DE814624C

DE814624C - Electrical resistance, especially for starters and heating elements made of strip-shaped resistance material

Info

Publication number: DE814624C
Application number: DEF724A
Authority: DE
Inventors: Max Dipl-Ing Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-01-31
Filing date: 1950-01-31
Publication date: 1951-09-24
Also published as: FR1097604A; CH291642A; US3074041A

Description

Elektrischer Widerstand, insbesondere für Anlasser und Heizkörper aus bandförmigem Widerstandsmaterial Die bisher bekannten Bauarten für Widerstände, Anlasser und Heizkörper unterscheiden sich je nach den Betriebsbedingungen, die an die Geräte gestellt werden. Bei Geräten für Dauerbetrieb wurde in der Regel eine Bauart gewählt, bei der weniger Wert auf ein großes Wärmespeichervermögen, sondern das Hauptgewicht auf die Abkühlverhältnisse mit großen Kühlflächen des Widerstandsmaterials gelegt ist (Band- oder Drahtwiderstände). Die Draht- oder Bandspiralen sind dabei entweder möglichst frei in Luft aufgehängt oder werden unter Verwendung meist keramischer Isolierträger über Blechstege aufgewickelt. Mit Rücksickt auf die bei der Erwärmung auftretende Längenzunahme des Widerstandsmaterials werden bei dieser Bauart die Widerstandselemente senkrecht angeordnet. Die Isolierträger verhindern dabei den Zutritt der Kühlluft an die Blechstege und die zugewandten Seiten des Widerstandsmaterials.Electrical resistance, especially for starters and radiators made of ribbon-shaped resistance material The previously known types of resistance, The starter and radiator differ depending on the operating conditions that to the devices. For devices for continuous operation, a Design chosen with less emphasis on a large heat storage capacity, but rather the main emphasis on the cooling conditions with large cooling surfaces of the resistor material is placed (tape or wire resistors). The wire or ribbon spirals are included either suspended as freely as possible in the air or, using mostly ceramic ones, they are used Insulating support wound on sheet metal webs. With back sent to the warming Any increase in length of the resistance material will be the Resistance elements arranged vertically. The insulating carriers prevent the Access of the cooling air to the sheet metal webs and the facing sides of the resistor material.

Bei Anlassern und Widerständen für intermittierenden Betrieb wurden Bauarten gewählt, die eine große Zeitkonstante haben, um die Geräte gegenüber dem Dauerbetrieb überlasten zu können. Bei Antrieben, die häufig angelassen oder geregelt werden, ist die Einschaltdauer und die Schalthäufigkeit für die Widerstände höher als bei Anlassern für Maschinen, die im Dauerbetrieb arbeiten oder nur in größeren Zeitabständen angelassen werden. Eine große Zeitkonstante wird bei den Widerständen der ersten Art durch große Massen und- Gereichte des aktiven Widerstandsmaterials erreicht (Widerstände mit Gußelementen oder legierten Blechen). Bei Widerständen und Anlassern für kurze Belastungszeiten und lange Abkühlpausen wird eine große Zeitkonstante durch Einbettung des aktiven Widerstandsmaterials in isolierende Füllmassen, Sand oder Öl erzielt. Ein Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß Sand oder isolierende Füllmassen schlechte Wärmeleiter sind. Bei C51 wird die Wärmeabgabe des aktiven Widerstandsmaterials durch die bei der Erwärmung eintretende Ölzirkulation verbessert.When starters and resistors for intermittent operation were Chosen designs that have a large time constant to the devices compared to the To be able to overload continuous operation. For drives that are frequently started or regulated the duty cycle and the switching frequency for the resistors are higher than with starters for machines that work continuously or only in larger ones Be started at intervals. There is a large time constant in the resistors the first kind by large Masses and grades of the active resistance material achieved (resistances with cast elements or alloyed sheets). With resistance and starters for short loading times and long cooling breaks will be a big one Time constant by embedding the active resistance material in insulating fillers, Sand or oil. A disadvantage of this type of construction is that it is sand or insulating Filling compounds are poor conductors of heat. At C51 the heat output of the active Resistance material is improved by the oil circulation that occurs when it is heated.

Bekannt sind auch einige Bauarten, bei denen auf zusätzliche Kühlflächen Wärme von dem aktiven Widerstandsmaterial übertragen wird. So wird für vollständig gekapselte Widerstände für Dauereinschaltung zur Verwendung auf Seeschiffen, in staubigen oder explosionsgefährlichen Räumen eine Bauart angewandt, bei der der Widerstandsdraht auf Porzellanzylinder aufgewickelt wird und die einzelnen Widerstandselemente von entsprechenden Kühlflächen des Gehäuses eng umschlossen werden. Das Gehäuse kann außerdem taschenförmige oder rohrförmige Ansätze erhalten, wodurch sich für die Kühlung zusätzliche Luftkanäle bilden. Bei dieser Bauart kann durch die Anordnung der zusätzlichen Kühlflächen, die durch die Gehäusewand bzw. durch die eingebauten Rohrstücke gebildet werden, das Widerstandsmaterial höher belastet werden. Da der @\"iderstatidsdraht jedoch auf Porzellanzylindern aufgewickelt ist, findet nur eine einseitige Kühlung des Widerstandsmaterials statt, während die Kühlung der Drahtseite, die auf dem Porzellanzylinder aufliegt, sehr schlecht ist.Some designs are also known in which there are additional cooling surfaces Heat is transferred from the active resistance material. So for complete encapsulated resistors for permanent switching for use on seagoing vessels, in Dusty or potentially explosive rooms, a design is used in which the Resistance wire is wound on a porcelain cylinder and the individual resistance elements are tightly enclosed by corresponding cooling surfaces of the housing. The case can also have pocket-shaped or tubular extensions, which is great for form additional air ducts for cooling. In this design, the arrangement the additional cooling surfaces through the housing wall or through the built-in Pipe sections are formed, the resistance material are subjected to higher loads. Since the @ \ "iderstatidsdraht, however, is wound on porcelain cylinders, finds only one one-sided cooling of the resistor material takes place, while the cooling of the wire side, which rests on the porcelain cylinder is very bad.

Da das Widerstandsmaterial eine höhere Temperatur annimmt als die zusätzlichen Kühlflächen, sich wesentlich rascher erwärmt als diese und außerdem der Wärmeausdehnungskoeffizient des legierten Widerstandsmaterials größer ist als der des umgebenden Bleches, sind der Erwärmung und damit der Belastbarkeit des Widerstandsmaterials enge Grenzen gesetzt, wenn man vermeiden will, daß die Drahtspiralen sich an die umgebenden Blechwände anlegen und einen Kontakt mit dem Gehäuse herstellen.Because the resistance material takes on a higher temperature than the additional cooling surfaces, heats up much faster than this and also the coefficient of thermal expansion of the alloyed resistor material is greater than that of the surrounding sheet, are the heating and thus the resilience of the resistance material narrow limits are set if you want to avoid that the wire spirals adhere to the the surrounding sheet metal walls and establish contact with the housing.

Bei einer anderen Bauart wird eine aus Draht bestehende Widerstandswicklung auf ein Metallrohr mit Längsnuten aufgewickelt. Zur Isolation des Widerstandsdrahtes gegen das Metallrohr werden in geeigneten Abständen in den Längsnuten des Metallrohres Isolierstäbe angeordnet. Durch die Längsnuten wird das Metallrohr radial federnd, wodurch erreicht werden soll, daß der auf den Isolierstäben aufliegende Widerstandsdraht auch bei Erwärmung im Betrieb fest auf der Isolierunterlage bleibt. Das Metallrohr dient ferner auch als zusätzliche Kühlfläche, an die der Widerstandsdraht einen Teil seiner Wärme abstrahlt.Another design uses a resistance winding made of wire wound on a metal tube with longitudinal grooves. For isolating the resistance wire against the metal pipe are at suitable intervals in the longitudinal grooves of the metal pipe Insulating rods arranged. The longitudinal grooves make the metal tube radially resilient, whereby it should be achieved that the resistance wire resting on the insulating rods Remains firmly on the insulating pad even when heated during operation. The metal pipe also serves as an additional cooling surface to which the resistance wire connects Part of its heat radiates.

Ähnlich wie bei der Bauart für geschlossene und explosionsgeschützte Widerstände kann nur etwa die Hälfte der Oberfläche des Widerstandsdrahtes Wärme durch Strahlung an die zusätzliche Kühlfläche abgeben, und zwar die dem Metallrohr gegenüberliegende Drahtoberfläche. An den Stellen, an denen der Widerstandsdraht auf den Isolierstäben aufliegt, ist die Kühlung des Drahtes sehr schlecht. Ein Ausgleich der Längenänderung des Widerstandsdrahtes durch die radiale Federung des Metallrohres ließe sich nur erreichen, wenn die Erwärmung über die gesamte Höhe des Widerstandselementes gleich ist. Da die Abkühlverhältnisse in verschiedener Höhe des Widerstandselementes ungleich sind, läßt sich diese Bedingung nicht erfüllen. Bei Elementen mit Anzapfungen, bei denen ein Teil des Widerstandes belastet, der Rest jedoch unbelastet ist, versagt der Längenausgleich durch die radiale Federung des gemeinsamen Metallrohres jedoch vollkommen.Similar to the design for closed and explosion-proof Resistors can only heat about half the surface area of the resistance wire by radiation to the additional cooling surface, namely the metal pipe opposite wire surface. In the places where the resistance wire rests on the insulating rods, the cooling of the wire is very poor. A compensation the change in length of the resistance wire due to the radial suspension of the metal tube could only be achieved if the heating over the entire height of the resistance element is equal to. Because the cooling conditions in different heights of the resistance element are unequal, this condition cannot be met. For elements with taps, in which part of the resistance is loaded, but the rest is unloaded, fails the length compensation through the radial suspension of the common metal tube, however completely.

Die vorstehend beschriebenen, bei den bisher bekannten Bauarten erwähnten Schwierigkeiten und Fehler werden bei den Geräten gemäß der Erfindung beseitigt.Those described above, mentioned in the previously known types Difficulties and errors are eliminated in the devices according to the invention.

Überraschenderweise zeigt es sich, daß eine befriedigende Lösung des Problems gefunden werden kann, wenn man entgegen den bisher befolgten Konstruktionsgrundsätzen die in dem aktiven Widerstandsmaterial entstehende Wärme nicht nur direkt durch Konvektion von der Oberfläche des Widerstandsmaterials an die Luft abführt, sondern dadurch zusätzlich Wärme abstrahlen läßt, daß man erfindungsgemäß gegenüber den beiden Bandoberflächen des Widerstandsmaterials sekundäre Kühlflächen anordnet und diese sekundären Flächen mit zur Wärmeabgabe an das Kühlmittel heranzieht. Der Erfindungsgedanke gilt sowohl für Widerstände, Anlasser als auch für Heizkörper und in gleicher Weise für Geräte für Dauerbetrieb als auch für solche für intermittierenden Betrieb. Eine Wärmespeicherung findet dabei in dem aktiven Widerstandsmaterial nur in sehr beschränktem Umfang statt, sie wird auf die sekundären Kühlflächen verlegt, deren Zeitkonstante wesentlich größer ist als die des aktiven Widerstandsmaterials. Dadurch ergeben sich Geräte, deren Gewicht erheblich kleiner ist als das der bisherigen Bauarten. Außerdem ist ihr Platzbedarf geringer, besonders bei Geräten für Wasserkühlung.Surprisingly, it turns out that a satisfactory solution of the Problems can be found if one goes against the previously followed design principles the heat generated in the active resistance material not only passes through directly Convection dissipates from the surface of the resistor material to the air, rather can thereby additionally radiate heat that according to the invention compared to the arranges secondary cooling surfaces on both strip surfaces of the resistor material and uses these secondary surfaces to give off heat to the coolant. The idea of the invention applies to resistors, starters as well as radiators and in the same way for devices for continuous operation as well as for those for intermittent operation. One There is only very limited heat storage in the active resistance material Circumference instead, it is relocated to the secondary cooling surfaces, their time constant is much larger than that of the active resistance material. Result from this devices whose weight is considerably smaller than that of previous designs. In addition, they take up less space, especially in the case of devices for water cooling.

Der Wärmeübergang durch Konvektion an die Luft entspricht dabei den Wärmeübergangszahlen für eine Strömung des Kühlmittels parallel oder annähernd parallel zur beheizten Fläche, da die Kühlluft nur parallel oder in einem gewissen spitzen Winkel zur Breitseite an den Widerstandsbändern und vorwiegend nur parallel an den sekundären Kühlflächen vorbeistreichen kann. Die Bauart hat jedoch den großen wirtschaftlichen Vorteil, daß der überwiegende Teil der in dem Widerstand entstehenden Verlustwärme nicht durch große Oberflächen des teuren legierten Widerstandsmaterials, sondern durch Kühlflächen abgeführt werden kann, die sich aus billigem Material, z. B. Blechen aus Kupfer oder Eisen, mit wesentlich geringerem Geldaufwand erstellen lassen.The heat transfer through convection to the air corresponds to the Heat transfer coefficients for a flow of the coolant parallel or approximately parallel to the heated surface, as the cooling air only peaks in parallel or to a certain extent Angle to the broadside on the resistance bands and mainly only parallel to the secondary cooling surfaces can pass by. The design, however, has the great economic one Advantage that the major part of the heat loss arising in the resistor not through large surfaces of the expensive alloyed resistor material, but can be discharged through cooling surfaces made of cheap material, e.g. B. sheets made of copper or iron, with much less money.

Die sekundären Kühlflächen bestehen bei ortsbeweglichen Widerständen, die nur durch Luft abgekühlt werden, aus Eisen oder Kupferblechen. Bei ortsfesten Widerständen läßt sich eine besonders hohe Kühlwirkung dadurch erzielen, daß man wegen der besseren Wärmeleitfähigkeit Kupferbleche als sekundäre Kühlflächen verwendet und diese in strömendes Wasser eintauchen läßt. Da der Wärmeübergangswiderstand der verhältnismäßig dünnen Kupferbleche jedoch immer noch hoch ist, werden besonders für Widerstände großer Leistung die sekundären Kühlflächen durch Kühlkasten aus Kupfer gebildet, die vom Kühlwasser durchströmt werden und den geheizten Widerstandsbändern direkt gegenüberstehen. Da die Wandtemperatur der Kühlkasten bei entsprechendem Kühlwasserdurchsatz sehr niedrig gehalten werden kann, die durch Strahlung übertragene Wärmemenge jedoch der vierten Potenz der Temperaturdifferenz zwischen strahlender und bestrahlter Fläche proportional ist, lassen sich bei dieser Bauart besonders hohe Wärmemengen auf sehr kleinem Raum abführen.The secondary cooling surfaces exist with portable resistances, which is only cooled by air made of iron or copper sheets. In the case of stationary resistors, a particularly high cooling effect can be achieved by that because of the better thermal conductivity, copper sheets are used as secondary cooling surfaces used and immersed in flowing water. Because the heat transfer resistance However, the relatively thin copper sheets are still high, become special For resistors of high power, the secondary cooling surfaces are made up by cooling boxes Copper formed through which the cooling water flows and the heated resistance strips face directly. Since the wall temperature of the cooling box with appropriate Cooling water throughput can be kept very low, the radiation transmitted The amount of heat, however, is the fourth power of the temperature difference between radiating and the irradiated area is proportional, can be particularly useful in this design Dissipate high amounts of heat in a very small space.

Bei Widerständen und Anlassern mit Anzapfungen besteht bei dieser Bauart noch der Vorteil, daß das Verhältnis der sekundären Kühlflächen zur Oberfläche des aktiven Widerstandsmaterials beim Abschalten einzelner Widerstandselemente immer größer wird und dadurch die Abkühlverhältnisse verbessert werden. Wenn man diesen Vorteil voll ausnutzen will, wird man wegen der besseren Wärmeleitfähigkeit auch bei Geräten für Luftkühlung die sekundären Kühlflächen mit Kupferblechen ausführen.In the case of resistors and starters with taps, this is the case Design still has the advantage that the ratio of the secondary cooling surfaces to the surface of the active resistance material when switching off individual resistance elements becomes larger and thereby the cooling conditions are improved. If you have this If you want to take full advantage of this, you will because of the better thermal conductivity In the case of devices for air cooling, the secondary cooling surfaces are made of copper sheets.

Im einzelnen sind die Widerstände, Anlasser und Heizkörper der Erfindung weiter noch durch folgende -Merkmale gekennzeichnet: Das aktive Widerstandsmaterial wird unter Verwendung metallischer Klemmstücke in Form von rahmenförmigen Bandspiralen frei aufgehängt. Das Widerstandsband hat mit den sekundären Kühlflächen keine Verbindung, beide stehen nur im Strahlungsaustausch. Dadurch werden Schwierigkeiten, die sich durch die verschiedenen Längenänderungen des aktiven Widerstandsmaterials und der sekundären Kühlflächen ergeben, vermieden. Die Unterschiede in der Längenzunahme durch die Erwärmung sind ziemlich groß, da das legierte Widerstandsmaterial einen wesentlich größeren Wärnicausdehnungskoeffizienten hat als die Kühlbleche aus Eisen und Kupfer, ferner die Temperatur der primären Heizflächen, also des Widerstandsbandes, höher ist als die der sekundären Kühlflächen und außerdem die Zeitkonstante der Widerstandsbänder kleiner ist als die der Kühlbleclie, wodurch die Verhältnisse so lange noch verschlechtert werden, bis der Beharrungszustand erreicht ist. Hier setzt nun wieder der Erfindungsgedanke ein, der diese Schwierigkeiten beseitigt.In particular, the resistors, starters and radiators are of the invention further characterized by the following features: The active resistance material is made using metallic clamping pieces in the form of frame-shaped spiral bands freely hung. The resistance band has no connection with the secondary cooling surfaces, both are only in radiation exchange. This will cause difficulties to arise due to the various changes in length of the active resistance material and the secondary cooling surfaces are avoided. The differences in the increase in length due to the heating are quite large because the alloyed resistance material creates a has significantly higher thermal expansion coefficients than the iron cooling plates and copper, as well as the temperature of the primary heating surfaces, i.e. the resistance band, is higher than that of the secondary cooling surfaces and also the time constant of the Resistance bands is smaller than that of the cooling plate, which reduces the ratios continue to deteriorate until the steady state is reached. here Now the inventive idea begins again, which eliminates these difficulties.

Die Anordnung der Bandspiralen wird so getroffen, daß das Widerstandsband bei jedem Betriebszustand stramm gehalten wird und somit keine leitende Verbindung mit den Kühlblechen oder dem Gestell herstellen kann.The arrangement of the spiral band is made so that the resistance band is kept tight in every operating state and therefore no conductive connection with the cooling plates or the frame.

Die Widerstandsbänder werden unter Verwendung keilförmiger, metallischer Klemmstücke unter Zwischenschaltung von Isoliermaterial auf einer Seite fest mit dem Gestell verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird jede Spirale einzeln für sich mit einem zweiten Klemmstück isoliert in eine Zugfeder eingehängt und diese so mit dem Gestell verbunden, daß sie vorgespannt werden kann. Die Vorspannung der Feder wird so gewählt, daß ihr Federweg gleich oder etwas größer ist als die bei der maximalen Erwärmung des Widerstandsbandes eintretende Längenzunahme der Bandspirale. Dadurch erreicht man, daß das Band bei jeder Betriebstemperatur stramm gehalten wird. Die bei maximaler Erwärmung des Bandes verbleibende Federkraft kann entweder Null sein oder so klein gehalten werden, daß die bei der maximalen Betriebstemperatur auf das Band ausgeübte Zugkraft weit unterhalb der Dauerstandsfestigkeit des Bandes bei dieser Temperatur liegt. Um das Band von seinem Eigengewicht und dem Gewicht des Klemmstücks zu entlasten, wird das Klemmstück gleitend auf einem Tragkörper angeordnet, so daß von den Zugfedern nur die Reibungskräfte und der Bandzug auszugleichen sind.The resistance bands are made using wedge-shaped, metallic ones Clamping pieces with the interposition of insulating material firmly on one side connected to the frame. On the opposite side, each spiral is individual isolated by a second clamping piece in a tension spring and this so connected to the frame that it can be prestressed. The bias of the Spring is chosen so that its spring travel is the same or slightly greater than that of The increase in length of the spiral band occurs after the maximum heating of the resistance band. This ensures that the tape is kept taut at any operating temperature will. The spring force remaining when the belt is heated to the maximum can either Be zero or be kept so small that the maximum operating temperature tensile force exerted on the belt far below the fatigue strength of the belt is at this temperature. To the tape of its own weight and weight To relieve the clamping piece, the clamping piece is sliding on a support body arranged so that the tension springs only compensate for the frictional forces and the tension in the belt are.

Da jede rahmenförmige Spirale ihre eigene Zugfeder hat, können Temperaturunterschiede der einzelnen Spiralen keinen nachteiligen Einfluß haben. Es spielt auch keine Rolle, ob von den zu einem Widerstandsblock zusammengefaßten Spiralen einzelne zu- oder abgeschaltet sind. Bei einigermaßen genauer Werkstattausführung der Spiralen ist es auch nicht erforderlich, für jede einzelne Zugfeder eine eigene Spannschraube vorzusehen, da auch bei der maximalen Betriebstemperatur auf die Bandspiralen immer noch eine kleine Zugkraft ausgeübt werden kann. Damit können kleine Unterschiede in der Länge der einzelnen Spiralen noch ausgegliclieti «-erden, auch wenn die Federn eines Widerstandsblockes alle gemeinsam vorgespannt werden.Since each frame-shaped spiral has its own tension spring, temperature differences can occur of the individual spirals have no adverse influence. It doesn't matter either whether the spirals combined to form a resistance block are closed or closed are switched off. With reasonably accurate workshop execution of the spirals is It is also not necessary to have a separate tensioning screw for each individual tension spring to be provided, since the spiral tape is always applied at the maximum operating temperature a small pulling force can still be exerted. This can make small differences in the length of the individual spirals still balanced, even if the feathers of a resistance block are all biased together.

Bei Widerständen mit Kühlblechen kann deren Temperatur bis zur Zundergrenze etwa 52o' bei Eisen und etwa 400' bei Kupfer ansteigen. Um die schädlichen Einflüsse des Verbiegens der Bleche bei diesen Temperaturen auszuschalten, werden die Kühlbleche unterteilt und so in dem Gestell aufgehängt, daß sie sich nach allen Richtungen dehnen können.In the case of resistors with cooling plates, their temperature can be up to the scale limit increase about 52o 'for iron and about 400' for copper. To the harmful influences to turn off the bending of the metal sheets at these temperatures, the cooling sheets divided and hung in the frame in such a way that they can be seen in all directions can stretch.

Die in Vorschlag gebrachte Bauart umgeht die Schwierigkeiten, die sich durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit der Isolierstoffe und deren Empfindlichkeit gegen hohe Temperaturen ergeben, dadurch, daß das Widerstandsband nicht direkt, sondern nur indirekt über die Klemmstücke mit dem Isoliermaterial in Berührung kommt. Die Klemmstücke bestehen aus zwei Metalleisten, die so ausgebildet sind, daß das Widerstandshand zwischen zwei Keilflächen eingeklemmt wird. Dadurch ergibt sich ein hoher Druck zwischen Band und Klemmstück; für die Stromführung steht der gesamte Querschnitt der Klemmstücke zur Verfügung, der wesentlich größer ist als der Bandquerschnitt. Es wird also einerseits die Verlustwärme an den Klemmstücken sehr klein gehalten und zusätzlich das Wärmespeichervermögen erhöht. Die Klemmstücke liegen frei im Luftstrom und können noch zusätzliche Kühlrippen erhalten. Ihre Temperatur bleibt so niedrig, daß die Schraubverbindung für die Stromanschlüsse der Anzapfung in keiner Weise gefährdet ist und daß außerdem das Isoliermaterial, mit dem die Klemmstücke gegen das Gestell abisoliert werden, thermisch nur sehr niedrig beansprucht werden. Bei einer Bauart besteht die Isolierung der Klemmstücke nur aus zwei Isolierscheiben, die den Kopf und die Mutter einer Schraubverbindung gegen das Klemmstück isolieren, und einer Isolierbuchse, die den Schraubenschaft elektrisch von den beiden Teilen der Klemmstücke trennt. Die Temperaturen an .den Isolierstellen erfordern keine hochwertigen, keramischen, wärmebeständigen Isolierstoffe. Es lassen sich einfache, mechanisch feste Isolierstoffe verwenden, weshalb sich die Widerstände auf einfache Weise erschütterungsfest bauen lassen.The proposed design avoids the difficulties that due to the poor thermal conductivity of the insulating materials and their sensitivity against high temperatures, due to the fact that the resistance band is not directly but only comes into contact with the insulating material indirectly via the clamping pieces. The clamping pieces consist of two metal strips that are designed so that the Resistance hand is pinched between two wedge surfaces. This results in a high pressure between the band and the clamping piece; the whole stands for the current conduction Cross-section of the clamping pieces available, which is significantly larger than the belt cross-section. So on the one hand there is the heat loss on the clamping pieces very much kept small and also increases the heat storage capacity. The clamp pieces are exposed in the air flow and can have additional cooling fins. Your temperature remains so low that the screw connection for the power connections of the tap is in no way endangered and that also the insulating material with which the Clamping pieces are stripped from the frame, only very low thermal stresses will. In one design, the insulation of the clamping pieces consists of only two insulating washers, which isolate the head and the nut of a screw connection from the clamping piece, and an insulating bushing that electrically separates the screw shaft from the two parts the clamping piece separates. The temperatures at the insulation points do not require any high-quality, ceramic, heat-resistant insulating materials. Simple, Use mechanically strong insulating materials, which is why the resistors are simple Build vibration-proof way.

Die Isolation des Widerstandsmaterials kann auch an die Stellen verlegt werden, an denen die Klemmstücke mit dem Gestell verbunden werden, bzw. können die Zugfedern in Leisten aus Isolierstoff eingehängt werden. Die Temperatur an diesen Stellen ist noch wesentlich niedriger als an den Klemmstücken.The insulation of the resistance material can also be relocated to the locations at which the clamping pieces are connected to the frame, or can the Tension springs can be hung in strips made of insulating material. The temperature on these Place is still much lower than on the clamping pieces.

Die Widerstände werden innerhalb eines Widerstandsblockes ohne jede Klemm-, Schraub- oder Schweißverbindung des aktiven Widerstandsmaterials ausgeführt oder aus einem ununterbrochenen fortlaufenden Widerstandsband gewickelt. Schmorstellen an den Verbindungsstellen der einzelnen Widerstandselemente können daher nicht auftreten. Die Verbindung der einzelnen Widerstandsblöcke untereinander erfolgt von den Klemmstücken aus im Bereich niedriger Temperaturen, der Querschnitt der Verbindungsleittfhgen wird so gewählt, daß eine unzulässige Erwärmung nicht auftreten kann.The resistors are inside a resistor block without any Clamp, screw or weld connection of the active resistance material carried out or wound from a continuous ribbon of resistance. Braising can therefore not occur at the connection points of the individual resistance elements. The connection between the individual resistor blocks is made by the clamping pieces from in the range of low temperatures, the cross-section of the connecting lines is chosen so that inadmissible heating cannot occur.

Die Kontaktverbindungen für die Anzapfungen werden ohne Unterbrechung des Widerstandsbandes an den Klemmstücken beigeklemmt, liegen also auch an Stellen, an denen die Temperatur für die Schraubverbindung vollkommen ungefährlich ist.The contact connections for the taps are uninterrupted of the resistance band clamped to the clamping pieces, so they are also in places at which the temperature for the screw connection is completely harmless.

Da die im Betrieb zulässige Temperatur des aktiven Widerstandsmaterials nicht durch Rücksichten auf Kontakverbindungen oder die Isolierstoffe beschränkt ist, sondern sich lediglich nach den physikalischen Eigenschaften der Widerstandsländer richtet, also höher als bei der bisherigen Bauart ist, ergeben sich ziemlich große Längenänderungen der Bandspiralen. Das aufgewickelte Band erhält deshalb in geeigneten Abständen Festpunkte durch die Anordnung der Klemmstücke, wodurch die gesamte Längenänderung des Bandes entsprechend der Anzahl der Bandspiralen unterteilt wird. Die Zugfedern haben jeweils nur die zwischen zwei Klemmstücken auftretende Längenänderung der Bandspiralen auszugleichen.Because the temperature of the active resistance material permissible during operation not limited by consideration of contact connections or the insulating materials is, but only according to the physical properties of the countries of resistance directed, i.e. higher than the previous design, results in quite large ones Changes in length of the ribbon spirals. The wound tape is therefore given in suitable Distances fixed points by the arrangement of the clamping pieces, whereby the total change in length of the tape is divided according to the number of tape spirals. The tension springs each have only the change in length that occurs between two clamping pieces Compensate for ribbon spirals.

Als Widerstandsmaterial werden dünne Bänder mit hohem spezifischen Widerstand, vorzugsweise aus austenitischen Chrornnickellegierungen, verwendet, die im Vergleich zu Widerstandsmaterial mit ferritischem Gefüge eine höhere Warmfestigkeit haben.Thin strips with a high specificity are used as resistance material Resistance, preferably made of austenitic chromium-nickel alloys, is used, which has a higher heat resistance compared to resistance material with a ferritic structure to have.

Bei Geräten für intermittierenden Betrieb kann auch die während des Betriebes entstehende Verlustwärme über die sekundären Kühlbleche in Wasser öder Metalle abgeleitet werden und die latente Verdampfungswärme des Wassers oder die Schmelz- oder Verdampfungswärme der Metalle zur Wärmespeicherung ausgenutzt werden. Während der Betriebspausen werden beim Übergang vom gasförmigen zum flüssigen bzw. vom flüssigen zum festen Aggregatszustand die Verdampfungs-bzw. Schmelzwärmen wieder frei und an die umgebende Luft abgegeben.In the case of devices for intermittent operation, the During operation, the heat loss caused by the secondary cooling plates in water is wasted Metals are derived and the latent heat of vaporization of water or the The heat of fusion or evaporation of the metals can be used to store heat. During the breaks in operation, the transition from gaseous to liquid or from the liquid to the solid state of aggregation, the evaporation or. Melting again freely and released into the surrounding air.

Bei den Geräten mit wassergekühlten Sekundärkühlflächen wird eine Gefährdung der Anlage durch Dampfbildung dadurch vermieden, daß der Wasserumlauf durch eine elektrische Verriegelung oder den Einbau elektromagnetischer Ventile gewährleistet wird.For devices with water-cooled secondary cooling surfaces, a Danger to the system due to the formation of steam is avoided by preventing the water from circulating by an electrical interlock or the installation of electromagnetic valves is guaranteed.

Abb. i stellt den Grundriß eines Gerätes mit zwei Widerstandsblöcken, Abb. 2 den Schnitt a-b und Abb. 3 den Schnitt c-d dar. Abb. 4 stellt ein Klemmstück dar, wie es für die Befestigung der Bandspiralen mit dem Gestell vorgesehen ist. Abb. 5 und 6 stellen die Klemmstücke dar, die über die Zugfedern die Bandspiralen mit dem Gestell verbinden.Fig. I shows the floor plan of a device with two resistor blocks, Fig. 2 shows section a-b and Fig. 3 shows section c-d. Fig. 4 shows a clamping piece shows how it is intended for fastening the spiral tape to the frame. Fig. 5 and 6 show the clamping pieces that hold the spiral tape over the tension springs connect to the frame.

Die Widerstandsbänder i sind auf einer Seite durch die Klemmstücke 2 und die Gabelmuttern 3 mit dem in der Zeichnung nicht dargestellten Gestell verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite werden die Bandspiralen über Gabelmuttern 3 in Zugfedern 4 eingehängt. Die Zugfedern 4 werden an Flacheisen oder Isolierträgern 5 befestigt, die verschiebbar mit dem Gestell so verbunden sind, daß eine Vorspannung der Zugfedern 4 durch die Stellschrauben 8 erfolgen kann. Das Gewicht der Bandspiralen und der Klemmstücke 2 wird durch Träger 9 aufgenommen, auf die sich die Gabelmuttern auflegen. Der Schlitz der Gabelmuttern 3 entspricht dem Federweg der Zugfedern 4. In Abb. 5 und 6 ist die Stellung bei kaltem Widerstandsband eingezeichnet, bei Erwärmung der Bandspirale verkürzen sich die Zugfedern 4, die Gabelmuttern 3 und die Klemmstücke 2 wandern nach rechts und halten die Widerstandsbänder in jeder Betriebslage stramm.The resistance bands i are on one side through the clamping pieces 2 and the fork nuts 3 connected to the frame not shown in the drawing. On the opposite side, the spiral straps are tightened using 3 in Extension springs 4 attached. The tension springs 4 are on flat iron or insulating supports 5 attached, which are slidably connected to the frame that a bias the tension springs 4 can be carried out by means of the adjusting screws 8. The weight of the spiral tape and the clamping piece 2 is received by carrier 9 on which the fork nuts hang up. The slot in the fork nuts 3 corresponds to the spring deflection of the tension springs 4. In Fig. 5 and 6 the position is shown when the resistance band is cold and when it is heated the spiral tape shortens the tension springs 4, the fork nuts 3 and the clamping pieces 2 move to the right and keep the resistance bands taut in every operating position.

Im oberen Teil des Grundrisses Abb. i sind die Bandspiralen vertikal angeordnet, die sekundären Kühlflächen sind als Kühlkasten 6 ausgebildet. Im unteren Teil des Grundrisses Abb. i und im unteren Teil des Schnittes c-d, Abb. 3, ist eine Bauart gezeichnet, bei der die Bandspiralen in einem gewissen Winkel zur Vertikalen angeordnet sind, um den Wärmeübergang durch Konvektion von den primären Heizflächen an die durchströmende Luft zu verbessern. Als sekundäre Kühlflächen sind gewöhnliche Bleche 7 vorgesehen. Bei Geräten für Wasserkühlung tauchen die Kühlbleche 7 in Kühlrinnen 16, die genügend Abstand voneinander haben, um deti Zutritt von Kühlluft an die primären Reizflächen und die sekundären Kühlflächen zu ermöglichen.In the upper part of the floor plan Fig. I, the ribbon spirals are vertical arranged, the secondary cooling surfaces are designed as a cooling box 6. At the bottom Part of the plan Fig. I and in the lower part of section c-d, Fig. 3, is a Design drawn in which the spiral tape is at a certain angle to the vertical are arranged to prevent heat transfer by convection from the primary heating surfaces to improve the air flowing through. As secondary cooling surfaces are common Plates 7 provided. In devices for water cooling, the cooling plates 7 are immersed in cooling troughs 16 that have enough distance from each other have to deti access from Allow cooling air to the primary stimulating surfaces and the secondary cooling surfaces.

Abb. 4 stellt ein Klemmstück mit seiner Befestigutigsschraul:e im Schnitt dar, wie sie zur festen Verbindwig der Bandspiralen mit dem Gestell Verwendung finden. Abb. 5 stellt den Grundriß einer federnden Aufliäugung der Bandspirale dar, Abb. 6 den zugehörigen Aufriß. In Abb. 5 ist das Klemmstück ebenfalls im Schnitt gezeichnet.Fig. 4 shows a clamp with its fastening screw: e im Section shows how it is used to firmly connect the spiral tape to the frame Find. Fig. 5 shows the plan of a resilient extension of the ribbon spiral, Fig. 6 the associated elevation. In Fig. 5 the clamping piece is also in section drawn.

Das Klemmstück 2 besteht aus zwei Teilen mit Keilflächen a. Das Widerstandsband t wird durch die Schraube 3 mit Gabelmutter zwischen den Keilflächen a eingeklemmt. Durch die Keilwirkung lassen sich selbst bei geringen Zugkräften der Schraube sehr hohe Drücke an den Keilflächen erzielen, wodurch ein guter Wärme- und Stromübergang gewährleistet ist. Das zweiteilige Klemm->tüch 2 hat einen wesentlich größeren Querschnitt und größere :Maße als das Widerstandsband. Die in ihm erzeugte Verlustwärme kann vernachlässigt werden, das Wärmespeichervermögen ist groß. Die Klemmstücke liegen frei im Luftstrom und können, wie in Abb. 4, 5 und 6 gezeichnet, mit zusätzlichen Kühlrippen versehen werden.The clamping piece 2 consists of two parts with wedge surfaces a. The resistance band t is clamped between the wedge surfaces a by the screw 3 with fork nut. Due to the wedge effect, even with low tensile forces on the screw, very achieve high pressures on the wedge surfaces, which ensures good heat and current transfer is guaranteed. The two-part clamp 2 has a much larger cross-section and larger: dimensions than the resistance band. The heat loss generated in it can can be neglected, the heat storage capacity is large. The clamping pieces are lying freely in the air flow and can, as shown in Fig. 4, 5 and 6, with additional Cooling fins are provided.

Die Isolation besteht aus zwei Isolierscheiben to und einer Isolierbuchse 12, die den Schraubenschaft elektrisch von dem Klemmstück 2 trennt. Zum Schutz der Isolierscheiben io sind zwischen diesen und dem Schraubenkopf bzw. der Gabelmutter Unterlagscheiben 11 vorgesehen. Die Klemmstücke, die fest mit dem Gehäuse verbunden werden, sind an den Gabelmuttern 13 fest mit dem Flacheisen 14 des Gestells verschraubt. Wird an Stelle der Flacheisen 14 eine Leiste aus Isoliermaterial ge-.i so kann auf die Isolierung to und 12 verw 'lilt, s zichtet werden titid die Isolierung an eine Stelle verlegt «-erden, an der die Temperaturen noch niedriger sind als an den Klemmstücken.The insulation consists of two insulating washers to and an insulating bushing 12, which electrically separates the screw shaft from the clamping piece 2. To protect the Isolating washers io are between these and the screw head or the fork nut Washers 11 are provided. The clamping pieces that are firmly connected to the housing are firmly screwed to the fork nuts 13 with the flat iron 14 of the frame. If a strip of insulating material is used instead of the flat iron 14, it can be opened The insulation to and 12 is dispensed with, the insulation is dispensed with Place laid «- earth where the temperatures are even lower than at the clamping pieces.

Bei der federnden Aufhängung der Bandspiralen werden die Zugfedern 4 in Flacheisen oder Isolierleisten 5 eingehängt, die beweglich im Gestell angeordnet werden. Durch die Spannschrauben 8, die in den Befestigungseisen 15 ihr Widerlager haben, werdest die Flacheisen oder Isolierleisten 5 so einreguliert, daß die Zugfedern .4 bei kaltem Widerstandsband tim eisten Betrag vorgespannt sind, der der Dehnung der Widerstandsbänder bei der höchsten Betriebstemperatur entspricht oder etwas größer ist.The tension springs are used in the resilient suspension of the spiral tape 4 hung in flat iron or insulating strips 5, which are movably arranged in the frame will. By the tensioning screws 8, which are in the fastening iron 15 their abutment have, the flat iron or insulating strips 5 are adjusted so that the tension springs .4 when the resistance band is cold, most of the amount of tension is preloaded of the resistance bands at the highest operating temperature equals or something is bigger.

Die Anschlüsse für die Stromzuführung erfolgen Tiber die Anschlußklemmen 17.The connections for the power supply are made via the connection terminals 17th

Der Hauptvorteil der Geräte der vorliegenden Erfirdutig bestellt in der großen Gewichtsersparnis gegenüber den bisherigen Bauarten. Zum Bau eines «"iderstandes für Dauerbetrieb und Luftkühlung «erden an Gewicht für Widerstandsbänder und sekundäre Kühlbleche erforderlich etwa io% des Gewichtes der Gußelemente eines modernen Widerstandes gleicher Leistung mit Gußspiralen für ioo% EI), etwa 18% des Gewichtes eines Vergleichswiderstandes für die gleiche Belastung bei 4o% ED undThe main advantage of the devices of the present inventor ordered in the great weight savings compared to previous designs. To build a "" resistance for continuous operation and air cooling «ground in weight for resistance bands and secondary ones Cooling plates require about 10% of the weight of the cast elements of a modern resistor same performance with cast spirals for 100% EI), about 18% of the weight of a comparable resistor for the same load at 40% ED and

Claims

PATENT CLAIM: t. Electrical resistance, especially for starters and heating elements made of strip-shaped resistance material, characterized in that secondary cooling surfaces are arranged opposite the two strip surfaces.

2. Resistance according to claim t, characterized in that the secondary cooling surfaces to the Resistance bands are arranged so that the resistance bands share their heat by convection directly to the air, partly by radiation to the secondary Release cooling surfaces.

3. '' Resistor according to claim t and 2, characterized in that that in devices for air cooling with taps, in which operationally a part the resistance spirals is switched off, mainly copper sheets as secondary Cooling surfaces are used.

4. Resistor according to claim t and 2, characterized in that that with devices for stationary installation the secondary cooling surfaces by copper sheets are formed, which are immersed in flowing water, the cooling water through pocket-shaped cooling troughs are passed, which allow access of cooling air to the secondary Allow cooling plates and the primary heating surfaces.

5. Resistance according to claim t to 4, characterized in that the cooling plates used are subdivided and hung in the frame so that they stretch freely in all directions can.

6. Resistor according to claim t and 2, characterized in that when stationary Devices that have to dissipate large amounts of heat use the secondary cooling surfaces as water-cooled cooling boxes, predominantly made of sheet copper, are designed to support the Strips are directly opposite and are flowed through by cooling water.

resistance according to claim t to 6, characterized in that the occurring during the heating Increase in length of the resistance band at all operating temperatures due to tension springs is balanced and the ligaments are kept taut in every operating condition. B.

Resistance according to Claims t to 7, characterized in that the tension springs stresses exerted on the resistance bands in every operating condition the fatigue strength of the existing at the respective operating temperature Resistance material lie, the tension springs together or individually when cold Resistance band are pretensioned and their spring deflection is either the same or slightly greater is about 45% of the weight of a comparative resistor that for the same Performance, however, is only designed for 12.5% ED. the one at the highest The increase in length of the spiral band occurs as the band warms up. G.

Resistance after Claims i to 8, characterized in that the resistance band of each block divided by clamping pieces and in the form of individual, superimposed, frame-shaped Spirals with spaces between the spirals is wound, each spiral tape insulated firmly on one side of the rack and on the opposite side is resiliently connected to this. ok

Resistor according to Claims i to 9, characterized characterized in that the change in length of each spiral tape by its own tension spring is compensated, so that differences in the change in length of the individual spirals have no adverse effect. i i.

Resistance according to claims i to io, characterized characterized in that on the side of the resilient suspension of the spiral tape Weight and weight of the clamping pieces are taken up by carriers. 1a.

resistance according to claim i to ii, characterized in that the resistance band is not direct comes into contact with the insulating material, but only indirectly via metallic ones Clamping pieces, the cross-section and surface of which is chosen so large that the temperature so low at the insulation points and the screw connection points of the clamping pieces is that the insulating material and the screw connections are not endangered, whereby the clamping pieces receive additional cooling fins and, like the tension springs, are free hang in the air stream and be cooled on all sides.

13. Resistance according to claim i to 1z, characterized in that the clamping pieces have wedge-shaped surfaces between where the resistance band is pinched with high pressure.