DE3232404C2 - Keramischer Kaltleiter mit Metallbelägen und daran durch Klemmkontakt angeschlossenen Stromzuführungen - Google Patents
Keramischer Kaltleiter mit Metallbelägen und daran durch Klemmkontakt angeschlossenen StromzuführungenInfo
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Abstract
Der keramische Kaltleiter (PTC-Widerstand 1) ist auf gegenüberliegenden Flächen mit Metallbelägen (2, 3) als Elektroden versehen, an denen Stromzuführungen angeschlossen sind, die je aus elektrisch leitenden Federelementen (4, 5) bestehen und Druck ausübend auf den Metallbelägen (2, 3) des Kaltleiters (1) aufliegen (Klemmkontakt), wobei die Berührungsstellen (6, 7) der Federelemente (4, 5) mit den Metallbelägen (2, 3) zusätzlich zum Klemmkontakt mit je einer Auflage (8, 9) aus Leitkleber umhüllt sind.
Description
Die Erfindung betrifft einen keramischen Kaltleiter (PTC-Widerstand) in Scheiben-, Rohr- oder Stabforni,
der auf gegenüberliegenden Flächen mit Metallbelägcn als Elektroden versehen ist, an denen Siroinzufiihrungcn
angeschlossen sind, die je aus elektrisch leitenden Fcderclementen bestehen und Dru^k ausübend auf den
Metallbelägen des Kaltleiter aufliegen und damit einen Klemmkontakt bilden.
Die Bezeichnung »keramischer Kaltleiter« oder auch
»PTC-Widerstand« wird hier für einen temperauirabhängigen
Widerstand (Thermistor) benutzt, der ein halbleitender Widerstand ist. der mit der Änderung seiner
Körpertemperatur eine wesentliche Änderung seines elektrischen Widerstandes erfahrt. Solche tempcra-Uirabhängigen
Widerstände sind in der deutschen Norm DlN 44 080 von Dezember 1976 »Kaltleiter« hinsichtlich
der Begriffe und Eigenschaften definiert. In aller Regel besteht ein solcher keramischer Kaltleiter aus
einem keramisch hergestelhen polykristallinen Körper auf der Basis von durch gitterfremde Stoffe dotiertem
Material mit Perowskitstruktur, hauptsächlich Bariumtitanat. das halbleitende Eigenschaften aufweist. Solche
keramischen Kaltleiter sind in der Patentliterattir und in
der Fachliteratur hinreichend beschrieben.
Elektrische Widerstände bzw. keramische Kaltleiter mit den oben einleitend genannten Mcrkamlen sind beispielsweise
in folgenden Druckschriften beschrieben:
DE-AS 10 36 985, DE-OS 27 35 696, DE-PS 21 07 365.
DE-AS 27 05 438. US-PS 37 50 082. EP-A1 00 28 423. Auch in der deutschen Patentanmeldung gemäß DE-OS
32 32 US, die prioritäisgleich mit der vorliegenden Patentanmeldung
ist. ist im Rahmen eines Niveaufühler für Flüssigkeilen ein keramischer Kaltleiter beschrie
ben.der die einteilend angegebenen Merkmale aufweist.
Da es sieh bei den aus den genannten Druckschriften bekannten keramischen kaltleiteni um lel.niv große
Körner handelt (Durchmesser mindestens H) mm. Dicke
mindestens 2 mm) und zusatzlich zwischen den Klemmkontakten
zwei Kaltleiter angeordnet sind, werden dort als Federelemente solche verwendet, die relativ kräftig
und stabil ausgeführt sind. Es kommt hinzu, daß die bekannten keramischen Kaltleiter in einem Gehäuse
untergebracht sind, durch das sichergestellt, ist, daß eine
unmittelbare Berührung des Kaltleiterkörpers, durch die der Klemmkontakt gelöst werden könnte, nicht auftritt.
ίο Anders sind die Verhältnisse, wenn der keramische
Kaltleiter unmittelbar mit einem Medium in Berührung kommen muß. wie dies insbesondere bei der Füllstandsmessung
der Fall ist. Aber auch in anderem Zusammenhang, beispielsweise dann, wenn mit einem solchen keramischen
Kaltleiter die Temperatur eines anderen Körpers überwacht werden soll, tritt eine unmittelbare
Berührung des Kaltleiterkörpers auf.
In der DE-PS 24 29 438 ist eine Anordnung zur Überwachung
des Niveaus leitender und/oder ätzender und/ oder explosiver Flüssigkeiten mit einem mit Schrumpfschlauch
umhüllten Kaltleiterfühler beschrieben, bei dem die Enden des Schrumpfschlauches einen feuchtigkeitsdicliten
Abschluß aus einem Vergußharz aufweisen. Wird bei dieser bekannten Anordnung ein relativ
> > großer Kaltleitcrkörper eingesetzt, so spielt die Wärmeleitfähigkeit
des Materials, aus dem der Schrumpfschlauch besteht, keine wesentliche Rolle, und es kommt
dabei auf kurze Ansprechzeiten nicht an.
In der DE-OS 20 49 834 ist ein Flüssigkeitsniveaufühler
beschrieben (dort als Universalgrenzwertgeber bezeichnet), bei dem ebenfalls ein schrumpfschlauchumhüllter
Kaltleiter eingesetzt wird.
Bei diesen bekannten schrumpfschlauchumhüllten keramischen
Kaltleiiern sind die Stromzuführungen in
Form von Drähten unmittelbar mit den Metallbelägen des keramischen Kaltlciterkörpers fest verbunden, beispielsweise
durch Lötung.
In der DE-PS 16 65 582 ist ein keramischer Kaltleiter
für Flüssigkeitsniveaufühler beschrieben, der eine mögliehst geringe Ansprechverzögerung aufweist, mechanisch
unempfindlich und gegen alkalische Flüssigkeiten, chemisch beständig ist, indem der keramische Kaltleiter,
seine Elektroden und Stromzuleitungen zunächst mit einer dünnen, zum Beispiel durch Tauchlackieren herge-
4r) stellten, isolierenden, gut wärmebeständigen und flexiblen
Kunststoffschicht überzogen sind, auf der ein fest haftender dichter Metallüberzug durch stromlose Metallabscheidung
aulgebracht ist.
Wenn es jedoch darauf ankommt, besonders kleine keramische Kaltleiterkörper einzusetzen (Durchmesser
höchstens 5 mm, Dicke höchstens 1.5 mm), deren Vorteil es ist, daß sich infolge ihrer geringen Wärmekapazität
sehr kurze Ansprechzeiten ergeben, so besteht die Schwierigkeit, daß an diesen sehr kleinen Körpern
schlecht gelötet werden kann, weil die Wärmebeanspruchung beim Lötvorgang erheblich ist.
Die bloße Anwendung von Federelementen aus elektrisch leitfähigem Metall mit guten Federcigenschaften
bringt hier wesentliche Verbesserungen, jedoch haben
w) solche l-ederelemente einen sehr geringen Querschnitt
und sind deshalb infolge der Erwärmung bei den Schalt-/yklen
des keramischen Kaltieiters in erhöhtem Maße einer Viterung unterworten. Dies zeigt sieh daran, daß
bei mehr als 500(1 bis w)00 Schaltzyklen tine Erlahmung
ι-ι eintritt, durch die ein einwandfreier Koniakt zwischen
den FeilerelemeiiK'ii und den Metallbelagen aiii clem
Kalileiierkörper nu-h; mehr gewährleistet ist.
Der vorliegenden l.rtiniliiitg liegt die Aufgabe zu
gründe, einen keramischen Kaltleiter der eingangs angegebenen
Art derart zu verbessern, daß bei kleinen Abmessungen des Kaltleiterkörpers auch bei sehr hohen
Schaitzyklen (10 000 bis 12 000) nach wie vor ein einwandfreier mechanischer und elektrischer Kontakt
gewährleistet ist
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der keramische Kaltleiter der eingangs angegebenen Art erfmdungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstellen der Federelemente mit den Metalibelägen zusätzlich zum
Klemmkontakt mit je einer Auflage aus Leitkleber umhüllt sind, der thermoplastische Eigenschaften besitzt
und eine Erweichungstemperatur aufweist, die im Bereich der Temperatur des steilen Anstieges des Widerstandswertes
des keramischen Kaltleiters liegt.
Dadurch ist gewährleistet daß bei jedem Schaltvorgang die Leitkleberauflage erweicht und der Federdruck
der Federelemente wirksam werden kann, ohne daß sich diese Federelemente von den M^tallbelägen
des keramischen Kaltleiters abheben können.
Der Kaltleiter kann zusammen mit den der Stromzuführung dienenden Federelementen und den die Berührungsstellen
umhüllenden Auflagen mit einer durch Tauehlackierung hergestellten Umhüllung versehen
sein, wie es beispielsweise in der oben bereits genannten DE-PS 16 65 582 beschrieben ist Ein durch Metallabscheidung
aufgebrachter Metallüberzug kann vorhanden sein, ist aber in aller Regel nicht erforderlich.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Kaltleiters nach der vorliegenden Erfindung in einem Flüssigkeitsniveaufühler.
Ein solcher Flüssigkeitsniveaufühler ist hinsichtlich einiger Merkmale in der DE-OS 20 49 438 beschrieben
und in bezug auf eine spezielle Ausführungsform Gegenstand der mit der vorligenden Anmeldung prioritätsgleichen
Patentanmeldung P 32 32 333.6-52.
In der DE-PS 9 75 725 ist beschrieben, das elektrische Kondensatoren, die einen flachen elektrischen, auf der
einen Seite mit einer Belegung versehenen Körper enthalten, mit ihrer Belegung mit einem metallischen Geräteteil
dadurch verbunden sein können, daß die nicht belegte Fläche des dielektrischen Körpers mittels eines
sie bedeckenden leitenden Klebers an dem metallischen Geräteteil befestigt sind.
Leitende Klebstoffschichten, beispielsweise in Form
von Lacken oder Kitten, sind an sich bekannt und haben die Eigenschaft, daß sie im kalten Zustand an Luft auch
bereits ohne Temperaturerhöhung von selbst hart werden (vgl. z. B. Buch »Einführung in die Mikrowcllenelektronik«
von A. Lewicki, R. Oldenbourg-Verlag, München-Wien, 1966, Seite 193). Diese Leitkleber bestehen
aus einem Kunststoffmaterial mit klebenden Eigenschaften, das mit einer die Leitfähigkeit ergebenden
Komponente gefüllt ist beispielsweise mit Metallpulverteilchen, Graphitteilchen, Teilchen aus gut halbleitendem
Material. Die Kunststoffkomponente kann dabei duroplastisch sein, das heißt sie erfähn bei Erwärmung
keine Erweichung; die Kunststoffkomponente kann aber auch thermoplastische Eigenschaften aufweisen,
so daß bei einer bestimmten, vom Material abhängigen Temperatur Erweichung eintritt, ohne daß die Erweichung
so weit geht, daß das Material abfließt.
In der DE-PS 10 07 860 ist beschrieben, daß Stromzuführungsdrähte
zugfest in Sacklöchern vorgeformter Körper, beispielsweise aus Widerstandsmaterial, angebracht
werden können, indem vor oder nach dem Einfügen der Stromzuführungsdrähte in die Sacklöcher der
freie Raum der Bohrungen mit Klebemitteln und/oder leitenden Massen ausgefüllt wird.
Ein ähnliches Verfahren ist in der DE-PS 10 54 541 beschrieben. Bei allen diesen Anwendungen leitender
Kleber für die Befestigung von Stromzuführungsdrähten aw elektrischen Bauelementen sind die Stromzuführungen
nicht federnd, so daß der durch die vorliegende Erfindung erreichte Vorteil der Federwirkung von als
Stromzuführungen dienenden Federelementen. nämlich Eignung für eine möglichst hohe Zahl von Schaltvorgangen,
nicht gegeben ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht,
Fig.2 eine andere Ausführungsform der Erfindung und
F i g. 3 die Anwendung eines keramischen Kaltleiters gemäß der Erfindung in einem Niveaufühler für Flüssigkeiten.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der keramische Kaltleiter 1 weist an seinen großen Flächen Metallbeläge 2 und 3 auf. die als Elektroden
dienen. Die als Stromzuführungen dienenden Federelemente 4 und 5 sind an ihren Enden zu runden Kontaktteilen
12 und 13 geformt, die die Metallbeläge 2 und 3 an den Stellen 6 und 7 berühren. Diese Berührungsstellen 6
und 7 zwischen den runden Kontaktteilen 12 und 13 der Federelemente 4 und 5 mit den Metallbelegungen 2 und
3 sind je mit einer Auflage 8 und 9 aus Leitkleber umhüllt.
Die geraden Teile der Federelemente 4 und 5 sind in einem Sockel 10 aus Isolierstoff fest verankert, so daß .
die Federwirkung zur Geltung kommen kann.
In F i g. 1 ist zusätzlich gezeigt, daß die gesamte Anordnung
aus keramischem Kaltleiter 1, Kontaktteilen 12,13, Federelementen 4,5 und zum Teil auch der Sokkel
10 mit einer durch Tauehlackierung hergestellten Umhüllung 11 (hier durch Strichpunktlinie angedeutet)
umhüllt sind.
Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 1 dadurch, daß die
Federelemen'e 4: und 5 zunächst am Kaltleiter 1 gewissermaßen vorbeigeführl und dann nach innen, zum
4r> Kaltleiter 1- hin federnde Fortsätze 14 und 15 bildend
zurückgebogen sind, zwischen denen der Kaltleiter 1 eingeklemmt isl. Auch hier sind die Berührungsstellen 6
und 7 mit je einer Auflage 8 und 9 aus Leitkleber umhüllt.
Während bei der Ausführungsform nach F i g. 1 das Auftragen des Leitklebers auf die Berührungsstellen
einfacher ist. gewährleistet die Ausführungsform nach F i g. 2 einen ausreichend festen Klemmkontakt, selbst
wenn die Federeigenschaften der Federelemente 4 und 5 nicht besonders gut sind.
In F i g. 3 ist die Ausführungsform gemäß F i g. 1 als in einer Hülse 16 aus Isoliermaterial untergebracht gezeigt.
Die Isolierhülse 16 bildet hierfür einen Hohlraum 17 und ist mit Längsschlitzen 18 versehen, durch die die
Flüssigkeit hindurchtreten und in unmittelbaren Kontakt mit dem Kaltleiter kommen kann.
Die freien Enden der Kontaktelemente 4 und 5, die aus dem Sockel 10 herausragen, sind mit äußeren
Stromzuleitungen 19 und 20 fest, beispielsweise durch
b5 Verschweißen, verbunden. Diese äußeren Stromzuleitungen
19 und 20 befinden sich in einem Gehäuse 21 aus Metall, das eine Bohrung 22 aufweist, die mit isolierendem
Kunststoff (Gießharz) ausgefüllt ist.
Bezugszeichenliste
1 Kaltleitei^PTC-Wideistand)
2 Metallbelag auf dem Kaltleiter
3 Metallbelag auf dem Kaltleiter i
4 Federelemeni für den Klemmkontakt
5 Fcderelement für den Klemmkontakt
6 Berührungsstelle des Fcderelenicntes
7 Berührungsstellc des Fcderelementcs
8 Auflage aus Leilkleber id
9 Auflage aus Lcitklebcr
10 Sockel
11 Tauchlackumhüllung
12 runder Kontaktteil
13 runder Kontaktteil r>
14 federnder Fortsat/.
15 federnder Fortsatz
16 Hülse
17 Hohlraum
18 Langssehlit/ :t>
19 äußere Stromzuleitung
20 äußere Stromzuleitung
21 Metallgehäuse
22 Bohrung
I lier/.u 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Keramischer Kaltleiter (PTC-Widerstand) (1) in Scheiben-, Rohr- oder Stabform, der auf gegenüberliegenden
Flächen mit Metal'.belägen (2,3) als Elektroden
versehen ist, an denen Stromzuführungen angeschlossen sind, die je aus elektrisch leitenden Federelementen
(4, 5) bestehen und Druck ausübend auf den Metallbelägen (2,3) des Kaltleiters (1) aufliegen
und damit einen Klemmkontakt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsstellen
(6, 7) der Federelemente (4, 5) mit den Metaübelägen (2, 3) zusätzlich zum Klemmkontakt
mit je einer Auflage (8, 9) aus Leitkleber umhüllt sind, der thermoplastische Eigenschaften besitz: und
eine Erweichungstemperatur aufweist, die im Bereich der Temperatur des steilen Anstieges des Widerstandswertes
des keramischen Kaltleiters liegt.
2. Keramischer Kaltleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter (1) zusammen
mit den der Stromzuführung dienenden Federelementen (4,5) und den die Bcrührungsstellen umhüllenden
Auflagen (8.9) mit einer durch Tauchlakkierung
hergestellten Umhüllung (11) versehen sind.
3. Verwendung eines keramischen Kallleiters nach einem der Ansprüche 1 und 2 in einem Flüssigkeitsniveaufühler.
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DE19823232404 Expired DE3232404C2 (de) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | Keramischer Kaltleiter mit Metallbelägen und daran durch Klemmkontakt angeschlossenen Stromzuführungen |
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1982
- 1982-08-31 DE DE19823232404 patent/DE3232404C2/de not_active Expired
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