DE871178C - Temperaturabhaengiger Widerstand - Google Patents

Description

• Temperaturabhängiger Widerstand Gegenstand der Erfindung ist ein temperaturabhängiger Widerstand, insbesondere für die Zwecke der Temperaturanzeige oder -messung.
• Solche Widerstände sind besonders nützlich für Anzeigevorrichtungen von Temperaturen, z. B. des Kühlkreislaufes von Brennkraftmaschinen, obwohl sie auch für alle anderen Zwecke von Temperaturanzeigevorrichtungen oder für die Verwendung in sonstigen elektrischen Stromkreisen brauchbar sind, wo in Abhängigkeit von einer Änderung der Temperatur eine bestimmte Änderung der elektrischen Leitfähigkeit erwünscht ist.
• Gemäß der Erfindung besteht der neue Widerstand hauptsächlich aus Magnetit und Ferrioxyd in Kombination mit einer Glasphase, die als Bindemittel wirkt. Ein Widerstand nach der Erfindung besitzt einen verhältnismäßig hohen und im wesentlichen gleichförmigen Temperaturwiderstandskoeffizienten, elektrische und chemische Stabilität, keine merkbare Änderung des Widerstandes bei Änderungen der angelegten Spannung, eine verhältnismäßig niedrige Leistungsaufnahme und damit geringfügige Selbsterwärmung und keine richtende Beeinflussung der elektrischen Leitfähigkeit im Bereich der Spannungen und Ströme, die praktisch in Frage kommen.
• Im nachstehenden ist die Erfindung beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben.
• Fig. r ist die schematische Ansicht eines Teiles eines Kraftfahrzeuges mit einem Temperaturanzeigesystem nach der Erfindung für den Motor; Fig.2 ist ein vergrößerter Schritt durch einen erfindungsgemäßen Widerstand; Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig.2 gezeigten Widerstandes.
• In Fig. i ist der übliche Wagenkasten 4 eines Kraftfahrzeuges mit der Windscheibe 6, der Motorhaube@8 und dem Instrumentenbrett ro dargestellt. In dem oberen Teil des Kühlmantels 12 ist -ein Temperaturanzeigesystem 16 eingesetzt, das einen Thermowiderstand nach der Erfindung enthält und durch eine Leitung 18 mit einem Temperaturanzeigegerät 2o, beispielsweise einem Differentialgalvanometer bekannter Art, verbunden ist. Der Stromkreis ist in bekannter Weise Über den Zündschalter 22 nach der Batterie 24 geschlossen, die am Fahrzeugrahmen bei 26 an Masse gelegt ist.
• Die Fassungshülse 28 der Temperaturmeßeinheit 16 ist gemäß Fig. 2 in eine Öffnung- des Wassermantels 14 eingeschraubt und trägt eine nach innen ragende Metallhülse 30, deren inneres Ende 32 geschlossen ist. Ein Flansch 34 am äußeren offenen Ende dieser Hülse legt sich gegen die Hülse 28. Der Widerstand 36 kann die Form einer an zwei gegenüberliegenden Längsseiten abgeflachten im übrigen Querschnitt runden Stange besitzen und ist, wie in Fig. 2 dargestellt, innerhalb der Hülse 3o mit einer Feder 38 befestigt, die gegen das außenliegende Ende des Widerstandes drückt und das innere Ende desselben in Berührung mit dem Ende@32 der Hülse 3o hält. Die Feder 38 und die Seitenwandungen des Widerstandes 36 sind von der Hülse 3o durch eine geeignete Isolierung 40; beispielsweise aus Papier, isoliert.
• Die Feder 38 sitzt unter Vorspannung zwischen dem äußeren Ende des Widerstandes 36 und dem inneren Ende eines Kontaktzapfens 42, der an seinem äußeren Ende ein Gewinde zur Aufnahme von Muttern 44 trägt, mit deren Hilfe das Ende des Leiters 18 befestigt wird. Der Kontaktzapfen42 ist von der Fassungshülse 28 und dem Flansch 34 der .Hülse 30 mit Hilfe von .Zwischenscheiben 46 und 48 aus Phenolharz oder einem ähnlichen isolierenden Werkstoff sowie mit Hilfe einer Dichtungsscheibe 5o aus Gummi od. dgl. getrennt. Die äußere Zwischenscheibe 48 preßt sich über einen dickeren Teil des Zapfens gegen eine Rippe 52 des Zapfens. Die verschiedenen Teile werden dadurch zusammengehalten, daß ein Flansch 54 am äußeren Ende der Hülse 28 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise nach innen umgebogen ist.
• Ein Ende des Widerstandes 36 ist über die Hülse 30 und die Fassungshülse 28 am Kopf 14 des Motorblockes geerdet, während das andere Ende des Widerstandes über die .Feder 38, den Kontaktzapfen 42 und die Leitung 18 mit dem Anzeigegerät 2o elektrisch leitend verbunden ist. Die Wärme des Kühlwassersystems "des Motors wird durch die Hülse 3o auf den Widerstand 36 übertragen, der, wie - weiter unten beschrieben werden wird, seine elektrische Leitfi'ahigkeit in Ab- hängigkeit- von der Temperatur ändert. Das Differentialgalvanometer 20 ist in üblicher Weise kalibriert, - um unmittelbar in Abhängigkeit von dem elektrischen Strom dieTemperatur des Kühlwasser systems anzuzeigen.
• Der Widerstand besteht in der Hauptsache aus Magrnetit, beispielsweise etwa 700/e, und Ferrioxyd, etwa ro 0/a, sowie einer Glasphase, die als Bindemittel wirkt. Eine besonders befriedigende Zusammensetzung für die Praxis besteht aus etwa i; 10/9 Magnetit'(Fe3 O4), 8,g:'°/aFerrioxyd (Fe2 03), 10% Borsilicatglas und ro0/e Magnesiumboratglas. In dem beschriebenen Beispiel kann das Borsilicatglas ein wärmewiderstandsfähiges Soda-Aluminium-Borsilicatglas von hohem Silicium- und niedrigem Alkaligehalt sein. Das. Magnesiumboratglas kann aus 95 a/o Bonoxyd (B2 03) und 5 0/a Magnesiumoxyd (Mg0) bestehen; doch ist darauf hinzuweisen, daß die Zusammensetzung der Gläser ganz erheblich geändert werden kann und daß die Erfindung nicht auf die Benutzung irgendwelcher besonderen Glaszusammensetzung beschränkt ist.
• Es ist ferner durch praktische Versuche festgestellt, daß die oben angegebenen Mengenverhältnisse sowohl hinsichtlich des Glasgehaltes als auch hinsichtlich des Magnetit- und Ferrioxydgehaltes geändert werden können. Zusätze von anderen Metalloxyden, wie Chromoxyd, Manganoxyd und Nickeloxyd, können gemacht werden, obwohl für die Zwecke der Erfindung die beschriebene Zusammensetzung sich als außerordentlich zweckmäßig erwiesen hat.
• Bei der Herstellung des Widerstandes werden die Bestandteile zuerst etwa 1/2 Stünde miteinander vermahlen, zweckmäßig in einer Porzellankugelmühle, die mit Porzellan ausgekleidet ist, und dann werden etwa 8"/a eines Bindemittels zugesetzt, beispielsweise eines hydrierten Öles, und die Mischung weiter für etwa 15 Minuten gemahlen.
• Die Mischung wird dann aus der Mühle herausgenommen, mit Wasser gemischt und durch Passieren durch ein Sieb mit 6o Maschen/cm2 gekörnt. Sie wird in einem Dampftrockner getrocknet und dann zweckmäßig noch einmal durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 3o Maschen/cm2 geschlagen; wenn die Mischung nämlich durch das Sieb mit 6o Maschen/cm2 in feuchtem Zustand hindurchgeschickt ist, kann die Läge einzelner Teile noch größer sein, als es die Siebgröße vorschreibt, und außerdem quillt die Mischung bis zu einem gewissen Grade, nachdem sie durch das erste Sieb hindurchgeschickt ist.
• Die- gekörnte Mischung wird dann in Formmatrizen aus Metall von der gewünschten Form hineingepreßt, beispielsweise von der in Fig. 3 veranschaulichten Stangenform, und bei einer Temperatur von etwa 37ö" C 30 Minuten lang in einem Ofen gebrannt, um das Bindemittel, z. B. hydriertes Öl, zu verbrennen. Es hat sich als wünschenswert gezeigt, die geformten Stangen in Formen aus rostfreiem Stahl einzulegen, die während; dieses Glühprozesses mit gebrannter Tonerde bedeckt sind, worauf die Oberfläche der Stangen nach der Abkühlung von der Tonerde gereinigt wird. Die Stangen werden dann in einer Stickstoffatmosphäre bei etwa 870°' C in einem Ofen mit fortlaufendem Transportband ungefähr 43 Minuten erhitzt, um die Gläser zu schmelzen und die Werkstoffe aneinander zu binden.
• Die 'Enden der so hergestellten Stangen werden in irgendeiner bekannten Weise mit Kupfer überzogen, wie es bei 56 in Fig. 3 gezeigt ist, beispielsweise durch einen Spritzprozeß, und der Widerstand wird dann bei 93"'C kontrolliert. Die Stangen können dann noch. durch Bespritzen oder durch irgendeinen anderen bekannten Prozeß teilweise mit Kupfer überzogen werden, um den im Einzelfall gewünschten Widerstand herzustellen. In dem besonderen hier geschilderten Beispiel besteht der Widerstand aus einem festen harten, verhältnismäßig nicht porösen Stangenkörper von etwa 2,5 cm Länge und einem Durchmesser von o,6 cm, der die folgenden Eigenschaften besitzt: Sein Widerstand bei 25° C beträgt etwa 27 Ohm/cm, und sein Widerstan,dstemperaturkoeffizient ist 3% pro Grad C. Durch die niedrige Leistungsaufnahme des Widerstandes wird eine Selbsterhitzung praktisch vermieden und ermöglicht, den Widerstand mit höheren Strömen zu belasten, ohne daß eine zu starke Selbsterhitzung auftritt. Der Widerstand ist chemisch stabil und wird nicht durch Berührung mit Äthylenglykol, Alkohol, Öl oder Fett beeinträchtigt. Er ist aber ein wenig in Wasser löslich und muß deshalb geschützt «-erden, wenn er unter Bedingungen benutzt wird, in denen er stark mit Feuchtigkeit in Berührung kommt oder wo er der Gefahr einer Berührung mit Wasser oder Dampf ausgesetzt ist. Wo dies nicht vermieden werden kann, hat es den Anschein, daß das Fortlassen des Magnesiumboratglases und die ausschließliche Benutzung von Borsilicatglas einen Widerstand erzeugt, dessen Stabilität durch Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt wird.
• Der spezifische elektrische Widerstand ist innerhalb des in der Praxis in Frage kommenden Spannungsbereiches praktisch konstant. Für den hier in Frage kommenden Bereich von 4 bis 24 V können die Änderungen des Widerstandes mit der Spannung vernachlässigt werden. Die elektrische Leitfähigkeit zeigt in dem Bereich der Spannungen und Stromstärken, die in der Praxis in Frage kommen, auch keine Richteffekte, und der Widerstand kann ohne besondere Vorkehrungen in Gleichstrom- oder Wechselstromkreisen benutzt werden, da Gleichrichtereffekte nicht auftreten. Da der Widerstand in einer nicht oxydierenden Atmosphäre bei Temperaturen hergestellt ist, die bedeutend höher liegen als die für die praktische Arbeitsweise in Frage kommenden, ist der Widerstand elektrisch stabil und erfordert weder eine vorherige Alterung noch einen Schutz gegen direkte Berührung von Luft oder sonstigen oxydierenden Gasen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Temperaturabhängiger Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Verbindung von Magnetit und Ferrioxyd besteht, die durch eine Glasphase miteinander verbunden sind.
2. 2. Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er zu 70% aus Magnetit, ioo/o aus FerrioXyd und bezüglich des Restes aus Glas besteht.
3. 3. Widerstand nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Bindung dienende Glas etwa aus gleichen Mengen Borsilicat und Magnesiumboratglas besteht.
4. 4. Widerstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer gebundenen Mischung aus 7i,io/o Magnetit, 8,9% Ferrioxyd, io% Borsilicatglas und io °/o Magnesiumboratglas besteht.
5. 5. Verfahren zur Herstellung eines temperaturabhängigen Widerstandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetit, Ferrioxyd und Glas in den ausgewählten Mengenverhältnissen miteinander gemischt und die Temperatur der Mischung auf einen Betrag erhöht wird, der ausreichend ist, um das Glas zu schmelzen und die Werkstoffe aneinander zu binden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung gekörnt und vor der Erhitzung in die gewünschte Form gepreßt wird.
7. 7. Anwendung eines Widerstandes nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf das Temperaturanzeigesystem einesKraftfahrzeuges.