CH345389A - Elektrische Einrichtung - Google Patents

Elektrische Einrichtung

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CH345389A
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Krawinkel Guenther H Ing Dr
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Krawinkel Guenther H Ing Dr
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029Processes of manufacture

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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description


  Elektrische     Einrichtung       Grundlage vorliegender Erfindung einer elektri  schen Einrichtung ist die Verwendung der Kraftwir  kung, die im elektrischen Feld an der Grenze zweier  Dielektrika mit verschiedenen     Dielektrizitätskonstan-          ten    auftritt und welche unter     anderem    unter dem  Namen Gradient     ##Effekt    (normal und transversal)  bekannt ist.

   Wie nachstehend beschrieben, kann die  an der Grenze zweier     Dielektrika    mit verschiedenen  Dielektrizitätskonstanten bzw. in einem Dielektrikum  im Bereich der Änderung der     Dielektrizitätskonstan-          ten    im elektrischen Feld auftretende elektrostatische  Kraftwirkung, d. h. der normale oder transversale  grad     #-Effekt    zur Durchführung von Sekundärprozes  sen bzw. zur Erzeugung von Arbeitsleistungen ver  wendet werden.

   Das elektrische Feld durchsetzt dabei  im Fall von zwei oder mehreren Schichten von flüs  sigen, gasförmigen oder festen Dielektrika diese senk  recht, schräg oder parallel zur Normalen der     Grenz-          flächen    der Dielektrika, wobei mindestens zwei der  aneinanderstossenden Dielektrika unterschiedliche     Di-          elektrizitätskonstanten    haben.  



  Im Fall eines     Dielektrikums    ist dieses eine polare  Substanz mit molekularem     Dipolmoment    und ent  sprechender Abhängigkeit seiner     Dielektrizitätskon-          stanten    von der     wirksam    werdenden elektrischen  Feldstärke, wobei die zufolge des grad     #-Effektes    in  einem örtlich veränderlichen Feld im Innern der  dielektrischen Substanz wirksam werdende Kraftwir  kung zur Betätigung von sekundären Prozessen bzw.  zur Erzeugung von Arbeitsleistungen verwendbar ist.

      Die erfindungsgemässe elektrische Einrichtung  zeichnet sich dadurch aus, dass sie Mittel zum Her  stellen eines elektrischen Feldes besitzt, in welchem  Feld mindestens zwei Orte mit bei vorhandenem  Feld verschiedener Dielektrizitätskonstante vorhanden  sind, und dass sie Mittel aufweist, um die infolge die-    ser Orte verschiedener Dielektrizitätskonstante auf  tretende elektrostatische Kraftwirkung auszunutzen.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des  Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt:  Fig. 1 eine schematische Darstellung der an der  Grenzfläche zweier     Dielektrika    auftretenden Kräfte,  Fig. 2 einen Schnitt durch das erste Beispiel, und  zwar ein Relais,  Fig.3 einen Schnitt durch den obern Teil eines  Relais etwas anderer Ausführung,  Fig.4 einen Schnitt durch eine Anordnung, bei  der der transversale grad     #-Effekt    in einem polaren  Dielektrikum wirksam wird,  Fig.5 eine andere Art der Kontaktgabe für ein  Relais nach Fig.

   2,  Fig.6 einen Schnitt durch ein auf dem     transver-          salen    grad     a-Effekt    im polaren     Dielektrikum    beruhen  des     elektrostatisches    Relais,       Fig.    7 einen Teilschnitt durch die Membran dieses  Relais in grösserem Massstab und       Fig.    8 einen Schnitt durch eine Einrichtung zur  Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung mittels des       grade-Effektes    in polaren Substanzen.  



       Fig.    1 zeigt das     Prinzip    des Gradient     E-Effektes.     Zwei     Dielektrika    mit den     Dielektrizitätskonstanten        El     bzw.     -z    werden von dem elektrischen Feld F durch  setzt.

       An    ihrer     Grenze    tritt eine Kraftwirkung P auf,  die unabhängig von der elektrischen Feldrichtung  vom     Dielektrikum    mit der höheren     Dielektrizitäts-          konstanten    zum     Dielektrikum    mit der kleineren     Di-          elektrizitätskonstanten    gerichtet ist. In     Fig.    1 ist     als     Beispiel angenommen, dass     -i    grösser als     82    ist, wo  durch sich die Pfeilrichtung von P unabhängig von  der Feldrichtung von F ergibt.

   Die Ausnutzung dieses  Gradient     E-Effektes    (normal wie im Beispiel der     Fig.    1  oder auch     transversal)    ermöglicht es, elektrostatisch  betriebene Einrichtungen zu schaffen, die eine grosse      Spannungssicherheit und mechanische     Stabilität,    bei  einfachem Aufbau, aufweisen.  



  Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfin  dung, wobei zur besseren Verdeutlichung die Mass  stäbe der einzelnen Bauteile gegeneinander verzerrt  sind. Zwischen zwei Körpern 1 und 2 aus Isolierstoff  (gepresster Kunststoff wie Polystyrol oder ähnliches)  befindet sich eine Membran 3 aus Isolierstoff, zum  Beispiel Kunststoffolie aus Cellulosehydrat, Poly  äthylen, Polyvinylchlorid, Styroflex, Terylen oder  andern zu Folien verarbeitbaren Kunststoffen, ge  gebenenfalls mit Beimischungen von gemahlenem  Rutil oder ähnlichen Stoffen, durch welche Bei  mischung die Erzeugung einer gewünschten     Dielektri-          zitätskonstanten    der Folie ermöglicht wird.

   Links  und rechts von der Membran 3 besitzen die isolieren  den Tragekörper 1 und 2 Vertiefungen, auf deren  Boden sich     Metallbelegungen    4 und 5 befinden, die  mechanisch oder durch bekannte Metallisierungs  verfahren erzeugt werden. Die beiden Belegungen 4  und 5 sind zu den beiden Kontaktschlüssen 6 und 7  geführt. In dem Zwischenraum zwischen der Mem  bran 3 und dem Tragekörper 1 befindet sich ein in  sich bewegliches, d. h. ein flüssiges oder gasförmiges  Dielektrikum mit der Dielektrizitätskonstante K1. In  dem Zwischenraum zwischen der Membran 3 und  dem Tragekörper 2 befindet sich ein flüssiges oder  gasförmiges Dielektrikum mit der Dielektrizitäts  konstante K3. Der Isolierstoff der Membran 3 hat die  Dielektrizitätskonstante K2.

   Es soll nun K1 grösser  als     K2    und     K2    höchstens gleich, vorzugsweise aber  grösser als K3 sein. Besteht nun durch Gleich- oder  Wechselspannungsanschluss an den Klemmen 6 und 7  zwischen den Metallbelegungen 4 und 5 ein die ver  schiedenen Dielektrika durchsetzendes elektrisches  Feld gleich welcher Richtung, so entsteht bei Kl>K2  an der linken Grenzschicht der Membran 3 eine  Kraftwirkung auf die Membran, die in Fig.2 von  links (K1) nach rechts (K2) gerichtet ist, und an der  rechten     Grenzschicht    der Membran 3 entsteht bei  K2> K3 eine Kraftwirkung auf die Membran, die  auch von links (K2) nach rechts (K3) gerichtet ist.

    Das heisst, im Fall K1> K2> K3 wirken an der linken  und rechten Grenzschicht der Membran auf     diese     gleichgerichtete Kräfte, die die Isolierstoffmembran in  dem Zwischenraum zwischen den Tragekörpern 1  und 2 nach rechts durchbiegen. Zur Erzielung opti  maler Kraftwirkung auf die Membran haben an einer  Grenzschicht zasammenstossende Dielektrika jeweils  Dielektrizitätskonstanten, die im Verhältnis 3 zu 1  stehen.  



  Die sich nach rechts durchbiegende Membran 3  übt nun auf das flüssige oder gasförmige in sich be  wegliche Dielektrikum (K3) im Zwischenraum zwi  schen der Membran 3 und dem Tragekörper 2 einen  Druck aus, während auf das flüssige oder gasförmige  Dielektrikum (K1) im Zwischenraum zwischen der  Membran 3 und dem Tragekörper 1 ein Zug aus  geübt wird. Diese Druck- bzw. Zugkräfte auf die  Dielektrika übertragen sich durch kleine Öffnungen 8    in den Metallbelegungen 4 und 5, die sich in den  Tragekörpern 1 und 2 erweiternd fortsetzen in Aus  gleichsräume der Dielektrika, die, wie in Fig. 2 bei  spielsweise gezeigt, an der jeweiligen Rückseite der  Tragekörper 1 und 2 zwischen diesen und Abschluss  deckeln 9 und 10 gebildet sind. Die gesamte Anord  nung wird dabei,, wie in Fig.2 angedeutet. durch  durchgehende Schrauben oder Nieten (Hohlnieten) 11  zusammengehalten.

   Diese Ausgleichsräume sind nun  durch ein Rohr 12 aus Isolierstoff miteinander ver  bunden, das bei zwei weiten     Ansätzen    links und  rechts einen Mittelteil geringer Weite hat. Der     über-          gang    von dem engen Mittelteil des Rohres 12 zu  den weiten Aussenteilen erfolgt, wie in     Fig.2    dar  gestellt, durch die beiden eingezogenen Öffnungen 13.  In dem engen Mittelteil des Rohres 12 befindet sich  ein     beweglicher    Körper, zum Beispiel Quecksilber  faden 14 oder auch eine Quecksilberkugel bzw. eine  sonstige Metallkugel mit einem Durchmesser gleich  der Rohrweite.

   Ausserdem ist das Kunststoffrohr in  diesem Teil mit zum Beispiel     eingepressten    Metall  kontakten 15, 16, 17 versehen bzw. es sind, wie in       Fig.5    dargestellt, im Fall der Verwendung einer  Quecksilberkugel 14, die Metallkontakte 15, 15' und  16, 16' vorgesehen. In der Ruhelage der Membran 3  möge sich der Quecksilberfaden bzw. die Queck  silberkugel 14 in der gezeichneten Lage auf der  rechten Seite des verengten Rohrteils befinden.

   Wird  nun die Membran durch die oben beschriebenen  Kraftwirkungen des     grade-Effektes    zufolge einer an  die Kontakte 6 und 7 angelegten Gleich- oder Wech  selspannung in     Fig.2    nach rechts durchgebogen, so  übertragen sich die     Zug-        bzw.    Druckkräfte auf die  flüssigen oder     gasförmigen        Dielektrika    links     (K,)     und rechts     (K3)    durch die Öffnungen 8 mit den  zwecks Verringerung des Reibungswiderstandes sich  erweiternden Durchlässen schliesslich durch die     öff-          nungen    13 auf den     Quecksilberfaden    14,

   der durch  diese Kraftwirkung von rechts nach links in     Fig.2     bzw.     Fig.5    bewegt wird. Hierbei wird durch die  Transformierung einer kleinen Bewegung einer gro  ssen Fläche (Membran 3) in eine entsprechende grö  ssere Bewegung einer     kleinen    Fläche (Oberfläche des       Quecksilberfadens    14) eine derartige Verschiebung  des     Quecksilberfadens    14 in dem verengten Mittelteil  des Rohres 12 bewirkt,. dass der in der Ruhelage  zwischen den Kontakten 16 und 17 kontaktschlie  ssende Quecksilberfaden nunmehr zwischen den Kon  takten 15 und 16     Kontaktschluss    herstellt und den       Kontaktschluss    zwischen den Kontakten 17 und 16  unterbricht bzw.

   dass bei der Anordnung nach     Fig.    3  die in der Ruhelage zwischen den Kontakten 16, 16'  kontaktschliessende Quecksilberkugel nunmehr zwi  schen den Kontakten 15, 15'     Kontaktschluss    her  stellt und den     Kontaktschluss    zwischen den Kon  takten 16, 16' aufhebt.  



  Die zur Betätigung des Relais erforderliche  Leistungsaufnahme ist bestimmt durch die Grösse der  Kapazität zwischen den Belegungen 4 und 5. Der  Leistungsaufwand zur Betätigung eines Arbeitskon-           taktes    liegt dabei um Grössenordnungen unter dem  Leistungsaufwand eines durch elektromagnetische  Wirkung betätigten Arbeitskontaktes. Der Leistungs  aufwand zur Aufrechterhaltung eines Schaltzustandes  ist Null, da die potentielle Energie der elektrischen  Spannung hier in die potentielle Energie einer  Lage   umgewandelt wird. Wegen des völligen Abschlusses  aller wirksam werdenden Teile nach aussen unterliegt  die Anordnung keinen Einflüssen der Luftfeuchtig  keit oder Verstaubung und erfordert dementsprechend  nur verminderte Pflege.  



  Es kann die Kraftwirkung des grad     #-Effektes    auf  die dielektrische Membran, zur Betätigung der An  ordnung, gegebenenfalls nur an einer     Grenzfläche,     das heisst in ihrer Wirkung auf die Membran ent  sprechend verringert angewandt werden, indem nur  an einer Grenzfläche der Membran eine Änderung der  Dielektrizitätskonstante stattfindet.

   In diesem Fall  kann, wie in Fig. 3 - die die Tragekörper 1, 2 und  die Membran 3 der Fig. 2 als Ausschnitt noch einmal  zeigt - dargestellt ist, zum Beispiel die Metall  belegung 4 vom Tragekörper 1 auf die Membran  vorgezogen werden, wobei die Verringerung der  Kraftwirkung auf die dielektrische Membran durch  die nunmehr einseitig wirkende Kraft des grad     #-          Effektes    an der rechten Membranfläche (K2>K3),  durch die Verringerung des Abstandes der Belegun  gen 4 und 5 teilweise ausgeglichen wird, wobei in  solcher Anordnung die Wirkung des grad     #-Effektes     auf die Membran auch noch durch die bekannte  elektrostatische Anziehung der beiden Elektroden  unterstützt wird.  



  Wir haben bisher Beispiele mit ausschliesslich  normalem grad     #-Effekt    gezeigt.  



  Eine Anwendung des transversalen grad     #-Effek-          tes    kann in der Form erfolgen, dass ein Luftkondensa  tor bis zu einer gewissen Standhöhe mit einem       Dielektrikum    grosser     Dielektrizitätskonstante    gefüllt  wird, wobei dann der transversale grad     #-Effekt    die  Standhöhe in Anhängigkeit von der angelegten Span  nung     beeinflu#t    und diese Standhöhenänderung mit  tels kommunizierender Röhren zu Schaltmassnahmen  bzw. zur Spannungsmessung benutzt wird.  



  Fig.4 zeigt als weiteres Beispiel eine Anordnung,  bei der der transversale grad     #-Effekt    in polaren  Dielektrika wirksam wird. Im Gegensatz zu früheren  Anordnungen sind hier die Belegungen 4 und 5 schräg  zueinander gestellt, so dass das elektrische Feld zwi  schen 4 und 5 in Fig.4 von oben nach unten in  seiner Stärke zunimmt, das heisst örtlich veränderlich  ist. Das Dielektrikum 19 zwischen den Belegungen  möge nun eine polare Substanz sein, deren molekula  res     Dipolmoment    und     damit    deren     Dielektrizitäts-          konstante    K (F) sich in Abhängigkeit von der elek  trischen Feldstärke F ändert.

   Hierdurch tritt senk  recht zur Richtung der Feldstärke (transversaler  Effekt) ein Gradient der     Dielektrizitätskonstanten    im  Dielektrikum der Fig.4 auf, der eine Kraftwirkung  des Dielektrikums mit einer die Flüssigkeit auf  stauenden Wirkung hervorruft. Infolge des Druck-         ausgleiches    innerhalb der Flüssigkeit entsteht hierbei  eine Druckwirkung bzw. Zugwirkung in den Rohr  ansätzen 12 mit zum Beispiel den oben schon dar  gestellten Folgen.  



  Die Abhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten  von der elektrischen Feldstärke bei polaren Substan  zen kann, zum Beispiel in der Anordnung nach     Fig.    2,  bei Anwendung solcher Substanz als eines der Aussen  dielektrika durch den dann     feldstärkenabhängigen     Wert des     Verhältnisses    der     Dielektrizitätskonstanten     an der einen Grenzfläche der Membran 3 zur     Lineari-          sierung    der resultierenden Kraftwirkung an der  Membran bzw. zu deren Begrenzung oder sogar  Richtungsumkehr verwendet werden.  



  Die schon beschriebenen Anwendungen des       grad,--Effektes    sind zum Beispiel auch unmittelbar  zur statischen Spannungsanzeige verwendbar, indem  zum Beispiel die von der angelegten Spannung be  stimmte Lage des oben erwähnten Quecksilberfadens  innerhalb der hier zweckmässig als     Kapillarrohr    aus  zubildenden Rohrverengung des Rohres 12 (siehe       Fig.2)    als geeichtes Mass für die angelegte Spannung  dient.  



       Fig.    6 zeigt eine auf dem     transversalen    grad     ,--          Effekt    in polaren Substanzen beruhende elektrostati  sche Einrichtung. Die Körper 19, 20, 21 ebenso wie  die Ringpaare 22 und 23 bestehen zum Beispiel aus  einem wenig elastischen Kunststoff. Die in Form  einer Kugelkalotte ausgearbeitete     Innenfläche    des  Körpers 21 ist metallisiert (24), und diese     Metallisie-          rung    ist zum     Aussenanschluss    25 ,geführt.

   Zwischen  den Ringen 22 und 23 befindet sich eine elastische       Kunststoffolie    26     (Cellulosehydrat,        Terylen,        Styro-          flex    oder Polyäthylen). Auf dieser Folie 26 ist     als     Beispiel einer     Anwendung    der Einrichtung ein Re  laiskontakt 27 angebracht, der über eine     Metallisie-          rung    auf der Folie an den Aussenkontakt 28 geführt  ist. Dem Kontakt 27 steht der auf dem Zwischen  stück 29 montierte     Relaisgegenkontakt    30 gegenüber.  Der Kontakt 30 ist an den     Aussenanschluss    31 ge  führt.

   Ein wesentlicher Bestandteil dieser für ver  schiedene Anwendungen geeigneten     Membraneinrich-          tung    ist ,die zwischen dem Stück 21 und dem Ring 23  eingespannte, die     Kugelkalotte    des Stückes 21 in  ihrem obern Teil bedeckende Membran 32. In einem  Ausschnitt     (Fig.7)    ist diese Membran noch einmal       herausgezeichnet.    Sie besteht aus einer elastischen  Kunststoffolie 33, auf der eine     Metallisierung    34  durch Verdampfung oder sonstige geeignete Mittel  aufgebracht ist.

   Auf dieser     Metallisierung    ist eine  weitere Isolierschicht 35 aufgebracht, die dann mit  der gespannten Folie auf der metallisierten     Kugel-          kalotte    des Stückes 21 aufliegt. Die Dicke der Isolier  schicht 35 bestimmt dabei im wesentlichen die  Empfindlichkeit der Einrichtung. Die Schicht 35  kann zum Beispiel durch Verdampfung etwa von       Siliciumoxyd    oder auch durch eine dünne     Kunststoff-          folie    gebildet werden. Als Material der Isolierschicht  35 wählt man     in    der als Beispiel angegebenen Anord-      nun g ein solches mit nicht zu hoher Dielektrizitäts  konstante.  



  Durch die zunächst offenen Ansätze 38 und 39  wird in den Raum zwischen den Membranen 32  und 26 eine Flüssigkeit (zum Beispiel Nitrobenzol)  eingefüllt, und es wird durch die ebenfalls zunächst  offenen Ansätze 41 und 42 eine polare Substanz mit  molekularem     Dipolmoment    (zum Beispiel getrock  netes Nitrobenzol) in sämtliche Hohlräume eingefüllt.  In dem Basisstück 21 befinden sich zu diesem Zweck  die Durchbrüche 43 und 44. Durch die Durchbrü  che 43 wird dabei der verbleibende Raum zwischen  der Membran 32 und der metallisierten Kugelkalotte  des Stückes 21 völlig mit Nitrobenzol gefüllt.  



  Zum Betrieb dieser elektrostatischen Membran  einrichtung wird die Betätigungsspannung an die  Aussenanschlüsse 37 und 25 angelegt, wodurch zwi  schen den     Metallelektroden    34 und 24 ein von innen  nach aussen in der Feldstärke abnehmendes elektri  sches Feld entsteht. Durch diese örtlich veränderliche  elektrische Feldstärke entsteht nun in dem aus pola  rem Material mit molekularem     Dipolmoment    beste  henden Dielektrikum 45 eine Kraftwirkung, die bei  geeigneter Dimensionierung in diesem flüssigen Di  elektrikum einen Staudruck von aussen nach innen  hervorruft.

   Hierdurch wird die Membran 32 an  gehoben und über das hier als     Übertragungsmittel     vorgesehenen Flüssigkeitskissen 46 zwischen den  Membranen 32 und 26 auch die Membran 26 an  P     01        hoben,        wodurch        i        m        vorliegenden        Beispiel        dann          Relaiskontaktschluss        zwischen    den Kontakten 27 und  30 hergestellt wird.  



  Die beschriebenen Einrichtungen bedeuten wegen  ihres gegenüber dem bekannten, um Grössenordnun  gen erniedrigten     Steuerleistungsbedarfes    bei vermin  dertem betrieblichem     Pflegeaufwand    einen substan  tiellen technischen Fortschritt. Die Anwendungsmög  lichkeiten in der Niederspannungstechnik, Stark- und  Hochspannungstechnik sowie in jeder Art der Steue  rungstechnik, Speichertechnik und Energieumsetzung  sind offensichtlich.  



  Als weiteres Beispiel für die Nutzbarmachung .der  Kraftwirkungen, die in aus polaren Substanzen mit  molekularem     Dipolmoment    bestehenden     Dielektrika     unter der Einwirkung     örtlich    veränderlicher elektri  scher Felder auftreten, zeigt     Fig.8    das Grundsätz  liche einer Anordnung zur Herstellung einer Flüssig  keitsströmung mittels der zur Verwendung vor  geschlagenen elektrostatischen Wirkungen.

   In dem  Zwischenraum zwischen den metallischen oder an  ihrer     Oberfläche        metallisierten    Körpern 47 und 48  möge sich ein     flüssiges        Dielektrikum    49 vorstehend  beschriebener     Art    (zum Beispiel getrocknetes     Nitro-          benzol)    befinden. Die     Metalloberflächen    der Körper 47  und 48 werden an eine elektrische Spannung (Betäti  gungsspannung) gelegt.

   Wegen der     sägezahnförmigen     Gestalt des im Querschnitt gezeigten Körpers 48  entsteht im flüssigen     Dielektrikum    49 zwischen den  Körpern 47 und 48 eine in jeder Stufe gleichmässig  von links nach rechts zunehmende elektrische Feld-    stärke. Hierdurch wird das     Dielektrikum    mit moleku  larem     Dipolmoment    in jeder Stufe von links nach  rechts zunehmend     polarisiert,    und es werden     die     molekularen Dipole des     Dielektrikums    von links nach  rechts in jeder Stufe zunehmend durch das elektri  sche Feld ausgerichtet.

   Von der Ausrichtung der  molekularen Dipole ist nun die     Dielektrizitätskon-          stante    des     Dielektrikums    abhängig, so dass sich als  Folge der örtlich veränderlichen Feldstärke im flüssi  gen     Dielektrikum    eine örtlich veränderliche     Dielektri-          zitätskonstante    einstellt.

   Da die jeweilige     Dielektri-          zitätskonstante    vom Quadrat der Feldstärke abhängt,  tritt der Effekt der sich in     Fig.    8 in jeder Stufe ver  änderlich einstellenden     Dielektrizitätskonstante    im  flüssigen     Dielektrikum    zwischen den Körpern 47 und  48 in gleicher Weise bei angelegter Gleichspannung  wie Wechselspannung auf.

   Zufolge der sich in jeder  Stufe der     Fig.8    von links nach rechts stetig ver  ändernden     Dielektrizitätskonstante    des flüssigen     Di-          elektrikums    zwischen den Körpern 47 und 48 ent  steht nun in jeder Stufe in diesem     Dielektrikum    ein       transversaler        grade-Effekt,    d. h. in jeder Stufe ent  steht im flüssigen     Dielektrikum    eine Kraftwirkung  (Staudruck) senkrecht zur elektrischen Feldstärke.

    Durch diesen Staudruck in allen Stufen des Körpers  48 entsteht im     flüssigen        Dielektrikum    49 eine Strö  mung, die .sich zum Beispiel durch die Rohransätze  50 und 51 in     Fig.    8 schliessen möge.

   Hinsichtlich der  Druckwirkung auf die gesamte Strömung des flüssigen       Dielektrikums    addieren sich dabei die Staudrücke in  den einzelnen Stufen der     Fig.    8, denn beim     Übergang     der Flüssigkeitsmoleküle von der Stelle grösster Feld  stärke einer Stufe mit entsprechend starker Orientie  rung der Moleküle in die Stelle geringster Feldstärke  der folgenden Stufe tritt praktisch sofort wieder eine  entsprechend grössere Unordnung der Molekülrich  tungen mit entsprechender Folge für die wirksame       Dielektrizitätskonstante    des     Dielektrikums    ein.  



  Die in     Fig.    8 prinzipiell dargestellte Anordnung  mehrerer nacheinander vom flüssigen     Dielektrikum     durchströmter Stufen oder Kammern führt durch die  Addition der einzelnen Staudrücke hinsichtlich der       Flüssigkeitsströmung    zu einer Hochdruckeinrichtung.  



  Werden durch mehrere parallel wirkende elektro  statische Strömungskammern Einzelströmungen her  gestellt, die in einem äussern Verbindungsweg zu  einem Gesamtstrom vereinigt werden, so entsteht  offensichtlich eine     Niederdruckeinrichtung    hinsicht  lich des strömenden flüssigen     Dielektrikums.     



  Anordnungen, bei denen das     flüssige        Dielektri-          kum    mit polaren     D.ipoleigenschaften    durch wahlweise  an die elektrische Betätigungsspannung gelegte elek  trostatische Strömungskammern meiner gemeinsamen  Aussenverbindung für das flüssige     Dielektrikum    in  einer oder in     -entgegengesetzter    Richtung in Strömung  versetzt wird, liegen auf der Hand.  



  Die in den elektrostatischen Strömungskammern  dem flüssigen     Dielektrikum    durch Orientierung seiner  Moleküle vom angelegten elektrischen Feld zugeführte  Energie setzt sich über den     grad        e-Effekt    nur teilweise      in den die Strömung hervorrufenden Staudruck um.  Ein geringer Teil der vom elektrischen Feld auf  gebrachten Energie setzt sich, infolge der innern Rei  bung des flüssigen Dielektrikums, auch in Wärme um.  Es ist deshalb zweckmässig, das flüssige Dielektrikum  zwischen Austritt aus und Eintritt in die Strömungs  kammern, gegebenenfalls auch durch Kühlung der  Elektroden in den Kammern laufend zu kühlen.

   Eine  solche Kühlung, die auch selbsttätig als     adiabatischer     Kühlprozess ablaufen kann steigert allgemein die  durch das örtlich veränderliche elektrische Feld im       Dielektrikum    hervorgerufene Kraftwirkung mit ihrer  Staudruckwirkung.  



  Die durch elektrostatische Strömungskammern  hervorgerufene Flüssigkeitsströmung kann zum Bei  spiel zum Antrieb eines Turbinenrades 52 dienen oder  auch in beliebiger anderer Weise zur Erzeugung einer  verwertbaren Arbeitsleistung herangezogen werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Elektrische Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Herstellen eines elektrischen Fel des besitzt, in welchem Feld mindestens zwei Orte mit bei vorhandenem Feld verschiedener Dielektrizitäts- konstante vorhanden sind, und dass sie Mittel auf weist, um die infolge dieser Orte verschiedener Di- elektrizitätskonstante auftretende elektrostatische Kraftwirkung auszunutzen. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das elektrische Feld mindestens zwei Schichten von Dielektrika aufweist, wobei min destens zwei aneinanderstossende Dielektrika unter schiedliche Dielektrizitätskonstante haben. 2.
    Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die der Herstellung des elektrischen Feldes dienenden Mittel derart ausgebildet sind, dass ein örtlich veränderliches inhomogenes Feld besteht und dass das Dielektrikum eine polare Substanz mit molekularem Dipolmoment und entsprechender Ab hängigkeit seiner Dielektrizitätskonstante von der wirksam werdenden elektrischen Feldstärke ist. 3.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an eine Membran, zum Beispiel aus Kunststoff, als Teil des Dielektrikums mindestens einseitig ein anderes Di- elektrikum nicht festen Aggregatzustandes anschliesst, wobei mindestens an einer der Grenzflächen der Membran ein Sprung der Dielektrizitätskonstante vorliegt, der im elektrischen Feld eine vom Gebiet höherer zum Gebiet niedrigerer Dielektrizitätskon- stante gerichtete Kraftwirkung auf die Membran wirk sam werden lässt. 4.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Her stellen des örtlich veränderlichen Feldes plattenför- mige Elektroden vorhanden sind. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatisch hervorgerufenen Druckzustände im polaren Dielektrikum eine Membran verschieden stark durchbiegen. 6.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem flüssigen Dielektrikum mit molekularem Dipolmoment elektrostatisch hervorgerufenen Druck zustände zur Herstellung einer Strömung des flüssi gen Dielektrikums dienen (Fig. 4, 8). 7.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Strömung des flüssigen Dielektrikums mehrere Kammern durchsetzt werden, in denen je weils durch das in Abhängigkeit des Ortes sich än dernde elektrische Feld dem Dielektrikum mit mole kularem Dipolmoment elektrostatisch eine Antriebs komponente in Richtung der Strömung erteilt wird. B.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2, 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrostatische Strömungskammern bezüglich der Strömung parallel wirkend einen Ge samtstrom des flüssigen Dielektrikums hervorrufen. 9. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2, 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch elektrostatische Strömungskammern eine, gegebenenfalls in sich geschlossene Strömung des flüs sigen Dielektrikums hergestellt wird, und gegebenen falls Mittel vorhanden sind, durch die das Dielektri- kum einem Kühlprozess unterliegt. 10.
    Einrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2, 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung des flüssigen Dielektrikums eine Arbeitseinrichtung, zum Beispiel ein Turbinenrad, betreibt.
CH345389D 1954-06-03 1955-05-13 Elektrische Einrichtung CH345389A (de)

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DE100155X 1955-01-10

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2554872A1 (de) * 1974-12-10 1976-06-16 Anvar Elektret-relais

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2554872A1 (de) * 1974-12-10 1976-06-16 Anvar Elektret-relais

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