstücken 12 und dem Rohr 1o in der in Fig.
4. dargestellten Lage vollständig luftdicht ab und ist auch dick genug, um diese
Teile gegen Witterungseinflüsse zu schützen. Es schützt außerdem das Rohr io gegen
Druck und unterstützt die Hüllen i9 darin, die Anschlußstücke 12 und das Rohr io
richtig zusammenzuhalten. Die Enden 20a und 2ov ,des Gehäuses umschließen die kegelstumpfförmige
Fläche der Vorsprünge 13 und sichern .diese Teile gegen Verschiebung auch in Fällen,
in denen die Anschlußstiicke in Richtung von den Enden des Rohres 1o weg gezogen
werden sollten.
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Die zusammengesetzte Widerstandseinheit ist am besten in Fig. 5 ,dargestellt.
Sie besteht aus dem Gehäuse 2o, aus dem an den beiden Enden die Anschlußstücke 12
herausragen. Die Teile 13a .der Vorsprünge 13 liegen anschließend an die Enden des
Gehäuses 2o und haben. einen größeren Durchmesser als die Drahtstücke 18 der Anschlußstücke.
Werden die Drähte 18 im Gebrauch in irgendeiner Richtung gebogen, so geben die Teile
13a, trotzdem sie verhältnismäßig steif sind, einen viel größeren Biegungs;sektor
frei, so daß die Anschlußstücke an keinem Punkt scharf umgebogen zu werden brauchen.
Dieser vergrößerte Biegungssektor verhindert das sonst durch .das Biegen leicht
hervorgerufene Abbrechen der Drahtstücke, und selbst wenn ein Drahtstück einmal
abbrechen sollte, wird dies an einer Stelle hinter den Teilen 13a geschehen, und
man kann dann einen neuen Draht an .das Anschlußstück anlöten oder sonstwie daran
befestigen.
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Sobald sich wegen des Stromdurchgangs durch das Band i i Hitze entwickelt,
wird das Rohr io ;dadurch ständig .gekühlt, -daß die Hitze den Teilen 15 zugeleitet
wird, und da die Anschlußstücke 12 aus gut leitendem Werkstoff bestehen, wird die
Hitze :schnell von dem Rohr weg und durch die Anschlußstücke nach außen geleitet.
Die gute Wärmeleitfähigkeit der Anschlußstücke sichert auch eine gleichmäßigeTemperaturverteilung
längs des Rohres. Die größte Überhitzungsgefahr besteht für ;den Mittelteil ioa
des Rohres io, und es ist darauf hinzuweisen, daß dadurch, daß erfindungsgemäß die
Enden 14 der Teile 15 ganz nahe an diesem Teil ioa des Rohres liegen, die Temperatur
dieses heißesten Teils wesentlich verringert wird, so daß mehr Strom durch das Band
i i hindurchgehen kann, ohne daß die im Widerstandsteil entwickelte Temperatur so
hoch wird, daß das Gehäuse 2o angegriffen werden könnte. Es hat sich in der Praxis
herausgestellt, -daß die Kühlwirkung der Anschlußstücke 12 und die Fähigkeit der
Anschlußstücke, eine itn wesentlichen gleichmäßige Temperatur längs des Rohres io
aufrechtzuerhalten, die Stroanführungskapazität der Einheit wesentlich erhöht, daß
man also eine Widerstandseinheit kleiner Ausmaße und hoher Kapazität erhält.
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Bei der Bauart nach Fig. 6 ist die Widerstandsbeschichtung 22 nicht
spiralförmig, sondern als zusammenhängende Zylinderschicht ausgebildet, und die
Drahtzuleitungen t3 haben in einiger Entfernung von ihren Enden 25 eine Ausbuchtung
2d., die als Begrenzungsanschläge beim Einschieben der A-nSChlußstllCke 26 in das
Rohr 21 dienen.
Das Zusammensetzen des Widerstandes geschieht in
der .gleichen Weise wie bei .der Bauart nach Fig. i bis 3. Vor dem Einschieben werden
die Stücke 26 in einen leitenden Stoff eingetaucht, der nach dem Backen oder Brennen
leitende Hüllen 27 bildet, die über Teile .der Widerstandsschichtung 22 und über
Teile .der Ausbuchtungen 2q. der Zuleitungen 23 herüberreichen und einen vorzüglichen
elektrischen Kontakt zwischen den Zuleitungen und der Beschichtung 22 ergeben. Teile
der Hüllen 27 liegen auch zwischen den Anschlußstücken 26 und der Innenfläche des
Rohrs 2i, so daß eine feste mechanische Vereinigung zwischen den Anschlußstücken
und dem Rohr gesichert ist.