DE944974C

DE944974C - Resistor arrangement with ring-shaped semiconductor resistor housed in a gas-filled vessel

Info

Publication number: DE944974C
Application number: DEP11816D
Authority: DE
Inventors: Harry Berg
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1941-06-04
Filing date: 1941-06-04
Publication date: 1956-06-28

Description

Widerstandsanordnung mit ringförmigem, in einem gasgefüllten Gefäß untergebrachtem Halbleiterwiderstand Die Erfindung bezieht sich auf Widerstandsanordnungen, bei denen in einem gasgefüllten Gefäß ein ringförmiger Halbleiterwiderstand untergebracht ist, der etwa aus gepreßten und gesinterten niederen Oxyden des Chroms, Mangans oder Urans oder aus einem Magnesium-Titan-Spinell besteht. Derartige Halbleiterwiderstände werden beispielsweise so hergestellt, daß sie einen hohen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, so daß ihr Spannungsabfall innerhalb eines weiten Strombereiches weitgehend konstant bleibt. Im Betrieb wird bei derartigen bekannten Regelwiderständen das Gleichgewicht zwischen der aufgenommenen elektrischen Energie und der abgegebenen Wärmeenergie im wesentlichen durch Wärmeübergang über die Gasfüllung infolge Leitung und Berührung hergestellt, während die Wärmeausstrahlung von untergeordneter Bedeutung ist. Maßgebend für die Größe der Wärmeabgabe der Widerstandsanordnung ist also die Größe des den Halbleiterwiderstand einschließenden Gefäßes, da seine Betriebstemperatur eine bestimmte Grenze nicht überschreiten darf, um ein Erweichen der meist aus Glas bestehenden Gefäßwandung zu vermeiden. Bei Halbleiterwiderständen für höhere Strombelastungen müssen aus diesen Gründen verhältnismäßig große Glasgefäße vorgesehen werden.Resistance arrangement with an annular, in a gas-filled vessel housed semiconductor resistor The invention relates to resistor arrangements, in which an annular semiconductor resistor is housed in a gas-filled vessel is made up of pressed and sintered lower oxides of chromium and manganese or uranium or a magnesium-titanium spinel. Such semiconductor resistors are manufactured, for example, so that they have a high negative temperature coefficient have so that their voltage drop largely within a wide current range remains constant. In operation with such known variable resistors, the Balance between the electrical energy consumed and the output Thermal energy essentially through heat transfer via the gas filling as a result of conduction and touch produced, while the heat radiation is of secondary importance is. The decisive factor for the size of the heat dissipation of the resistor arrangement is therefore Size of the vessel enclosing the semiconductor resistor, as its operating temperature A certain limit must not be exceeded in order to soften the mostly glass to avoid existing vessel walls. With semiconductor resistors for higher current loads For these reasons, relatively large glass vessels must be provided.

Eine wesentliche Verkleinerung der Abmessungen des Glasgefäßes und auch des Halbleiterwiderstandes sowie günstige Zeitkonstanten lassen sich bei einer Widerstandsanordnung mit ringförmigem, in einem gasgefüllten Gefäß untergebrachtem Halbleiterwiderstand erreichen, wenn nach der Erfindung der ringförmige Widerstandskörper ein das Gefäß durchsetzendes, beiderseits in. die umgehende -Atmosphäre mündendes Innenrohr umschließt, das mit dem Gefäß dicht verschmolzen ist. Bei einer solchen Widerstandsanordnung ergibt sich der große Vorteil, daß zur Wärmeabfuhr an die Außenluft nicht nur die Außenfläche des Gefäßes, sondern außerdem noch die Innenfläche des Innenrohres zur Verfügung steht. Die Wärmeabfuhr durch das Innenrohr ist bei senkrechter Stellung des Innenrohres besonders kräftig, weil dann zusätzlich eine Schornsteinwirkung auftritt.A substantial reduction in the dimensions of the glass vessel and the semiconductor resistance and favorable time constants can also be used at a resistor arrangement with an annular, housed in a gas-filled vessel Achieve semiconductor resistance if, according to the invention, the annular resistance body one that penetrates the vessel and opens into the surrounding atmosphere on both sides Enclosing inner tube, which is fused tightly to the vessel. With such a Resistance arrangement results in the great advantage that for heat dissipation to the outside air not only the outer surface of the vessel, but also the inner surface of the Inner tube is available. The heat dissipation through the inner tube is vertical The position of the inner pipe is particularly strong because it then also has a chimney effect occurs.

Um bei einer solchen Widerstandsanordnung die Wärmeabgabe des Halbleiterwiderstandes an die ihn umgebende Gasfüllung zu fördern, empfiehlt es sich, den Halbleiterwiderstand in bekannter Weise in mehrere, zweckmäßig als: Ringscheiben .ausgebildete Widerstandskörper zu unterteilen, die durch Verschweißen oder Verlöten ihrer Stromzuführungen in- Reihen- oder Parallelschaltung miteinander verbunden und hintereinander über das Innenrohr geschoben werden. Eine derartige Widerstandsanordnung verträgt bei kleinen Gefäßabmessungen eine große Strombelastung ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit.In order to reduce the heat dissipation of the semiconductor resistor in such a resistor arrangement to promote the gas filling surrounding it, it is recommended to use the semiconductor resistor in a known manner in several, expediently designed as: ring disks .ausbilded resistance bodies to subdivide, which by welding or soldering their power leads into Series or parallel connection connected to one another and one behind the other via the Inner tube are pushed. Such a resistor arrangement tolerates small Vessel dimensions a large current load without impairing the operational safety.

In der Zeichnung. sind als AusführungsbEspiele mehrere nach der Erfindung ausgebildete Widerstandsanordnungen im Schnitt dargestellt.In the drawing. are as AusführungsbEspiele several according to the invention trained resistor arrangements shown in section.

Bei der Anordnung nach Abb:-i sind in einem aus Hart- oder Quarzglas bestehenden- rohrförmigen 'Gefäß i drei als Ringscheiben ausgebildete Widerstandskörper 2 untergebracht, die das beiderseits offene Innenrohr 3 umschließen, das das. Gefäß i axial durchsetzt und mit . die"em an den Enden dicht verschmölzen ist. Die etwa 2 mm breiten Widerstandskörper 2 bestehen z. B. aus Magnesium-Titan-Spinell. Auf jeder der beiden Seitenflächen der ringförmigen Widerstandsscheiben ist ein leitender Belag q. aus Wolfram oder Molybdänpulver aufgesintert und auf diesem ein etwa aus Eisen, Wolfram oder Kobalt bestehender Metalldrahtring 5 mit rechtwinkelig abgebogenem Ende 6 aufgelötet. Die ' aneinanderliegenden, abgebogenen Enden 6 der Drahtringe 5 der einzelnen Widerstandsscheiben sind miteinander verlötet oder verschweißt; die drei Widerstandsscheiben sind also in Reihe geschaltet. Die Stromzuführungen 7 verbinden die Endkontakte der Widerstandssäule mit den auf die Enden des Glasgefäßes i aufgesetzten Sockelkappen 8, die Luftdurchtrittsöffnungen9 aufweisen. Das Gefäß i enthält eine indifferente oder reduzierende Gasfüllung, beispielsweise Wasserstoff unter einem Druck von 5o Torr. Die Bohrung der Widerstandsscheiben ist dem Außendurchmesser des Innenrohres 3 angepaßt, so daß die Widerstandsscheiben auf dem Innenrohr satt aufsitzen. Ein-besonders -fester Sitz der Widerstandsscheiben 2 auf dem Innenrohr 3 läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß man die miteinander zu verschweißenden Stromzuführungen 6 nachgiebig ausbildet, z. B. durch Abwinkelung, und die für sich hergestellte Widerstandssäule so verbiegt, daß sie, sich selbst' überlassen, eine gekrümmte Gestalt annimmt, wie Abb. 2 zeigt. Die Widerstandssäule wird dann unter Überwindung der Federkraft der Stromzuführungen 6 auf das gerade Innenrohr 3 aufgeschoben, wobei die federnden Stromzuführungen6 die Widerstandsscheiben2 fest an das Innenrohr anpressen. Zur Erzielung der erforderlichen Nachgiebigkeit der Widerstandssäule ist, wie Abb. 2 zeigt, jeweils eine der beiden miteinander zu verschweißenden Stromzuführungen 6 am Endteil senkrecht zur Achse des Innenrohres abgebogen.In the arrangement according to Fig: -i are made of hard or quartz glass existing tubular 'vessel i three resistance bodies designed as annular disks 2 housed, which enclose the inner tube 3, which is open on both sides, which the. Vessel i interspersed axially and with. the "em is melted tightly at the ends. The roughly 2 mm wide resistance body 2 are made, for. B. made of magnesium-titanium spinel. on each of the two side surfaces of the annular resistance disks is a conductive one Covering q. made of tungsten or molybdenum powder and sintered on this one about Iron, tungsten or cobalt existing metal wire ring 5 with a right-angled bent End of 6 soldered on. The 'abutting, bent ends 6 of the wire rings 5 of the individual resistance disks are soldered or welded together; the three resistance disks are therefore connected in series. The power supply 7 connect the end contacts of the resistance column with those on the ends of the glass vessel i attached base caps 8 which have air passage openings 9. The container i contains an inert or reducing gas filling, for example hydrogen under a pressure of 50 torr. The bore of the resistance disks is the outer diameter of the inner tube 3 adapted so that the drag washers on the inner tube get fed up sit up. A particularly firm seat of the resistance disks 2 on the inner tube 3 can be achieved in a simple manner that the to be welded together Power leads 6 flexible forms, for. B. by bending, and that for itself produced resistance column so bends that they 'left to themselves', a assumes a curved shape, as shown in Fig. 2. The resistance column is then underneath Overcoming the spring force of the power supply lines 6 pushed onto the straight inner tube 3, whereby the resilient power supply lines 6, the resistance disks 2 firmly attached to the inner tube press on. To achieve the required flexibility of the resistance column is, as Fig. 2 shows, one of the two power supply lines to be welded together 6 bent at the end part perpendicular to the axis of the inner tube.

Die Widerstandsanordnung nach Abb.3 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. i nur durch eine andere Ausbildung -der Anschlußsockel. Es sind in diesem Fall zwei seitlich am Gefäß i angesetzte Sockelhülsen io vorgesehen, die die Einschmelzstellen der Stromzuführungsdrähte i r abdecken. Bei einer solchen Anordnung ergibt sich eine besonders gute Wärmeableitung, da die Enden des Innenrohres vollkommen frei liegen, also die Luftzirkulation ungehindert vor sich geht.The resistor arrangement according to Figure 3 differs from that according to Fig. i only through a different design - the connection socket. There are in this In the case of two base sleeves attached to the side of the vessel i, which are the melting points cover the power supply wires i r. Such an arrangement results in a particularly good heat dissipation, since the ends of the inner tube are completely free so the air can circulate freely.

Abb. 4 stellt eine einsockelig ausgebildete Widerstandsanordnung dar. In diesem Fall wird nur die eine Öffnung des Innenrohres durch eine aufgesetzte, mit Luftdurchtrittslöchern 9 versehene Sockelkappe 12 abgedeckt, die hier zweipolig ausgebildet sein muß. Bei dieser Widerstandsanordnung sitzen ferner die Widerstandsscheiben 2 nicht unmittelbar auf dem Innenrohr auf. Sie umschließen vielmehr das Innenrohr mit einem Abstand von etwa 2 bis 4:mm und werden von zwischen ihnen angeordneten Metallschellen 13 getragen, die ihrerseits auf dem Innenrohr 3 aufsitzen. Diese Bauart empfiehlt sich insbesondere dann, wenn sehr starke Erschütterungen mit verhältnismäßig hoher Frequenz auf die Widerstandsanordnung einwirken.Fig. 4 shows a single-base resistor arrangement. In this case, only one opening of the inner tube is covered by an attached base cap 12 provided with air passage holes 9, which must be two-pole here. In this resistor arrangement, the resistor disks 2 also do not sit directly on the inner tube. Rather, they enclose the inner tube at a distance of approximately 2 to 4 mm and are supported by metal clamps 13 arranged between them, which in turn sit on the inner tube 3. This design is particularly recommended when very strong vibrations with a relatively high frequency act on the resistor arrangement.

Die Widerstandssäule kann aber auch ohne Verbindung mit dem Innenrohr 3 sein und nur von der Innenwand des Gefäßes abgestützt sein, wie die Abb.5 im Querschnitt erkennen läßt. In diesem Fall sind an die Metalldrahtringe5 je zwei federnde Metallbügel 14 angeschweißt oder angelötet, deren Endteile sich an die Innenwand des Gefäßes i anpressen.The resistance column can also be used without a connection to the inner tube 3 and only be supported by the inner wall of the vessel, as shown in Fig. 5 in cross section reveals. In this case there are two resilient metal brackets on each of the metal wire rings5 14 welded or soldered, the end parts of which are attached to the inner wall of the vessel i press down.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Resistor arrangement with ring-shaped semiconductor resistor housed in a gas-filled vessel, characterized in that the ring-shaped resistance body (2) encloses an inner tube (3) which penetrates the vessel (i) and opens into the surrounding atmosphere on both sides and which is sealed with the vessel (i) is fused. .

2. Resistor arrangement according to claim i, wherein a plurality of ring-shaped resistance bodies are housed in a gas-filled glass vessel, characterized in that the resistance body is expediently made of quartz or Glass existing inner tube, leaving free spaces and by means of protruding into the interstices, welded to one another or v soldered power supply lines are connected in parallel or in series.

3. Resistor arrangement according to claims i and 2, characterized in that they are welded to one another or soldered power supply lines (6) designed to be resilient and flexible by angling if necessary are bent so that the resistor body provided with a right-hand bore (2) pressed against the inner tube (3) by the spring force of the power supply lines (6) will. q .: Resistor arrangement according to claims i and 2, characterized in that that the inner tube (3) enclosing the resistance body (2) at a distance through on the inner tube (3) seated support clamps (i3) are held, which is appropriate arranged between the individual resistance bodies (2) * designed as ring disks and are welded or soldered to their power supply lines (6). 5. Resistor arrangement according to claims z and 2, characterized in that the inner tube (3) is spaced apart enclosing resistance body (2) by on them or on their power supply lines attached spring clip (1q.) from the inner wall of the vessel. (i) are supported. 6. Resistor arrangement according to claim i to 5, characterized in that when used a base (8) of these air passage openings covering the opening of the inner tube (3) (9).