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Schichtkondensator aus einseitig mit Metall belegten Isolierstoffblättern und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft elektrische Schichtkondensatoren und insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Herstellung solcher.
Es sind bereits Schichtkondensatoren aus einseitig mit Metall belegten Isolierstoffblättern bekannt, bei denen die den beiden Elektroden entsprechenden Blätter an je einer der beiden Seiten nach der unbeleg - ten Seite hin derart zurückgefaltet sind, dass die Metallschicht des umgefalteten Teiles jeweils an der Metallschicht auf der Rückseite des nächstfolgenden Blattes gleicher Polarität anliegt. Bei diesen Konden- statoren sind die metallisierten Lagen von Isoliermaterial nur jeweils über ein kurzes Stück an gegenüberliegenden Seiten der beiden Elektroden umgeschlagen. Es ergibt sich dabei zwar eine ausreichende Kontaktfläche zwischen allen Metallüberzügen jeder Elektrode bzw.
Polarität, doch stehen sich wegen des Umstandes, dass eine Kondensatorbreite von je einem schmalen Umschlag einer Lage einer Polarität und einem breiten Teil einer Lage der andern Polarität eingenommen wird, zwei Metallränder über einem Zwischenraum gegenüber, der normalerweise ein Luftspalt ist, mit der Folge, dass derselbe zu elektrischen Überschlägen selbst bei verhältnismässig niedriger Spannung neigt.
Eine weitere bekannte Art von Schichtkondensatoren besteht aus Metallschichten, die beiderseits mit Isoliermaterial bedeckt und zusammen mit diesem in je eine symmetrische U-Form gebracht sind, derart, dass das U eines Poles, je einen Schenkel der beiden benachbarten U-Teile des andern Poles umfasst. Hier sind zwar die freien Kanten der Metallschicht jedes U-Teiles von der nächstliegenden Me- tallschicht des Gegenpoles von einer ununterbrochenen Lage Isoliermaterial getrennt, doch stellt sich das verwendete Material viel teurer als bei dem weiter oben beschriebenen Kondensator, da die Metallschicht hier selbsttragend, also stärker sein muss. Auch ist es schwierig, eine gute elektrische Verbindung zwischen allen Metallschichten der gleichen Polarität zu erzielen.
Durch die Erfindung werden nun in überrascnend einfacher Weise die Vorteile beider bekannten Systeme vereint, ohne aber dabei die Nachteile derselben zu übernehmen. Die Erfindung betrifft in erster Linie einen Schichtkondensator der weiter vorne beschriebenenArt mit einseitig mit Metall belegten Isolierblättern, der sich gegenüber diesen bekannten Kondensatoren dadurch auszeichnet, dass die Faltung in der Mitte jedes Blattes liegt und je ein Ende der beiden benachbarten Blätter der andern Polarität einschliesst. Die Erfindung lehnt sich also dabei an das bekannte System mit auf beiden Seiten mit Isolerstoff bedeckten Metallblättern, welche U-förmig, also ebenfalls in der Mitte gefaltet sind, an.
Der Kondensator nach der Erfindung kommt wegen der ausserordentlich dünnen Metallisierung der Isolierstoffschicht billig zu stehen, ergibt aber einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Blättern jeder Polarität untereinander und gleichzeitig eine einwandfreie Isolation zwischen den entgegengesetzten Polaritäten. Wegen des Vorhandenseins zweier Isolierstofflagen zwischen den entgegengesetzten Polaritäten des Kondensators wird die durch etwa eine Fehlerstelle einer der beiden Isolierstofflagen bedingte Gefahr eines Durchschlages herabgesetzt, was ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist.
Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Schichtkondensators, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die einzelnen zu einem spitze2, aber noch offenen Winkel vorgefalteten Blätter abwechselnd von beiden Seiten in entsprechender Lage in das jeweils oberste Blatt einer lotrecht aufgestapelten Serie eingeführt werden. Vorzugsweise wird während des fortschreitenden Aufbaues der Serie die Faltung der bereits eingefügten Blätter beendigt.
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Endlich umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des efindungegemässen Verfahrens, weicht, gekennzeichnet ist durch zwei ineinandergreifende gezahnte Falträder, derea Zahnflanken zu beiden Seiten der einzelnen Zahnspalte mit gesteuerten Saugöffnungen für die vorgefalteten Kon- densatorblätter versehen sind.
Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist eine Draufsicht cines Abschnittes des dielektrischen Materials, bevor dieses zu einem der Elemente gefcrmt wird, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines der gefalteten Elemente, Fig. 3 zeigt schematisch und von der Seite die Anordnung von zwei Reihen der dielektrischen Elemente und der Elektroden in dem erfindungsgemässen Kondensator und Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemässen Schichtkondensatoren.
Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Kondensatoren ist vorerst ein fortlaufender Streifen aus einem dielektrischen Material 10 vonnöten, welches Papier oder Polystyrol sein kann. Wird Papier verwendet, kann dieses zur Verbesserung seiner dielektrischen Eigenschaften lackiert sein.
Auf eine Seite des dielektrischen Streifens wird eine leitende Schicht 11, wie Zink oder Aluminium, aufgebracht, z. B. durch Niederschlag im Vakuum, Aufdampfen oder auf andere geeignete Weise. Der Niederschlag kann sich bis zu beiden Kanten des Streifens 10 erstrecken, jedoch wird es vorgezogen, unbedeckte Randstreifen 12 freizulassen, um die Isolationseigenschaften und die Überschlagsfestigkeit des fertigen Kondensators zu verbessern.
Der einseitig mit einer leitenden Schicht versehene dielektrische Streifen wird durch gerade, quer zur Laufrichtung gffl rre Schnitte in kurze Abschnitte unterteilt. Die Abmessungen der so erzeugten Abschnitte sind nicht kritisch, jedoch ist es am günstigsten, wenn die Länge etwa doppelt so gross ist wie die Breite. Jeder dieser Abschnitte wird dann längs der Mittellinie 13 in Querrichtung so gefaltet, dass der
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dargestellten Weise ineinandergeschachtelt. Diese Darstellung ist rein schematisch und nicht massstabgerecht. Es ist leicht einzusehen, dass der Aufbau des Kondensators durch abwechselndes Einschieben des unteren Schenkels eines rechten und eines linken Blattes in die Winkelöffnung des vorhergegangenen Blattes der ändern Seite erfolgt.
Die auf der linken Seite liegenden Blätter sind mit 15, jene der rechten Seite mit 16 bezeichnet. Da die Elektrodenbeläge an der Aussenseite jedes Elementes angebracht sind und die nicht überzogenen Flächen innen liegen, besteht eine fortlaufende, elektrisch leitende Verbindung zwischen allen Elementen 16 untereinander und allen Elementen 15 untereinander, jedoch keine elektrische Verbindung zwischen den Elementen der einen Seite mit den Elementen der andern Seite. Es ist ferner zu erkennen, dass die Elektrodenfläche jedes Blattes der einen Seite von der Elektrodenfläche jedfs Blattes der andern Seite durch einen Abstand getrennt ist, welcher wenigstens der doppelten Dicke des dielektrischen Materials entspricht.
Dies hat eine entsprechende Verbesserung des Isolationswiderstandes des fertigen Kondensators zur Folge, was besonders vorteilhaft ist, wenn ein metallisiertes Dielektrikum verwendet wird. Am äussersten Ende der Streifen und nahe den Falten 13 ist die doppelte Dicke des dielektrischen Materials nicht vorhanden, jedoch ist aus Fig. 3 zu erkennen, dass der Abstand zwischen den Elektroden an diesen Stellen aus einem andern Grund, nämlich wegen der besonderen Form der Faltung, vergrössert ist.
Wenn eine Serie von Blättern bzw. Elementen in der in Fig. 3 gezeigten Weise aufeinandergestapelt worden ist, wird der Stapel zusammengepresst, an den beiden Elektrodenflächen werden Klemmen und bzw. oder Anschlussdrähte angebracht und die Anordnung wird imprägniert und mit einer Umhüllung versehen.
Die Klemmen können an den an den Enden des Stapels liegenden Hauptflächen angebracht werden, doch können sie auch mit den freiliegenden Teilen des Elektrodenüberzuges an den Falten 13 in Kontakt gebracht werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Anschlüsse an irgendwelchen Stellen der leitenden Schicht besteht darin, dass ein Metallüberzug, z. B. Kupfer oder Zink, aufgesprüht wird und dann eine Lötverbindung zu dem aufgesprühten Überzug hergestellt wird.
Die Anordnung kann in einen Metallbehälter eingeschlossen werden oder auch in einen Pappebehälter, der anschliessend mit Wachs oder Harz überzogen werden kann, um das Eintreten von Feuchtigkeit zu verhindern. Der Behälter ist rechteckig.
Die Herstellung des beschriebenen Kondensators erfolgt zweckmässig weitgehend automatisch. In Fig. 4 sind schematisch die wesentlichen Teile einer Maschine gezeigt, welche sich zur Bildung eines Elementenstapels aus Streifenmaterial als brauchbar erwiesen hat.
Die in der angegebenen Weise mit elektrisch leitendem Material überzogenen dielektrischen Streifen 20,21 werden von zwei Rollen 22,23 abgewickelt und schrittweise vorgeschoben, wobei sie zwischen
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den Kerbwalze 24,25 bzw. 26,27 hindurchgeführt werden. Die Walzen 25 und 27 besitzen verhältnismässig nachgiebige Oberflächen, z. B. aus Leder, während die Walzen 24 und 26 an ihren Oberflächen mit achsparallel verlaufenden Nasen 28 bzw. 29 versehen sind. Diese Nasen erzeugen in Abständen flache Kerben in den dielektrischen Streiten, wie dies bei 30,31 angedeutet ist.
Die Streifen werden dann vorgeschoben, bis sie über geschlitzten Platten 32,33 liegen, wo sie dann mittels Messer bei 34 bzw. 35 in Abschnitte einer gewünschten Länge zerlegt werden. In dieser Stellung liegt jeweils eine Kerbe 30 bzw. 31 gerade über dem Schlitz der zugehörigen Platte 32 bzw. 33. Mittels Vorschubarmen 36 bzw. 37 werden die abgeschnittenen Längen des Dielektrikums durch die Schlitze in den Platten zwischen angetriebene Walzenpaare 38, 39 bzw. 40,41 eingeschoben. Die Vorschubarme werden gerade dann niedergedrückt, wenn unter ihren Arbeitskanten die Kerben oder Falze 30, 31 der Abschnitte des Dielektrikums liegen, so dass diese Abschnitte den Walzen genau zugeführt wurden.
Unter den Walzen 38, 39 bzw. 40, 41 liegen zwei gezahnte Räder 42,43. Wenn ein geschnittener und zu einem Blatt vorgefalteter Abschnitt des Dielektrikums aus den Walzen austritt, fällt er in einen Zwischenraum zwischen zwei Zähnen und wird dort durch Sogwirkung festgehalten. Die beiden gezahnten Falträder drehen sich in der durch Pfeile 44 bzw. 45 angedeuteten Richtung und bewirken dabei, dass die gefalteten Blätter der beiden Seiten in der oben beschriebenen Weise ineinandergeschachtelt werden.
Nach dem Ineinanderschachteln hört der Sog auf und ein Blätterstapel tritt aus den Rädern 40,41 aus. Er wird durch eine Führung 46 auf ein Förderband 47 geleitet.
Es sind Einrichtungen vorgesehen, mit welchen Markierstreifen eingeführt werden können, die zur Markierung der gewünschten Länge eines Blätterstapels dienen. Das Markierungsmaterial 48,49, z. B. Karton, wird von Rollen 50,51 zugeführt und bei 52, 53 zerschnitten. Diese Abschnitte werden dann in die Zähne der Räder 40, 41 eingeschoben und dort festgehalten. Die Kondensatorpakete werden nach dem Verlassen der Maschine zusammengedrückt, mit Anschlüssen versehen, imprägniert und eingeschlossen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schichtkondensator aus einseitig mit Metall belegten Isolierstoffblättern, bei dem die den beiden Elektroden entsprechenden Blätter an je einer der beiden Seiten nach der unbelegten Seite hin derart zurückgefaltet sind, dass die Metallschicht des umgefalteten Teiles jeweils an der Metallschicht auf der Rückseite des nächstfolgenden Blattes gleicher Polarität anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass in bei Kondensatoren aus auf beiden Seiten mit Isolierstoff bedeckten Metallblättern bekannte, : Weise die Faltung in der Mitte jedes Blattes liegt und je ein Ende der beiden benachbarten Blätter der andern Polarität einschliesst.