DE1097036B

DE1097036B - Elektrolytischer Kondensator

Info

Publication number: DE1097036B
Application number: DET5701A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Reinhard Tandler
Original assignee: MARIA STEINER GEB FUESSEL
Current assignee: MARIA STEINER GEB FUESSEL
Priority date: 1952-02-02
Filing date: 1952-02-02
Publication date: 1961-01-12

Description

Elektrolytischer Kondensator Es sind bereits elektrolytische Ventile bekannt, bei denen die eine Elektrode in dem mit Elektrolyt gefüllten Behälter angeordnet ist, während eine zweite Elektrode sich in einem am Gehäuseoberteil befestigten unten offenen Innenbehälter befindet. Die Elektroden tragen jedoch keine Deckschichten, so daß durch die angelegte Spannung der Elektrolyt unter Gasentwicklung zersetzt wird. Das Gas steigt in den Innenbehälter hoch, verdrängt den Elektrolyten und verringert somit die Kontaktfläche zwischen Elektrolvten und der inneren Elektrode. Dadurch wird der @NTiderstand der Zelle während des Betriebes laufend erhöht, und der durch die Zelle fließende Strom nimmt ab. Diese Ventile dienen zur Strombegrenzung. Ferner sind elektrolytische Kondensatoren mit mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Behältern bekannt, die jedoch der Isolation der einzelnen Kondensatorwickel voneinander dienen. Außerdem gibt es Elektrolytkondensatoren, die in einem Behälter mit gewellter Wand untergebracht sind. Dieser Behälter kann sich unter dem Druck entwickelnder Gase in einen äußeren Behälter ausdehnen.
Die bekannten Elektrolytkondensatoren eignen sich nicht für Dauerbetrieb mit höheren Wechselspannungen. Der hohe Verlustwinkel des Kondensators führt bei Wechselspannungsbetrieb zur Tempererhöhung. Mit steigender Temperatur nimmt wiederum der Verlustwinkel zu, bis schließlich eine Art Kettenreaktion aus Verlustwinkel- und Temperaturanstieg zur Zerstörung, des Kondensators führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die genannte Kettenreaktion bei Elektrolytkondensatoren selbsttätig zu unterbrechen und ihn dadurch für Dauerwechselspannungsbetrieb geeignet zu machen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das aus formierten Elektroden sowie gegebenenfalls Abstandshaltern zusammengebaute Kondensatorelement in einem Innenbehälter untergebracht ist, der ganz oder teilweise mit Tränkelektrolyten gefüllt ist und mit dem Gehäuse kommuniziert.
Bei Wechselspannungsbetrieb kann sich das Kondensatorelement bis zum Siedepunkt des Elektrolyten erwärmen. Der Elektrolyt verdampft hierbei, der Dampf steigt nach oben und verdrängt den Elektrolyten aus dem Innenbehälter und dem Kondensatorelement in das äußere Gehäuse. Der Strom wird entweder hierbei so lange unterbrochen, bis kalter Elektrolyt aus dem Gehäuse in den inneren Behälter eindringt, oder der Strom sinkt so weit ab, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Wärmeaufnahme und Wärmegabe eingestellt hat.
Damit der Elektrolyt leicht aus dem Kondensatorelement verdrängt werden kann, wird als Abstandshalter zweckmäßig ein Glasgewebe verwendet. Ferner wird vorteilhaft ein Methylglykol enthaltender Elektrolyt verwendet; da Methylglykol einen niedrigen Siedepunkt hat, wird durch ihn die Siedetemperatur des Elektrolyten herabgesetzt. Außerdem wird ein die Deckschichtelektroden rasch benetzender Elektrolyt, insbesondere ein Naphthol (C,0 H7 O H) oder Phenol (C6 H5 O H) enthaltender Elektrolyt verwendet. Das Kondensatorelement wird dann sofort beim Einströmen des Elektrolyten imprägniert.
Weiterhin wird zur Vermeidung eines etwaigen. Angriffes der formierten Deckschicht durch den Elektrolyten bei höherer Temperatur dem Elektrolyten feinverteiltes Aluminiumoxyd zugesetzt. Das Oxyd würde zuerst gelöst, bevor das kristalline Aluminiumoxyd der Deckschicht angelöst werden könnte.
Für hohe Betriebstemperaturen verwendet man vorteilhaft einen Elektrolyten mit 80 bis 90% Naphthol, 10 bis 20% Glykol, 0,2 bis 2% Ätzalkali. Dieser Elektrolyt hat jedoch bei Zimmertemperatur einen sehr hohen Widerstand und der Kondensator dadurch eine kleine Kapazität. Dieser Kondensator wird daher vorteilhaft von einem Elektrolytkondensator mit bei Zimmertemperatur betriebsfähigen Elektrolyten umgeben. Der innere Kondensator erhält dann durch die Wärmewirkung des äußeren seine Kapazität und Betriebsfähigkeit. Schließlich läßt sich die Siedetemperatur des Elektrolyten durch Einstellung eines Unter- oder Überdruckes verändern und dem jeweiligen Bedarfsfall anpassen. Ferner kann durch Einschließen eines Luftvolumens über dem Elektrolyten im Innenbehälter der Temperaturkoeffizient der Ka= pazität geändert werden, da bei Betrieb das Gasvolumen sich durch Erwärmung ausdehnt und dementsprechend der l?lektrolyt aus dem Innenbehälter verdrängt wird. Die Kapazität -sinkt bei steigender Temperatur, der Kondensator hat dann einen negativen Temperaturkoeffizienten der Kapazität.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kondensators ist in der Zeichuung.dargestelit' Das aus formierten Elektroden 3 und Abstandshaltern 17 zusammengebaute Kondensatorelement ist in dem Innenbehälter 1 untergebracht, der ganz oder teilweise mit dem Tränkelektrölyten 2 gefüllt ist, und mit dem Gehäuse 8 koinmtfniziert.-'Das Kondensatorelement 3 ist in an sich bekannter Weise über einen Dorn 5 gewickelt. Dieser Dorn ist mittels einer Gewindemutter 6 und -entsprechendem Gewinde 7 an dem Deckel 4 des Gehäuses 8 befestigt.
Mittels der mit Ventilen 9 und 10 versehenen Leitungen kann über dem Elektrolyten im Kondensator ein Unterdruck oder auch gegebenenfalls ein Überdruck eingestellt werden. Ferner sind die elektrischen Anschlußleitungen 11, 12 mittels der Gewindemuttern 13 und 14 am Deckel 4 befestigt und bei 15 und 16 mit den formierten Anschlußfahnen des Kondensators verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Innenbehälter 1 vollständig mit Elektrolyt 2 gefüllt, während im äußeren Gefäß 8 nur der untere Teil vom Elektrolyten bedeckt ist. Der Höhenunterschied des Elektrolytexi zwischen Gehäuse 8 und inneren Behälter 1 kann mittels der mit Ventilen 9 und 10 versehenen Leitungen durch Unterdruck eingestellt werden. Nach dem Anlegen der Wechselspannung an die Anschlüsse 11 und 12 fließt der Strom durch das Kondensatorelement und erwärmt dieses entsprechend seiner Verlustleitung. Das Kondensatorenelement kann sich jedoch nicht höher erwärmen, als der Siedetemperätür des Elektrolyten entspricht. Beim Sieden des-. Elektrolyten steigen die Dampfblasen nach oben und verdrängen den Elektrolyten aus dem Behälter 1 rund dem Kondensatorenelement 3 nach unten in das Gehäuse 8, in dem der Elektrolyt etwa die gestrichelt eingezeichnete Höhe erreicht. Der Kondensator' hat sich selbsttätig abgeschaltet, bis- zur Abkühlung der Elektrolyt von unten wieder in das Gehäuse eindringt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Elektrolytkondensators gestattet dein Tränkelektrolyten, ohne Nachteil für den Kondensator zu sieden. Er wird daher zweckmäßig als Siedeelektrolytkondensator bezeichnet. Auch für Elektrölytkondensatoren mit sehr kleinem Verlustwinkel, z. B. 1,4%, kann die vorgeschlagene Ausbildung des Kondensators vorteilhaft verwendet werden, da der Kondensator bei überbelastung oder Verschlechterung der elektrischen Werte im Laufe der Zeit nicht zerstört wird, sondern sich nur selbsttätig abschaltet.
Die Eigenschaften der Deckschichten auf den Elektroden sind sehr unterschiedlich und vielgestaltig, so daß auch der Siedekondensator je nach seinen Eigenschaften vielseitig verwendbar ist. So kann er als Leuchtstofflampen-, Motor-, Phasenschieberkondensator oder als Kondensator mit negativem Temperaturkoeffizienten vorteilhaft verwendet werden. Bei Verwendung einer nichtformierten Gegenelektrode, z. B. aus Kohle, ist er auch als elektrolytischer Gleichrichter verwendbar. Ferner ist er als elektrolytische Stromregel- oder Stromschalteinrichtung einsetzbar. Schließlich ist er auch als Heizvorrichtung zur Erzielung konstanter Temperaturen verwendbar, da die Erwärmung des Kondensators über den einstellbaren Siedepunkt des Elektrolyten hinaus nicht möglich ist.
Wegen der geringen Dicke der Deckschichten in der Größenordnung der Lichtwellenlänge und der damit verbundenen hohen spezifischen Kapazität des Kondensators kostet 1 RF Kondensatorwickel nur etwa 2 bis 3 Pfennige. Das ist etwa eine Zehnerpotenz weniger, als der entsprechende Papierkondensator. Dariiit ist auch die wirtschaftliche Überlegenheit des Siedekondensators für Dauerwechselspannungsbetrieb erwiesen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrolytischer Kondensator für Dauerwechselspannungsbetrieb, dessen Gehäuse das Kondensatorelement, einen flüssigen oder durch die Betriebstemperatur flüssig werdenden Elektrolyten sowie- einen am Gehäuseoberteil befestigten -und unten offenen Innenbehälter aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das aus formierten Elektroden (3) sowie gegebenenfalls Abstandhaltern (17) zu= sammengebauteKondensatorelement in demInnenbehälter (1) untergebracht ist, der ganz oder teilweise mit dein Tränkelektrolyten (2) gefüllt ist und mit dem Gehäuse (8) kommuniziert. 2. - Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (17) zwischen den Elektroden aus Glasgewebe besteht. 3. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt (2) Methylglykol als leicht siedende Flüssigkeit enthält. 4. Elektrolytischer Kondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt gute Benetzungs-und schnelle Imprägnierfähigkeit aufweist, insbesondere Naphthol (C10 I-ü O H) oder Phenol _ _ (C6 H5 O H) enthält. 5. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch J. bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt feinverteilte Aluminiumoxyde enthält. 6. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 80 bis 900/a Naphthol, 10 bis 20"/o Glykol, 0,2 bis 2"/o Ätzkali enthält. 7. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Elektrolyten (2) bei Zimmertemperatur mittels der mit Ventilen (9, 10) versehenen Leitungen ein Unter- oder Überdruck eingestellt ist. B. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Elektrolyten ein Gasvolumen eingeschlossen ist. 9. Elektrolytischer Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kondensatoren nach Anspruch-1 bis 8 konstruktiv derart vereinigt sind, daß der eine den anderen erwärmt und den Elektrolyten des anderen zum Schmelzen bringt. 10. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Leuchtstofflampen-, Motor-, Phasenschieberkondensator oder als Kondensator mit negativem Temperaturkoeffizienten. 11. Elektrolytischer Kondensator nach An-. spruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Gleichrichter, wobei eine Elektrode aus einer nichtformierbaren Elektrode, z. B. Kohle, besteht. 12. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Anwendung als elektrolytische Stromregel- oder S tromschalteinrichtung. 13. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch seine Anwendung als Heizkörper zur Erzielung konstanter Temperaturen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 605 205, 736 838, 829336; österreichische Patentschrift Nr. 134 748; schweizerische Patentschrift Nr. 196 457; französische Patentschriften Nr. 372 851, 643 230, 47 804 (798 407) ; britische Patentschriften Nr. 216 139, 410 978, 465 651, 488 150, 525 871, 533 233, 638 600; USA.-Patentschriften Nr. 2 089,683, 2 236 260, 2243814.