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Verfahren zur Herstellung elektrischer Drahtwiderstände Die Erfindung
betrifft ein 'v"erfahren zur Herstellung elektrischer Widerstände, die aus einem
Träger bestehen. mit einer Widerstandswicklung, auf der eine Scliutzschicht dadurch
gebildet wird, daß eine Masse in flüssigem Zustand aufgebracht wird, oder auf ihr
verflüssigt wird und darauf erhärtet wird. Es handelt sich also im wesentlichen
um emaillierte und lackierte Widerstände. Bei diesen Widerständen besteht der Träger
im allgemeinen aus einem Stab oder einem Rohr aus Glas, keramischem Werkstoff oder
hartem Papier und manchmal, besonders bei Spannungsteilern mit umlaufendern Kontakt,
aus einem Ring aus keramischem Werkstoff. Der Widerstandsdraht bestellt häufig aus
einer Chrome;isen-, einer Chromnickel- oder einer anderen Widerstandsleggierung.
Über die Drahtwicklung (es, können gegebenenfalls mehrere La,-en vorgesehen sein)
wird eine Schutz-schicht angebracht, die für Widerstände, bei denen in mechanischer
oder wärmetechnischer Hinsicht keine hoben, Forderungen bestehen, aus einer Lackschicht
bestehen kann, während bei den Widerständen mit Mheren Bedingungen eine Schutzschicht
aus Email, also eine in flüssigem Zustand gebildete Glasschicht, aufgebracht wird.
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Bei der Herstellung emaillierter Widerstände wird auf den drahtüberzogenen
Träger eine Suspension aus Glaspulver in einer Flüssigkeit (Emaillemasse oder Einail-I"brei)
geschmiert, die durch Efhitzung eine flüssige Glasschicht b',ildet und die man dann
abkühlen läßt. Da der dralltüberzogene Träger eitle rauhe Unterlagge bildet und
eine
glatte Oberfläche der Schutzschicht erwünscht ist, ist es, erforderlich, besonders
bei Widerständen mit starken Drähten, das Auf bringen des Emaillebreies, sowie den
Heizvorgang viele Male, z. B. 8- bis ig-mal, zu wiederholen, was einen hohen
Kostenaufwand ergibt. BeimLacl-,ierenvbn#Widerständen kann- es auch vorkommen-,
daß Unebenheiten der Unterlage dazu zwingen, mehr als, eine Lackschicht aufzubringen,
obgleich mit Lackieren schneller eine -glatte Oberfläche erhältlich ist als mit
Emaillieren.
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Eine andere Schwierigkeit, die besonders beim Emaillieren von, Widerständen
auftritt, besteht darin, daß der Widerstandsdraht, der im allgemeinen eine höhere
Dehnungszahl hat als der kerami ' sche, Träger, sich bei der Erhitzung von
letzterem abfiebt und sich, dann in dem Augenblick, in. -dem das Email flüssig ist,
unregelmäßig verschiebt und zu Bündeln zusammenzieht. Man hat bisher diesen Nachteil
dadurch bekämpft, daß die Ausdehnungskoeffizienten des;Drahtes, Trägers und Emails
weitestgehend einander angepaßt wurden; dies ergibt jedoch viele Schwierigkeiten,
-,verm bei der Herstellung verschiedene Drahtarten verarbeit-et werden, Besondere
Schwierigkeiten treten sowohl bei der Herstellung -emaillierter als auch lacIderter
Widerstände auf, wenn in der Schutzschicht ein Fenster, d. h-. eine Öffnung,
wo der Widerstandsdraht unüberzogen bleibt, angebracht werden soll. Solche-Fenster
sind, oft bei veränderbaren Widerständen erforderlich, pm den Stromabnehrner über
die Windungen dies Drahtes verschieben, zu können, ab-er auch bei festen Widerständen
werden oft Fenster angebracht, etwa um (End-)Kontakte auf den Draht drück-en zu
können.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren, bei dem diese Schwierigkeiten,
nicht atfftr-eten#. Erfindungsgemäß wird zumindest unter einem Teil der Schutzschicht
eine Zwischenlage angebracht, die aus einem Werkstoff besteht, der ohne Au#sfließen
erhärtet, sich weder mit dem Werkstoff der Schutzschicht vermischt, noch gleichzeitig
mit letzterer flüssig wird. Diese Maßnahme, bietet sowohl wenn sie bei emaillierten
als auch wenn, sie bei lackierten Widerständen angewendet wird, viele Möglichkeiten,
die nachstehend für sich beschrieben. werden.
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Führt man das Verfahren beim Emaillieren-. von Widerständen durch,
so wählt man für die Zwischelilage einen Werkstoff, der zwar unterhalb, der Schrnelztemperatur
der Emailleschicht zu einem festen Körper zusammenbackt oder -sintert, aber erst
höher als die Emaille zu schmelzen beginnt. Eine solche Masse kann beispielsweise
aus einer Dispersion --eines Füllmittels mit hohem Schmelzpunkt, etwa Aluminiumoxyd,
und eines Bindemittels mit niedrigerern Schmelzpunkt, etwa Glaspulver, in einer
Flüssigkeit bestehen. Eine. solch,-Dispers-ion zeigt Ähnlichkeit mit dem Emaillehrei,
aber infolge des Vorhandenseins des Füllmittels verhält sie sich bei der Erhitzung
ganz anders. Der Emaillebrei wird flüssig aufgebracht. Nach der Verdampfung des
Dispersionsmittels erhält er eine gewisse, wenn auch, geringe Festigkeit und zerfließt
beim Schmelzen des Glaspulvers. In diesem Augenblick würden sich bei den bekannten
Verfahren die freiliegenden Drähte verschieben. Der Werkstoff, der für die Zwischenlage
verwendet. wird, erhält nach der Trocknung gleichfalls eine gewisse Festigkeit,
die hinreicht, den Draht festzuhalten, und diese Festigkeit wirdbei weiterer Erhitzung
nur größer, Ein flüssiger Zustand tritt unterhalb des Schmelzpunktes der Emailleschieht
nicht auf. DerSchmelzpunkt derZwischenlage wird somit bei :der Herstellung der Widerstände
nlie erreicht. Wenn man, diese Zwischenlage angebracht hat und nun beim Emaillieren
der Augenblick erreicht worden ist, in dem das Email schmilzt, wird der Draht von
der Zwischenlage geh-alten, :die entweder infolge ihres hohen Schmelzpunktes: oder
infolge ihres Gehaltes an. Füllmitteln, mit 'hohem Schmelzpunkt ihre Festigkeit
behalten hat.
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Außerdem kann., man mit dieser Zwischenlage, .die nicht ausfließt,
die Unebenheiten des Widerstandes in einem Arbeitsgang ausfüllen.
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Übt man das Verfahren. bei einem lackierten Widerstand aus#, so kann
man die Zwischenlage aus einem Füllmittel und einem Bindemittel bilden, das sich
im Lösungsmittel des Lacks nicht löst, oder doch nicht in dem Maße, daß. sich die
Zwischenlagge beim Auf-bringen des Lacks verflüssigt oder sich mit dem Lack vermischt.
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SowohlbeimEmaillleren als auchbeimLackieren kann man der Zwischenlage
eine Stärke geben, die annähernd der Drahtstärke entspricht. Es ergibt sich in.
diesern Fall sofort eine verhältnismüßiebene Oberfläche. Es brauchen nur wenige
Emaille-oder Lackschichten a-ufgebracht zu werden, um eine ebene Schutzschicht zu
erzielen. Die Zwischenlage, erfüllt hier somit die Rolle einer Grundierung beim
Anstreichen einer rauhen Oberfläche.
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Das Verfahren nach der Erfindung bietet noch weitere Möglichkeiten.
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Das Anbringen von Fenstern wird durch die Anwendung der Erfindung
sehr einfach. Wenn, der Werkstoff, der die Schutzschicht bilden soll, auf--gespritzt
wird, so ist es übli4zh, den betreffenden Teil des Widerstandes mit einer Schablone,
z. B. einem Plasterstück, zu. überziehen und sodann den Werkstoff der Schutzschicht
aufzuspritzen. Wenn die Widerstände getaucht werden-, so versagt dies Verfahren,
da dann der Lack oderdie Emaille in. den Raum zwischen den. Drähten bis unter die
Schablone eindringt.
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Man hat auch. schon Fenster gebildet, indem der Werkstoff nach dem
Attfbringen, aber vor dem Erhärten, örtlich beseitigt, beispielsweise abgebürstet
wurde. Bei diesern Verfahren ist es jedoch nicht leicht, die Oberfläche des Drahtes
rein zu 'halten, so daß keine gute Kontaktfläch-- entsteht. Außerdem sind die Ränder
der auf diese W eise erhaltenen Fenster ziemlich rauh.
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Diese Schwierigkeiten lassen sich beheben, wenn man ein-. Zwischenlage,
die in diesem Fall eine geringere Festigkeit als die Schutzschicht aufweisen
muß,
nur an der Stelle des züi bildenden Fensters anbringt, sodann eine Schutzschicht
aufbringt und zum Erhärten bringt und schließlich die Zwischenlage mitsamt der Schutzschicht,
soweit diese sich über dieZwischenlagge erstreckt,beseitigt.
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Besteht die Schutzschicht aus Email, so kann die Zwischenlage z-weckmäßig
aus Ton bestehen, da, der Ton bei der Erhitzung bis zur Schmetztemperatur des Emails
zwar eine feste Unterlage bildet, andererseits aber nicht in solchem Maße sintert,
daß er sich schwerwiederbeseitigenließe.DieZwischenlage verhütet in diesem Fall
gleichfalls eine Verschiebung des Drahtes. Das ist wichtig, da man gerade im Fenster
eine regelmäßige Anordnung des Drahtes braucht.
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DieZwischenlage kann- auch wenigstens. teilweise aus einem flüssigen
Stoff bestehen, der durch chemische Umwandlung verfestigt. Dieses Verfahren. läßt
sich sehr einfach durchführen, ist billig -und, gewährleistet dennoch eine gute
Anordnung des Drahtes. Zweckmäßig besteht 'hier die Zwischenlage wenigstens teilweise
aus Wasser,-las, dem eine kleine Menge eines Füllstoffs, etwa Aluminiumoxydpulver,
zugesetzt werden kann. Der Begriff Chemische Umwandlung umfaßt hier Umwandlungen,
wie sie bei Wasserglas auftreten, wenn- dieses aus dem flüssigen Zustand durch Verdampfung
eines seiner Bestandteile fest wird.
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Besteht die Schutzschicht aus Lack, so kann die Zwischenlage aus einer
Masse mit hohem Gehalt an Füllmittel und kleinem Gehalt an Bindemittel gebildet
werden. Die mechanische Widerstandsfähigkeit der Masse muß so gering sein, daß sie
sich durch leichte mechanische Bearbeitung, -wie z. B. Klopfen mit darauffolgendem
Bürsten, beseitiggen läßt, wobei eine blanke Drahtoberfläche zurückbleibt.
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Einige andere Maßnahmen, die bei dem Verfahren nach der Erfindung
zweckmäßig Verwendung finden können-, werden bei der Erörterung der Ausführungsbeispiele
erwähnt.
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Die Erfindung bezieht sich auf die Widerstände nach dem beschriebenen
Verfahren.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Fig. i zeigt einen Widerstand, bei dem alle Zwischenräume zwischen
den Drahtwindungen mit einer Masse nach der Erfindung ausgefüllt sind;
Die Fig. 2, und 3 dienen zur Erläuterung des Verfahrens zum Bilden
eines Fensters in der Schutzschicht eines Widerstandes.
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Bei der Herstellung eines emaillierten, festen Widerstandes kann,
man das folgende Verfahren ausüben. Auf einen Träger, z. B. ein keramisches Rohr
i (Fig. i), wird, eine Widerstandsdra.htlage:2 aufgewickelt. Dieser Draht kann,
z. B. aus Chromnickel bestehen. Um die Enden des Trägers werden ein Paar Ch-romnickelbänder
3 -geklemmt, deren, Enden durch Punktschweißen verbunden sind. Die Zwischenräume
zwischen denDrahtwindungenwerden mit einer Masse 4 ausgefüllt ' deren Zusammen#
setzung derart gewählt ist, daß sie ohne zu fließen hart wird und beim Schmelzen
der auf sie aufgebrachten Emailleschicht 5 fest bleibt. Für diese Emailleschicht
wird eine übliche Suspension von Glaspulver in. einer Flüssigkeit, beispielsweise
Äthylacetat, verwendet. Eine gute Masse für die Zwischenschicht ergibt sich, wenn
etwa der vierte Teil der Glaspulvermenge durch Aluminiumoxvd ersetzt wird. Wenn
die Masse 4 eingebacken wird, haftet sie besonders, am keramischen Träger i und
nicht so sehr am Draht 2, der sich somit noch ausdehnen, kann, wenn, er sich auch
dabei nicht seitwärts über den Träger verschieben kann;. -Wenn dieUnterlage erhärtet
ist, wird ditEniailleschicht,-angebracht, die nun noch nur geringe Stärkt zu haben
braucht.
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Bei lackierten Widerständen verwendet man im wesentlichen das gleiche
Verfahren. Es wird jedoch für die Unterlage 4 eine Masse verwendet, die viel Füllmittel,
z. B. Tallz, und verhältnismäßig wenig Bindemittel enthält. Diese Schicht wird mit
dem üblichen Lack abgedeckt.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterung der Herstellung
von Widerständen.rnit Fenstern, in der Schutzschicht. Besteht letztere aus Email,
so kann das folgende Verfahren ausgeübt werden (vgl. Fig.:2 -und 3). Auf
einen keramischen Träger i wird wieder eine Drahtschicht 2 aufgebracht. Auf und
zwischen diesem Draht wird an der Stelle des zu bildenden Fensters ein Streifen
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geschmiert, der aus einem Brei aus Ton und Wasser besteht. Dieser Brei ergibt
nach,der Erhärtung eine Zwischenlage, deren mechanische Eigenschaften
be-
deutend schlechter sind als die der Emailleschicht. Auf dem ganzen
Körper wird nun wieder die Emailleschicht 5 angebracht. Diese Emailleschicht
haftet gut am Träger und an sowie zwischen den Windungen des Drahtes 2,. Infolge
der schlechten mechanischen Eigenschaften der Schicht 5 kann die Schutzschicht
mit der Unterlage leicht beseitigt werden, z. B. durch Klopfen, und Bürsten, An
der Stelle, an welcher der Ton angebracht war, ergibt sich- somit ein Fenster. Der
auf diese Weise hergestellte Widerstand ist in Fig. 3 dargestellt.
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Es ist oft nachteilig, daß bei den auf diese Weise hergestellten Widerständen
der Draht im Fenster keine seitliche Stütze chat, weil der Ton auch zwischen den
Drähten fortgebürstet wird. Soll der Draht auch im Fenster abgestützt werden so
kann man zunächst mittels des an Hand der Fig. i besc#hriebenen Verfahrens allenthalben
zwischen dem Draht eine Lage 4 anbringen, die aus einem Füllmittel mit hohem Schmelzpunkt
und Glas bestehen kann. Diese Lage hat gute mechanische Eigen-. schaften. Sie wird
bis zu solcher Stärke angebracht, daß der obere Teil derf Drähte blank bleibt. Auf
dieser Schicht wird nun eine Schutzschicht 5 mit einem Fenster gebildet.
Dieses Fenster kann wieder mittels eines Tönstreifens od. dgl. angebracht werden.
Bei der Beseitigung des Tons widersteht die Zwischenlage 4 der Bürste genügend,
um zwischen den Drähten sitzenzubleiben, die auf diese Weis.-im Fenster abgestützt
werden. Das Fenster kann in diesem Fall auch auf die bekannte Weise mit einer Schablone
angebracht wer-den#, da man wegen
des Vorhandenseins der Zwischenlage
4 zwischen den Drähten nun keine Gefahr läuft, daß sich die Masse,derSchutrzlage
unter derSchablone zwischen die Drähte eindrängen wird.
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Bei der Herstellung von Fenstern im lackierten Widerstand kann man
auf die gleiche Weise verfahren!. Es soll jetzt für die Zwischenlage eine Masse
gewählt werden, die auf einfache Weise beseitigt werden kann. Diese läßt sich z.
B. aus Lack .herstellen, dem ein hoher Prozentsatz an Talk als Füllmittel Zugesetzt
ist.
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Für die Schutzsch-icht kann in diesem Fall ein Phen,olform#alidehyd,lacl<
Verwendung finden. Das Rohr i kann, in diesem Fall aus hartern Papier bestehen.
Nachdem die Zwischenlage und die Schutzlage nacheinander getrocknet worden sind,
wird die Zwischenlage mit der Schutzschicht, soweit sich dieseauf der Zwischenlagebefindet,
durch Klopfen oder Bürsten, leicht beseitigt.
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Wird die Zwischenlag-e wenigstens teilweise aus einem flüssigen Stoff
gebildet, der durch chemische Umwandlung in, festen Zustand übergeht, so kann man
das nachfolgende Verfahren durchführen: Auf einem Rohr aus keramischem Stoff
wird eine Drahtlage, z. B. aus Chromnickeldraht, angebracht. Die Enden dieses Drahtes
werden mit um das Rohr geklemmten- Bügeln verbunden, die als Stromzuführungsklemmen
dienen. Darauf wird die Wicklung- mit einem Brei eingeschmiert, der aus i Teil Wasserglas,
3 Teilen Aluminiumoxydpulver und 5 Teilen Wasser besteht. Der Füllstoff,
in -diesem Fall das Alumin#iumoxydpulv-,r, muß, wenn dünner Widerstandsdraht verwendet
wird, sehr fein gemahlen werden, damit die Pulverteilchen, den Raum zwischen dem
Draht ausfüllen können. Nach Erhärtting oder Trocknen dieser Masse wird auf die
übliche Wei-se eine Schutzschicht aus, Email angebracht. Beim Schmelzen des Emails
behält die Zwischenlage ihren Zusammenhang, so daß die Windungen sehr gleichmäßig
liegen,bleiben.
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Es ist natürlich dafür zu sorgen, daß das Material dei Zwischenlage
chemisch zum Metall des Widerstandsdrahtes insofern paßt, daß der Draht beim Betrieb
nicht angegriffen wird.
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Das Verfahren -nach der Erfindung kann auch zurHerstellung vonHeizwiderständen
benutzt werden, wobei es möglich ist, den Heizdraht auf einer flachen Platte anzubringen.
Der Draht wird z. B. in Form eines Mäanders, auf die Platte gelegt und an ihr mittels
der Zwischenlage befestigt. Darauf kann die Platte mit Email überzogen werden.
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Auch kann das Verfahren nach der Erfindung benutzt werden, wenn. der
Träger nicht mit ein-er, sondern mit zwei oder mehr übereinanderliegenden Drahtlagen
bewickelt ist.
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Bei Widerständten-, bei denen der Träger nicht mit Draht, sondern
z. B#. mit Streifen aus geschmolzenem Metall oder einer Kohlentschicht überzogen
ist, treten im all-gemeinen die im Eingang der Beschreibung erwähnten Schwierigkeiten
des Ausfüllens von Unebenheiten und des Lösens des Leiters wegen verschiedener Ausdehnungskoeffizienten
nicht ein. Auch -,verden bei diesen Widerständen Fenster in der Schutzschicht weniger
oft verwendet als bei Drahtwiderständen. Es ist je-
doch ersichtlich, daß
44.e Bildung von, Fenstern auf die Weise nach der Erfindung grundsätzlich auch.
bei anderen als Drahtwiderständen möglich ist.