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Elektrolytischer Kondensator.
Es ist üblich, elektrolytische Kondensatoren derart auszubilden, dass der Elektrolytbehälter selbst, da er aus leitendem Stoff besteht, die Kathode bildet.
Neuerlich ist man bestrebt, eine möglichst grosse Kapazität in einem bestimmten Rauminhalt des Elektrolytbehälters unterzubringen, weshalb man sich bemüht, der in diesem Behälter befindlichen Anode eine möglichst grosse Oberfläche zu geben, denn diese Oberfläche, auf der die als Dielektrikum dienende Sperroxydschieht angeordnet ist, bedingt die Kapazität des Kondensators. Es sind bisher verschiedene Anodenarten entwickelt worden, z. B. ein spiralförmig gewundenes Aluminiumblatt, in dem an verschiedenen Stellen Löcher vorgesehen sind, um dem Elektrolyten freien Durchgang zu gestatten.
Ferner hat man vorgeschlagen, eine Elektrode mit sternförmigem Querschnitt durch Biegen einer Platte aus die Sperrschicht bildendem Stoff herzustellen. Diese Bauarten haben aber den grossen Nachteil, dass der Abstand verschiedener Punkte der Anode von der Kathode verschieden gross ist, was auf den Serienwiderstand des ganzen Systems einen ungünstigen Einfluss ausübt.
Dies lässt sich aus folgendem erläutern :
Wenn der Abstand zwischen der Anode und der Kathode nicht überall gleich gross ist, sind den Teilkapazitäten, aus denen die Gesamtkapazität aufgebaut ist, verschiedene Widerstände (Elektrolytstrecken) vorgeschaltet. Bei ungünstiger Bauart können diese Widerstände ziemlieh gross werden.
Hiebei ist zu beachten, dass der spezifische Widerstand des Elektrolyten um so höher gewählt werden muss, bei je höherer Spannung der Kondensator betrieben wird. Bei einer Betriebsspannung von 500 Volt und 20 C beträgt der spezifische Widerstand annähernd 10.000 g cm ; für einen bei 550 Volt betriebenen Elektrolyten stellt sich der spezifische Widerstand auf 15.000 bis 20.000 g cm. Wenn nun z. B. die Teilkapazität von 6 p, F eines Kondensators von 18 p, F Gesamtkapazität mit einer sternförmigen Anode in einem zylindrischen Kathodenbehälter von einem 100 cm2 grossen Teil der Anodenoberfläche geliefert wird, welcher 2 cm Abstand von der Kathode hat (was bei der oben beschriebenen
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pedanz von 6 p.
F bei einer Frequenz von 100 Hertz 260 g beträgt.
Ein solcher Kondensator weist also eine ausserordentlich grosse Frequenzabhängigkeit auf.
Insbesondere tritt dieser Nachteil bei Elektrolyten für höhere Spannungen auf, so dass bei dem Aufbau von Elektrolytkondensatoren für hohe. Spannungen (400 Volt und höher) grosse Aufmerksamkeit auf den konstanten und geringen Abstand zwischen Anode und Kathode gelenkt werden soll.
Man hat bereits vorgeschlagen, trockene elektrolytische Kondensatoren derart auszubilden, dass die Elektroden aus zwei Streifen bestehen, die von einem den pastenartigen Elektrolyten aufsaugenden Gewebe getrennt sind. Diese Kondensatoren haben aber gegenüber den Kondensatoren mit nassem Elektrolyten den Nachteil, dass bei etwaigem Durchschlag die Oxydhaut sich schwieriger und unter Umständen gar nicht selbsttätig wiederherstellt, so dass Kurzschluss zwischen den Elektroden bestehen bleibt.
Auch ist ein elektrolytischer Kondensator mit meanderförmiger Anode bekannt, um welche ein Gehäuse derart herum angeordnet ist, dass der Abstand zwischen der Anode und dem als Gegen-
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elektrode dienenden Gehäuse gleichbleibend ist. Eine solche Bauart ist aber schlaff und also sehr unstabil, wodurch die Gefahr von Kurzschluss zwischen Anode und Kathode vorhanden ist. Dem der schlaffen Bauart anhaftenden Übelstand kann zwar durch Anbringung einer beträchtlichen Anzahl von Befestigungen und Stützpunkten abgeholfen werden, aber. in diesem Fall wird die Bauart umständlich und kostspielig, so dass sie sich weniger gut zur Massenfabrikation eignet.
Zur Beseitigung des Nachteiles einer umständlichen, unstabilen und kostspieligen Bauart ist ein elektrolytischer Kondensator nach der Erfindung dadurch gebildet, dass die Anode becherförmig gestaltet ist und eine Endwand des die Kathode bildenden Gefässes eine Vertiefung aufweist, die im inneren Hohlraum der becherförmigen Anode untergebracht ist, u. zw. derart, dass der Abstand AnodeKathode durch den Elektrolyten hindurch über die ganze Oberfläche der Elektroden praktisch konstant ist.
Es ist hier der Vorteil einer einfachen Bauart sowie ein geringer und konstanter Serienwiderstand vorhanden.
Die becherförmige Anode kann leicht mittels des an sich bekannten"Kaltspritzverfahrens" hergestellt werden, ebenso wie das Kathodengefäss.
Eine Anordnung gemäss der Erfindung bringt des weiteren noch den Vorteil mit sich, dass im Inneren der vertieften Endwand ein Raum freigehalten wird, welcher gemäss einer günstigen Ausführungsform der Erfindung derart benutzt ist, dass darin ein zweiter Kondensator angeordnet ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich bei der Verwendung der Erfindung in einer Vorrichtung zum Abflachen von pulsierendem Gleichstrom, u. zw. derart, dass die Vorrichtung einen erfindungsgemässen Kondensator sowie einen in seiner becherförmigen Kathode aufgenommenen zweiten Kondensator enthält ; wobei die beiden Kathoden elektrisch miteinander verbunden und nach aussen geführt sind und die becherförmige Anode vor, die Anode des zweiten Kondensators hinter einer Drosselspule bzw. der Erregerwicklung eines Lautsprechers geschaltet ist. Zweckmässig ist der in der Patentschrift Nr. 111 : 111 beschriebene Kondensator in demjenigen mit dem becherförmigen Gefäss angeordnet.
Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung bzw. eine Verwendung einer solchen Ausführung. Fig. 1 stellt einen becherförmigen Kondensator nach der Erfindung dar. Fig. 2 veranschaulicht die Anordnung des erfindungsgemässen Kondensators mit einem in seinem Inneren enthaltenen zweiten Kondensator. Fig. 3 zeigt die Verwendung einer Einheit in einer Abflachvorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte becherförmige Anode. 1 ist zwecks Oberflächenvergrösserung aufgerauht, z. B. durch ein Beizverfahren entsprechend A 1465-33. Der Anodenbecher 1 weist an der Unterseite einen zylinderförmigen Teil 2 auf, der als Trägerfuss dient. Es ist hiebei zwischen Fuss 2 und dem zweckmässig aus Kunstharz hergestellten Bodenstück 3 eine Weichgummiplatte 4 zwecks Abdichtung zwischengefügt. Der Trägerfuss 2 hat in der Mitte einen verjüngten zylindrischen Teil 5, der als Hohlniete ausgebildet ist, durch welche der Becher an dem Bodenstück 3 in dessen Zentralbohrung mittels eines Falzrandes 6 unter Zwischenfügung einer Lötlippe ? als Anodenanschluss befestigt ist.
Das Bodenstück 3 kann zum Zwecke der Einlochmontage derart ausgestaltet sein, dass es an seinem vom Kondensator abgewendeten Ende einen Hohlraum mit an der Aussenseite befindlichem
Schraubengewinde 8 aufweist.
Die Kathode des Kondensators wird durch den Behälter gebildet, dessen Aussenwand 9 an dem Bodenstück 3 durch Rollfalzung unter Zwischenschaltung der Weichgummiplatte 4 als Flüssigkeitsabdichtung befestigt ist.
Die Innenwand 10 des Gefässes ist ebenfalls becherförmig ausgestaltet. Dieser Becher hat in der Nähe seines offenen Endes eine Einschnürung, in der sich eine oder mehrere Öffnungen 11 befinden. Diese Öffnungen werden mittels eines Weichgummibandes 12 abgedeckt. Es ist hiemit die Ventilvorrichtung gebildet, die folgendermassen wirkt. Im Gummiband sind den Öffnungen 11 gegen- über feine Nadelstiche angeordnet. Wenn nun im Kondensatorgefäss infolge Gasentwicklung ein Überdruck auftritt, so können sich die ganz feinen Stiche im Gummiband ausdehnen, so dass das Gas entweichen kann.
Die beiden Gefässwände 9 und 10 werden bei 13 mit ihren Rändern zusammengerollt, so dass ein flüssigkeitsdichter Verschluss des Gefässes erhalten wird. Der Hohlraum 14 ist mittels einer Platte 15, welche nach Belieben aus einem Isolierstoff oder Metall bestehen kann, abgeschlossen. Diese Platte ist z. B. mittels eines Falzrandes 16 an dem Hals des Gefässes befestigt.
Dass die Wirkung eines erfindungsgemässen Kondensators tatsächlich vorteilhaft und der beanspruchte Raum der Bauart sehr beschränkt ist, ergibt sich aus folgenden Daten einer praktischen Ausführungsform.
Die Abmessungen der becherförmigen Anode sind : Durchmesser 30 mm und Höhe 80 mm ; die
Kapazität beträgt je nach der angewendeten Oberflächenvergrössenmgsbehandlung 8-16 p. F, u. zw. bei einer Betriebsspannung von 550 Volt.
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Der Serienwiderstand ist sehr gering (in der Grössenordnung von 3 Q), infolge des sehr niedrigen
Abstandes zwischen Anode und Kathode (2 min). Die Tangente des Verlustwinkels liegt also be- deutend unter 0-1.
Als Elektrolyt wird z. B. eine Lösung von 1000 g Glyzerin, 240 g Borsäure, 10 em3 13 N-Ammonia und 30 cm3 Wasser verwendet.
Im Betrieb ist auch der Leckstrom sehr günstig, nämlich nur 0-1 mA pro u. F.
Infolge des gleichmässigen geringen Abstandes zwischen Anode und Kathode und des geringen
Serienwiderstandes ist auch die Frequenzabhängigkeit der Kapazität sehr gering.
In Fig. 2 ist beispielsweise die Anordnung einer Einheit veranschaulicht, bei welcher in dem Hohlraum des becherförmigen Kondensators ein zweiter, gewöhnlicher Elektrolytkondensator angeordnet ist.
Dieser zweite Kondensator weist an seiner Oberseite einen Deckel 77 mit zwei Falzmuttern 18 auf, wie in der Patentanmeldung A 37600 beschrieben ist. Der Deckel ist mit einer Rille an dem Gefäss 19 befestigt und mit zwei Schrauben 20 an der Deckplatte 17 aufgehängt. Diese Platte ist ihrerseits mittels eines gesonderten metallenen Falzrandes an dem Becherrand befestigt. Der zweite Kondensator kann derart aufgebaut sein, dass er eine sternförmige Anode 21 aufweist, welche mittels einer Lötlippe 22 nach aussen herausgeführt ist. An diese Lippe ist ein Draht 23 gelötet und dieser ist durch ein mit einem Isolierring 24 geschütztes (dies aber nur im Falle, dass die Platte aus Metall besteht) Loch 25 in der Deckplatte nach aussen gebracht.
Ebenso kann das die Kathode bildende Gefäss 19 mittels einer mit diesem leitend verbundenen Lötlippe 26 mit einem Draht 27 auf eine der Anodenleitung entsprechende Weise herausgeführt werden.
Wenn die Platte 17 aus Metall besteht, so können die Kathoden der beiden Kondensatoren ohne weiteres elektrisch miteinander verbunden sein. Die Lötlippe 28 (s. Fig. 1) kann in diesem Falle als Gesamtkathodenanschluss dienen.
Dies ist vorteilhaft bei der Verwendung einer derartigen Einheit in einer Abflachvorrichtung.
Die Schaltung einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 3 gegeben.
An die Klemmen A und B gelangt ein pulsierender Gleichstrom, welcher abgeflacht von den Klemmen C und D abgenommen wird, z. B. zur Speisung eines Radio-oder Verstärkerapparates.
Die Impedanz in dem Abflachkreis kann durch die Erregerspule 32 eines elektrodynamischen Lautsprechers gebildet sein. Der becherförmige Kondensator (1) hat die grösste Kapazität und wird daher mit seiner Anode wie üblich vor der Induktanz geschaltet. Der Kondensator Il wird so bemessen, dass er eine geringere Kapazität und eine geringere Maximalspannung hat und liegt hinter der Induktanz. Die beiden Kathoden sind mittels der Metallplatte l7 (Fig. 2) elektrisch miteinander verbunden und sind zusammen an die negative Leitung (B, D) gelegt.
Auch sonstige Anordnungen und Verwendungen sind möglich, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu treten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrolytischer Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode becherförmig ausgestaltet und isoliert im Boden des Kondensatorgefässes fixiert ist und dass der Deckel des die Kathode bildenden Gefässes einen in den inneren Hohlraum der becherförmigen Anode hineinragenden Teil aufweist, so zwar, dass an jeder Stelle der Anodenoberfläche der Abstand von der Anode zum Gefäss und zum hineinragenden Teil des Gefässdeckels praktisch konstant ist.