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Zuführungsleitung für einen elektrostatischen Kondensator Die Erfindung
bezieht sich auf Zuführungsleitungen von elektrostatischen Kondensatoren, insbesondere
Hochfrequenzkondensatoren.
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Bei elektrischen Geräten mit großen Hochfrequenzströmen, wie sie .bei
drahtlosen Sendern, Hochfrequenzerhitzungsgeräten und anderen Hochfrequenzanlagen
auftreten, ist es aus mechanischen Gründen oft notwendig, daß die Klemmen für die
Schaltelemente oder, wenn eine Seite des Gerätes geerdet ist, die Hochfrequenzklemmen
verhältnismäßig groß sind, damit sie einen Isolator tragen können, dessen Dicke
und Oberflächenabmessungen der Spannung entsprechend angemessen ist oder der in
manchen Fällen ganz oder teilweise als Träger oder Montagevorrichtung für das Hochfrequenzgerät
dient.
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Es sind beispielsweise Zuführungsleitungen bzw. -klemmen für Kondensatoren
bekannt, welche aus einer verhältnismäßig dicken Metallstange, -platte oder -röhre
hergestellt sind. Bei diesen bekannten Ausführungen sind eine oder mehrere Gruppen
von Kondensatorstapeln, etwa wie Speichen eines Rades, radial um eine gemeinsame
Achse angeordnet. Die Platten der Kondensatoreinheiten liegen etwa senkrecht zu
dem Radius, der in ,der Längsrichtung jeder Kondensatoreinheit verläuft. In der
Mitte jedes Kondensatorabschnittes liegt eine volle oder hohle Metallsäule, die
sowohl als Anschlag als auch als gemeinsame Klemme, gewöhnlich als Hochspannungsklemme,
ausgebildet ist. Zu diesem Zwecke besitzt die Klemme eine Anzahl seitlicher Abflachungen,
gegen welche die Kondensatoreinheiten angedrückt werden. Bei den bekannten Ausführungen
sind die Gruppen der radial angeordneten Kondensatoreinheiten von einem Metallring
umgeben, in welchem Bolzen angeordnet sind, die die Kondensatoren fest gegen die
Abflachungen der Mittelsäule andrücken und gleichzeitig auf die einzelnen Kondensatorstapel
einen genügenden Druck ausüben. Die Mittelsäule, welche gleichzeitig als Anschlußklemme
ausgebildet ist, steht in unmittelbarer Berührung mit dem einen Pol der innerhalb
jeden Kondensatorstapels hintereinander geschalteten Kondensatoreinheiten,
während der die äußeren Enden der Kondensatoreinheiten umgebende Ring, welcher mit
dem anderen Pol der Kondensatoreinheiten jeden Kondensatorstapels in leitender Verbin-
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steht, als zweite Klemme dienen kann, so daß die verschiedenen Kondensatorstapel
parallel geschaltet sind.
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Bei diesen bekannten Kondensatorausführungen haben sich dadurch Nachteile
ergeben: daß die elektrisch leitende Mittelsäule, welche voll oder hohl ist, mit
Rücksicht auf die starken mechanischen Druckkräfte sehr kräftig ausgeführt sein
muß. Zur Stromleitung sind so starke Metallbeile, insbesondere bei Hochfrequenz,
nichterforderlich, da Hochfrequenzströme, vorzugsweise nur auf der Oberfläche des
Leiters fließen. In starken Leitern treten Wirbelströme auf, welche durch das magnetische
Feld hervorgerufen werden. Diese Wirbelströme, welche hohe Verluste, insbesondere
bei Hochfrequenzkondensatoren, bedeuten, können beträchtliche Werte annehmen, so
daß die Metallklemmen sich stark erwärmen. Infolge der großen Erwärmung ändern sich,die
Abmessungen der Metallteile. Es ändern sich dadurch auch der Preßdruck auf die Kondensatoreinheiten
und damit die Kapazitätswerte der Kondensatoreinheiten.
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Diese Nachteile werden bei derZuführungsleitung für einen elektrostatischen
Kondensator, welcher aus einer oder mehreren übereinanderliegenden Gruppen von Stapeln
von radial angeordneten, sich mit ihren inneren Enden gegen eine Mittelsäule anlegenden
Kondensatoreinheiten besteht, gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Mittelsäule
aus einem Isolierstoff besteht, dessen Oberfläche ganz oder teilweise mit Metall
belegt ist.
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Der Kern der Mittelsäule kann aus Holz, Porzellan, Kunstharz oder
einem sonstigen formbaren oder isolierenden Stoff von genügender Festigkeit bestehen,
damit er hinreichend gegenüber den erforderlichen mechanischen Beanspruchungen,
denen er ausgesetzt ist, widerstandsfähig ist. Die leitenden Auflagen bestehen,
beispielsweise aus Metallfolie, dünnem Metallblech von etwa o,8 mm Dicke und weniger,
oder einem dünnen Metallgehäuse, in das der Kern eingesetzt ist, oder es kann diese
Schicht durch Aufspritzen, Plattieren o. dgl. auf den Kern aufgebracht werden.
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Diese Art der Ausführung der Mittelsäule hat den Vorzug, daß wegen
der kleinen, praktisch zu vernachlässigenden Wirbelströme und der dadurch bedingten
geringen Verluste in den Zuführungen auch die Erwärmung `in diesen nicht so hoch
ist, wie bei den bekannten Ausführungen. Weil nur kleine Wärmemengen abzuführen
sind, können die Gehäuse gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich kleiner
ausgeführt werden, da die wärmeabstrahlende Oberfläche infolge der geringeren Wärmemenge,
welche abzuführen ist, verkleinert werden kann. Für die Gesamtausbildung des Kondensators
bedeutet dies aber eine erhebliche Verkleinerung seines Gewichtes. Außerdem zeichnen
sich derartige Kondensatoren durch große Konstanz der Kapazitätswerte aus.
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Der Kondensator wird vorteilhaft dergestalt aufgebaut, daß die Einheiten
eines jeden Stapels in Reihe geschaltet sind. Das äußere Ende jeder aus mehreren
Stapeln bestehenden Gruppe ist mit dem Gehäuse verbunden, das die eine Klemme (gewöhnlich
die Erdklemme) des Kondensators Bildet.
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Die zweite, innere Klemme wird beispielsweise in der Weise hergestellt,
daß ein Kern aus Isolierwerkstoff, der etwa denselben Querschnitt hat wie die Kondensatoreinheiten,
mit Metallfolie bekleidet wird. Diese Klemme wird zwischen den inneren Enden der
Einheiten angeordnet, wobei die Folie durch Löten o. dgl. mit den Einheiten elektrisch
verbunden wird. Die Folie auf dem Kern ist weiterhin mit einer massiven oder hohlen
Klemme bzw. ' Klemmbolzen verbunden, welcher durch einen Isolator hindurchgeht,
der in einer Wand oder einem Deckel des Gehäuses angeordnet ist. Diese Stange kann
massiv oder rohrförmig sein, besteht aber zweckmäßig aus einem Isolatorkern, etwa
Porzellan, mit einer Auflage von Metallfolie.
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Abb. i zeigt einen Kondensator gemäß der Erfindung in Aufsicht; Abb.2
zeigt einen Schnitt von 2-2 von Abb. i ; Abb. 3 ist eine teilweise Ansicht eines
Isolatorkerns, wie er in Abb. i und 2 verwendet wird.
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Auf dem Koridensatorgehäuse i, beispielsweise aus Gußeisen, ist ein
Deckel 2 mittels Schrauben 4 befestigt. Der ganze Kondensator besteht aus einer
Mehrzahl von Kondensatoreinheiten, etwa einzelnen Kondensatorstapeln, die sich gegen
die ebenen Seitenflächen oder Mittelsäule g von quadratischem i Querschnitt legen.
Die Säule besteht zweckmäßig ausIsolierwerkstoff genügenderFestigkeit, um den Druckkräften
standzuhalten, wie Porzellan oder einem ähnlichen keramischen Stoff oder Kunstharz.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält jede Gruppe vier
Kondensatorstapel. Die Stapel der obersten Gruppe sind mit 5, 6, 7, 8 bezeichnet.
Die isolierenden und leitenden Platten der einzelnen Kondensatoreinheiben sind rechtwinklig
zu den von der Mitte der Säule ausgehenden Radien aufgestapelt. Die äußeren Enden
der eine Kondensatorgruppe bildenden Kondensatorstempel 5 bis 8 sind von einen Metallring
umgeben, durch welchen Schrauben 15 bis 18 hindurchgehen, die sich gegen Druckplatten
i i bis 1q.
legen. Die Druckplatten ii bis 14 liegen auf den Außenflächen
der Kondensatorstapel 5 his 8 an. Durch Drehen der Schrauben 15 bis 18 kann
man demnach die einzelnen Kondensatoreinheiten genügend fest gegen die Mittelsäule
9 anpressen. Unterhalb der Gruppe 5 bis 8 können weitere ähnliche Gruppen angeordnet
werden, so daß die durch das Zusammendrücken der Einheiten entstandenen Kräfte ausgeglichen
werden. In dem vorliegenden @ _ Ausführungsbeispier sind zwei weitere Gruppen dargestellt.
Jade besteht aus den Gruppen 21, 23 . . mit Ring 33 und Schrauben 28 . . . sowie
25, 27 . . . mit Ring 31 und Schrauben 29 . . . Sollen alle Kondensatorstapel der
verschiedenen Gruppen parallel geschaltet werden, so -,werden die Ringe 1o, 33 und
31 leitend miteinander verbunden, wie dies durch die Schraube.ig mit der Mutter
2o ,angedeutet ist. In diesem Falle bildet das Gehäuse i die eine Klemme, gewöhnlich
die Erdklemme. Die andere, vorzugsweise als Hochspannungsklemme ausgeführte Klemme,
wird von den Metallstreifen 32 gebildet, die sich gegen die ebenen Flächen der Mittelsäule
9 anlegen. Diese Streifen sind mit einem Ansatz 38 einer Klemmschraube 36 durch
Schrauben oder Nieten 34 verbunden. Der Bolzen 36 liegt in einer zentralen Öffnung
eines Isolators 35 und ist mit einer Mutter 37 am Isolator befestigt.
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Wie erwähnt, kann der Isolatork-ern ganz mit Metallfolie 32 o. dgl.
belegt sein. Es wird jedoch zweckmäßig nur derjenige Teil des Kernes belegt, gegen
welchen die inneren Erden der Kondensatorstapel gepreßt werden.
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Bei einer besonderen Ausführungsform wurden Streifen aus verzinntem
Kupfer von einer Dicke von 0,5 bis o,8 mm und einer Breite etwa gleich der
Breite der Außenflächen des Kerns zwischen dem inneren Ende jedes Kondensatorstapels
und der entsprechenden Fläche des Kernes angeordnet. Die dazugehörigen Elektroden
der Einheiten am inneren Ende werden über das Ende gebogen, so daß sie gegen die
Oberfläche ,des Kupferstreifens angedrückt werden, mit dem sie durch Löten o. d@gl.
verbunden werden.
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Die Streifen 32 ragen über das Ende des Kernes hinaus und werden durch
Löten o.-dgl. mit Ansätzen an dem Klemmbolzen 36 verbunden, der an dem in einer
Wand oder dem Deckel des Gehäuses sitzenden Isolator 35 befestigt ist. Anstatt die
Ansätze unmittelbar an dem Klemmbolzen zu befestigen, können die Ansätze auch an
einem besonderen Teil angebracht sein oder damit aus einem Stück bestehen, der an
dem Ende eines Klemmbolzens. oder -rohres befestigt ist. Dieser Teil kann sowohl
als Träger für den Kern als. auch als Mittel dienen, um die Folienauflage oder die
Metallbänder mit dem Klemmbolzen zu verbinden. Wenn dieser Klemmbolzen hohl ist,
kann er mit einem Pfropfen abgeschlossen werden, so daß das Innere des Kondensators
gegenüber der Außenluft abgeschlossen ist. Der Klemmbolzen kann erforderlichenfalls
aus einer Stange oder einem Rohr aus Isolationswerkstoff bestehen, das mit Metallfolie
o. dgl. bekleidet ist.
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Bei dem .dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Isolator 35 im
Deckel 2 und wird gegen diesen durch eine Scheibe 44 vermittels Bolzen 39 unter
Zwischenlegung von Isolierscheiben 4o und 41 angepreßt, wodurch eine flüssigkeitsdichte
Verbindung hergestellt wird, falls das Gehäuse mit 01 o. dgl. gefüllt wird.
Auf diese Weise bildet das Gehäuse den einen Anschluß des Kondensators, dessen Stapel
untereinander parallel .geschaltet sind. Der andere Anschluß wird durch den Bolzen
36 mit der Mutter 42 gebildet.
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Wenn der Kondensator aus mehreren Gruppen von radial angeordneten
Stapeln von Kondens@atoreinheiten besteht, idie übereinanderliegend mit ihren inneren
Enden sich gegen denselben Kern legen, erstreckt sich jeder Metallstreifen zweckmäßig
über die ganze Länge des Kernes, so daß sich die einzelnen Streifen der einander
entsprechenden Elektroden der inneren Einheiten der Stapel in den verschiedenen
Gruppen berühren.
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Die Mittelsäule 9 kann auch auf andere Weise ausgeführt werden. Hierzu
kann man beispielsweise ein Metallrohr 42' (Abb. 3) benutzen, welches mit Zement
o. dgl. ausgefüllt ist, um die erforderliche mechanische Wi@derstandsfähigkoit und
Festigkeit zu erhalten.
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Des weiteren kann jede Gruppe anstatt aus vier Kondensatorstapeln
aus sechs oder acht bestehen. In diesem Fall erhält dann die Mittelsäule entsprechend
sechseckigen oder achteckigen Querschnitt, ebenso können in jeder Gruppe nur zwei
Konderisatorstapel vorgesehen sein. Die Mittelsäule ist dann vorteilhaft als Platte
auszubilden.