DE475570C

DE475570C - Elektrischer hochohmiger Widerstand

Info

Publication number: DE475570C
Application number: DED47373D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1925-02-24
Filing date: 1925-02-24
Publication date: 1929-04-29

Description

Elektrischer hochohmiger Widerstand Die Erfindung betrifft die Herstellung hochohmiger elektrischer Widerstandselemente, die mit Vorteil - insbesondere als Ab- leitungswiderstände - für Gitterröhren verwendet werden können, und die sich durch Beständigkeit, Gleichartigkeit, Unabhängigkeit von der Erwärmung und Billigkeit auszeichnen. Als Widerstandsstoff werden durch ein erstarrtes Bindemittel zusammengehaltene Teilstoffe mit positiven und negativen Temperaturkoeffizienten verwendet. Gemäß der Erfindung wird als Teilstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten Bleiperoxyd verwendet. Da die elektrischen Temperaturkoeffizienten der beiden Bestandteile dem Zeichen nach verschieden sind, so läßt sich durch Wahl des Mischungsverhältnisses ein Gemisch herstellen, dessen Widerstandskoeffizient annähernd gleich Null ist. Die Verwendung von Beimischungen aus Lampenruß oder Mangandioxyd zur Beeinflussung des Temperaturkoeffizienten ist bereits früher bekannt gewesen; jedoch handelt es sich dort um Widerstände, deren Hauptbestandteil Kohlensilicium ist. Die Beimengungen von geringer Menge hohlen wurden mit Rücksicht auf die Erhöhung der Leitfähigkeit des gesamten Widerstandes vorgenommen. Das erhaltene Erzeugnis war jedoch als Widerstand ungeeignet. Durch das erfindungsgemäße Gemisch von Bleiperoxyd mit Mangandioxyd oder Lampenruß lassen sich jedoch hochwertige Widerstände herstellen. Die genannten Stoffe werden zu einer Paste verarbeitet unter Zufügung eines passenden Bindemittels, wie z. B. in Alkohol aufgelöster Schellack, und mit einem Stoff gemischt, welcher geeignet ist, die fertige Einheit genügend zähe und elastisch zu machen. Die Paste kann zuerst in die Form einer Widerstandseinheit geknetet und dann bis zum Erstarren gebacken werden, oder man kann sie zuerst hart machen und dann in die Form eines Widerstandselementes schneiden. Die Erfindung wird durch die Zeichnung veranschaulicht.
Abb. i ist ein Längsschnitt .eines Widerstandselementes nach der Erfindung; Abb. 2 ist ein Querschnitt durcli Abb. i Abb. 3 ist ein Längsschnitt eines als hohler Stab oder Rohr ausgeführten W iderstandse@emen ties; Abb. 4. ist eine Endansicht der Abb. 3; Abb.5 und 6 sind eine Ober- bzw. eine Seitenansicht eines ringförmigen Widerstandselementes Abb. ; stellt eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt dar.
Das Widerstandselement nach Abb. i besteht aus einem Rohr aus= Isolierstoff, das einen erstarrten -\Viderstand'sstoff 2 einthäTt. An beiden Enden des Rohres i sind Stromzuführungen in Form von Kappen 3 vorgesehen, die die Enden des Rohres verschließen. Jede Stromzuführung 3 besitzt ein kleines Loch q.; der Widerstandsstoff füllt vollkommen das Rohr i und den Raum innerhalb der Kappe 3 aus. Die durch 2 in Abb. i bezeichnete, als Leiter dienende Zusammensetzung bildet einen der wichtigsten- -Teile der Erfindung. Für diese Zusammensetzung kann man einen Widerstandsstoff, wie Mangandioxyd, Lampenruß, Graphit oder fein verteilte Kohle, und einen anderen Widerstandsstoff, wie Bleiperoxyd oder andere metallische Oxyde mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, benutzen. Bei der Mischung von einem Stoff mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, wie Mangandioxyd, und einem Stoff mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, wie Bleiperoxyd, kann man das Verhältnis der beiden Bestandteile so wählen, daß jeder gewünschte Temperaturkoeffizient erhalten werden kann.- Wenn z. B. 74 Gewichtsteile des fein verteilten Mangandioxyds mit annähernd 26 Teilen Bleiperoxyd gemischt sind, so ist der Temperaturkoeffizient der Mischung annähernd gleich Null. Durch Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Anteils von Bleiperoxyd kann man den Temperaturkoeffizienten positiv bzw. negativ machen. Der Temperaturkoeffizient ist praktisch gleich Null, wenn der prozentuale Gewichtsanteil des Bleiperoxyds zwischen 25 % bis 27 @%o liegt; er ist merklich positiv, wenn der Gewichtsanteil von Bleiperoxyd 3o 0116 übersteigt; er ist negativ, wenn ider Gewichtsanteil des Bleiperoxyds kleiner als 25 % ist.
Bei der Herstellung eines Widerstandseleinents nach der Erfindung wird der Widerstandsstoff, wie Mangandioxyd und Bleiperoxyd, in Pulverform unter Zufügung eines passenden Bindemittels zu einer Paste gemischt. Es ist gefunden worden, daß als Bindemittel sich- sehr gut Schellack (allein oder in Verbindung mit Pyralin, welches wesentlich aus in Äthyl oder Amylacetat aufgelöstem Gelluloid besteht), die meisten gewöhnlich gebrauchten Emaillesorten, Firnis oder- sogar Portlandzement oder fein gebrannter Gips eignet. Man kann überhaupt dazu fast jede mechanisch uraktive Flüssigkeit gebrauchen, die nach dem Trocknen sich in eine starre Masse verwandelt.
Einige Stoffe, wie z. B. reiner Schellack, und einige Emaillen machen nach der Erstarrung die Masse etwas spröde und brüchig. Es ist daher besser, als Bindemittel eine Zusammensetzung zu gebrauchen, welche dem Enderzeugnis eine gewisse Zähigkeit erteilt; so eignet sich sehr gut als Bindemittel z. B. eine flüssige Mischung aus Pyralin, mit in reinem Alkohol aufgelöstem Schellack. Zweckmäßig mischt man 3 bis 5 Teile Pyralin mit 7 bis 5 Teilen von in Alkohol gelöstem Schellack. Durch die Beimischung von Pyralin wird das Enderzeugnis zäh und elastisch und platzt nicht bei starken Temperaturänderungen. Gute Ergebnisse bekommt man auch, wenn man aus Bleiperoxyd und ölsäure eine seifenartige Paste macht und diese mit Mangandioxyd und mit dem Bindemittel mischt. Diese Mischung, der Wirkung der Hitze ausgesetzt, ergibt ein ausgezeichnetes Enderzeugnis.
Bei der Herstellung des Widerstandselements nach den Abb. i und 2 wird auf einem Ende des Rohres i, welches aus Fiber oder einem anderen Isolierstoff- bestehen kann, die Metallkappe 3 aufgezogen. Dann wird durch das offene Ende des Rohres i die wie oben angegeben zusammengesetzte Paste eingeführt, so daß sie das Rohr und den Raum innerhalb der bereits aufgezogenen Kappe vollständig ausfüllt. Durch das Loch 4 dieser Kappe kann der ganze Luftgehalt des Rohres entweichen, so daß die Ausfüllung des Rohres durch die Paste eine vollkommene ist. Dann wird auch die zweite Stromzuführungskappe auf das Rohr aufgezogen, derart, daß die Paste auch diese Kappe vollständig ausfüllt, wobei die Luft auch hier durch das Loch 4 herausgetrieben lvärd.
Man kann auch das Rohr mit der Paste ausfüllen und diese der Wirkung der Hitze unterwerfen, bevor die beiden Kappen aufgezogen sind, und dann die Kappen mit Gemisch aus Schellack und Lampenruß füllen und sie auf die Rohrenden dicht aufziehen.
Die mit Widerstandspaste 2 gefüllten und durch Metallkappen 3 verschlossenen Röhren setzt man in einen Ofen und backt sie so lange, bis das Bindemittel ganz trocken und erstarrt ist, so daß die Paste sich in eine feste Widerstandsmasse verwandelt. Versuche haben ergeben, daß, wenn man Paste aus Mangandiexyd, Bleiperoxyd und Schellack oder Schellack, kombiniert nut Pyralin, benutzt, man die besten Ergebnisse bei einer Temperatur bekommt, die etwa 8o° C nicht übersteigt. Auch höhere Tempieraturen bis zu etwa 3oo°-C wurden benutzt; besser ist es aber, wie erwähnt; die Widerstandselemente wenigstens 3 oder 4 Stunden lang einer unter 80`C liegenden Temperatur auszusetzen, da bei dieser mäßigen Erwärmung keine beträchtlichen chemischen Änderungen auftreten. Auch hat es sich ergeben, daß die der angegebenen mäßigen. Temperatur ausgesetzten Widerstände fester wurden als die, welche einer höheren Temperatur unterworfen waren. Es ist zweckmäßig, die Widerstandselemente, nachdem sie der Wirkung der Hitze unterworfen waren, noch mit einer Schellack- oder Paraffinschicht zu überziehen, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhüten.
Es ist gefunden worden, daß man durch den Gebrauch von Schellack als Hauptbestandteil des Bindemittels ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, nicht nur, weil er der Paste nach der Erhitzung eine genügende Härte erteilt, sondern auch, weil er zusammen mit dem Gemisch einen guten elektrischen Kontakt zwischen den metallischen Stromzuführungskappen und dem Widerstandsstoff ergibt. Mit Schellack werden auch die Löcher der Endkappen am Ende des Erwärmungsverfahrens ausgefüllt, nachdem die Luft und alle beim rrwärmungsprozeß erzeugten Gase durch diese Löcher entwichen sind.
Um `Viderstandselemente von verschiedenen Olunwerten zu erhalten, kann man in verschiedener Weise verfahren. Will man z. B. die räumliche Bemessung der verschiedenen Widerstände gleichbehalten, so kann man eine verhältnismäßig große Erhöhung des Widerstandswertes durch Verkleinerung des Anteils des leitenden Pulverbestandteiles im Verhältnis zur Menge des Bindemittels erhalten und umgekehrt. Ferner kann man die Zusammensetzung des Stoffes selbst ändern; so besitzt z. B. eine Mischung aus Lampenruß und Bleiperoxyd einen kleineren spezifischen Widerstand als ein Gemisch aus Mangandioxyd und Bleiperoxyd. Natürlich kann man auch die räumlichen Abmessungen der Widerstandselemente ändern, zur Vergrößerung des Widerstandswertes wird die Länge vergrößert und 'der Querschnitt verkleinert und zur Verkleinerung des Widerstandswertes umgekehrt. Schließlich kann man alle angegebenen Methoden miteinander kombinieren.
Zur Erhöhung der Strombelastungsfähigheit kann man eine Paste benutzen, in der- der Anteil des leitenden Pulvergemisches- verkleinert ist, oder man kann auch den Querschnitt vergrößern. Besser ist jedoch die Erhöhung der Belastungsfähigkeit durch Vergrößerung der strahlenden Oberfläche des Elements zu bewirken.
Die Abb. 3 bis 6 zeigen Ausführungsformen der Widerstandselemente mit verhältnismäßig großen Strahlungsoberflächen. Bei der Ausführung nach Abb. 3 und q. ist die Widerstandspaste röhrenartig, am besten mittels Schablone, geformt und dann, wie beschrieben, durch Backen gehärtet.
Dieses Element kann als veränderlicher Widerstand benutzt werden, wenn man einen in der Zeichnung nicht dargestellten) in das Rohr hineinragenden Kolbenkontakt vorsieht. In diesem Fall ist eine Stromzuführung finit dem Kolbenkontakt und die andere mit einem Ende des Rohres 5 verbunden.
Das Element nach den Abb. 5 und 6 stellt einen Ring 6 dar mit Stromzuführungen 7, die so angeordnet sind, daß sich zwei parallele Zweige für den elektrischen Strom bilden.
Eine weitere Ausführung zeigt Abb. ; . Bei dieser sind die Metallkappen so ausgebildet, daß sie einen ganz sicheren Kontakt mit der Widerstandsmasse haben. Sie tragen nämlich inwendig Ansätze 8, die zweckmäßig eine geriffelte oder sonst raub gemachte Oberfläche haben, an der die Widerstandsmasse fest und innig haftenbleibt. An der Stelle, wo die Ansätze 8 eintauchen, wird das Rohr zweckmäßig mit etwas verbreiterter Bohrung 9 versehen. Haben die Kappen 3 keine besonderen schmalen Kanäle zum Entweichen der Luft, so 1ä ßt man einen kleinen Spielraum zwischen den unieren und äußeren Wänden des Rohres, damit beim Aufsetzen der Kappen die Luft entweichen und die Widerstandsmasse den Raum zwischen dem Rohr und den Kappen vollkommen ausfüllen kann.
Es empfiehlt -sich, bei allen beschriebenen Ausführungsformen das Isolierrohr i aus einem, durchlässigen Stoff zu machen und nach Austreiben der Luft, der Feuchtigkeit u. dgl. den Widerstand mit einem vor Feuchtigkeit zu schützenden Isolierstoff zu überziehen oder zu durchtränken.

Claims

PAT1:IXT:\NSPRLCIi1:: i. Elektrischer hochohmiger Widerstand, insbesondere Ableitungswiderstand für Gitterröhren, aus gemischten, durch ein erstarrtes Bindemittel zusammengehaltenen Teilstoffen mit positivem und Teilstoffen mit negativem Temperaturkoeffizienten, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilstoff mit positivem Temperaturkoeffizienten Bleiperoxyd verwendet -wird. a. Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilstoff mit negativem Temperaturkoeffizienten Mangandioxyd verwendet wird. 3. Widerstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilstoff mit negativem Temperaturkoeffizienten Lampenruß verwendet wird. ,1. Widerstand nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis des Mangandioxyds zum Bleiperoxyd dem Gewicht nach etwa 74:26 beträgt. 5. Widerstand nach Anspruch i bis .1, dadurch gekennzeichnet, d'aß für das Bindemittel ein Stoff gewählt ist, der nach dem Erstarren eine genügende Zähigkeit und Elastizität dem -Widerstandskörper erteilt, z. B. eine Mischung des Schellacks mit Celluloid o. dgl. 6. Verfahren zur Herstellung des Widerstandes nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Paste aus leitender Mischung und , aus Bindemittel geformt, getrocknet und gebrannt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste in einem Isolierrohr aus porösem Stoff erhitzt wird, welches nach Erhitzung und Entfernung von Luft und Feuchtigkeit durch einen vor Feuchtigkeit schützenden Stoff überdeckt oder imprägniert wird. B. Anordnung nach Anspruch 7, da-. durch gekennzeichnet, daß vor dem Erstarren der Widerstandsmasse an diese an beiden Enden des Isolierrohres stromleitende Endkappen aufgepreßt werden. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Trocknung und Erwärmung das Entweichen der Luft und der Gase durch die an den Kappen vorgesehenen sclunalen Löcher erleichtert wird. r o. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g_ elrennzeichnet, daß die Kappen während des noch plastischen Zustandes der Paste derart aufgesetzt werden, daß die an ihnen vorgesehenen inneren Ansätze (zweckmäßige.weise mit geriffelten oder sonstwie rauh ausgebildeten Oberflächen) in die noch plastische Paste eingedrückt werden.