DE1464487C - Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren aus abwechselnd geschichteten MetaHfolien und Glaslagen, wobei die Kondensatoren unter mechanischem Druck auf etwa die Erweichungstemperatur des Glases erwärmt und abgedichtet und daraufhin einem Gasüberdruck ausgesetzt werden, der bis zur Abkühlung unter die Erweichungstemperatur aufrechterhalten wird.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art (deutsche Patentschrift 913 081) dient dazu, die Kondensatorplatten in vorbestimmtem Abstand zueinander zu halten und so weit luft- und feuchtigkeitsdicht abzuschließen, daß stark wechselnde Verhältnisse der Außenbedingungen hinsichtlich Temperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck usw. keinen Einfluß auf die Funktion des Kondensators nehmen können. Um Gasein-Schlüsse innerhalb des Kondensators zu vermeiden, führt man den Abdichtungsvorgang, d. h., das Aufbringen des mechanischen Drucks und das Erwärmen, unter Vakuum durch. Damit ist ein entsprechender Aufwand verbunden. __

Arbeitet man beim Abdichten hingegen unter atmosphärischem Druck, so können die Gaseinschlüsse die elektrischen Eigenschaften des Glases sehr ungünstig beeinflussen. Es kann sogar zu einer Überbrückung der Glasschichten kommen, wodurch sich die Durchschlagfestigkeit des Kondensators erheblich verschlechtert.

Gleichartige Probleme sind bereits bei einem Kondensator bekannt (deutsche Patentschrift 850 473), dessen Dielektrikum aus Kunststoff besteht. Dort wird das Abdichten des Kondensators unter Überdruck durchgeführt. Man nimmt dabei die Gaseinschlüsse in Kauf, setzt diese jedoch innerhalb des Glases so stark unter Druck, daß sich ihr Volumen reduziert. Als Nachteil ergibt sich, daß die Oberfläche des Kondensators uneben wird, da sich an den Stellen der Gascinschlüsse Vertiefungen bilden.

Würde man an Stelle des Kunststoffs Glas als Dielektrikum verwenden, so können sich derartige Vertiefungen negativ auf die Funktionsfähigkeit des Kondensators auswirken. Insbesondere kann es unter der Einwirkung der stark komprimierten Gaseinschlüsse zu ungünstigen Verformungen der MetaHfolien kommen. Abgesehen davon hat sich herausge- . stellt, daß eine gute Haftung zwischen dem Glas und den Metallfolien vor allem durch Aufbringen von mechanischem Druck erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art unter Vermeidung der oben angedeuteten Nachteile so auszubilden, daß die negativen Einflüsse von Gaseinschlüssen auf das Betriebsverhalten der Kondensatoren in einfacher Weise vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Gasüberdruck angelegt wird, bevor sich flache, im Glas enthaltene Gasblasen in sphärische Gasblasen umwandeln.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß die Gaseinschlüsse, die sich beim Abdichten eines Kondensators bilden, anfänglich eine flache Form aufweisen. Sobald das Glas bis zum Erweichungspunkt erwärmt wird, wandeln sich diese flachen Blasen oder Schlieren in kugelförmige Blasen um. Dieser Umwandlungsvorgang läßt sich nicht mehr rückgängig machen. Darin liegt die wesentliche Schwierigkeit bei der Herstellung- funktionssicherer Kondensatoren. Die kugelförmigen Blasen können nämlich in ihrem Volumen ohne schädliche Nebenwirkungen nicht mehr vermindert werden. Se^tzt man sie unter mechanischen Druck, so pressen sie sich flach und behalten dabei ihr ursprüngliches Volumen. Hebt man den mechanischen Druck zu früh auf, so können sie sogar in ihre kugelförmige Gestalt zurückkehren. Setzt man sie dagegen unter Gasdruck, so vermindert sich zwar ihr Volumen, jedoch bilden sich unebene Glasoberflächen und Verformungen der Metallfolien.

Das Verfahren nach der Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten, da der Gasüberdruck angelegt wird, bevor sich die flachen Gasblasen in sphärische Gasblasen umwandeln können. Das Volumen der flachen Gasblasen kann dann vom Gasüberdruck vermindert werden, ohne daß es zu ungünstigen Verformungen des eigentlichen Kondensators käme. Der Kondensator erhält dadurch sehr gleichmäßige Kapazitätseigenschaften, und eine sehr gleichmäßige Durchschlagfestigkeit. Auch läßt sich das Verfahren in einfacher Weise durchführen, da nicht unter Va- ' kuum gearbeitet werden muß. S

Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist das Verfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente des Stapels in eine Presse eingebracht werden, die mit Einrichtungen zum Abstützen des Stapels und zum Einstellen der Stapeldicke bei erwärmten Stapel versehen ist.

Der Gasüberdruck kann .erfindungsgemäß mindestens 17,5 kp/cm² betragen und vorzugsweise zwischen 52 und 105 kp/cm² gehalten werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht einer Anordnung aus Kondensatoreinheiten und Deckplatten,

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Fig. 2 eine Schrägansicht eines Kondensatorsta- können, daß sie nicht mehr am erweichten Glas

pels und seiner Anordnung in einer Presse, haften. Dann wird ein Gewicht 36 auf die Deckplatte

Fig. 3 eine Endansicht des Kondensatorstapels in 34 aufgesetzt. Die Presse wird mit der eingesetzten

der Presse, Anordnung dann auf etwa den Erweichungspunkt des

F i g: 4 einen Querschnitt durch einen Hochdruck- 5 verwendeten Glases erwärmt, wobei die verschiede-

ofen zur Wiedergabe der hermetischen Abdichtung nen Einzelelemente-des Kondensatorstapels mit den

des Kondensatorstapels, benachbarten Einzelelementen zusammenkleben. Das

F i g. 5 eine Kurve, in der die Temperatur während Gewicht 36 sorgt dafür,'daß die Deckplatte 34 den

des Einschmelzens gegen die Zeit aufgetragen ist, zur Kondensatorstapel zusammenpreßt, bis die Bewegung

Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfah- io der Deckplatte 34 durch die Abstandsstiicke 32 zum

rens. Stillstand gebracht wird, wobei die Dicke des Konden·^.

Der Erweichungspunkt des Glases soll als die Tem- satorstapels festgelegt und die einzelnen Teile mit-

peratur festgelegt werden, bei der die Viskosität des einander verbunden werden. Es hat sich herausge-

Glases 10⁷·⁶ Poise beträgt. stellt, daß ein Gewicht, das einen Druck in der

Die Anordnung aus einzelnen Kondensatoren be- 15 Größenordnung zwischen 0,07 und 1,4 kg/cm² auf stehen aus einer dünnen Glaslage 10, auf der in seit- die Kondensatoranordnung ausübt, ausreicht,
liehen Abständen eine Vielzahl von Plättchen 12 aus Bevor sich die zwischen den Plättchen aus Metall-Metallfolien angeordnet sind, wobei eine Kante jedes folien innerhalb des dielektrischen Materials, bei-Plättchens nach innen gegenüber der entsprechenden spielsweise den Plättchen 14 nach Fig. 1, einge-Seitenkante der Glaslage 10 versetzt ist und die an- 20 schlossene Luft in kugelförmige Blasen infolge der dere Kante des Plättchens über die entsprechende Oberflächenspannung des erweichten Glases umwandt andere Seitenkante der Glaslage 10 vorsteht. Auf die dein kann, wird die Anordnung hohem Gasdruck Plättchen 12 wird eine zweite Glaslage 14 aufgesetzt, ausgesetzt, während die Temperatur in der Größendie in Flucht mit den Plättchen 12 eine zweite Reihe Ordnung des Erweichungspunktes des Glases aufvon Plättchen 16 aus Metallfolien trägt, die jedoch as rechterhalten wird. = . " entgegengesetzt zu den Plättchen 12 angeordnet sind. F i g. 4 zeigt einen Druckofen 38, in den die An-Über den Plättchen 16 liegt in senkrechter Flucht mit Ordnung 27 auf einem geeigneten, nicht an Glas den Glaslagen 10 und 14 eine dritte dünne Glaslage haftenden Träger 40 eingesetzt wird. Die Tempera-1.8. Die Anzahl der abwechselnden Schichten von tür wird in diesem Druckofen 38 durch geeignete Glaslagen und Metallfolien ist selbstverständlich 30 Heizvorrichtungen 42 aufrechterhalten. DaiGas wird durch die gewünschte Kapazität bestimmt, jedoch dem Ofen unter Druck von einer geeigneten, nicht sind aus Gründen der besseren zeichnerischen Dar- gezeichneten Quelle über eine Leitung 44 zugeführt, stellung nur Kondensatoren wiedergegeben, die zwei Der auf die Anordnung ausgeübte Druck führt zu Schichten von Plättchen aufweisen. einem Zusammenpressen der eingefangenen Luft, die

Leitungsdrähte 20 sind durch Punktschweißen 35 teilweise in dem Glas in Lösung geht. Das Volumen

od. dgl. an den vorstehenden Teilen der Plättchen 12 der sich ergebenden, zusammengedrückten Luftbla- .'·■

und 16 jedes Einzelkondensators befestigt. Wenn die sen ist proportional dem aufgebrachten Druck. /

Leitungen aus Draht bestehen, dann werden ihre En- Die für den Kondensator verwendete Gläszusam-

den zweckmäßig abgeflacht oder in anderer Weise mensetzung ist nicht kritisch. Man kann jedes hoch-

verformt, um diesen Anschluß zu erleichtern. 40 dielektrische Glas verwenden. Geeignete Gläser sind

Die sich ergebende Anordnung von Kondensator- beispielsweise Alkalibleisilikatgläser mit hoher War- ' einheiten wird in zwei geformten, einander gegen- meausdehnung, wie sie in der USA.-Patentschrift überliegenden Deckplatten 22 aus Glas aufgenom- 2431 980 beschrieben werden,
men. Jede Deckplatte besteht aus einem flachen Teil F i g. 5 zeigt den typischen Ablauf des herme-24 mit Rippen oder Wülsten 26 an den Längsseiten. 45 tischen Abdichtvorganges für einen Kondensator. Da Die umschlossene Einheit wird zweckmäßig so auf- sich der Erweichungspunkt für die verschiedenen gebaut, daß man zunächst die Glaslage 10 zwischen Gläser ändert, stellt die wiedergegebene Kurve eine die Wülste einer Deckplatte 22 einlegt. Anschließend solche für die eben erwähnten Gläser dar. Die gefolgt der Aufbau der Kondensatoreinheiten in ent- strichelte Linie 46 zeigt die Stelle, an der die/ An- ' sprechender Zahl, und schließlich legt man die andere 50 Ordnung dem Gasüberdruck ausgesetzt wird: Die Deckplatte 22 über den fertigen Stapel. Dabei ragen gestrichelte Linie 48 zeigt die Stelle, an dep/Üer Gasdann entsprechende Leitungsdrähte 20 zwischen den überdruck unterbrochen werden kann. Diese Stelle einander gegenüberliegenden Wülsten 26 der Deck- liegt unterhalb des Erweichungspunktes des Glases, platten hervor. Der Druck des Gases ist bestimmt durch die Größe

Die fertige Anordnung 27 wird dann in eine Presse 55 der Blasen, die im Kondensator verbleiben können, 28 (Fig. 2 und 3) eingesetzt, die aus einer Fußplatte ohne einen merklichen Einfluß auf die Kondensator-30, die Dicke des Kondensators regelnden Abstands- eigenschaften zu haben. Es hat sich herausgestellt, stücke 32 und einer Deckplatte 34 besteht. Die An- daß ein Druck von etwa 17,4 kg/cm² bis etwa Ordnung 27 wird auf der Fußplatte 30 zwischen die 350 kg/cm² die Größe der Blasen zufriedenstellend Abstandsstücke 32 eingesetzt, wobei die Leitungs- 60 reduziert, daß jedoch für die meisten Anwendungsdrähte 20 aus der Anordnung zwischen den Ab- gebiete Drucke zwischen 52 und 105 kg/cm² ausstandsstücken 32 vorstehen. Die Anordnung wird reichen. Man kann an sich, jedes Gas benutzen, zieht dann durch die Deckplatte 34 abgedeckt. Die Ma- jedoch Stickstoff oder ein ähnliches, inertes Gas vor, terialien der Presse 28 sind nicht kritisch, wenn sie um die Oxydation der freiliegenden Kondensatoraiinur einer Temperatur in der Größenordnung von im 65 schlußdrähte herabzusetzen. Der Gasdruck wird über wesentlichen der Erweichungstemperatur des Glases die gesamte Zeit der Verminderung der Blasengröße widerstehen können und nicht an dem erweichten aufrechterhalten, desgleichen auch während der AbGlas kleben oder wenigstens dazu gebracht werden kühlperiode, bis die Temperatur der Kondensatoran-

Ordnung beträchtlich unterhalb des Erweichungspunktes des Glases liegt, so daß die Gasblasen ihre verminderte Größe beibehalten müssen.

Bei nach der Erfindung hergestellten Kondensatoren, wobei der auf die Kondensatoren aufgebrachte Gasüberdruck bei etwa 105 kg/cm² lag, wurde das Volumen der endgültigen Blasen um annähernd das lOOfache gegenüber dem Volumen bei Atmosphärendruck reduziert. Die derart in der Größe verminderten Luftblasen haben praktisch keinen merklichen Einfluß mehr auf die Kondensatoreigenschaften.

Die Kondensatöranordnung kann schließlich nach einem geeigneten Verfahren in Einzelkondensatoren zertrennt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeiclinungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kondensatoren aus abwechselnd geschichteten MetaHfolien und Glaslagen, wobei die Kondensatoren unter mechanischem Druck auf etwa die Erweichungstemperatur des Glases erwärmt und abgedichtet und daraufhin einem Gasüberdruck ausgesetzt werden, der bis zur Abkühlung unter die Erweichungstemperatur aufrechterhalten wird, dadurch ge kennzeichnet, daß der Gasüberdruck angelegt wird, bevor sich flache, im Glas enthaltene Gasblasen in sphärische Gasblasen umwandeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente des Stapels in eine Presse eingebracht werden, die mit Einrichtungen zum Abstützen des Stapels und zum Einstellen der Stapeldicke bei erwärmtem Stapel versehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasüberdruck mindestens 17,5 kp/cm² beträgt und vorzugsweise zwischen 52 und 105 kp/cm² gehalten wird.