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Elektrischer Widerstand, bei dem die Anschlußteile in das Element
aus Widerstandsmaterial eingebettet sind, und Verfahren zu seiner Herstellung Die
Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Widerstand, der aus einem festen,
starren und dauerhaften Körper besteht. Derartige Widerstandskörper können für die
verschiedensten Zwecke verwendet werden, insbesondere als Widerstände mit verhältnismäßig
hohen Widerstandswerten und geringer Belastbarkeit, wie solche beispielsweise in
der Fernmeldetechnik bei Rundfunkapparaten benutzt werden. Diese Widerstandskörper
bestehen aus einem Widerstandsmaterial mit hohen Widerstandswerten, beispielsweise
Kohlenstaub oder Graphit, aus welchem die Widerstandskörper Stab- oder streifenförmig
hergestellt werden. Zur elektrischen Verbindung dienen Kleminenteile, die in Abständen
in den meist langgestreckten Widerstandskörpern befestigt sind. Vielfach umgeben
diese Anschlußklemmen, welche die Form von Klammern haben, den Widerstandstab oder
-streifen ganz oder teilweise. Die Lage der Anschlußklemmen auf dein Widerstandskörper
wird noch mit Hilfe von Isolierstreifen gesichert. Widerstandskörper dieser Art
sind insofern nachteilig, als die Isoliermaterialien vielfach Feuchtigkeit in derartigen
Mengen aufnehmen, daß sie sich verziehen und werfen. Infolgedessen bleiben die Anschlußklemmen
nicht in fester Berührung mit dem Widerstandskörper, den sie auch nur auf seiner
Oberfläche berühren, so daß die Widerstandswerte zwischen den Anschlußklemmen zu
verschiedenen Zeiten beträchtliche Abweichungen aufweisen.
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Man ist deshalb dazu übergegangen, die Anschlußteile in das Widerstandsmaterial
einzubetten, um so eine mechanisch feste und elektrisch einwandfreie Verbindung
zwischen dem Widerstandselement und den Anschlußteilen zu erhalten. Das Einbetten
erfolgt nach einem der bekannten Verfahren in der Weise, daß der Widerstandskörper
mit Ausnehmungen bzw. Kuten hergestellt wird, in welche dann Metallstücke, welche
als Gleitkontakte dienen, eingeschmolzen werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil,
daß der Widerstandskörper mit Vertiefungen bzw. Nuten zur Aufnahme des flüssigen
Metalls hergestellt werden muß und daß das Ausgießen eine besondere Sorgfalt und
ein Nachbearbeiten der Gleitkontakte erfordert. Ferner ist es nicht möglich, auf
diese Weise Kontaktstücke herzustellen, die aus dem Widerstandskörper herausragen,
wie es für die meisten Zwecke erforderlich ist. Nach einem anderen bekannten Verfahren
hat man mehrere Widerstandsbolzen bei der Herstellung des Widerstandskörpers mit
in diesen eingepreßt. Hierbei ist es erforderlich, besondere Maßnahmen dafür
zu
treffen, daß die Anschlußbolzen während des Pressens in der richtigen Lage zueinander
und zum Preßkörper gehalten werden, weil sonst eine genaue Herstellung nicht möglich
ist. Die Herstellung derartiger Widerstandskörper nimmt auch noch deshalb verhältnismäßig
viel Zeit in Anspruch, weil bei jedem Preßvorgang die Anschlußbolzen in die Form
gebracht werden müssen. Bei einer großen Anzahl derartiger Bolzen ist der hierdurch
bedingte Zeitverlust, insbesondere unter Berücksichtigung der Massenherstellung,
verhältnismäßig groß. Hinzu kommt noch, daß auch das Herausnehmen eines gepreßten
Widerstandskörpers mit sehr vielen aus ihm hervorstehenden Anschlußbolzen aus der
Form Schwierigkeiten bereitet und, wenn Ausschuß vermieden werden soll, besondere
Sorgfalt erfordert.
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Alle diese N achteile werden nun bei dem neuen Verfahren dadurch vermieden,
daß erfindungsgemäß die Anschlußteile als zusammenhängender Körper in das Widerstandsmaterial
eingelegt werden und nach dem Erhärten des Widerstandsmaterials eine Aufteilung
des zusammenhängenden Anschlußkörpers in einzelne Stücke erfolgt. Vorteilhaft wird
das Verfahren in der Weise durchgeführt, daß eine Drahtschraube in den Preßkörper
aus Widerstandsmaterial eingepreßt und nach dem Pressen eine Nut in den Widerstandskörper
derart eingefräst wird, daß die einzelnen Windungen der Drahtschraube aufgeschnitten
werden. Es ist schon vorgeschlagen worden, bei Widerstandselementen, welche aus
einem streifenförmigen Isolierkörper mit darauf schraubenförmig gewickeltem Widerstandsdraht
bestehen, zur elektrischen Verbindung Anschlußstücke zu benutzen, welche aus einer
aufgeschnittenen Drahtschraube bestehen. Hier handelt es sich jedoch nicht um einen
Widerstandskörper, in welchen die Anschlußstücke eingepreßt sind, sondern um einen
Drahtwiderstand, welcher in bekannter Weise auf einen Isolierkörper aufgewickelt
wird. Da der Aufbau dieses bekannten Widerstandes vollkommen abweichend ist von
dem neuen Widerstand, ergeben sich bei der Herstellung des neuen Widerstandes besondere
Vorteile, welche man bei der Herstellung des bekannten Widerstandes nicht erhalten
kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Widerstandskörpers
dargestellt. Abb. i zeigt den noch nicht fertigen Widerstandskörper in einer Herstellungsstufe,
der in Abb. 2 in der endgültigen Form in Seitenansicht dargestellt ist und dessen
Aufsicht aus Abb. 3 hervorgeht.
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Der in der Zeichnung dargestellte Widerstand kann insbesondere als
Regelwiderstand oder Spannungsteiler (Potentiometer) für Rundfunkapparate oder ähnliche
Zwecke Verwendung finden. Der fertige Widerstand besteht aus einem zylindrischen
Körper io aus gepreßtem Kohlenstoff. Eine Anzahl von Anschlußstücken ii, die im
Abstand voneinander längs des Widerstandsstabes verteilt sind, sowie die beiden
Endanschlußstücke 12 an den Enden des Widerstandes dienen zum elektrischen Anschluß
des Preßkörpers. Jedes Anschlußstück besitzt einen Teil, der in dem gepreßten Kohlenstaubkörper
eingebettet ist und von diesem festgehalten wird, wodurch eine `sichere elektrische
Verbindung mit dem Widerstandsmaterial erreicht wird. Der Widerstandskörper kann
auch andere Formen annehmen, je nachdem es die Verhältnisse im Bedarfsfalle erfordern.
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Zur Herstellung des Widerstandskörpers wird ein elektrischer Leitungsdraht
13 zu einer Drahtschraube geformt und in die Preßform für den herzustellenden Körper
io gebracht. Zweckmäßig wird hierbei dafür Sorge getragen, daß die Schraubenachse
der Drahtschraube io mit der Zylinderachse des Widerstandskörpers io zusammenfällt.
Als Material für die Drahtschraube 13 kann jedes elektrisch leitende Metall Verwendung
finden, vorzugsweise benutzt man hierzu solche Stoffe, die nicht korrosionsfähig
sind, wie Phosphorbronze, Kupfernickel usw. Die Enden 12 der Drahtschraube 13 werden
nach innen zur Schraubenachse hin umgebogen und liegen in einer zur Zylinderachse
des Preßkörpers senkrechten Ebene. Nachdem die Drahtschraube in die Preßform gebracht
ist, wird Kohlenstaub, vorzugsweise als Kohlengrieß, zusammen mit einem Bindemittel
in die Form gebracht, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Durchmesser
der Drahtschraube 13, so daß der Preßstoff des Körpers io die Drahtschraube 13 vollständig
umgibt. Die Anschlußstücke 12 an den Enden des Preßkörpers io ragen aus den Stirnseiten
des Zylinders heraus. Bei dem Ausführungsbeispiel liegen die Innenseiten der Enden
12 mit den Stirnseiten des Preßkörpers in einer Ebene. Als Bindemittel für das Widerstandsmaterial
eignen sich besonders Kohlenwasserstoffe, wie Teer und Pech. Diese Bindemittel müssen
dem Widerstandskörper die erforderliche mechanische Festigkeit geben, weshalb sie
in solchen Mengen der Masse hinzugefügt werden, daß fast alle Kohlenkörner mit Bindemittel
überzogen sind.
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Bei der folgenden Herstellungsstufe des Widerstandskörpers wird dieser
unter Druck erhitzt, um die flüchtigen Bestandteile des Bindemittels auszutreiben
und das Gefüge des Preßkörpers zu erhärten. Zweckmäßig wird hierbei der Preßkörper
so hoch erhitzt, daß eine vollständige Verkohlung des Bindemittels eintritt. Die
Höhe der Temperatur und die Dauer der Erwärmung hängt von den gewünschten Widerstandswerten,
den Abmessungen des Widerstandes, dem Bindemittel und dem Material der Drahtspirale
ab. Auch der zur Anwendung kommende Druck
richtet sich nach den
besonderen Eigenschaften des Preßkörpers. Der Druck wird im allgemeinen so hoch
sein, daß der Kohlenstaub zu einer festen homogenen Masse gepreßt wird.
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Nach der Wärme- und Hitzebehandlung wird der Preßkörper aus der Form
herausgenommen und das Preßmaterial an einer Längsseite des Pre13zylinders derart
entfernt, daß ein Teil jeder Leiterwindung der Schraube 13 freiliegt, wie aus den
Abb. 2 und 3 hervorgeht. Zweckmäßig wird die Preßmasse über die ganze Länge des
Preßkörpers io entfernt, und es entsteht eine längliche Ausnehmung 1.1 an dem Preßkörper
io, durch die ein verhältnismäßig großer Teil jeder Windung des Leiters i,, freigelegt
ist. E: ist nicht erforderlich, daß, wie bei dem Ausführungsbeispiel, die Ausnehmung
14. sich über die ganze Länge des Preßkörpers io erstreckt, vielmehr braucht nur
an dem Teil die Preßmasse entfernt «-erden, an dem die Windungen des Leiters 13
zugänglich gemacht «erden sollen. Die Entfernung der Kohlenmasse kann auf verschiedene
Weise. geschehen, vorzugsweise durch Auskratzen mittels einer rotierenden Drahtbürste.
Die freigelegten Teile der 'Windungen dienen als Kontaktstiicke, über die ein Kontaktarm
gleiten kann, der selbst in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Anschlußstücke
können jedoch auch zum Anklemmen oder Anlöten der Zuleitungen benutzt werden.
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Damit der Strom nicht während desGebrauchs des Widerstandes durch
die Drahtspirale i3 selbst hindurchgeht, werden die einzelnen Windungen voneinander
dadurch getrennt, daß ein Teil jeder Windung entfernt wird. Hierzu wird in einfacher
Weise ein Längsschlitz 15 so tief in den Preßkörper io hineingeschliffen, daß die
Drahtwindungen getrennt werden. jede Windung hat also jetzt die Form eines aufgeschnittenen
Ringes, der größtenteils in den Preßkörper eingebettet ist.
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Es hat sich gezeigt, daß gewisse Widerstände, besonders solche aus
kohlenstoffhaltigen Massen, durch Dämpfe von gewissen Ölen, von Wachs und Paraffin
zerstört werden. Um dies zu verhindern, wird die Oberfläche des neuen Widerstandes
bis auf die Klemmen finit einem Schutzüberzug aus Lack oder Firnis überzogen. Vorzugsweise
besteht dieser Lack aus einer Pyroxylinbase. Um den Widerstandskörper zu überziehen,
wird dieser in den Lack eingetaucht und nach dem Herausnehmen abgetrocknet. Von
den Anschlußstücken wird der Lack durch Wischen oder Bürsten wieder entfernt.
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In dein fertigen Preßkörper sind also die Anschlußklemmen fest verankert.
Der im Ausführungsbeispiel dargestellte `Widerstand kann insbesondere als Spannungsteilen
(Potentioineter) Verwendung finden, wobei sowohl die beiden Anschlußklemmen 1a an
den Enden als auch die in bestimmten Abständen über die Länge des Preßkörpers verteilten
Anschlußstücke ii Verwendung finden. Der Widerstand kann aber auch als Regehviderstand
benutzt «erden, wobei alle oder nur ein Teil der Anschlußstücke verwendet «erden.
Die Wider-_ standswerte zwischen den einzelnen Anschlußstücken hängen von dem Abstand
der Windungen der Schraube 13 und der Menge der entfernten Widerstandsmasse ab.
Wenn die Windungen enger aufeinanderliegen, wird der Widerstand zwischen den Anschlußstücken
geringer. Umgekehrt ist der Widerstand um so größer, je mehr Preßmasse entfernt
ist.
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Der neue Widerstandskörper, der unter Druck und Hitze hergestellt
ist, zeichnet sich durch mechanische Festigkeit und Härte aus. Der Widerstand wird
auch nicht unter dem Einfluß der Luftfeuchtigkeit zerstört und auch nicht von den
Dämpfen von Wachs, gewissen Ölen, Paraffin usw. angegriffen. Auch die Anschlußstücke
lockern sich nicht infolge der Einwirkung der Luftfeuchtigkeit oder bei mechanischen
Beanspruchungen, wie Stößen und Erschütterungen.
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Die Drahtschraube 13 kann auch exzentrisch in die Form für den herzustellenden
Preßkörper io derart hineingelegt werden, daß ein Teil jeder Drahtwindung aus dem
Preßkörper herausragt, ohne daß Preßmasse entfernt wird. Auch hierbei müssen die
Windungen durch Einschleifen eines Schlitzes oder in ähnlicher Weise voneinander
getrennt werden, um den Strom nur durch den Preßkörper selbst hindurchleiten zu
können.