DE557906C - Elektrischer Apparat mit einem oder mehreren elektrischen Widerstaenden aus Zirkonium oder anderen Metallen der Zirkoniumgruppe - Google Patents

Description

• Elektrischer Apparat mit einem oder mehreren elektrischen Widerständen aus Zirkonium oder anderen Metallen der Zirkoniumgruppe Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands bei den Metallen der Zirkoniumgruppe, der unter anderem auch Hafnium angehört, über einen gewissen Bereich negativ ist.
• Nimmt man von diesen Metallen die Stromspannungscharakteristik auf, so zeigt sich, daß sie einen Bereich aufweist, in dem eine Veränderung der Stromstärke eine verhältnismäßig kleine Veränderung der Spannung zur Folge hat.
• Nach der Erfindung werden die erwähnten Metalle zur Herstellung von elektrischen Widerständen verwendet. Diese Widerstände sind wegen ihrer besonderen Eigenschaften für verschiedene Anwendungsmöglichkeiten geeignet und können u. a. für die Angabe von Spannungsschwankungen und für-Spannungsregelung verwendet werden.
• Es ist gefunden worden, daß die besonderen Eigenschaften, von denen oben die Rede ist, durch Zusatz von passend gewählten Mengen anderer Stoffe verstärkt werden können.
• Es ist weiter festgestellt worden, daß der Bereich des negativen Temperaturkoeffizienten mit dem Bereich einer überaus hohen spezifischen Wärme zusammenfällt. Dieser Umstand gibt die Möglichkeit, Widerstände herzustellen, deren Temperatur gegen Schwankungen der Stromstärke unempfindlich ist. In dieser Hinsicht nimmt Zirkonium eine besondere Stelle ein, da es diesen hohen Wert der spezifischen Wärme gerade bei einer Temperatur aufweist, die als Arbeitstemperatur für Oxydkathoden und ähnliche, bei verhältnismäßig niedriger Temperatur emittierende Kathoden in thermionischen Geräten in Frage kommt. Die große spezifische Wärme verringert dabei in hohem Maße die Temperaturschwankungen bei unmittelbarer Speisung mit Wechselstrom.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Diagrammen und einigen Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise erläutert.
• Fig. z zeigt den Verlauf des spezifischen Widerstandes des Zirkoniums in Abhängigkeit von der Temperatur.
• Fig. a ist die Stromspannungscharakteristik eines Zirkoniumdrahts.
• Fig. 3 zeigt den Zusammenhang der spezifischen Wärme mit der Temperatur.
• Fig. 4. zeigt eine Anwendungsmöglichkeit für das Anzeigen kleiner Spannungsänderungen.
• Fig. 5 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit zum Konstanthalten einer Spannung. Fig.6 zeigt den Verlauf der Lichtstärke einer Lampe mit Zirkoniumglühdraht in Abhängigkeit von der Spannung.
• In Fig. i bezieht sich die Kurve I auf reines Zirkonium, während die Kurve II einem Zirkonium entspricht, dem eine geringe Menge (einige Prozent) Aluminium zugesetzt ist. Der Zusatz des Aluminiums läßt den spezifischen Widerstand im Temperaturbereich in der Nähe von iioo° K bedeutend stärker abfallen. In Fig. :2 sind die Stromstärken längs der Abzisse und die Spannungen längs der Ordinatenachse aufgetragen. Diese Figur bezieht sich auf einen Zirkoniumdraht, der einige Prozent Aluminium enthält. Durch Anwendung von passend gewählten Vorschalt- oder Nebenschlußwiderständen kann die Krümmung des Teils a-b der Charakteristik beeinflußt werden.
• In Fig. 3 ist die spezifische Wärme des Zirkoniums als Funktion der absoluten Temperatur dargestellt. Bei einer Temperatur von etwas über iioo° K (abs. T.) steigt die spezifische Wärme bis auf den etwa 25fachen Betrag des Normalwerts an, so daß die spezifische Wärme des Drahtes in diesem Punkt bedeutend größer ist als der Normalwert der spezifischen Wärme, der für die verschiedenen Metalle nicht erheblich abweicht. Drähte aus diesem Material sind deshalb für wechselstromgespeiste Kathoden geeignet und werden zu diesem Zweck mit einer Schicht von großer Emission überzogen. Man kann die emittierende Schicht auf dem Kern unmittelbar oder durch Verwendung einer Zwischenlage anbringen. Hafnium kann sogar ohne Belag einer emittierenden Schicht als Wechselstromkathode verwendet werden, da die große spezifische Wärme des Hafniums bei einer Temperatur liegt, bei der Hafnium genügend emittiert.
• In Fig. q. ist in einer Glasglocke b ein Widerstand w aus Zirkoniumdraht angebracht, der mit einem Strommesser A in Reihe liegt. Schwankt die Spannung an den Klemmen ic und v, so schwankt bei richtiger Bemessung des Widerstands w die Stromstärke in A in bedeutend größerem Maße, so daß das System der Fig. q. einen empfindlichen Indikator für Spannungsschwankungen bildet.
• Fig. 5 zeigt, wie der Einzelwiderstand nach der Erfindung zum Abzweigen einer konstanten Spannung von einer Stromquelle, die Spannungsschwankungen ausgesetzt ist, verwendet wird. Darin sind zs und v die Klemmen einer Stromquelle mit nicht vollkommen gleichbleibender Spannung und r ein Vorschaltwiderstand. Die den Klemmen x und y entnommene Spannung ist infolge der beschriebenen Eigenschaft des Widerstands w praktisch konstant. Man kann die Vorrichtung nach Fig. 5 zum Speisen von Glühdrähten thermionischer Geräte aus einem Gleichstromnetz und überall in denjenigen Fällen verwenden, in denen eine konstante Spannung erwünscht ist, aber nicht unmittelbar zur Verfügung steht.
• In Fig.6 ist die Lichtstärke einer Zirkoniumlampe in Abhängigkeit von der Spannung dargestellt. Die Charakteristik ist für einen aluminiumhaltigen Zirkoniumdraht aufgenommen. Die Ordinaten stellen die Lichtstärke, die Abzissen die Spannung dar. Die Figur zeigt, daß bei zunehmender Spannung die T,ichtstärke bei etwa io,4 Volt einen Sprung macht und bei abnehmender Spannung bei io Volt sich plötzlich praktisch dem Nullwert nähert. Der Wert der Spannung, bei dem diese Sprünge auftreten, kann durch angemessene Wahl der Länge, der Dicke und der Zusammensetzung des Drahts geregelt werden.
• Eine solche Zirkoniumlampe ist als Spannungsindikator verwendbar.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Apparat mit einem oder mehreren elektrischen Widerständen aus Zirkonium oder anderen Metallen der Zirkoniumgruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände in Hinsicht auf die äußeren Betriübsumstände, unter denen sie verwendet werden, wie z. B. den sie durchfließenden Strom, durch entsprechenden Zusatz anderer Stoffe so bemessen sind, daß ihre Betriebstemperatur bei der Temperatur liegt, bei der das Widerstandsmaterial seine größte spezifische Wärme besitzt.
2. 2. Apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkonium oder ein anderes Metall der Zirkoniumgruppe einen Zusatz von Aluminium enthält.
3. 3. Glühkathode für den besonderen Zweck der unmittelbaren Wechselstromspeisung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Kern aus Zirkonium oder Hafnium, dem eine verhältnismäßig kleine Menge Aluminium oder eines anderen Metalls zugesetzt ist.