AT128106B - Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern, insbesondere für Hochspannungsakkumulatoren und Kondensatoren. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern, insbesondere für Hochspannungsakkumulatoren und
Kondensatoren. 



   Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, dass Isolierschichten eine ausserordentliche
Durchschlagsfestigkeit aufweisen, wenn ihre Dicke in der Grössenordnung der freien Weglänge der Ionen und Elektronen in dem betreffenden Dielektrikum liegt. Eine starke Steigerung der
Durchschlagsfestigkeit ist insbesondere bei Schichten von   0'0002 mm   bis   0'005 mm zu   beobachten. 



   Gemäss der Erfindung wird ein   hochdurchschlagsfester Isolierkörper dadurch   hergestellt, dass man kleine Teilchen eines Stoffes in einem andern Stoff abweichender Leitfähigkeit derart verteilt, dass diese Teilchen durch dünne Wände (z. B. von 0'005 mm oder weniger Dicke) des andern Stoffes mit vorzugsweise geringerer Leitfähigkeit getrennt werden. 



   In der Abbildung ist zur Erläuterung der Erfindung ein Schnitt durch einen nach dem
Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Isolierstoff dargestellt. 1 und 2 veranschaulichen zwei Elektroden oder Leiter, während mit 3 die dünnen   Isolierwände   und mit 4 das Material mit hoher Leitfähigkeit bezeichnet ist, welches sich zwischen den Wänden 3 befindet. Die Materialien 3 und 4 sind nicht ineinander löslich, aber das Material 3 soll das Material 4 benetzen. Damit kein wesentliches Potentialgefälle in den einzelnen Teilchen des Materials 4 eintritt, soll es eine genügend hohe Leitfähigkeit besitzen. Es soll ferner so beschaffen sein, dass es ohne Gasabgabe erstarrt. 



   Unter Umständen kann das Material 4 auch flüssig sein ; so sind z. B. Elektrolyte wie Salzlösungen geeignet. Derartige flüssige Stoffe kann man in Harzen, Kunstharzen, z. B. Kondensationsprodukten von Phenol und Formaldehyd, verteilen. Man kann auch Metalle benutzen, wie niedrig schmelzende Zinnlegierungen, z. B.   Wood'sches   Metall, die bei einer Temperatur schmelzen, bei welcher die erwähnten Harze noch kein Gas abgeben oder sich zersetzen (50  C). Als Stoff für den besser leitenden Körper kann man auch Firnis od. dgl. verwenden, der durch geeignete Zusätze leitend gemacht wird. 



   Obgleich viele Materialien als Baustoffe für den Isolierstoff gemäss der Erfindung geeignet sind, empfiehlt es sich, die Kondensationsprodukte von Phenol und Formaldehyd als Material für die Wände 3 und einen zelluloseartigen Stoff, z. B. Zelluloseazetat, als Baustoff 4 zu benutzen. Durch Verteilen von Zelluloseazetat in Kunstharzen, wie Kondensationsprodukten von Phenol und Formaldehyd, erhält man einen Stoff, bei dem das Material mit besserer Leitfähigkeit (Zelluloseazetat) zwischen Wänden aus Kunstharz mit geringerer Leitfähigkeit und hohem Isoliervermögen verteilt ist, deren Dicke ungefähr   0'005     mm   beträgt. Nach dem Emulgieren wird das Ganze zum Erstarren gebracht, z. B. durch Erhitzen auf die Umwandlungstemperatur des Harzes.

   Nachdem das Material gehärtet ist, kann es als Isolierstoff verwendet werden ; es besitzt eine hohe Durchschlagsfestigkeit, da sich Elektronenlawinen in den   dünnen   Isolierwänden nicht ausbilden können. 



   Man kann die Wände 3 in gleichmässiger Stärke und sehr dünn erhalten, indem man einen geringen Prozentsatz des Materials 3 verwendet. Wenn das Material 4 eine relativ hohe Leitfähigkeit gegenüber dem Material 3 besitzt, so werden die elektrischen Kraftlinien in den aus dem Material 3 gebildeten Wänden zur Oberfläche normal stehen. Die gestrichelt gezeichnete Linie 5 zeigt den Verlauf einer Kraftlinie. Jede der Wände 3 ist fähig, 3000 bis 5000 Volt 

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 Spannung aufzunehmen. Das Material ist daher ein hervorragender Isolator, in dem die elektrische Beanspruchung   gleichmässig   verteilt ist. 



   Die Leitfähigkeit des Materials 4 muss, wie schon erwähnt, so hoch sein, dass praktisch der ganze Spannungsabfall von dem Material 3 getragen wird. Bei gegebener Frequenz und Spannung ist dies der Fall, wenn der Spannungsabfall im Material 4, der durch den Strom hervorgerufen wird, der dem Transport von Ladungsträgern im Material 4 entspricht, klein ist gegenüber dem Spannungsabfall in den Wänden   3. - Bei Gleichstrom   kommen für die Spannungsverteilung nur die Leitfähigkeiten in Betracht. Der Spannungsabfall im Material 4 muss auch klein gehalten werden, damit die Verluste klein bleiben und die Kraftlinien senkrecht zu den Wänden des Materials 3 stehen. Er muss auch so klein sein, dass eine Ionisation im Material 4 nicht stattfinden kann.

   Die Materialien 3 und 4 sollen so beschaffen sein, dass Ionen von dem einen Material in das andere nicht übergehen können. Die mechanische Festigkeit der Materialien muss ausserdem so gross sein, dass sie durch die wirkenden elektrostatischen Kräfte nicht schädlich beeinflusst oder zerstört werden. 



   Von einem Material wie dem vorstehend beschriebenen kann erwartet werden, dass es Spannungen von über 10,000. 000 Volt je Zentimeter und noch höher standhält. Man kann es daher vorteilhaft als Dielektrikum in Kondensatoren verwenden. 



   Die bereits bekannten, aus Schichten verschiedener Beschaffenheit bestehenden Stoffe, z. B. Isolierschichten, die abwechselnd aus Glimmer und Schellack bestehen, entsprechen nicht den obenerwähnten Bedingungen. Die Leitfähigkeiten sind bei diesen Stoffen nicht im Sinne der Erfindung einander angepasst. Auch die räumlichen Bedingungen werden nicht erfüllt, da die Kraftlinien in hohem Masse durch Entfernungen von mehr als   0'005 mm   ohne Unterbrechung durch andere Isoliermaterialien führen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von   Isolierkörpern, insbesondere   für   Hochspannungsakkul1lu-   latoren und Kondensatoren, dadurch gekennzeichnet, dass kleine Teilchen eines Stoffes in einem andern Stoff abweichender Leitfähigkeit derart verteilt sind, dass diese Teilchen durch dünne Wände (z. B. von   0 005 mm   oder weniger Dicke) des andern Stoffes mit vorzugsweise geringerer Leitfähigkeit getrennt werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien verschiedener Leitfähigkeit durch Emulgieren ineinander verteilt und nach dem Emulgieren zum Erstarren gebracht werden.

   3. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2 hergestellter Isolierkörper, dadurch gekennzeichnete dass die Stärke der Wände des Isolierkörpers mit Zellenstruktur nur einige tausendstel Millimeter (z. B. weniger als 0'005 mm) beträgt.

   4. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2 hergestellter Isolierkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Isolierkörpers mit Zellenstruktur aus einem Material schlechter Leitfähigkeit bestehen und die Zwischenräume durch ein Material hoher Leitfähigkeit ausgefüllt sind. EMI2.1