Lastwiderstand mit definierter Kurzschluss-Sicherung

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Lastwiderstand (1, 20, 60), bestehend aus wenigstens einem mit elektrischen Anschlüssen (13, 14) versehenen Widerstandselement (5) in Form wenigstens einer Widerstandswendel (6), welche wenigstens zwei wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufende Wendelstränge (7, 8) aufweist, wobei die Anschlüsse (13, 14) jeweils mit einer Lastleitung (15, 16) in Verbindung stehen und wobei das Widerstandselement (5) in einem Metallmantel (3) angeordnet ist und wobei die Wendelstränge (7, 8) gegeneinander und gegen den Metallmantel (3) elektrisch isoliert sind. Zum Erreichen eines sicheren Betriebs bei Überschreiten einer vorbestimmten Grenzlast ist erfindungsgemäß eine Kurzschluss-Sicherung (25, 40) vorgesehen, welche zwei parallel zueinander verlaufende Heizwendelabschnitte (22, 23, 41, 42) aufweist, die eine Funkenstrecke bilden und bei Erreichen einer durch den Lastwiderstand (1, 20, 60) vorbestimmten Grenzlast einen Kurzschluss durch einen Spannungsüberschlag bewirken.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Lastwiderstand, bestehend aus wenigstens einem mit zwei elektrischen Anschlüssen versehenen Widerstandselement in Form einer zwei wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufende Wendelsträngen aufweisenden Widerstandswendel, deren Anschlüsse jeweils mit einer Lastleitung in Verbindung stehen und welche in einem Metallmantel angeordnet ist, wobei die Wendelstränge gegeneinander und gegen den Metallmantel elektrisch isoliert sind.

[0002] Lastwiderstände der gattungsgemäßen Art sind aus dem Stand der Technik schon seit längerer Zeit bekannt. Solche Lastwiderstände werden in elektrischen Anlagen insbesondere zum "Vernichten" überschüssiger elektrischer Energie eingesetzt. Solche überschüssige elektrische Energie entsteht beispielsweise beim Leerlauf- oder Schubbetrieb von Maschinen, welche mit Elektromotoren betrieben werden. Die Elektromotoren erzeugen in diesem Schubbetrieb oder Leerlaufbetrieb als Generatoren elektrische Energie. Um diese elektrische Energie unschädlich zu vernichten, wird diese durch den Lastwiderstand in Wärme umgewandelt, welche in geeigneter Weise an die Umgebung abgegeben wird. Dabei bestehen solche Lastwiderstände aus wenigstens einem mit zwei elektrischen Anschlüssen versehenen Widerstandselement, welches insbesondere in Form einer Widerstandswendel ausgebildet sein kann. Die Widerstandswendel des Widerstandselementes kann dabei einen einzigen oder auch wenigstens zwei zumindest bereichsweise parallel zueinander verlaufende Wendelstränge bilden, welche in einem Metallgehäuse angeordnet sind. Dieses Widerstandselement ist über entsprechende Anschlüsse mit Lastleitungen verbunden. Um eine entsprechende Umschaltung bzw. Beaufschlagung eines solchen Lastwiderstandes zu bewirken, sind hierzu entsprechende Steuerungen oder Regelungen vorgesehen, welche beispielsweise bei der "Umschaltung" eines Elektromotors in den Generatorbetrieb die Verbindung über die Lastleitungen zum Widerstandselement herstellt. Die Belastung des Lastwiderstandes erfolgt in der Regel impulsartig, um eine Überlastung des Lastwiderstandes zu vermeiden. Eine Überlastung des Lastwiderstandes kann einerseits, in selteneren Fällen, durch Auftreten einer "Überspannung" und in der Mehrzahl der Fälle durch das Anliegen einer Dauerlast auf Grund eines defektes der Steuerung oder Reglung auftreten. Insbesondere führt eine Dauerbelastung eines Lastwiderstandes mit geschlossenem Metallmantel und in einer Isolierstoffpackung und/oder einem Isolierstoffkörper eingebettetem Widerstandelement zu einer Überhitzung des Lastwiderstandes, so dass dessen Isolierstoffpackung und/oder Isolierstoffkörper elektrisch leitfähig wird bzw. werden, so dass ein unkontrollierter Spannungsüberschlag insbesondere zum Metallmantel hin erfolgen kann.

[0003] Dabei können solche Lastwiderstände in unterschiedlichster Art und Weise ausgestaltet sein. Es sei hier beispielhaft auf die DE 20 2007 014 360 U1 verwiesen. Bei diesem Lastwiderstand handelt es sich um einen sog. Aluminium-Lastwiderstand, welcher sich dadurch auszeichnet, dass der eigentliche Lastwiderstand mit seinem Metallmantel in einem mit Kühlrippen versehenen - insbesondere aus Aluminium bestehenden - Kühlkörper angeordnet ist. Beim Gegenstand der DE 20 2007 014 360 U1 ist das Widerstandselement in Form einer Widerstandswendel in einem Metallmantel angeordnet, welcher in eine entsprechende Bohrung des Kühlkörpers eingesetzt ist und mit diesem flächig in Kontakt steht. Dadurch wird eine möglichst gute Wärmeabfuhr nach außen erreicht.

[0004] Des Weiteren sind auch Lastwiderstände bekannt, bei welchen das Widerstandselement in Form einer "offen" liegenden Widerstandswendel ausgebildet ist, welche beispielsweise mittels eines Absperrgitters oder dgl. gegen Zugriff gesichert ist.

[0005] Wie bereits oben erwähnt, kann ein solcher Lastwiderstand insbesondere bei Fehlschaltungen der Steuerelektronik oder der Regelelektronik teilweise kurzzeitig durch eine Überspannung oder auch über einen längeren Zeitraum durch eine Dauerlast "überlastet" werden. Dies kann bei einer als Gleichspannung ausgebildeten Last wiederum zu einem Spannungsüberschlag insbesondere gegenüber diesem Metallmantel führen. Bei Aluminium-Lastwiderständen der oben kurz beschriebenen Art kann dieser Spannungsüberschlag auch zum Kühlkörper erfolgen, so dass dieser aufgrund der äußerst hohen Energie zerstört wird. Insbesondere kann hier auch eine explosionsartige Verdampfung des Aluminiums auftreten. Dies ist insbesondere für das Bedienungspersonal, welches sich in unmittelbarer Nähe eines solchen Lastwiderstandes aufhält, äußerst gefährlich. Werden solche Lastwiderstände in der Umgebung einer explosionsfähigen Atmosphäre, wie z.B. in Lackierereien, eingesetzt, so kann eine nach außen gerichtete, unkontrollierte Entladung in ungünstigen Fällen auch zu Explosionen führen.

[0006] Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Lastwiderstand der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, dass derartig unkontrollierte Entladungsvorgänge sicher ausgeschlossen sind.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Kurzschluss-Sicherung vorgesehen ist, welche zwei parallel zueinander verlaufende Heizwendelabschnitte aufweist, die eine Funkenstrecke bilden und bei Erreichen einer durch den Lastwiderstand vorbestimmten Grenzlast einen Kurzschluss durch einen Spannungsüberschlag bewirken.

[0008] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kurzschluss-Sicherung wird im Fehlerfall, d. h. bei Überschreiten einer Grenzlast des Lastwiderstandes, ein vordefinierter Kurzschluss bewirkt. Insbesondere ist eine unkontrollierte Entladung zwischen dem Widerstandelement und dem Metallmantel und insbesondere einem evtl. vorgesehenen Kühlkörper sicher ausgeschlossen, so dass eine Gefährdung des Umgebungsbereiches sicher vermieden wird. Dazu weist die Kurzschluss-Sicherung zwei parallel zueinander verlaufende Heizwendelabschnitte auf, die eine Funkenstrecke bilden. Tritt nun eine Überlastung, insbesondere in Form einer die Grenzlast übersteigenden Energie (Überspannung und/oder Dauerlast) an den Anschlüssen des Widerstandselementes auf, so wird diese bei entsprechender Ausgestaltung und Anordnung der beiden Heizwendelabschnitte und/oder deren gegenseitiger Isolierung durch einen Spannungsüberschlag definiert abgebaut. Dabei bilden die Heizwendelabschnitte eine Art Funkenstrecke, deren Größe abhängig von der durch den Lastwiderstand bestimmten Grenzlast einzustellen ist. Durch diesen Spannungsüberschlag wird zugleich ein Kurzschluss bewirkt, so dass die zugeordnete Steuerung oder Regelung entweder abgeschaltet oder zerstört wird. Insbesondere können Spannungsüberschläge nicht unkontrolliert am Lastwiderstand zum Metallgehäuse hin erfolgen, da der sichere Abbau der "Überlastung" über die Kurzschluss-Sicherung definiert erfolgt. Es wird folglich auch eine Gefährdung von sich im Umgebungsbereich des Lastwiderstandes aufhaltenden Personen sicher ausgeschlossen.

[0009] Des Weiteren wird durch die Verwendung der Heizwendelabschnitte als "Funkenstrecke" bis zum eintreten eines Spannungsüberschlages ein zusätzlicher Energieabbau erreicht, da die Heizwendelabschnitte bei Anliegen einer abzubauenden elektrischen Last ebenfalls aufgeheizt werden.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

[0011] So kann gemäß Anspruch 2 vorgesehen sein, dass die Elektroden in einem vom Lastwiderstand getrennten, gemeinsamen Schutzgehäuse angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung ist der Kurschluss-Sicherung auch an einem bestehenden Lastwiderstand in einfacher Weise ohne weitere Veränderung an der Steuerung oder Regelung nachrüstbar. Durch diese separate Ausbildung der Kurzschluss-Sicherung wird zusätzlich eine Zerstörung des Lastwiderstandes selbst vermieden, da der Spannungsüberschlag extern in der Kurzschluss-Sicherung stattfindet.

[0012] Gemäß Anspruch 3 können die Heizwendelabschnitte jeweils mit einer der Lastleitungen des Widerstandselementes in Reihe geschaltet sein. In diesem Falle sind ausgehend von den Heizwendelabschnitten aus dem Schutzgehäuse zwei Anschlussdrähte herausgeführt, welche jeweils mit einem der Anschlüsse des Widerstandselementes elektrisch kontaktiert sind. Die beiden Heizwendelabschnitte bilden auch hier mit ihren innerhalb des Schutzgehäuses liegenden Enden eine entsprechende Funkenstrecke. Die Energiezufuhr zum Lastwiderstand erfolgt bei dieser Ausgestaltung von den Lastleitungen über die beiden Heizwendelabschnitte, so dass auch diese bei Auftreten einer die Grenzlast übersteigenden Energie mit einer relativ kurzen Reaktionszeit durch einen Spannungsüberschlag die Überlast durch einen Kurzschluss abbauen.

[0013] Des Weiteren kann gemäß Anspruch 4 vorgesehen sein, dass der Abstand der beiden Heizwendelabschnitte voneinander kleiner ist als der Abstand des jeweiligen Heizwendelabschnittes zum Schutzgehäuse. Dies bedeutet, dass die Heizwendelabschnitte in die Lastleitungen integriert sind und somit mit dem Widerstandselement des Lastwiderstandes in Reihe geschaltet sind. Aufgrund eines relativ geringen Abstandes zwischen diesen beiden Heizwendelabschnitten, welcher kleiner ist als der Abstand zum Schutzgehäuses, wird sichergestellt, dass ein Spannungsüberschlag zwingend zwischen den Heizwendelabschnitten und nicht zwischen einem der Heizwendelabschnitte und dem Schutzgehäuse erfolgt.

[0014] Die Verwendung der Heizwendelabschnitte wiederum hat eine Erwärmung der Kurzschluss-Sicherung zur Folge. So kann gemäß Anspruch 5 vorgesehen sein, dass die Heizwendelabschnitte in einem im Schutzgehäuse angeordneten, aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Aufnahmekörper aufgenommen sind. Dieser keramische Werkstoff ist dabei gemäß Anspruch 5 derart gewählt, dass er oberhalb einer vorbestimmten Temperatur elektrisch leitfähig ist bzw. wird. Dies bedeutet, dass sich bei einer auftretenden "Überlast" die Kurzschluss-Sicherung zunächst erwärmt, bis der keramische Werkstoff seine elektrische Leitfähigkeit erreicht. In dem Zeitpunkt, in welchem dieser isolierende Werkstoff des Aufnahmekörpers elektrisch leitfähig wird, findet sodann der Spannungsüberschlag zwischen den Heizwendelabschnitten statt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Heizwendelabschnitte einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als zum den Aufnahmekörper umschließenden Schutzgehäuse hin. Dadurch wird erreicht, dass sich der Werkstoff des Aufnahmekörpers zwischen den Heizwendelabschnitten schneller erwärmt als die Bereiche zum Schutzgehäuse hin, so dass sichergestellt ist, dass ein Spannungsüberschlag auch tatsächlich sicher zwischen den Heizwendeabschnitten erfolgt. Diese Ausgestaltung hat weiter insbesondere aufgrund der zunächst stattfindenden Erwärmung der Kurzschluss-Sicherung den Vorteil, dass ein Spannungsüberschlag nicht sofort bei nur kurzzeitig auftretender Überlast erfolgt, sondern erst nach einer gewissen "Wartezeit", welche durch die zeitlich verzögerte Erwärmung der Kurzschluss-Sicherung bestimmt ist.

[0015] Dabei kann gemäß Anspruch 6 weiter vorgesehen sein, dass der Aufnahmekörper eine die beiden Heizwendelabschnitte isolierende Trennwand bildet und, dass die Durchschlagsfestigkeit der Trennwand geringer ist als die Durchschlagfestigkeit des Aufnahmekörpers zusammen mit der diesen zum Schutzgehäuse hin umgebenden Isolierstoffpackung. Dies kann durch einen entsprechend geringen Abstand der Heizwendelabschnitte voneinander und eine entsprechend größere, äußere Wandstärke des Aufnahmekörpers zusammen mit der Isolierstoffpackung erreicht werden. Auch kann die Isolierstoffpackung eine erheblich höhere Durchschlagsfestigkeit aufweisen als die Trennwand des Aufnahmekörpers. Durch diese Ausgestaltung wird ebenfalls sichergestellt, dass ein Spannungsüberschlag nur innerhalb der Kurzschluss-Sicherung auftreten kann. Eine Gefährdung nach außen ist somit sicher ausgeschlossen.

[0016] Diese Isolierstoffpackung kann dabei gemäß Anspruch 7 auch verdichtet sein, wodurch eine erhöhte "Durchschlagsfestigkeit" insbesondere gegenüber dem äußeren Schutzgehäuse erreicht wird.

[0017] Des Weiteren kann gemäß Anspruch 8 vorgesehen sein, dass das Schutzgehäuse aus einem Zylindermantel besteht, dessen Stirnseiten durch zwei eingesetzte Verschlussstopfen dicht verschlossen sind. Wird die Kurzschluss-Sicherung gemäß Anspruch 7 auch noch verdichtet, so wird ein äußerst fester Halt insbesondere der Verschlussstopfen im Zylindermantel erreicht. Damit ist gewährleistet, dass durch den Spannungsüberschlag innerhalb der Kurzschluss-Sicherung keinerlei Außenwirkung, insbesondere keine Explosion oder dgl. mehr, auftreten kann.

[0018] Des Weiteren kann gemäß Anspruch 9 vorgesehen sein, dass die Widerstandswendel des Lastwiderstandes eine geringere Leistungsdichte aufweist als die beiden Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung. Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere sichergestellt, dass der Spannungsüberschlag ausschließlich in der Kurzschluss-Sicherung und nicht im Lastwiderstand erfolgt. Aufgrund der höheren Leistungsdichte der beiden Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung ist gewährleistet, dass sich die Kurzschluss-Sicherung bei Überschreiten der Grenzlast des Lastwiderstandes schneller erwärmt als der Lastwiderstand, so dass auch insbesondere der Aufnahmekörper zu einem früheren Zeitpunkt elektrisch leitfähig wird.

[0019] Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Metallmantel des Lastwiderstandes auch in einem sowohl bezüglich seines Querschnittes als auch bezüglich seiner Länge auf die Abmessungen des Metallmantels abgestimmten Hohlraum eines aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Kühlkörpers angeordnet sein und mit diesem Mantel flächig in thermischem Kontakt stehen. Diese Ausgestaltung des Lastwiderstandes ermöglicht eine optimale Wärmeabfuhr, wobei das Aufheizen des Lastwiderstandes definiert langsamer erfolgt als eine Aufheizung der Kurzschluss-Sicherung, so dass ein Energieabbau durch Spannungsüberschlag sicher ausschließlich in der Kurzschluss-Sicherung stattfindet.

[0020] Weiter kann gemäß Anspruch 10 vorgesehen sein, dass die Widerstandswendel des Lastwiderstandes eine geringere Leistungsdichte aufweist als die beiden Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung und, dass die Heizwendelabschnitte in einem aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Aufnahmeköper aufgenommen sind und, dass der keramische Werkstoff oberhalb einer vorbestimmten Temperatur elektrisch leitfähig ist und, dass der Aufnahmekörper im Lastwiderstand integriert angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine äußerst kompakte Bauweise des Lastwiderstande. Durch die integrierte Anordnung und die geringere Leistungsdichte der Widerstandswendel(n) des Lastwiderstandes gegenüber der Leistungsdichte der Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung findet eine örtlich und zeitlich definierte Entladung innerhalb des Lastwiderstandes statt, so dass eine Außenwirkung jeglicher Art sicher ausgeschlossen ist. Insbesondere wird eine Gefährdung (welcher Art auch immer) von sich im Umgebungsbereich des Lastwiderstandes aufhaltenden Personen sicher ausgeschlossen.

[0021] Sind die Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 10 mit einem eigenen Schutzgehäuse versehen, so kann diese im Lastwiderstand auch auswechselbar aufgenommen sein, so dass diese nach einer Überlastung und einer evtl. damit verbundenen Zerstörung der Kurschluss-Sicherung erneuert werden kann.

[0022] Für eine solche im Lastwiderstand integrierte Anordnung der Kurzschluss-Sicherung, können deren Heizwendelabschnitte gemäß Anspruch 11 auch durch die Wendelstränge des Lastwiderstandes bzw. dessen Widerstandelementes selbst gebildet sein. Hierzu ist gemäß Anspruch 11 weiter vorgesehen, dass die Heizwendelabschnitte nebeneinander verlaufend im Metallmantel angeordnet sind und, dass die Heizwendelabschnitte in einer Isolierstoffpackung aufgenommen sind und, dass die Heizwendelabschnitte einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als ihr jeweiliger Abstand zum Metallmantel. Durch diese Ausgestaltung wird ein äußerst einfacher und kostengünstiger Aufbau des Lastwiderstandes mit "integrierter" Kurzschluss-Sicherung" zur Verfügung gestellt.

[0023] Weiter kann gemäß Anspruch 12 vorgesehen sein, dass die Wendelstränge des Lastwiderstandes im Bereich ihrer Verbindung zu den Anschlüssen über einen Teil ihrer Länge die beiden Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung bilden und, dass die Heizwendelabschnitte in diesem Bereich einen kleineren Abstand voneinander aufweisen als die "restlichen" Wendelstränge voneinander und insbesondere als die "restlichen" Wendelstränge zum Metallmantel des Lastwiderstandes. Durch diese Ausgestaltung wird bei möglichst kleiner Bauweise ebenfalls sichergestellt, dass ein Spannungsüberschlag bei überschreiten der Grenzlast ausschließlich innerhalb des Lastwiderstandes erfolgt und keinerlei Außenwirkung auftritt. Hierzu ist ebenfalls von Bedeutung, dass die Heizwendelabschnitte, welche die Kurzschluss-Sicherung bilden, in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Verbindungsstellen der Anschlüsse angeordnet sind, da sich in diesem Bereich das höchste Spannungspotenzial befindet.

[0024] Weiter kann für eine integrierte Anordnung der Kurschluss-Sicherung im Lastwiderstand gemäß Anspruch 13 vorgesehen sein, die Wendelstränge des Lastwiderstandes die beiden Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung bilden und, dass die Heizwendelabschnitte nebeneinander verlaufend im Metallmantel angeordnet sind und, dass die Heizwendelabschnitte in einem insbesondere aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Aufnahmekörper aufgenommen sind und durch eine Trennwand des Aufnahmekörpers voneinander elektrisch isoliert sind und, dass die Trennwand bei erreichen einer bestimmten Temperatur elektrisch leitend wird, so dass zwischen den Heizwendelabschnitten ein Spannungsüberschlag stattfindet. Durch den Aufnahmekörper wir insbesondere sichergestellt, dass die die Kurzschluss-Sicherung und damit die Heizwendelabschnitte bildenden Wendelstränge der Widerstandswendel des Lastwiderstandes während der Fertigung positionsgenau im Metallmantel angeordnet sind und bleiben.

[0025] In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann gemäß Anspruch 14 vorgesehen sein, die Wendelstränge des Lastwiderstandes die beiden Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung bilden und, dass die Heizwendelabschnitte nebeneinander verlaufend im Metallmantel angeordnet sind und, dass die Heizwendelabschnitte durch eine aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehende Trennwand voneinander getrennt sind und, dass die Trennwand bei Erreichen einer bestimmten Temperatur elektrisch leitend wird, so dass zwischen den Heizwendelabschnitten ein Spannungsüberschlag stattfindet. Auf Grund der thermisch elektrischen Eigenschaften der Trennwand wird auch durch diese Ausgestaltung sichergestellt, dass ausschließlich zwischen den Heizwendelabschnitten der Kurzschluss-Sicherung bei überschreiten der Grenzlast ein Spannungsüberschlag stattfindet. Die gesamte Anordnung der die Heizwendelabschnitte bildenden Wendelstränge zusammen mit der Trennwand ist dabei vorzugsweise in einer Isolierstoffpackung eingebettet, deren isolierenden Eigenschaften auch bei höheren Temperaturen eine ausreichende elektrische Isolierung der Heizwendelabschnitte zum umhüllenden Metallmantel gewährleistet.

[0026] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Lastwiderstandes mit Kurzschluss-Sicherung wird somit insbesondere eine erheblich verbesserter Personenschutz von sich im Umgebungsbereich des Lastwiderstandes aufhaltenden Personen ereicht. Ist die Kurzschluss-Sicherung als externes Bauelement außerhalb des Lastwiderstandes angeordnet, ist zusätzlich auch eine Zerstörung oder Beschädigung des Lastwiderstandes selbst ausgeschlossen. Bei einer solche separaten "Bauform" ist die Kurzschluss-Sicherung bei entsprechender Auslegung auch beliebig an einem Lastwiderstand nachrüstbar.

[0027] Dabei sei angemerkt, dass die Aufnahme des oder der Widerstandselemente(s) und/oder der Heizwendelabschnitte im Metallmantel und/oder im separaten Schutzgehäuse in einer unverdichteten oder einer verdichteten Isolierstoffpackung erfolgen kann. Auch ist ein separater Isolierstoffkörper mit entsprechenden Aufnahmebohrungen für die Wendelstränge des Widerstandselementes und/oder die Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung vorstellbar. Auch kann eine Kombination von Isolierstoffkörper und Isolierstoffpackung vorgesehen sein. Dabei kann beispielsweise der Isolierstoffkörper die gesamte Anordnung vollständig umgeben, währen die verdichtete oder unverdichtete Isolierstoffpackung "nur" in den Aufnahmebohrungen vorgesehen ist. In diesem Fall sind jedoch die Heizwendelabschnitte der Kurzschluss-Sicherung in einem möglichst geringen Abstand voneinander anzuordnen, der auf jeden fall kleiner sein muss als deren Abstand zum umhüllenden Schutzgehäuse oder zum Metallmantel. Alternativ kann der Aufnahmekörper auch mit einer Isolierstoffpackung umhüllt sein, wobei auch die Aufnahmebohrungen mit Isolierstoffmasse gefüllt sein können. Um einen Spannungsüberschlag ausschließlich im Bereich der Heizwendelabschnitte der jeweiligen Kurzschluss-Sicherung sicherzustellen ist entweder der Abstand der Heizwendelabschnitte voneinander so zu wählen, dass ein Spannungsüberschlag zum Schutzgehäuse oder (bei integrierter Anordnung im Metallmantel) zum Metallmantel hin sicher ausgeschlossen ist. Dies kann ergänzend oder alternativ auch durch die Werkstoffwahl und Formgebung der Isolierstoffpackung und des evtl. vorgesehenen, elektrisch isolierenden Aufnahmekörpers erfolgen.

[0028] Anhand der Zeichnung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine Schnittdarstellung eines Lastwiderstandes zusammen mit einer als externes Bauelement ausgebildeten Kurschluss-Sicherung, welche eine Funkenstrecke bildende Heizwendelabschnitte ausweist;

Fig. 2

einen Schnitt II-II durch die Kurzschluss-Sicherung aus Fig. 1;

Fig. 3

eine Ausführungsvariante eines Lastwiderstandes im Schnitt, bei welcher die Kurzschluss-Sicherung integriert im Lastwiderstand angeordnet ist

Fig. 4

eine Schnittdarstellung eines Lastwiderstandes mit integrierter Kurzschluss-Sicherung, bei welche die Funkenstrecke durch Heizwendelabschnitte gebildet sind, welche aus den Wendelsträngen der Widerstandswendel des Widerstandelementes bestehen;

Fig. 5

eine Schnittdarstellung des Lastwiderstandes aus Fig. 4 mit einer elektrisch isolierenden Trennwand, durch welche die Heizwendelabschnitte und somit die Wendelstränge der Widerstandswendel voneinander getrennt sind;

Fig. 6

den Lastwiderstand aus Fig. 4 mit integrierter Kurzschluss-Sicherung bei welcher die von den Wendelstränge der Widerstandwendel gebildeten Heizwendelabschnitte im Bereich ihrer Verbindung zu den Anschlüssen einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die "restlichen" Bereiche der Wendelstränge der Widerstandswendel des Widerstandelementes.

[0029] Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Ausgestaltungsmöglichkeit eines Lastwiderstandes 1 zusammen mit einer "externen" Kurzschluss-Sicherung 40 im Schnitt. Der Lastwiderstand 1 weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel einen äußeren Metallmantel 3 auf, welcher mit einem Bodenteil 4 verschlossen ist. Der Metallmantel 3 kann dabei rohrförmig ausgebildet sein und einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Innerhalb des Metallmantels 3 ist ein Widerstandselement 5 in Form einer Widerstandswendel 6 angeordnet. Diese Widerstandswendel 6 ist im Metallmantel 3 U-förmig verlaufend angeordnet und bildet zwei Wendelstränge 7 und 8, welche beim dargestellten Ausführungsbeispiel - abgesehen vom bogenförmig verlaufenden Verbindungsbereich - parallel zueinander verlaufen. Dabei besteht ohne Weiteres die Möglichkeit, die Widerstandswendel 6 in mehreren U-Schleifen mit mäanderförmigem Verlauf anzuordnen.

[0030] In seinem dem Bodenteil 4 gegenüberliegenden Endbereich ist der Metallmantel 3 mit einem eingesetzten Verschlussdeckel 9 verschlossen. Des Weiteren ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass die Widerstandswendel 6 mit ihren Wendelsträngen 7 und 8 in eine Isolierstoffpackung 10 eingebettet ist. Dabei kann diese Isolierstoffpackung 10 beispielsweise durch eine radiale Verpressung des Metallmantels 3 verdichtet sein. Durch eine radiale Verpressung des Metallmantels 3 kann ebenfalls ein äußerst festsitzender Halt des Verschlussdeckels 9 im Metallmantel 3 erreicht werden.

[0031] Des Weiteren ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass von den beiden Wendelsträngen 7 und 8 jeweils eine Anschlussleitung 11 bzw. 12 durch den Verschlussdeckel 9 nach außen geführt ist. Diese beiden Anschlussleitungen 11 und 12 bilden jeweils einen Anschluss 13 bzw. 14, welcher über einen Anschlussdraht 50 bzw. 51 mit einer Kurzschluss-Sicherung 40 in Verbindung steht. Die Isolierstoffpackung 10 kann, wie an sich bekannt, aus Magnesiumoxid, Siliciumoxid, Quarzsand oder einem ähnlichen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen. Dieser Lastwiderstand 1 dient im Betrieb zur "Vernichtung" überschüssiger elektrischer Energie, insbesondere Gleichspannungsenergie, welche in verschiedenen elektrischen Anlagen unterschiedlichster Art anfallen kann.

[0032] So ist es beispielsweise bekannt, dass Elektromotoren außer zum Antrieb, beispielsweise eines Fahrstuhls, auch zum Abbremsen desselben dienen können. Bei der über eine Steuerung oder Regelung bewirkten Umschaltung dieses Elektromotors in den Generatorbetrieb muss die erzeugte elektrische Energie, insbesondere Gleichspannungsenergie, "vernichtet" werden. Hierzu ist der Lastwiderstand 1 mit seinem ausgebildeten Widerstandselement 5 in Form der Widerstandswendel 6 vorgesehen. Diese überschüssige elektrische Energie wird im Normalbetrieb getaktet, d.h. impulsartig, über die beiden Anschlüsse 13 und 14 und die Anschlussleitungen 11 und 12 der Widerstandswendel 6 zugeführt und in Wärme umwandelt. Dabei kann für eine besonders gute Wärmeableitung nach außen die Isolierstoffpackung 10 sowie der Metallmantel 3 vorgesehen sein. Aus dem Stand der Technik ist hierbei auch bekannt, diesen Lastwiderstand 1 mit seinem Metallmantel 3 beispielsweise in einen Kühlkörper in Form eines Aluminiumgehäuses einzusetzen, welches wiederum beispielsweise mit Kühlrippen für eine optimale Wärmeableitung versehen sein kann (in der Zeichnung nicht dargestellt).

[0033] Der Lastwiderstand 1 mit seiner Widerstandswendel 6 ist dabei auf die sich rein rechnerisch ergebenden elektrischen Lasten ausgelegt. Dabei kann es jedoch vorkommen, insbesondere bei Fehlschaltungen beispielsweise der Steuerung oder Regelung, dass die Grenzlast, für welche der Lastwiderstand 1 mit seiner Widerstandswendel 6 ausgelegt ist, nicht nur kurzzeitig, sondern dauerhaft bzw. über einen längeren (unzulässigen) Zeitraum überschritten wird. Die abzubauende elektrische Energie wird normalerweise impulsartig und relativ kurzzeitig auf den Lastwiderstand 1 übertragen, so dass dieser diese Last optimal in Wärme umwandeln kann. Bei Fehlschaltungen jedoch kann es vorkommen, dass die Last zum einen nicht impulsartig auf den Lastwiderstand einwirkt, sondern als Dauerlast anliegt, wodurch eine vorbestimmte Grenzlast des Lastwiderstandes 1 überschritten wird. Auch oder zusätzlich, wenngleich in der Praxis auch seltener vorkommend, kann eine elektrische Überspannung zum Überschreiten der Grenzlast führen. Das Überschreiten der Grenzlast würde jedenfalls im Normalfall, insbesondere bei einer "Überhitzung" der Isolierstoffpackung 10 zu einem Spannungsüberschlag von der Widerstandswendel 6 zum Metallmantel 3 führen. Auch kann ein solcher Spannungsüberschlag, insbesondere zum Metallmantel 3 sowie zu weiteren Spannungsüberschlägen zu einem um diesen Metallmantel 3 angeordneten Aluminium-Kühlkörper führen (in der Zeichnung nicht dargestellt), welcher eine Zerstörung bzw. ein explosionsartigen Verdampfen des Aluminiumwerkstoffes bewirken kann. Dies wäre äußerst gefährlich, insbesondere für Personen, welche sich im unmittelbaren Umgebungsbereich des Lastwiderstandes 1 mit seinem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Kühlkörper befinden. Es gilt deshalb, diese Gefahr sicher abzuwenden.

[0034] Um nun ein solches unkontrolliertes "Entladen" zu verhindern, ist die Kurzschluss-Sicherung 40 vorgesehen. Dabei kann die Kurzschluss-Sicherung in unterschiedlichen Varianten ausgestaltet sein.

[0035] Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist dem Lastwiderstand 1 die externe Kurzschluss-Sicherung 40 zugeordnet. Von dieser Kurzschluss-Sicherung 40 zeigt Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie II - II aus Fig. 1.

[0036] Bei der Kurzschluss-Sicherung 40 sind zwei Heizwendelabschnitte 41 und 42 vorgesehen, welche zwischen sich eine Funkenstrecke definieren. Die beiden Heizwendelabschnitte 41 und 42 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in Aufnahmebohrungen 43 und 44 eines Aufnahmekörpers 45 angeordnet und dementsprechend durch eine "Trennwand" 45/1 voneinander elektrische isoliert. Dieser Aufnahmekörper 45 seinerseits ist wiederum in einer Isolierstoffpackung 46 eingebettet, welche verdichtet sein kann. Diese Isolierstoffpackung 46 kann auch in den Aufnahmebohrungen 43 und 44 vorgesehen sein (in der Zeichnung nicht dargestellt), so dass die beiden Heizwendelabschnitte 41 und 42 nach dem Verdichten definiert in den Aufnahmebohrungen 43 und 44 aufgenommen werden. Das Ganze ist in einem Schutzgehäuse 47 angeordnet, welches an beiden Enden mittels zweier Verschlussstopfen 48 und 49 verschlossen ist. Durch den Verschlussstopfen 48 hindurch sind ausgehend von den beiden Heizwendelabschnitten 41 und 42 Anschlussdrähte 50 und 51 zu den Anschlüssen 13 und 14 des Lastwiderstandes 1 geführt. Auf der gegenüberliegenden Seite führen zwei weitere Anschlussdrähte 52 und 53 durch den Verschlussstopfen 49 des Schutzgehäuses 47 hindurch nach außen und sind über entsprechende Anschlüsse 54 und 55 mit zwei Lastleitungen 15 und 16 verbunden.

[0037] Bei dieser Ausführungsvariante der Kurzschluss-Sicherung 40 sind die beiden Heizwendelabschnitte 41 und 42 mit der Widerstandswendel 6 des Lastwiderstandes 1 in Reihe geschaltet.

[0038] Die Besonderheit dieser Kurzschluss-Sicherung 40 aus Fig. 1 und 2 besteht nun darin, dass insbesondere bei Überlastung bzw. Überschreiten der Grenzlast für den Lastwiderstand 1 eine Erwärmung des Aufnahmekörpers 45 erfolgt. Normalerweise wird der Lastwiderstand 1 getaktet mit einer impulsartigen Last beaufschlagt, so dass diese durch alternierendes Abkühlen und Aufheizen durch den Lastwiderstand 1 problemlos abgebaut werden kann. Wird bei einer Fehlschaltung der Steuerung oder Regelung der Lastwiderstand 1 jedoch mit einer Dauerlast beaufschlagt, so wird dieser auf Grund der permanenten Aufheizung "überhitzt". Diese "Überhitzung" führt insbesondere dazu dass ab einer bestimmten, werkstoffabhängigen "Grenztemperatur" die Isolierstoffmasse 10 leitend wird. Das wiederum führt zu einem unkontrollierten Spannungsüberschlag zwischen den beiden Wendelsträngen 7 und 8 der Widerstandswendel 6 oder zwischen der Widerstandswendel 6 und dem Metallmantel 3. Ist der Metallmantel 3 noch von einem Kühlkörper umgeben, wie in der Beschreibungseinleitung angegeben, so kann auch ein gefährlicher Spannungsüberschlag nach außen treten. Um diesem entgegenzuwirken, ist die spezielle Ausgestaltung der Kurzschluss-Sicherung 40 vorgesehen.

[0039] Der Aufnahmekörper 45 der Kurzschluss-Sicherung 40 kann aus einem keramischen Werkstoff bestehen, welcher bei Erreichen oder Überschreiten einer bestimmten Temperatur elektrisch leitend wird. Die beiden Heizwendelabschnitte 41 und 42 weisen dabei eine höhere Leistungsdichte auf als die Widerstandswendel 6 des Lastwiderstandes 1. Dies bewirkt, dass sich die Kurzschluss-Sicherung 40 bei einer anliegenden Überlast, insbesondere im Sinne einer Dauerlast, wesentlich schneller aufheizt als der Lastwiderstand 1. Wird ab einer bestimmten Temperatur (Grenztemperatur) der Werkstoff des Aufnahmegehäuses 45 leitend, so findet zwischen den beiden Heizwendelabschnitten 41 und 42 durch die Trennwand 45/1 ein Spannungsüberschlag statt, was ebenfalls zum Kurzschluss führt. Die beiden Heizwendelabschnitte 41 und 42 bilden folglich eine Art Funkenstrecke, welche bei erreichen einer gewissen Grenztemperatur wirksam wird.

[0040] Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung der Kurzschluss-Sicherung 40 ist, dass eine gewisse Zeitverzögerung bis zum Eintreten des Spannungsüberschlages auftritt. D. h., dass diese Kurzschluss-Sicherung 40 erst nach einer gewissen Zeitdauer, beispielsweise bei Anliegen einer Überlast über einen Zeitraum von beispielsweise 10 - 12 Sekunden reagiert. D. h., dass nur kurzzeitige Überlastungen, welche vom Lastwiderstand 1 noch schadlos überstanden werden können, nicht sofort zum Kurzschluss führen.

[0041] Auch kann die mittlere Trennwand 45/1 zwischen den beiden Heizwendelabschnitten 41 und 42 eine geringe Wandstärke aufweisen, so dass auch schon vor Erreichen der Grenztemperatur ein Spannungsüberschlag durch die Trennwand 45/1 hindurch zwischen den beiden Heizwendelabschnitten 41 und 52 stattfindet. Damit ist auch ein Überspannungsschutz bei kurzzeitiger "Überlastung" für den Lastwiderstand 1 durch die Kurzschluss-Sicherung 40 erreichbar. sollte dies für bestimmte Anwendungsfälle erforderlich sein. Insbesondere kann ein Spannungsüberschlag sicher nicht zwischen der Widerstandswendel 6 und dem Metallmantel 3 oder zwischen den Heizdrahtwendeln 41, 42 und dem Schutzgehäuse 47 auftreten, so dass ein Gefährdung nach außen sicher ausgeschlossen ist.

[0042] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Lastwiderstandes 60, welcher ebenfalls einen Metallmantel 3 und eine darin angeordnete Widerstandswendel 6 mit zwei Wendelsträngen 7 und 8 aufweist. Auch diese Widerstandswendel 6 mit ihren Wendelsträngen 7 und 8 ist in einer Isolierstoffpackung 10 innerhalb des Metallmantels 3 angeordnet. Dem Bodenteil 4 des Metallmantels 3 gegenüberliegend ist der Metallmantel 3 ebenfalls mit einem Verschlussdeckel 9 verschlossen, welcher in den Metallmantel 3 eingesetzt ist. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform von Lastwiderständen 1 ist beim Lastwiderstand 60 die Kurzschluss-Sicherung 40 im Lastwiderstand 60 integriert angeordnet. Dabei kann im Verschlussdeckel 9 ein Verschlussstopfen 61 vorgesehen sein, über welchen die Kurzschluss-Sicherung 40 in den Lastwiderstand 60 einsetzbar ist. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 stellt somit eine äußerst kompakte Bauart eines Lastwiderstandes 60 mit integrierter Kurzschluss-Sicherung 40 dar. Ansonsten ist die Funktionsweise der Kurzschluss-Sicherung 40 identisch mit der Kurzschluss-Sicherung 40 aus den Fig. 1 und 2.

[0043] Da die beiden Heizwendelabschnitte 41 und 42 auch bei der Ausführungsvariante der Fig. 3 im Aufnahmekörper 45 aufgenommen sind, kann auf das Schutzgehäuse 47 auch verzichtet werden. In diesem Fall ist der Aufnahmekörper 45 direkt in die Isolierstoffpackung 10 des Lastwiderstandes 60 eingebettet. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann vorgesehen, wenn auf eine Auswechselbarkeit der Kurzschluss-Sicherung 40 verzichtet wird.

[0044] Soll oder kann auf eine Auswechselbarkeit der Kurzschluss-Sicherung verzichtet werden, so kann diese als integraler Bestandteil des Lastwiderstandes 1 auch einfacher ausgebildet sein.

[0045] So zeigt Fig. 4 eine Ausführungsvariante eines Lastwiderstandes 20, welcher ebenfalls einen Metallmantel 3 aufweist, in welchem ein Widerstandselement 5 vorgesehen ist. Dieses Widerstandselement 5 ist ebenfalls in Form einer Widerstandswendel 6 ausgebildet, welche zwei parallel zueinander verlaufende Wendelstränge 7 und 8 bildet. Der Metallmantel 3 kann hier zylindrisch ausgebildet sein und weist, wie bereits zu Fig. 1 beschrieben, ebenfalls ein Bodenteil 4 auf. Im gegenüberliegenden Bereich dieses Bodenteiles 4 ist der Lastwiderstand 20 mit einem Verschlussdeckel 9 verschlossen, aus welchem zwei stiftförmige Anschlüsse 13 und 14 herausgeführt sind. Jeder Wendelstrang 7, 8 ist mit seinem zum Verschlussdeckel 9 hin liegenden Ende elektrisch mit einem der Anschlüsse 13 bzw. 14 verbunden. Im Bereich des Bodenteiles 4 stehen die beiden Wendelstränge 7 und 8 elektrisch über einen Verbindungsdraht 21 in Verbindung, so dass die beiden Wendelstränge 7 und 8 elektrisch in Reihe geschaltet sind.

[0046] Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die beiden Wendelstränge 7 und 8 auf ihrer gesamten Länge eine "Funkenstrecke", so dass diese gleichzeitig als Heizwendelabschnitt 22 und 23 zu bezeichnen sind. Diese Heizwendelabschnitte 22 und 23 bzw. dementsprechend die Wendelstränge 7 und 8 bilden hier somit die eigentliche Kurzschluss-Sicherung 25. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der Metallmantel 3 mit einer Isolierstoffpackung 10 gefüllt, welche verdichtet sein kann, so dass die Wendelstränge 7 und 8 bzw. die Heizwendelabschnitte 41 und 42 präzise positioniert im Metallmantel 3 aufgenommen sind.

[0047] Bei dieser dargestellten Ausführungsvariante, bei welcher der Lastwiderstand 20 mit seinen Wendelsträngen 7 und 8 selbst die Kurzschluss-Sicherung 25 bildet, ist der Abstand a der Wendelstränge 7, 8 bzw. der Heizwendelabschnitte 22 und 23 voneinander erheblich kleiner als der Abstand A der Wendelstränge 7 und 8 bzw. der Heizwendelabschnitte 22 und 23 zum Metallmantel 3 hin. Dadurch ist sicher gewährleiste dass im Falle des Überschreitens einer Grenzlast ein Spannungsüberschlag ausschließlich zwischen den Heizwendelabschnitten 22 und 23 erfolgt und somit keinerlei Außenwirkung auftritt. Insbesondere für den Fall, dass dieser Lastwiderstand 20 ebenfalls in einem Kühlkörper in Form eines Aluminiumgehäuses mit Kühlrippen eingesetzt ist, wird somit eine Gefährdung der Umgebung sicher vermieden.

[0048] Dies bedeutet wiederum, dass durch diese Ausführungsvariante des Lastwiderstandes 20, welcher im Prinzip selbst die Kurzschluss-Sicherung 25 bildet, erhebliche Vorteile bezüglich des Energieabbaus und insbesondere der Baugröße eines solchen Lastwiderstandes 20 bestehen.

[0049] In einer weiteren Ausführungsvariante gemäß Fig. 5 ist ebenfalls der Lastwiderstand 20 selbst als Kurzschluss-Sicherung 25 ausgebildet. Insbesondere bezüglich der Ausgestaltung des Widerstandselementes 5 unterscheidet sich dieser Lastwiderstand 20 aus Fig. 5 nicht vom Lastwiderstand 20 aus Fig. 4, so dass die obige Beschreibung diesbezüglich auch auf den Lastwiderstand 20 aus Fig. 5 lesbar ist. Insoweit sind in Fig. 5 auch für dieselben Bauteile dieselben Bezugszeichen eingetragen.

[0050] Der Lastwiderstand 20 aus Fig. 5 unterscheidet sich vom Lastwiderstand 20 aus Fig. 4 dadurch, dass zwischen den beiden Wendelsträngen 7 und 8 eine insbesondere aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehende Trennwand 27 vorgesehen ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 27 im Bereich des Bodenteils 4 mit einem Durchbruch 29 versehen, durch welchen der Verbindungsdraht 21 der Widerstandswendel 6 zwischen den beiden Wendelsträngen 7 und 8 hindurchgeführt ist. Der keramische Werkstoff, beispielsweise Mikanit, der Trennwand 27 ist dabei so gewählt, dass deren Durchschlagsfestigkeit bzw. deren elektrischer Widerstand mit zunehmender Temperatur des Lastwiderstands sehr stark sinkt. Bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur wird die Trennwand 27 somit leitend, so dass sichergestellt ist, dass ein Spannungsüberschlag stets ausschließlich im Bereich der im Wesentlichen an der Trennwand 27 anliegenden Heizwendelabschnitte 22 und 23 erfolgt. Da die Heizwendelabschnitte 22 und 23 bzw. die diese bildenden Wendelstränge 7 und 8 der Widerstandswendel 6 des Widerstandselementes 5 nach außen zum Metallmantel 3 hin in der elektrisch isolierenden Isolierstoffpackung 10 eingebettet sind und diese ihre hochohmigen elektrisch isolierenden Eigenschaften bei Erreichen oder Überschreiten der genannten Grenztemperatur nicht verliert, ist ein Spannungsüberschlag zum Metallmantel sicher ausgeschlossen.

[0051] Um sicherzugehen, dass dieser Spannungsüberschlag auch präzise im Bereich dieses Durchbruches 28 stattfindet, können die Heizwendelabschnitte 22 und 23 im Verbindungsbereich zwischen den die Heizwendelabschnitte bildenden Wendelsträngen 7 und 8 auch einen geringeren Abstand voneinander aufweisen, als die "restlichen" Wendelstränge 7, 8 wie es für die Ausführungsvariante der Fig. 6 dargestellt ist. Die Anordnung in diesem Verbindungsbereich gewährleiste eine Spannungsüberschlag zwischen den Heizwendelabschnitten 22 und 23 auch schon deshalb, weil in diesem Verbindungsbereich im Betrieb das größte Spannungspotenzial anliegt.

[0052] Fig. 7 zeigt weiter beispielhaft Ausführungsvariante eines Lastwiderstandes 20, bei welchem ebenfalls die die Kurzschluss-Sicherung 25 bildenden Heizwendelabschnitte 22 und 23 durch die Wendelstränge 7 und 8 der Widerstandswendel 6 des Widerstandselementes 5 gebildet werden. Diese Heizwendelabschnitte sind bei dieser Ausführungsvariante in einem aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Aufnahmekörper 30 aufgenommen. Die Wendelstränge 7, 8 und somit die Heizwendelabschnitte 22, 23 werden dabei in Aufnahmebohrung 31 und 32 des Aufnahmekörper 30 aufgenommen. Die Heizwendelabschnitte 22 und 23 sind dabei durch eine recht dünne Trennwand 33 des Aufnahmekörpers 30 voneinander getrennt. Ähnlich wie bei der Ausführungsvariante der Fig. 5 besteht auch der Aufnahmekörper 30 aus einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Mikanit, welcher ab einer bestimmten Grenztemperatur leitfähig wird. Bei Überschreiten dieser Grenztemperatur findet somit ein Spannungsüberschlag zwischen den Heizwendelabschnitte 22 und 23 statt. , so dass ebenfalls eine Außenwirkung ausgeschlossen ist. Da der Aufnahmekörper 30 nach außen zum Metallmantel 3 hin in einer elektrisch isolierenden Isolierstoffpackung 10 eingebettet ist und diese ihre hochohmigen elektrisch isolierenden Eigenschaften bei Erreichen oder Überschreiten der genannten Grenztemperatur nicht verliert, ist ein Spannungsüberschlag zum Metallmantel sicher ausgeschlossen.

[0053] Im Weiteren ist somit festzustellen, dass durch die Kurzschluss-Sicherungen 25 bzw. 40 durch einen definierten Spannungsüberschlag insbesondere eine Gefährdung nach außen sicher ausgeschlossen ist. Durch die vorgesehenen eine Art Funkenstrecke bildenden Heizwendelabschnitte 22, 23 bzw. 41, 42 wird ein "interner" Spannungsüberschlag bei Überlast des Lastwiderstandes 1 bzw. 20 sicher gewährleistet.

[0054] Zur Gewährleistung dieses "internen" Spannungsüberschlages kann, wie bereist oben erläutert, einerseits durch einen "relativ geringen" Abstand der Heizwendelabschnitte 22, 23 bzw. 41, 42 in Relation zu deren Abstand zum äußeren Metallmantel 3 oder auch zum Schutzgehäuse 7 vorgesehen sein. Auch die Wahl des Werkstoffes der Isolierstoffpackung 10 bzw. 46, z.B. MgO, oder des Aufnahmekörpers 45 oder 30, z.B. Mikanit, kann für sich alleine genommen oder ergänzend einen solchen internen Spannungsüberschlag sicherstellen. Dabei sind in Bezug auf die Anordnung und Formgebung eines solchen Aufnahmekörpers 45 bzw. 30 unterschiedliche Varianten denkbar. Damit wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lastwiderstände 1, 20 und 60 mit ihren Kurzschluss-Sicherungen 25 bzw. 40 eine Gefährdung der Umgebung durch einen Spannungsüberschlag zum Metallmantel 3 bzw. zum Schutzgehäuse 47 sicher ausgeschlossen.

[0055] D. h. zusammenfassend, dass der Lastwiderstand 1, 60 bzw. 20 mit seiner Kurzschluss-Sicherung 40 bzw. 25 derart ausgebildet ist, dass die Heizwendelabschnitte 41 und 42 bzw. 22 und 23 durch die diese gegeneinander isolierende Schicht, Trennwand und/oder Isolierstoffpackung derart elektrisch gegeneinander isoliert sind, dass die Durchschlagsfestigkeit zwischen den Heizwendelabschnitten 41 und 42 bzw. 22 und 23 definiert geringer ist (oder bei steigender Temperatur wird) als die Durchschlagsfestigkeit zwischen diesen Heizwendelabschnitten 41, 42 bzw. 22, 23 zum Schutzgehäuse 47 und insbesondere zum äußeren Metallmantel 3 des Lastwiderstandes 1, 20 bzw. 60.

[0056] Zu Fig. 6 sei hier noch angemerkt, dass anstatt des geringeren Abstandes der Heizwendelabschnitte 22 und 23 diese verlaufend angeordnet sein können, wobei etwa mittig bezogen auf deren axiale Länge ein äußerst geringer Abstand zwischen diesen Heizwendelabschnitten 22 und 23 eingestellt wird. Damit ist auch durch diese Maßnahme ein sicherer Spannungsüberschlag in diesem Bereich des geringsten Abstandes der Heizwendelabschnitte 22 und 23 gewährleistet.

[0057] Der Bereich der Heizwendelabschnitte kann, wie oben beispielhaft dargestellt, dabei zusätzlich geschützt, ummantelt, verdichtet, vergossen oder in sonstiger Art und Weise umschlossen sein, so dass in Folge des bei Überlast eintretenden Kurzschlusses durch Spannungsüberschlag keine Explosion, kein Lichtbogen, kein Feuer und auch kein Rauch nach außen dringen kann. Bei einer externen Ausführungsform der Kurschluss-Sicherung kann der Lastwiderstand, wie oben zu den Ausführungsbeispielen beschrieben, als geschlossener Lastwiderstand ausgebildet sein oder aber auch mit an Luft offen liegenden Widerstandswendeln. Den dargestellten Ausführungsvarianten ist gemeinsam, dass eine Gefährdung einer sich im Umgebungsbereich des Lastwiderstandes befindenden Person - bei Eintritt des Fehlerfalls einer Überschreitung der Grenzlast - sicher ausgeschlossen ist.

[0058] Des Weiteren ist bei externer Anordnung der Kurzschluss-Sicherung 40 außerhalb des Lastwiderstandes 1 auch der eigentliche Lastwiderstand 1 bzw. dessen Widerstandselement 5 oder Widerstandswendel 6 gegen Überlastung und Zerstörung gesichert.

[0059] Der Kurzschluss findet erfindungsgemäß unschädlich genau an einem vorbestimmten Ort oder "Punkt" statt, was zu einer erheblichen Verbesserung der Sicherheit, insbesondere von sich im Umgebungsbereich des Lastwiderstandes aufhaltenden Personen führt.

Ansprüche

1. Lastwiderstand (1, 20, 60), bestehend aus wenigstens einem mit elektrischen Anschlüssen (13, 14) versehenen Widerstandselement (5) in Form wenigstens einer Widerstandswendel (6), welche wenigstens zwei wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufende Wendelstränge (7, 8) aufweist, wobei die Anschlüsse (13, 14) jeweils mit einer Lastleitung (15, 16) in Verbindung stehen und wobei das Widerstandselement (5) in einem Metallmantel (3) angeordnet ist und wobei die Wendelstränge (7, 8) gegeneinander und gegen den Metallmantel (3) elektrisch isoliert sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kurzschluss-Sicherung (25, 40) vorgesehen ist, welche zwei parallel zueinander verlaufende Heizwendelabschnitte (22, 23, 41, 42) aufweist, die eine Funkenstrecke bilden und bei Erreichen einer durch den Lastwiderstand (1, 20, 60) vorbestimmten Grenzlast einen Kurzschluss durch einen Spannungsüberschlag bewirken.

2. Lastwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwendelabschnitte (41, 42) in einem vom Lastwiderstand (1) getrennten, gemeinsamen Schutzgehäuse (47) angeordnet sind.

3. Lastwiderstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwendelabschnitte (41, 42) jeweils mit einer der Lastleitungen (15, 16) des Widerstandselementes (5) in Reihe geschaltet sind und,
dass ausgehend von den Heizwendelabschnitten (41, 42) aus dem Schutzgehäuse (47) zwei Anschlussdrähte (50, 51) herausgeführt sind, welche jeweils mit einem der Anschlüsse (13, 14) des Widerstandselementes (5) elektrisch kontaktiert sind und, dass die innerhalb des Schutzgehäuses (47) liegenden Heizwendelabschnitte (41, 42) die Funkenstrecke bilden.

4. Lastwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Heizwendelabschnitte (41, 42) voneinander kleiner ist als der Abstand des jeweiligen Heizwendelabschnittes (41, 42) zum Schutzgehäuse (47).

5. Lastwiderstand nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwendelabschnitte (41, 42) in einem im Schutzgehäuse (47) angeordneten, aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden, die Heizwendelabschnitte (41, 42) elektrisch isolierenden Aufnahmeköper (45) aufgenommen sind und, dass der keramische Werkstoff oberhalb einer vorbestimmten Temperatur elektrisch leitfähig ist.

6. Lastwiderstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (45) im Schutzgehäuse (47) in einer aus MgO, SiO₂ oder Quarzsand oder einem ähnlichen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Isolierstoffpackung (46) eingebettet ist und,
dass der Aufnahmekörper (45) eine die beiden Heizwendelabschnitte (41, 42) isolierende Trennwand (45/1) bildet und, dass die Durchschlagsfestigkeit der Trennwand (45/1) geringer ist als die Durchschlagfestigkeit des Aufnahmekörpers (45) zusammen mit der diesen zum Schutzgehäuse (47) hin umgebenden Isolierstoffpackung (46).

7. Lastwiderstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffpackung (46) verdichtet ist.

8. Lastwiderstand nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (47) aus einem Zylindermantel besteht, dessen Stirnseiten durch zwei eingesetzte Verschlussstopfen (48, 49) dicht verschlossen sind.

9. Lastwiderstand nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, die Widerstandswendel (6) des Lastwiderstandes. (1, 60) eine geringere Leistungsdichte aufweist als die beiden Heizwendelabschnitte (41, 42) der Kurzschluss-Sicherung (40).

10. Lastwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandswendel (6) des Lastwiderstandes (60) eine geringere Leistungsdichte aufweist als die beiden Heizwendelabschnitte (41, 42) der Kurzschluss-Sicherung (40) und,
dass die Heizwendelabschnitte (41, 42) in einem aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Aufnahmeköper (45) aufgenommen sind und,
dass der keramische Werkstoff oberhalb einer vorbestimmten Temperatur elektrisch leitfähig ist und, dass der Aufnahmekörper (45) im Lastwiderstand (60) integriert angeordnet ist.

11. Lastwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelstränge (7, 9) des Lastwiderstandes (20) die beiden Heizwendelabschnitte (22, 23) der Kurzschluss-Sicherung (25) bilden und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) nebeneinander verlaufend im Metallmantel (3) angeordnet sind und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) in einer Isolierstoffpackung (10) aufgenommen sind und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) einen geringeren Abstand (a) voneinander aufweisen als ihr jeweiliger Abstand (A) zum Metallmantel (3).

12. Lastwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelstränge (7, 9) des Lastwiderstandes (20) im Bereich ihrer Verbindung zu den Anschlüssen (13, 14) über einen Teil ihrer Länge die beiden Heizwendelabschnitte (22, 23) der Kurzschluss-Sicherung (25) bilden und, dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) in diesem Bereich einen kleineren Abstand voneinander aufweisen als die "restlichen" Wendelstränge (7, 8) voneinander und insbesondere als die "restlichen" Wendelstränge zum Metallmantel (3) des Lastwiderstandes (20).

13. Lastwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelstränge (7, 9) des Lastwiderstandes (20) die beiden Heizwendelabschnitte (22, 23) der Kurzschluss-Sicherung (25) bilden und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) nebeneinander verlaufend im Metallmantel (3) angeordnet sind und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) in einem insbesondere aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehenden Aufnahmekörper (30) aufgenommen sind und durch eine Trennwand (33) des Aufnahmekörpers (30) voneinander elektrisch isoliert sind und, dass zumindest die Trennwand (33) bei erreichen einer bestimmten Temperatur elektrisch leitend wird, so dass zwischen den Heizwendelabschnitten (22, 23) ein Spannungsüberschlag stattfindet.

14. Lastwiderstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelstränge (7, 9) des Lastwiderstandes (20) die beiden Heizwendelabschnitte (22, 23) der Kurzschluss-Sicherung (25) bilden und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) nebeneinander verlaufend im Metallmantel (3) angeordnet sind und,
dass die Heizwendelabschnitte (22, 23) durch eine aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Werkstoff bestehende Trennwand voneinander getrennt sind und,
dass die Trennwand (33) bei erreichen einer bestimmten Temperatur elektrisch leitend wird, so dass zwischen den Heizwendelabschnitten (22, 23) ein Spannungsüberschlag stattfindet.

Zeichnung