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Veränderbarer Widerstand mit zylindrischer Hülse Die Erfindung betrifft
einen veränderbaren Widerstand mit einer zylindrischen, in Längsrichtung geschlitzten,
elektrisch isolierenden Hülse, die als Träger für eine ihren Schlitz überdachende
zylindrische Widerstandswicklung dient, und mit einer zur Trägerhülse konzentrischen
Gewindespindel, die zur Längsverschiebung eines Kontaktfingers dient, wobei dieser
durch den Schlitz der Trägerhülse hindurch mit der Innenfläche der Widerstandswicklung
in Berührung steht.
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Bei einem bekannten Widerstand dieser Art ist die Widerstandswicklung
in einen Isolierstoffkörper eingebettet. In den Enden des Isolierstoffkörpers ist
je eine mit einer Mittelbohrung versehene Metallkappe befestigt. Die Gewindespindel
trägt an ihrem einen Ende einen Schrauben-Senkkopf und ist an ihrem anderen Ende
außerhalb der einen Kappe zu einem nietkopfartigen Gebilde erweitert.
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Diese Anordnung hat vor allem den Nachteil, daß die Gewindespindel
sich je nach Ausbildung des Nietkopfes entweder zu schwer dreht oder toten Gang
hat und dann keinen sicheren Kontakt mehr bietet. Der Kontaktfinger bewegt sich
dann nämlich mit der Spindel zusammen in Längsrichtung. Außerdem ist der notwendige
Kontakt zwischen dem einen Spindelende und der zugehörigen Kappe unsicher. Ferner
wird das Innere des Widerstandes weder von dem Kopf der Gewindespindel noch von
ihrem umgenieteten Ende ausreichend abgedichtet. Für verschiedene Anwendungszwecke
ist eine einwandfreie Abdichtung aber erforderlich. Zum Beispiel schreiben einige
Großverbraucher in ihren Abnahmebedingungen vor, daß die Widerstände längerem Eintauchen
in heiße und kalte Salzwasserbäder standhalten müssen, ohne daß Wasser eindringt
und ohne daß sich im Innern Korrosionserscheinungen bemerkbar machen.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung in der Weise behoben, daß
die Trägerhülse dicht in einem Gehäuse untergebracht ist, in dessen einem Ende mit
Hilfe eines Stöpsels ein Drucklager für das eine Ende der Gewindespindel angeordnet
ist, daß am anderen Ende der Gewindespindel ein elektrisch isolierender Spindelkopf
befestigt ist, von dem ein kreiszylindrisches Stück in einer passenden Öffnung des
Gehäuses drehbar gelagert und von außen verdrehbar ist, und daß das kreiszylindrische
Stück von einer Druckfeder - insbesondere einer Wendelfeder - umgeben ist, die zwischen
eine Innenschulter des Gehäuses und eine Außenschulter des Spindelkopfes unter Vorspannung
eingefügt ist.
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Durch das Zusammenwirken des Drucklagers mit der Druckfeder wird dreierlei
erreicht: Erstens wird ein einwandfreier Kontakt zwischen Drucklager und Spindel
geschaffen, der sich beim Verstellen der Spindel jeweils wieder säubert. Zweitens
wird toter Gang der Spindel vermieden, denn die Spindel wird von der Feder stets
gegen das Drucklager gedrückt. Drittens wird die Spindel an ihrem einen Ende gegen
Dberdrehung gesichert. Bewegt sich nämlich der Kontaktfinger bis zum Anschlag gegen
das Drucklager und dreht man die Spindel dann weiter, so hebt sich die Spindel einfach
vom Drucklager ab, bleibt aber unbeschädigt. Dieser überdrehungsschutz ist besonders
für das eine Widerstandsende, an welchem sich der Widerstandswert von Null auf endliche
Werte ändert, von Bedeutung.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, däß das Innere des
Widerstandes einerseits durch den Stöpsel, andererseits durch das kreiszylindrische
Stück des Spindelkopfes gegen den Außenraum gut abgedichtet ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung eines als Ausführungsbeispiel dienenden Potentiometers an
Hand der Zeichnung. In dieser zeigt Fig. 1 einen Mittellängsschnitt des Potentiometers,
Fig. 2 eine Endansicht nach Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie
3-3 in Fig. 1 und Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den Bereich 4-4 des Querschnittes
nach Fig. 3.
Das Potentiometer besitzt ein röhrenförmiges Gehäuse
10. Dieses weist einen Teil 11A von verhältnismäßig großem Durchmesser und einen
Endteil 11B von kleinerem Durchmesser auf. Der Endteil ist für Befestigungszwecke
mit einem Außengewinde versehen. Eine schräg verlaufende ringförmige Schulter 11
C trennt .die Gehäuseteile 11A und 11 B im inneren. Ein röhrenförmiger Kern
12, der aus Isolierstoff, wie Bakelit, hergestellt ist, weist Endstücke 12A
und 12B auf, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses
ist, so daß die Endteile gut hineinpassen. Der Kern hat ferner ein Mittelstück 12C
von geringerem Durchmesser. Die Endstücke 12A und 12B haben einen größeren Innendurchmesser
als das Mittelstück 12C.
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Die Wandung des Mittelstückes 12C des Kernes weist einen in Längsrichtung
verlaufenden Schlitz 14 auf. Ein Widerstandsdraht von kleinem Durchmesser ist als
fortlaufende Wendel 15 um das Mittelstück des Kernes gewickelt und umhüllt den Schlitz
14 zum größten Teil. Der Draht ist mit Email überzogen. Das isolierende Email wird
nachträglich von dem Teil der Drahtwendel entfernt, der durch den Schlitz 14 nach
innen weist. Statt dessen kann auch eine Wicklung aus blankem Draht mit Abständen
zwischen den Windungen hergestellt werden.
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Eine Gewindespindel 16 ist in einen zylindrischen Spindelkopf 17 aus
Isolierstoff eingeformt oder auf andere Weise in ihm befestigt. Der größte Teil
des Spindelkopfes hat einen zum Innendurchmesser des Gehäuseteiles 11 B passenden
Durchmesser und ist auf diese Weise drehbar gelagert. Das Innenende des Spindelkopfes
17 weist einen Teil 17A von größerem Durchmesser auf, der zum Innendurchmesser des
Endstückes 12B des Kernes paßt. Eine Wendelfeder 18 ist auf den Spindelkopf 17 zwischen
dem erweiterten Teil 17A und der Schulter 11 C des Gehäuses aufgebracht. Soll die
Vorrichtung luftdicht abgeschlossen werden, so wird die Schulter 11C, wie dargestellt,
vorzugsweise geneigt ausgebildet, und ein Dichtungsring 20 von kreisförmigem Querschnitt
wird auf den Spindelkopf 17 aufgebracht und von der Feder 18 in die ringförmige
Kerbe hineingequetscht, die von der Innenseite der Schulter 11 C und der Wandung
des Spindelkopfes 17 gebildet wird. Das Außenende des Spindelkopfes ist mit
einem Schlitz 21 für einen Schraubenzieher versehen. Hierdurch läßt sich die Spindel
16 drehen. Falls erwünscht, läßt sich die Spindel auch bis aus dem Gehäuse hinaus
verlängern, so daß sie durch andere Mittel gedreht werden kann. Das gegenüberliegende
Ende der Spindel stößt gegen ein Drucklager 22, das von dem inneren Ende eines Stöpsels
23 aufgenommen wird. Die Feder 18 drückt die Spindel gegen dieses Lager.
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Der Stöpsel 23 wird im Ende des Gehäuses 10
dadurch gehalten,
daß die Endkante des Gehäuses nach innen gebördelt wird (24) und so den gegen das
Ende des Kernes stoßenden Stöpsel einklemmt. Statt dessen kann der Stöpsel auch
nach bekannten Verfahren eingetrieben oder durch Stifte in seiner Lage festgehalten
werden. Das Lager 22 besteht aus einer leitfähigen Scheibe, vorzugsweise aus Silber,
und ist in das innere Ende einer Bohrung 25 im Stöpsel mit Hilfe einer Vergußmasse
eingebettet. Eine Mittelbohrung der Lagerscheibe nimmt einen Schaltdraht 27 auf.
Die Isolation 28 dieses Schaltdrahtes wird vorzugsweise durch die Bohrung der Scheibe
hindurchgeführt, und das blankgemachte Drahtende 29 wird an die Scheibenfläche angelötet.
Durch diese Ausführung wird der Schaltdraht sehr sicher festgeklemmt, ein gutes
Lager gebildet und ein guter Stromübergang erreicht.
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Ein elektrischer Leiter 28 ist an den Lagerknopf 22 angelötet oder
an diesem auf andere Weise befestigt und, wie dargestellt, durch den Stöpsel hindurchgeführt.
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Eine Kontaktfeder 30 ist an einer Hülse 31 befestigt, die auf die
Spindel 16 aufgeschraubt ist und einen Ansatz 32 aufweist, an dem die Kontaktfeder
30 befestigt ist. Ein Vorteil dieses Kontaktes liegt darin, daß ein einziger Metallstreifen
gleichzeitig einen Kontakt und eine Feder bildet und daß der Gelenkpunkt fern von
der mechanischen Befestigung liegt. In der Zeichnung befindet sich dieser Gelenkpunkt
bei 33, während sich die mechanische Befestigung am Ansatz 32 befindet. Infolge
dieser Befestigung an einem entfernten Ort wird jedes Weichwerden des Metalls am
Gelenkpunkt durch Schweißen verhindert, und der Gelenkpunkt ist nur ein Berührungs-
aber kein Befestigungspunkt.
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Durch das Hineinspringen des Ansatzes 32 in den Schlitz 14 wird die
Hülse an einer Drehung gehindert, so daß jede Drehung der Spindel 16 zu einer linearen
Verschiebung der Hülse längs der Spindel führt und damit zu einer Verschiebung der
Kontaktfeder längs der Wicklung.
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Ein Rückenstreifen 36 ist auf die Spule außerhalb des Schlitzes
14 aufgekittet. Der Streifen dient zur Verstärkung der Spule längs der Berührungslinie
und dient außerdem als eine innere Stromzuführung zu dem einen Wicklungsende. Dieses
Ende der Wicklung ist mit Hilfe eines Verbindungsstückes 37 mit einem leitfähigen
Teil des Kontaktstreifens verbunden, der an seinem gegenüberliegenden Ende mit einer
durch den Stöpsel 23 hindurchlaufenden Leitung 38 verbunden ist. Das innere Spulenende
ist in derselben Weise elektrisch an eine durch den Stöpsel führende Leitung 39
angeschlossen. Der Rückenstreifen kann entweder aus Isolierstoff bestehen und mit
einem aufgedruckten oder anderweitig aufgebrachten Leiter längs dessen freier Fläche
versehen sein, oder der Rückenstreifen kann selbst aus leitfähigem Material bestehen
und von der Wicklung isoliert sein. Zur Isolierung kann entweder das Wicklungsemail
dienen oder der Klebstoff, mit dem der Rückenstreifen aufgebracht ist.
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Vorzugsweise wird die Innenfläche des Rückenstreifens schwach konvex
ausgebildet, was man besonders deutlich in dem vergrößerten Schnitt in Fig.4 erkennt.
Durch diese Ausbildung wird die Wicklung eingedrückt und dadurch die Berührungsfläche
mit der Kontaktfeder 30 auf im wesentlichen einen Berührungspunkt herabgesetzt.
Das hat einen saubereren Kontakt zur Folge, der weniger störanfällig ist. Gleichzeitig
wird durch die Einbuchtung der Wicklung in erwünschter Weise nach dem Wickeln eine
Spannung erzeugt, die die einzelnen Windungen ausgleicht und das unerwünschte Lockerliegen
von Windungen beseitigt. Der Rückenstreifen kann an die Wicklung unter Druck angeklebt
oder artgekittet werden, so daß die Deformierung der Wicklung auch nach Wegnahme
des Druckes bestehenbleibt.
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Der Stromweg führt von der Kontaktfeder durch die Hülse, die Schraubenspindel
und den Lagerknopf zur Außenseite der Vorrichtung. Hierdurch wird der Platzbedarf
für die übliche getrennte Stromzuführungsschiene
überflüssig. Wird
ein linear verschiebbarer Stab verwendet, so wird der elektrische Stromweg zwischen
dem Kontakt und einem Anschluß im Stöpsel durch eine dazwischengeschaltete Wendelfeder
hergestellt.
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Besteht das Gehäuse 10 aus Metall, wie es oft erforderlich
ist, so ist es wünschenswert, daß eine isolierende Haut zwischen die Wicklung und
das Gehäuse gelegt wird. Bei dem dargestellten Potentiometer ist eine Folie
42 aus Polytetrafluoräthylen in das Gehäuse hineingeschoben und liegt als
eine Haut an dessen Innenwandung eng an. Hierdurch wird die Wicklung gegenüber dem
Gehäuse isoliert, wodurch elektrische Verluste oder Kriechströme vermieden werden,
die sonst unter bestimmten Umständen auftreten können.
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Die Arbeitsweise der dargestellten drahtgewickelten Widerstandsvorrichtung
als Potentiometer ist hiernach offensichtlich. Elektrische Leitungen 38 und
39 sind mit gegenüberliegenden Enden der Widerstandswicklung 15 und die Leitung
28 mit der Spindel 16 verbunden. Der Kontakt 30 ist einstellbar
angeschlossen, so da.ß er einen bestimmten Teil jeder an den Widerstand angelegten
Spannung abgreift. Die Vorrichtung läßt sich in jeder Weise verwenden, in der übliche
geradlinige Potentiometer verwendet werden, ist aber, wie oben erwähnt wurde, besonders
als Kleinstbauteil geeignet, da sie raumsparend ausgebildet ist. Obwohl die Verwendung
der Widerstandsvorrichtung als Potentiometer beschrieben und dargestellt wurde,
kann die Vorrichtung auch als veränderbarer Widerstand und als Rheostat Verwendung
finden.
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Eine Vorrichtung der dargestellten und beschriebenen Art kann beispielsweise
folgende Abmessungen und Kenngrößen haben: 6,3 mm Außendurchmesser, 32 mm äußere
Länge, Widerstandsdraht von 0,13 bis 0,15 mm Durchmesser, Wicklungswiderstand von
3 Ohm bis 80 kOhm, 15,9 mm Kontaktverschiebungslänge, 16,5 mm wirksame Wicklungslänge.
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Wie erwähnt, sind dies nur beispielsweise Angaben, die die Verkleinerung
oder Vergrößerung nicht begrenzen sollen.