Elektrische Einrichtung, die Isolierstoffschichten und dünne Metallschichten aufweist. Ein bei der Herstellung elektriseher Ein richtungen häufig benutzter Körper ist eine metallisierte Isolierstoffschicht. Der Isolier 5toffteil. dient hierbei dielektrischen. oder Iso- lationsnveeken, während die Metallauflage als Leiter oder ,ISquipotentialfläche benutzt wird.
Metallisierte Isolierstoffbänder werden bei spielsweise für Abschirmzwecke bei der Um mantelung elektrischer Leitungen verwendet oder auch zum Aufbau elektrischer Kondensa toren oder dergleichen benutzt. Die Metall auflage pflegt verhältnismässig dünn zu sein und, da sich die Wahl edler Metalle wegen des Gestehungspreises verbietet, aus unedlem Metall zui bestehen.
lIan hat nun oft die Beobaehtung gemacht, dass diese dünnen unedlen lletallsehiehten, ,wenn nieht ganz besondere Vorsorge getrof ien wird, stark korrodieren, das heisst unter dem Einfluss von Gasen und Feuchtigkeit an gegriffen und zerstört werden. Da hiermit gleiehzeitig die beabsichtigte Wirkung, die die lIetallschielit ausüben soll, vernichtet wird, ist diese Erscheinung äusserst unerwünseht.
Bei elektrischen Kondensatoren, bei denen dielektriseh wirksame Isolierstoffbänder mit Metallauflagen zusammengewickelt oder -ge schichtet werden, wird der Einfluss der Um gebung weitgehend durch das feste Aufeinan- derliegen, die normalerweise vorgenommene Imprägnierung und den guten Einbau des Kondensators ausgeschaltet.
Trotzdem kann man bei einige Zeit in Betrieb befindliehen Kondensatoren feststellen, dass die Metall schichten teilweise sehr stark angegriffen und vernichtet sind, was zu einer langsamen Ka pazitätsabnahme, einem Ansteigen des Belag widerstandes und schliesslich zu einem Aus fall des Kondensators führt. Es sind zahlreiche Untersuchungen vorgenommen worden und viele Wege angegeben worden, um diesen Feh ler zu vermeiden, jedoch stellt keiner eine vollkommene Lösung dar.
Die Untersuchungen, die zu der vorliegen den Erfindung führten, liessen nun erkennen, dass das Hauptübel, wenn nicht überhaupt der Ausgangspunkt für die beobachteten Erschei nungen, die Feuchtigkeit ist. Zwar kann nach gewiesen werden, da.ss nicht die Feuchtigkeit. an sich die Zerstörung an den dünnen lIe- tallschicllten hervorruft, jedoch ist. sie die pri märe Ursache dafür.
Die Feuchtigkeit löst nämlich aus den anliegenden Isolierstoff schichten irgendwelche in diesen enthaltene Stoffe und bekommt dadurch einen schwach sauren oder schwach alkalischen Charakter, so dass eine chemische Einwirkung auf die dünne lletallschieht möglich ist.
Auf Grund dieser Erkenntnis lassen sich nun verschiedene Möglichkeiten angeben, die Korrosionserscheinungen auch unter der Vor- aussetztuig, dass sich die Feuchtigkeit nicht ausschliessen lässt, zu vermeiden bzw. minde stens stark zu verringern.
Es ist nämlich nur erforderlich, die elektrische Einrichtung er findungsgemäss derart aufzubauen, dass ein Zutritt von aus dem Isolierstoff gelöste Stoffe enthaltender Feuchtigkeit zur Metallschicht verhindert ist. Es wird also nicht die Feuch tigkeit an sich ausgeschlossen, was nur unter grössten Schwierigkeiten möglich wäre, sondern lediglich verhindert, dass mit gelösten Stoffen versehene Feuchtigkeit mit der Metallschicht in Berührung tritt.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass man zum Aufbau der elektrischen Einrich tung einen Isolierstoff verwendet, der prak tisch frei von lösungsfähigen Stoffen ist. Man kann also von vorhandenen Isolierstoffen, un ter Umständen von denen der gleichen Gruppe, diejenigen auswählen, die infolge eines prak tisch bedeutungslosen Gehaltes an löslichen Stoffen im Sinne der Erfindung wirksam sind. Man kann aber auch durch eine beson dere Vorbehandlung die lösungsfähigen Stoffe praktisch beseitigen. Hierdurch wird die bei wahlloser Verwendung des Isolierstoffes ein tretende Korrosionsgefahr stark verringert , unter Umständen sogar vollkommen vermie den.
Die Vorbehandlung des Isolierstoffes kann beispielsweise durch Auskochen oder Behan deln mit chemischen Mitteln erfolgen, wobei der Anteil der lösungsfähigen Bestandteile herabgesetzt wird. Hierbei kann. man sich zweckmässigerweise von vornherein solcher Ausgangsprodukte bedienen, die schon von Natur wenig lösbare Stoffe enthalten. Auch in diesem Falle ist der Grundgedanke, einen Isolierstoff grosser Reinheit zu erhalten.
Eine Vorhehandlung des Isolierstoffes kann jedoch auch in eine ganz andere Rich tung zielen. Man kann beispielsweise einen lös bare Anteile enthaltenden Isolierstoff benut zen, ihn jedoch an der der Metallschicht zu gekehrten Oberfläche vollkommen verschlie ssen oder mit einem Sperrfilter überziehen, welches den Durchtritt nur reiner Feuchtig keit zulässt, und gelöste Stoffe, die eine che mische Wirkung auf die Metallschicht aus üben können, zurückhält. Als solche Filter- bzw. Sperrschichten kommen unter anderem dünne Lackaufträge in Betracht.
Da Lack bei geeigneter Auswahl gute Isolations- und dielektrische Werte besitzt, ausserdem eine, wie die Untersuchungen zeigten, hervor ragende Wirkung im Sinne der Erfindung besitzt, kommt diese Möglichkeit bevorzugt bei dem Aufbau von elektrischen Kondensatoren in Betracht.
Es muss erwähnt werden, dass die Benut zung von Lackschichten für dielektrische Zwecke bekannt ist. Auch bei der Fertigung von sogenannten Metallpapierkondensatoren werden Lackschichten angewendet. Diese An wendung erfolgt jedoch aus andern Gründen und ist im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht vollständig, so dass der beabsichtigte Schutz durch die bisher bekannten Ausfüh rungen nicht gegeben wird.
Bei den bekann ten Metallpapierkondensatoren pflegt man auf der Oberfläche des dielektrischen Isolierstoff bandes, auf welche die Metallschicht nieder geschlagen wird, zuvor einen dünnen Lack auftrag anzubringen, der die Aufgabe hat, Poren und Unebenheiten der Unterlage zu verschliessen bzw. auszugleichen, so dass sieh eine völlig ebene Unterlage ergibt. Wird auf dieser die Metallschicht niedergeschlagen, dann können sich zudem Gegenbelag hin ge richtete Spitzen, die ohne Ausfüllung der Po ren und Unebenheiten entstehen würden, nicht ausbilden, wodurch eine erhöhte Durch bruchssicherheit geschaffen wird.
An dieser Stelle, also an der Berührungs fläche zwischen dem Träger und der auflie genden Metallschicht, wird daher eine Mass nahme getroffen, die im Sinne der Erfin dung wirksam sein könnte. Die Wirkung die ser Massnahme reicht jedoch, da sie nur un vollständig in Rücksicht. auf den gesamten Kondensator ist, nietet aus und lässt auch ihre doppelte Eigenschaft nicht erkennen.
Schich tet man nämlich in der v orbeschriebenen Weise hergestellte metallisierte Isolierstoff bänder zu einem Stapelpaket oder einem Wik- kelkörper zusammen, dann kommt auf die offene Oberfläche der Metallschicht eine Iso- lierstoffschicht zu liegen, die nicht im Sinne der Erfindung behandelt oder ausgestaltet ist. Das heisst. die Korrosionserscheinungen sind naeh wie vor vorhanden und beeinträchtigen die Wirksamkeit des Bauelementes.
Will man daher im Sinne der Erfindung einen wirksamen Korrosionsschutz schaffen, dann ist es notwendig, neben der an sich be kannten, auf der Oberfläche des Tragorgans angebrachten Laeksehicht auch noch jene Oberfläche des Isolierstoffes mit einer Lack- sehicht zu überziehen, die bei dem Zusammen schichten oder Zusammenwickeln der freien Oberfläche der Metallschieht zugekehrt ist. Der Bleiehe Erfolg ist auch dann gewährlei stet, wenn man statt dessen die offenliegende Metallschicht mit einem Lackauftrag versieht.
Die Verbesserungen, die durch die erfin dungsgemässen Massnahmen erzielt werden können, sind unter Umständen beträchtlich. Bei Metallpapierkondensatoren, die bei 801/o relativer Luftfeuchtigkeit bei 30 C gelagert wurden, ergab sich ein Abfall des elektrischen Leitwertes der Metallschichten bei nicht mit Lacküberzügen versehenen Papierdielektrika im Laufe von fünf Tagen von 54%. Hingegen wiesen erfindungsgemäss gestaltete Kondensa toren,
die unter den gleichen Verhältnissen mit den gleichen Ausgangswerten gelagert wurden, in der Bleiehen Zeit einen Abfall von * <B>8</B> % des Leitwertes auf. Da angenähert diese Prozentsätze mit. der Zerstörung der Bele gungen übereinstimmen, kann man erkennen, welch wesentliche Verbesserung durch die Er findung gegeben ist.
Es sei noch bemerkt, dass die vorgenannten Werte unter der Zer störung besonders günstigen Bedingungen er zielt wurden, so dass daraus nicht ein Schluss auf die Lebensdauer von imprägnierten und dicht eingebauten Metallpapierkondensatoren gezogen werden darf.
In der Zeichnung ist in der Fig.1 ein Querschnitt durch eine Wickellage eines so genannten einlagigen Kondensators darge stellt. a ist ein Isolierstoffband, auf welchem die an sich bekannte Lackschieht b und darauf die Metallschicht c aufgebracht ist.
Dieses metallisierte Band ist mit einem gleichartig aufgebauten Band d mit Laeksehicht e und Metallschicht f zusammengeschichtet, wobei je doch zwischen der Metallschicht f und der Unterseite des dielektrischen Bandes a ebenso wie zwischen Metallschicht c und der beim Wickelprozess darauf angeordneten Unterseite der Isolierschicht d je eine weitere Laekschutz- schicht g und h vorgesehen ist. Im vorliegen den Beispiel ist diese Schutzschicht jeweils auf der freien Metalloberfläche, also cg auf c und 1z auf f, aufgebracht.
In der Fig. 2 han delt es sich um einen sogenannten Mehrlagen-, und zwar einen Dreilagenkondensator. <I>i, k, 1,</I> na, <I>n,</I> o sind die dielektrischen Streifen einer Wickellage, p und q sind die beiden Bele- gungsschichten, .die auf<I>i</I> bzw.<I>m</I> jeweils un ter Zwischenlage einer Lackschicht r bzw. s aufgebracht sind.
Zur Verhinderung einer Korrosion der Metallsehichten sind nun Mittel und Massnahmen entsprechend der erfindungs gemässen Regel in Anwendung gekommen. 1's sind nämlich die Oberflächen der dielektri- schen Bänder, die beim Zusammenwickeln bzw. -schichten auf die freien Metalloberflä chen zu liegen kommen, nämlich<I>t</I> und<I>u,</I> je ebenfalls mit einem Lael,-überzug v und ?o überzogen.
Electrical device that has layers of insulating material and thin layers of metal. A body that is frequently used in the manufacture of electrical devices is a metallized layer of insulating material. The insulating 5toffteil. serves here dielectric. or insulation blankets, while the metal layer is used as a conductor or an equipotential surface.
Metallized insulating strips are used, for example, for shielding purposes when sheathing electrical lines or for building electrical capacitors or the like. The metal overlay tends to be relatively thin and, since the choice of noble metals is forbidden because of the cost price, it is made of base metal.
Ian has now often observed that these thin, base metal eyes, if no special precautions are taken, corrode heavily, i.e. are attacked and destroyed under the influence of gases and moisture. Since this simultaneously destroys the intended effect that the metal schielite is supposed to exert, this phenomenon is extremely undesirable.
In the case of electrical capacitors, in which dielectrically effective insulating strips with metal layers are wound or layered together, the influence of the environment is largely eliminated by the fact that they lie firmly on top of one another, the impregnation that is normally carried out and the good installation of the capacitor.
Nevertheless, if the capacitors have been in operation for some time, the metal layers are sometimes very heavily attacked and destroyed, which leads to a slow decrease in capacitance, an increase in the coating resistance and ultimately to a failure of the capacitor. Numerous studies have been made and many ways have been suggested to avoid this error, but none is a perfect solution.
The investigations which led to the present invention now revealed that the main evil, if not the starting point for the phenomena observed, is moisture. It can be proven that it is not the moisture. in itself causes the destruction of the thin metal layers, but is. they are the primary cause.
This is because the moisture dissolves any substances contained in the adjacent layers of insulating material and thus acquires a weakly acidic or weakly alkaline character, so that a chemical effect on the thin metal sheet is possible.
On the basis of this knowledge, it is now possible to specify various options for avoiding or at least greatly reducing the corrosion phenomena, even under the condition that moisture cannot be excluded.
This is because it is only necessary to construct the electrical device according to the invention in such a way that moisture containing substances dissolved from the insulating material is prevented from entering the metal layer. So it does not exclude moisture per se, which would only be possible with the greatest difficulty, but merely prevents moisture containing dissolved substances from coming into contact with the metal layer.
This can be achieved by using an insulating material to set up the electrical device, which is practically free of soluble substances. So you can select from existing insulating materials, under certain circumstances from those of the same group, those that are effective as a result of a practically meaningless content of soluble substances within the meaning of the invention. But you can also practically eliminate the soluble substances through a special pretreatment. As a result, the risk of corrosion occurring when the insulating material is used indiscriminately is greatly reduced, and in some cases even completely avoided.
The pretreatment of the insulating material can be done, for example, by boiling or treating with chemical agents, the proportion of the soluble components being reduced. Here can. it is advisable to use those starting products from the outset which naturally contain substances that are not very soluble. In this case too, the basic idea is to obtain an insulating material of great purity.
However, pre-treatment of the insulating material can also aim in a completely different direction. For example, you can use an insulating material containing soluble parts, but completely seal it on the surface facing the metal layer or cover it with a barrier filter that only allows pure moisture to pass through, and dissolved substances that have a chemical effect on the Metal layer from practicing can hold back. Such filter or barrier layers include thin layers of paint.
Since lacquer has good insulation and dielectric values with a suitable selection and, as the investigations have shown, also has an excellent effect within the meaning of the invention, this option is preferred for the construction of electrical capacitors.
It has to be mentioned that the use of lacquer layers for dielectric purposes is known. Coats of lacquer are also used in the manufacture of so-called metal paper capacitors. However, this application occurs for other reasons and is not complete in the context of the present invention, so that the intended protection is not provided by the previously known versions.
In the known metal paper capacitors, one wears on the surface of the dielectric insulating material tape, on which the metal layer is deposited, to apply a thin paint job beforehand, which has the task of closing or compensating for pores and unevenness of the substrate, so that you see a results in a completely flat surface. If the metal layer is deposited on this, then counter-coating towards ge directed peaks, which would arise without filling the pores and unevenness, can not be formed, whereby an increased breakthrough security is created.
At this point, ie at the contact surface between the carrier and the resting metal layer, a measure is therefore taken that could be effective in the sense of the invention. The effect of this measure is sufficient, however, as it is only incompletely considered. is on the entire capacitor, rivets and also does not reveal their dual properties.
Namely, if metallized insulating strips produced in the manner described are layered together to form a stacked package or a winding body, then an insulating material layer comes to lie on the open surface of the metal layer, which is not treated or configured in accordance with the invention. This means. the signs of corrosion are present as before and impair the effectiveness of the component.
Therefore, if you want to create effective corrosion protection within the meaning of the invention, then it is necessary, in addition to the known Laeksehicht applied to the surface of the support member, that surface of the insulating material with a layer of varnish to coat the layers together or wrapping the free surface facing the metal sheet. Lead success is guaranteed even if the exposed metal layer is coated with a layer of varnish instead.
The improvements that can be achieved by the measures according to the invention may be considerable. In the case of metal paper capacitors that were stored at 801 / o relative humidity at 30 ° C., there was a drop in the electrical conductivity of the metal layers of 54% in the course of five days in the case of paper dielectrics not provided with lacquer coatings. In contrast, capacitors designed according to the invention show
that were stored under the same conditions with the same initial values, showed a decrease of * <B> 8 </B>% of the conductivity during the lead time. Since these percentages are approximated with. the destruction of the occupancies match, you can see what a significant improvement is given by the invention.
It should also be noted that the aforementioned values were achieved under particularly favorable conditions under the destruction, so that a conclusion cannot be drawn from them about the service life of impregnated and densely built-in metal-paper capacitors.
In the drawing, a cross section through a winding layer of a so-called single-layer capacitor is Darge in Figure 1. a is an insulating tape on which the known lacquer layer b and on it the metal layer c is applied.
This metallized tape is layered together with a similarly structured tape d with a lye layer e and a metal layer f, but between the metal layer f and the underside of the dielectric tape a as well as between the metal layer c and the underside of the insulating layer d arranged thereon during the winding process Laekschutzschicht g and h is provided. In the present example, this protective layer is applied to the free metal surface, i.e. cg on c and 1z on f.
In Fig. 2 it is a so-called multi-layer, namely a three-layer capacitor. <I> i, k, 1, </I> na, <I> n, </I> o are the dielectric strips of a winding layer, p and q are the two covering layers that are on <I> i < / I> or <I> m </I> are each applied under the intermediate layer of a lacquer layer r or s.
To prevent corrosion of the metal layers, means and measures in accordance with the rule according to the invention have now been used. 1's are namely the surfaces of the dielectric strips that come to lie on the free metal surfaces when they are wound or layered together, namely <I> t </I> and <I> u, </I> each also with one Lael, coating v and? O coated.