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Aus Blechstreifen bestehender Widerstandskörper Die bislang serienmäßig
hergestellten und verwendeten Widerstandskörper für Starkstromwiderstandsgeräte
bestehen in der Regel für größere Ströme aus Gußeisenkörpern. Derartige Widerstandskörper
haben den erheblichen Nachteil, daß sie äußerst empfindlich gegen Fall und Erschütterungen
sind. Sie gehen sehr leicht zu Bruch. Diese geringe Bruchfestigkeit macht sich schon
bei ,der Herstellung durch einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz an Ausschuß bemerkbar.
Durch die geringe Festigkeit besteht gleichzeitig die Gefahr, daß zufolge Kurzschluß
durch im. Betrieb zu Bruch gehende Teile weitere an sich noch betriebsfähige Teile
des Widerstandes ausfallen, wodurch die Störung noch vergrößert wird. Ein weiterer
Nachteil von, Gußeis,enwiderständen besteht darin, daß sich vorhandene Gußspannungen
bei übermäßiger Erwärmung auszugleichen streben und den Gußkörper gegebenenfalls
zerstören. Wird bei derartigen Widerständen zur Isolierung der einzelnen Gußeleni.ente
-Glimmer oder aus Schichten von Glimmerplättchen und B@indemitte'ln zusammengesetzter
Isolierstoff verwendet, so muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß die Widerstände
nicht
überlastet werden. Bei höheren Temperaturen verliert nämlich
Glimmer seine Isolationsfestigkeit. Etwaige Einschlüsse des Glimmers vermögen :dann
leicht das Widerstandsmaterial selbst zu zerstören. Bei zusammengesetzten Isolierstoffen
der vorerwähnten Art gelangt bei genügend hohen Temperaturen das Bindemittel der
Glimmerplättchen zur Verdampfung, falls dies nicht durch eine entsprechend hohe
Flächenpressung verhindert wird. Ein weiterer Mangel derart isolierter Gußelemente
besteht darin, daß sie nicht unter Öl verwendet werden können, da das Öl das Bindemittel
auflöst, so daß die Glimmerplättchen aufblättern und zerfallen. Bei Verwendung der
üblichen mäanderartig geformten Gußeisenelemente muß gleichzeitig noch darauf geachtet
werden, daß das für die betriebsmäßige Kühlung der Widerstände dienende Medium die
Oberfläche der Gußwiderstandselemente ungehindert bestreichen kann. Es muß daher
immer für eine senkrechte Aufstellung der einzelnen Gußelemente Sorge getragen werden.
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Es sind nun auch schon Widerstandskörper aus Blechen bekanntgeworden,
bei denen die genannten Mängel zum Teil behoben sind. Diese bekannten Blechwiderstände
bestehen aus gelochten oder geschlitzten ebenen Blechstreifen oder Platten. Sie
haben den Nachteil, daß ihre wärmeabgebende Oberfläche verhältnismäßig gering ist.
Sie erhitzen sich daher bei Stromdurchgang schnell und stark. Die Folge davon ist,
daß sich die Blechstreifen oder Platten mangels anderweitiger Wärmespannungsaufnahme
werfen. Sie können aus diesem Grunde nur unter Zwischenlage von Abstandsleisten
aus wärmebeständigen Isoliermaterialien aneinandergereiht werden, wenn eine gegenseitige
Berührung und damit ein Kurzschluß einzelner Streifen mit Sicherheit vermieden werden
soll. Derartige Isolierleisten verhindern aber die ohnehin schon infolge der kleinen.
Oberfläche geringe Wärmeabfuhr noch weiter. Soll die wärmeabführende Wirkung der
Oberfläche nicht völlig unterbunden werden, so dürfen derartig zusammengesetzte
Widerstände nur mit senkrecht verlaufenden Isolierleisten aufgestellt werden. Nur
so ist noch eine gewisse natürliche Bewegung des Kühlmittels zum Zweck der Kühlung
erreichbar. Infolge der geringen für die Kühlung ausnutzbaren Oberflächen solcher
Widerstandsbleche erfordern .diese bekannten Widerstände einen großen Raum, sobald
es größere Wärmemengen abzuführen gilt. Für die meisten Zwecke scheidet diese bekannte
Anordnung deshalb praktisch aus.
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Die Erfindung betrifft einen aus Blechstreifen bestehenden Widerstandskörper,
der sich durch einfachen Aufbau auszeichnet und allen praktischen Anforderungen
genügt. Erfindungsgemäß sind die den Widerstand bildenden Blechstreifen in sinusförmige,
quer zur Längsrichtung der Streifen verlaufende, aus der ursprünglichen Blechebene
vorspringende Falten geringer Höhe gelegt, und diese wellblechartigen Streifen werden
durch jeweils zwei anliegende Leisten aus keramischem Material gehalten. Zwar sind
bereits Widerstände aus gewellten Widerstandsbändern an sich bekannt. So z. B. ist
ein Widerstand bekannt, der aus zwei Streifen besteht. jeder Streifen ist sehr schmal
im Vergleich zu seiner Länge, und beide Streifen sind spiralig umeinandergewickelt.
Dadurch wird zwar eine größere mechanische Festigkeit ,erzielt, was von Bedeutung
ist, weil die Streifen im Vergleich zu ihrer Länge sehr schmal sind. Die Ausführung
hat aber den Nachbeil, daß an den einander zugekehrten Innenseiten der Bänder eine
wirksame Abkühlung nicht auftreten kann. Ferner ist ein wellenförmiges Widerstandselement
bekannt, dessen Wellen in der Ebene des Elements liegen. Im Gegensatz dazu sind
aber bei der Erfindung quer zur Längsrichtung der Widerstandsbänder verlaufende,
aus der ursprünglichen Blechebene vorspringende Falten vorhanden. Dadurch, wird
eine wesentlich größere wirksame Abkühlungsfläche erreicht.
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Schließlich ist ein bandförmiger Widerstandskörper bekannt, der in
Falten gelegt ist. Diese Falten haben aber quer zur Längsrichtung des Bandes eine
beträchtliche Höhe, so daß es notwendig ist, an beiden Seiten besondere Befestigungsplatten
vorzusehen, die zum Halten der Widerstandselemente dienen. Diese Platten müssen
aus wärmebeständigem Material bestehen und außerdem in bestimmter Weise geschlitzt
sein, um das Band einzufädeln. Demzufolge ist die Herstellung eines solchen Widerstandes
sehr teuer.
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Durch die Faltung gemäß der Erfindung -wird eine beträchtliche Oberflächenvergrößerung
bei kleinstem Raumbedarf gegenüber den bekannten Anordnungen und eine gute Wärmeabführung
erzielt. Die Verwendung von Blechen ermöglicht gegenüber Gußmaterial eine erhebliche
Material-und Gewichtsersparnis, da mit der Blechstärke weit unter die Mindestgußstärke
heruntergegangen werden kann. Die Benutzung gestanzter und gepreßter Bleche bringt
den weiteren Vorteil mit sich, daß die. Herstellung wesentlich verbilligt wird.
Die Wirtschaftlichkeit der Herstellung wird schließlich noch dadurch weiter erhöht,
daß durch das Hers.teflungsverfahren jeder Ausschuß nahezu völlig vermieden werden
'kann. Auch gestattet die Verwendung von Blechen als Widerstandskörper die Wahl
von Widerstandsmaterialien beliebigen spezifischen Widerstandes. Die Festlegung
der gewünschten Widerstandswerte kann in einfacher Weise vor sich gehen., indem
die Bleche mehr oder weniger weit vom Band her eingeschnitten werden. Dieses Einschneiden
kann im Bedarfsfalle auch mühelos nachträglich erfolgen.' Es können so leicht Veränderungen
der Widerstandswerte an bereits eingebauten Widerständen vorgenommen werden.
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Durch die Benutzung keramischer, .wärmebeständiger Materialien zur
Isolierung und Halterung der Widerstandsstreifen können nun die bislang üblichen
Glimmer bestehenden oder Glimmer enthaltenden Zwischenlagen in Fortfall kommen,
die als nicht einheimische Werkstoffe die Herstellung bislang unnötig verteuerten.
Die Widerstände
können deshalb nunmehr auch gefahrlos bis zu den
höchsten Temperaturen verwendet werden, erforderlichenfalls können: sie auch unter
C51 gesetzt werden,- ohne. daß irgendwelche Gefahr für das Isoliermaterial besteht.
Infolge Fortfalls von Isolierstoffen der -eingangs erwähnten Art, die die praktische
Verwendbarkeit der Widerstände nur auf bestimmte Anwendungsgebiete beschränkte bzw.
nur unter bestimmten Bedingungen ermöglichte, wird erst eine wirtschaftliche Herstellung
derartiger Widerstände ermöglicht, da diese nunmehr für alle denkbaren Betriebsbedingungen
gleich ausgebildet werden können. Die verhältnismäßig große Bruchfestigkeit der
verwendeten keramischen Materialien .gegen Fall und Erschütterungen ergibt eine
nahezu unbegrenzte Lebensdauer der erfindungsgemäßen Widerstände. Da gleichzeitig
ein. Bruch des Widerstandsmaterials selbst ausgeschlossen. ist, ist die Gefahr von
Kurzschlüssen benachbarter Widerstandsstreifen auf ein Mindestmaß herabgesetzt.
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Die Wärmeabfuhr ist bei dem erfindungsgemäßen Widerstandskörper in
jeder Lage nahezu .gleich gut, da sowohl. bei senkrecht als auch waagerecht liegenden
Falten der Blechstreifen eine hin.-reichende gute Bestreichung der wirksamen Oberflächen
durch das Kühlmittel, beispielsweise Luft, auf natürlichem Wege sichergestellt ist.
Lange gekrümmte Wege für das Kühlmittel, die der Ausbildung jeder Strömung im Wege
stehen, sind vermieden, das strömende Kühlmittel besitzt daher an allen von ihm
berührten Stellen noch eine hinreichend niedrige Temperatur und Kühlwirkung. Die
Wärmegbführung kann schließlich. auch noch dadurch verbessert werden, .daß die wirksamen
Oberflächen aufgerauht werden.
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Reicht der Widerstand eines Widerstandsstreifens nicht aus, so werden
mehrere Streifen über oder nebeneinander angeordnet, die elektrisch parallel oder
hintereinandergeschaltet werden können. Die Widerstandsstreifen selbst können dabei
aus Vollblech, gelochtem oder geschlitztem Blech bestehen. Sind mehrere Blechstreifen
erforderlich, so werden diese mit einem bestimmten gegenseitigen Abstand, der abhängig
ist von der Dichte der Faltung, .der abzuführenden Wärmemenge - und den." Abkühlungsverhältnissen,
auf Tragbolzen aufgereiht und vorzugsweise durch Schrauben zusammengehalten. Zur
Einhaltung dieses bestimmten gegenseitigen Abstandes dienen Zwischenstücke aus keramischem,
wärmebeständigem Material. Die Zwischenstücke aus keramischem Material sind zweckmäßighohlzylindrisch
ausgebildet, so daß sie zwischen .den einzelnen Streifen mit diesen auf die Tragbolzen
aufgereiht werden können. Die besondere gefaltete Gestaltung der Bleche gibt an
sich: schon eine hinreichende Festigkeit gegen Verformung bei Belastung, so daß
eine besondere Pressung der Blechpakete, durch die .die einzelnen Blechstreifen
im Block unverrückbar festgelegt werden, entbehrlich ist. Um übermäßige Durchbiegungen
der gefalteten Blechstreifen selbst bis zu den allerhöchsten Temperaturen mit völliger
Sicherheit zu vermeiden, können die hohlzylindrischen Zwischenstücke auch noch mit
Aussparungen versehen werden, in welche keramische Leisteneingelegt werden. Kurzschlüsse
durch Ausbiegung der Widerstandsstreifen sind dann unmöglich, zumal Wärmespannungen
und hierdurch 'hervorgerufene Längenänderungen der Streifen ohne weiteres schon
durch die Faltungen aufgenommen: werden.
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Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel an Handeiner Abbildung erläutert.
Der Widerstandskörper ist aus Blechstreifen i zusammengesetzt, die in dicht aufeinanderfolgende,
sinusförmige Falten gelegt sind. Zur Halterung der Widerstandsstreifen dienen hohlzylindrische
Zwischenstücke 2-, die mit den Widerstandsstreifen auf Tragbolzen 3 aufgereiht sind.
Nach dem Zusammensetzen des Widerstandskörpers werden die einzelnen Widerstandsstreifen
i über federnde Unterlegscheiben 4 und Muttern 5 zusammengehaltem Um mit Sicherheit
eine Berührung beruaclzbarter Widerstandsstreifen selbst bei den höchsten Temperaturen
auszuschließen, können zwischen den Streifen noch keramische Leisten 6 vorgesehen
werden, die von entsprechenden Aussparungen 7 der hohlzylindrischen Zwischenstücke
2 aufgenommen; werden. Zur elektrischen Verbindung der einzelnen Widerstandsstreifen
mit der Anschlußleitung und untereinander dienen Muttern und Schrauben B.