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Elektrolytkondensator Die Erfindung betrifft einen Elektrolytkondensator,
bei dem ein Kondensatorwickel in einem mit Elektrolyt gefüllten Behälter untergebracht
ist, der wenigstens an einem Ende durch einen stopfenartigen Verschluß abgedichtet
ist, durch den eine Anschlußleitung hindurchgeführt ist, und der aus einem äußeren
Glasteil sowie einem innerhalb diesem befindlichen Isolatorelement aus einem gegen
chemische Angriffe und `;Därme beständigen Material mit geringer Dampf durchlässigkeit
und Absorptionsfähigkeit besteht.
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Es ist bereits ein Elektrolytkondensator der vorgenannten Art bekannt,
bei welchem der Glasteil im Abstand vom Isolatorelement angeordnet ist. Weiterhin
ist bereits ein Kondensator der vorgenannten Art bekannt, bei dem der Verschluß
aus zwei aneinanderliegenden Bauteilen besteht, von denen der außenliegende Bauteil
aus Butylkautschuk hergestellt ist.
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Bei den bekannten elektrischen Kondensatoren der vorgenannten Art
entweicht nun durch den stopfenartigen Verschluß während des Betriebes, insbesondere
bei erhöhter Temperatur, eine merkliche Elektrolytmenge. Der Erfindung liegt daher
die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Kondensator der eingangs genannten Art
derart auszugestalten, daß im wesentlichen kein Elektrolyt aus dem Kondensatorbehälter
entweichen kann.
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Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am
Glasteil anliegende Fläche des Isolatorelementes wenigstens durch eine Aussparung
unterbrochen ist und zwischen der Umfangsfläche des Isolatorelementes und der Behälterwandung
eine aus nachgiebigem Material bestehende Dichtung angebracht ist. Die Dichtung
sitzt insbesondere in einer rund um die Umfangsfläche des Isolatorelementes verlaufenden
Nut. Das Isolatorelement besteht vorzugsweise aus fluoriertem Polyäthylen. Die vorzugsweise
aus einem filmbildenden Metall bestehende Anschlußleitung erstreckt sich durch das
Isolatorelement sowie durch ein im Glasteil eingebettetes Metallröhrchen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kondensators erzielt
man eine einwandfreie Abdichtung des Kondensatorbehälters. Dies ist im wesentlichen
darauf zurückzuführen, daß durch die im Isolatorelement vorgesehene Vertiefung sowie
durch die zwischen der Umfangsfläche des Isolatorelementes und der Behälterwandung
vorgesehene Dichtung die durch Kapillarkräfte bedingten Leckverluste auf ein Mindestmaß
herabgesetzt werden. Beispielsweise beträgt bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten
Kondensator der Gewichtsverlust nach 2000stündiger Erwärmung bei 85° C lediglich
1 mg, während im Vergleich dazu bei bekannten Kondensatoren der Gewichtsverlust
90 mg beträgt.
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Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert, in
denen zeigt F i g.1 teilweise im Schnitt eine Ausführungsform eines Kondensators
nach der Erfindung und F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig.l.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Kondensator 1 weist einen Behälter
2 auf, der vorzugsweise aus einem lötbaren Werkstoff besteht, beispielsweise aus
mit einem Silberbelag versehenem Kupfer oder aus mit einem lötbaren Belag versehenem
Aluminium. Im Behälter 2 ist ein üblicher Kondensatorwickel 3 angeordnet, der aus
zwei spiralförmig gewickelten Metallfolien besteht, beispielsweise aus Tantal, Aluminium
od. dgl. Die als Elektroden dienenden Metallfolien sind durch eine aus Papier oder
einem anderen dielektrischen Material bestehende Schicht voneinander getrennt. Der
Behälter 2 ist mit einem üblichen Elektrolyten 4 gefüllt, beispielsweise
mit einer wäßrigen Lösung aus Ammonium-Pentaborat-Glycol und kann in Form einer
Flüssigkeit, eines Gels, einer Paste od. dgl. vorliegen. An den beiden Metallfolien
sind Anschlußleitungen 5 befestigt, die normalerweise aus einem filmbildenden Metall
bestehen, beispielsweise aus Tantal, Aluminium od. dgl. An die Anschlußleitungen
sind Zuleitungen 6
und 7 angeschlossen, die beispielsweise mit den
Anschlußleitungen 5 verschweißt sind.
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Der Behälter 2 ist zylindrisch ausgebildet und kann auf beiden gegenüberliegenden
Enden offen sein. Er kann jedoch auch eine becherförmige Gestalt aufweisen, wobei
die eine Anschlußleitung mit dem Behälter in Verbindung steht, während die andere
Anschlußleitung 5 durch das offene Ende des Behälters 2 nach außen geführt ist.
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Der Behälter ist mit Hilfe eines stopfenartigen Verschlusses 8 abgedichtet,
der einen metallischen Verschlußring 9, einen in den Ring 9 eingepaßten Glasteil
10 und ein Metallröhrchen 11 umfaßt, das im Glasteil 10 eingebettet ist und
sich axial durch den Glasteil 10 erstreckt. Die Anschlußleitung
5 ist durch das Metallröhrchen 11 hindurchgeführt. Der Verschlußring 9 und
das Metallröhrchen 11 bestehen vorzugsweise aus einem lötbaren Metall, beispielsweise
aus einer mit Zinn überzogenen Nickel-Eisen-Legierung od. dgl. Der Behälter 2 und
der Verschlußring 9 können auch aus einem nichtlötbaren Metall hergestellt werden.
In diesem Fall erfolgt die Verbindung durch Verschweißen.
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Am Glasteil 10 liegt ein Isolatorelement 12 an, das aus einem gegen
chemische Angriffe sowie gegen Wärme beständigem Material mit geringer Dampfdurchlässigkeit
und Absorptionsfähigkeit besteht. Das Isolatorelement besteht vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen.
Es kann auch aus anderen fluorierten Kohlenwasserstoffpolymeren sowie aus Kunststoffen
mit ähnlichen Eigenschaften bestehen. Das stopfenförmige Isolatorelement 12 ist
mit einer rund um die Umfangsfläche verlaufenden Nut 13 versehen, in der sich ein
O-Ring 14 befindet, der aus nachgiebigem Material besteht und eine einwandfreie
Abdichtung zwischen Behälter 2 und Isolatorelement 12 gewährleistet. Wie aus den
Zeichnungen ersichtlich ist, ist die Behälterwandung im Bereich des Ringes 14 gegen
den Isolatorteil 12 nach innen gedrückt, um einen innigen Kontakt zwischen dem Ring
und der Behälterwandung sowie dem Isolatorelement 12 zu gewährleisten und um das
Isolatorelement 12 festzuhalten.
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Der Ring 14 besteht vorzugsweise aus Butylkautschuk. Er kann auch
aus anderen natürlichen oder synthetischen Elastomeren hergestellt werden, beispielsweise
aus Butadienpolymeren und Mischpolymeren.
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Der Rand des Behälters 2 ist über den Verschlußring 9 gebogen und
mit diesem bei 18 verlötet. Das obere Ende des Metallröhrchens 11 ist ebenfalls
durch eine Lötverbindung 16 abgedichtet. Die am Glasteil 10 anliegende Fläche
des Isolatorelementes 12 ist erfindungsgemäß mit einer Aussparung 15 versehen, um
die Leckverluste herabzusetzen. Die Anschlußleitung 5 verläuft axial durch das Isolatorelement
12 und durch das Metallröhrchen 11 und ist innerhalb des Metallröhrchens 11 mit
der Zuleitung 6 verschweißt, die gewöhnlich aus einem lötbaren Metall besteht, beispielsweise
Nickel, Kupfer od. dgl. Die Zuleitung 6 ist mit dem nach außen abstehenden Ende
des Röhrchens 11 durch die Lötverbindung 16 verbunden. Auf der Stirnfläche des Kondensatorwickels
3 ist eine Isolationsscheibe 17 angeordnet, welche die Anschlußleitung 5 in der
richtigen Lage hält und eine Berührung zwischen der Anschlußleitung 5 und dem Behälter
2 verhindert.
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Die im Isolatorelement 12 vorgesehene Aussparung 15 ist in der dargestellten
Ausführungsform ringförmig ausgebildet, kann jedoch auch eine andere beliebige Form
aufweisen. Es können auch mehrere voneinander getrennte Aussparungen vorgesehen
sein. Durch die Aussparung 15 wird die Grenzfläche zwischen dem Glasteil 10 und
dem Isolatorelement 12 unterbrochen und dadurch die Ausbildung von auf Kapillarkräfte
zurückzuführende Leckströmungen verhindert. Weiterhin wird durch die Aussparung
15 ein inniger Kontakt zwischen dem Glasteil 10 und dem Isolatorelement
12 gewährleistet.
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Bei der Herstellung der Aussparung 15 sollte darauf geachtet werden,
daß in der Mitte eine zum Abschluß des Metallröhrchens 11 geeignete Dichtungsfläche
erhalten bleibt, damit beim Schweißen kein geschmolzenes Material und andere Verunreinigungen
in den Kondensator eindringen können.
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Erfindungsgemäß ausgestaltete Kondensatoren wurden zusammen mit handelsüblichen
Kondensatoren, die durch eine Dichtung aus übereinandergeschichteten Elementen aus
Polytetrafluoräthylen und Butylkautschuk abgeschlossen sind, längere Zeit auf einer
Temperatur von 85° C sowie 125° C gehalten und anschließend wurde der Gewichtsverlust
festgestellt. Dabei wurde festgestellt, daß bei den elektrischen Kondensatoren nach
der Erfindung der Gewichtsverlust beträchtlich geringer war als bei den handelsüblichen
bekannten Kondensatoren. Beispielsweise wiesen handelsübliche Kondensatoren mit
einem organischen, kein Wasser enthaltenden Elektrolyten, die 2000 Stunden lang
auf 85° C gehalten worden waren, einen Gewichtsverlust von 90 mg auf. Demgegenüber
wiesen elektrische Kondensatoren nach der Erfindung nach der gleichen Behandlung
nur einen Gewichtsverlust von etwa 1 mg auf.
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Bei einem typischen Herstellungsverfahren wird zunächst das Isolatorelement
12 mit dem in der Nut 13 befindlichen Ring 14 sowie der hindurchlaufenden Anschlußleitung
5 in den Behälter 2 gebracht, dessen Wandung dann in der in der Zeichnung dargestellten
Weise zusammengestaucht wird, um das Isolatorelement 12 festzuhalten. Dann wird
die Zuleitung 6 an die Anschlußleitung 5 geschweißt. Nachdem die äußere Fläche des
Isolatorelementes 12 gereinigt worden ist, wird der mit dem Verschlußring 12 versehene
Glasteil 10 auf den Isolatorteil 12 gelegt und der Rand des Gehäuses umgebogen.
Anschließend werden dann die Lötverbindungen 16 und 18 hergestellt.
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Gegebenenfalls kann in der ringförmigen Aussparung 15 ein O -Ring
aus beispielsweise Butylkautschuk angeordnet werden, der beim Zusammenbau des Kondensators
gegen den Glasteil 10 und die Bodenfläche der Aussparung 15 gepreßt
wird.