DE1239019B

DE1239019B - Electrolytic capacitor

Info

Publication number: DE1239019B
Application number: DE1964G0041121
Authority: DE
Inventors: Franklin Henry O'neil
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1963-07-26
Filing date: 1964-07-20
Publication date: 1967-04-20
Also published as: BE650993A; NL6408356A; SE316234B

Description

Elektrolytkondensator Die Erfindung betrifft einen Elektrolytkondensator, bei dem ein Kondensatorwickel in einem mit Elektrolyt gefüllten Behälter untergebracht ist, der wenigstens an einem Ende durch einen stopfenartigen Verschluß abgedichtet ist, durch den eine Anschlußleitung hindurchgeführt ist, und der aus einem äußeren Glasteil sowie einem innerhalb diesem befindlichen Isolatorelement aus einem gegen chemische Angriffe und `;Därme beständigen Material mit geringer Dampf durchlässigkeit und Absorptionsfähigkeit besteht.Electrolytic capacitor The invention relates to an electrolytic capacitor, in which a capacitor winding is housed in a container filled with electrolyte which is sealed at least at one end by a plug-like closure is through which a connecting line is passed, and from an outer Glass part and an insulator element located within this from a counter chemical attack and `; intestines resistant material with low vapor permeability and absorbency.

Es ist bereits ein Elektrolytkondensator der vorgenannten Art bekannt, bei welchem der Glasteil im Abstand vom Isolatorelement angeordnet ist. Weiterhin ist bereits ein Kondensator der vorgenannten Art bekannt, bei dem der Verschluß aus zwei aneinanderliegenden Bauteilen besteht, von denen der außenliegende Bauteil aus Butylkautschuk hergestellt ist.An electrolytic capacitor of the aforementioned type is already known, in which the glass part is arranged at a distance from the insulator element. Farther a capacitor of the aforementioned type is already known in which the closure consists of two adjacent components, of which the external component is made of butyl rubber.

Bei den bekannten elektrischen Kondensatoren der vorgenannten Art entweicht nun durch den stopfenartigen Verschluß während des Betriebes, insbesondere bei erhöhter Temperatur, eine merkliche Elektrolytmenge. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Kondensator der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß im wesentlichen kein Elektrolyt aus dem Kondensatorbehälter entweichen kann.In the known electrical capacitors of the aforementioned type escapes through the plug-like closure during operation, in particular at elevated temperature, a noticeable amount of electrolyte. The invention therefore lies the object is based on an electrical capacitor of the type mentioned designed in such a way that essentially no electrolyte from the capacitor container can escape.

Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am Glasteil anliegende Fläche des Isolatorelementes wenigstens durch eine Aussparung unterbrochen ist und zwischen der Umfangsfläche des Isolatorelementes und der Behälterwandung eine aus nachgiebigem Material bestehende Dichtung angebracht ist. Die Dichtung sitzt insbesondere in einer rund um die Umfangsfläche des Isolatorelementes verlaufenden Nut. Das Isolatorelement besteht vorzugsweise aus fluoriertem Polyäthylen. Die vorzugsweise aus einem filmbildenden Metall bestehende Anschlußleitung erstreckt sich durch das Isolatorelement sowie durch ein im Glasteil eingebettetes Metallröhrchen.This object is now achieved according to the invention in that the am Glass part adjacent surface of the insulator element at least through a recess is interrupted and between the peripheral surface of the insulator element and the container wall a resilient material seal is attached. The seal sits in particular in a around the circumferential surface of the insulator element Groove. The isolator element is preferably made of fluorinated polyethylene. The preferably made of a film-forming metal lead extends through the Insulator element as well as a metal tube embedded in the glass part.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kondensators erzielt man eine einwandfreie Abdichtung des Kondensatorbehälters. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß durch die im Isolatorelement vorgesehene Vertiefung sowie durch die zwischen der Umfangsfläche des Isolatorelementes und der Behälterwandung vorgesehene Dichtung die durch Kapillarkräfte bedingten Leckverluste auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Beispielsweise beträgt bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten Kondensator der Gewichtsverlust nach 2000stündiger Erwärmung bei 85° C lediglich 1 mg, während im Vergleich dazu bei bekannten Kondensatoren der Gewichtsverlust 90 mg beträgt.Achieved by the inventive design of the capacitor a perfect seal of the condenser container. This is essentially due to the fact that the recess provided in the insulator element as well by the between the peripheral surface of the insulator element and the container wall provided seal minimizes leakage losses caused by capillary forces be reduced. For example, in one designed according to the invention Condenser weight loss after 2000 hours of heating at 85 ° C only 1 mg, while in comparison with known capacitors the weight loss 90 mg.

Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt F i g.1 teilweise im Schnitt eine Ausführungsform eines Kondensators nach der Erfindung und F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig.l.The invention will now be explained in more detail with reference to drawings in FIG. 1 shows an embodiment of a capacitor, partially in section according to the invention and FIG. 2 shows a section along the line 2-2 in Fig.l.

Der in den Zeichnungen dargestellte Kondensator 1 weist einen Behälter 2 auf, der vorzugsweise aus einem lötbaren Werkstoff besteht, beispielsweise aus mit einem Silberbelag versehenem Kupfer oder aus mit einem lötbaren Belag versehenem Aluminium. Im Behälter 2 ist ein üblicher Kondensatorwickel 3 angeordnet, der aus zwei spiralförmig gewickelten Metallfolien besteht, beispielsweise aus Tantal, Aluminium od. dgl. Die als Elektroden dienenden Metallfolien sind durch eine aus Papier oder einem anderen dielektrischen Material bestehende Schicht voneinander getrennt. Der Behälter 2 ist mit einem üblichen Elektrolyten 4 gefüllt, beispielsweise mit einer wäßrigen Lösung aus Ammonium-Pentaborat-Glycol und kann in Form einer Flüssigkeit, eines Gels, einer Paste od. dgl. vorliegen. An den beiden Metallfolien sind Anschlußleitungen 5 befestigt, die normalerweise aus einem filmbildenden Metall bestehen, beispielsweise aus Tantal, Aluminium od. dgl. An die Anschlußleitungen sind Zuleitungen 6 und 7 angeschlossen, die beispielsweise mit den Anschlußleitungen 5 verschweißt sind.The capacitor 1 shown in the drawings has a container 2, which preferably consists of a solderable material, for example copper provided with a silver coating or aluminum provided with a solderable coating. A conventional capacitor winding 3 is arranged in the container 2 and consists of two spirally wound metal foils, for example tantalum, aluminum or the like. The metal foils serving as electrodes are separated from one another by a layer made of paper or another dielectric material. The container 2 is filled with a conventional electrolyte 4 , for example with an aqueous solution of ammonium pentaborate glycol, and can be in the form of a liquid, a gel, a paste or the like. Connection lines 5, which normally consist of a film-forming metal, for example tantalum, aluminum or the like, are attached to the two metal foils.

Der Behälter 2 ist zylindrisch ausgebildet und kann auf beiden gegenüberliegenden Enden offen sein. Er kann jedoch auch eine becherförmige Gestalt aufweisen, wobei die eine Anschlußleitung mit dem Behälter in Verbindung steht, während die andere Anschlußleitung 5 durch das offene Ende des Behälters 2 nach außen geführt ist.The container 2 is cylindrical and can be on both opposite sides Ends be open. However, it can also have a cup-shaped shape, with the one connecting line is in communication with the container, while the other Connection line 5 is passed through the open end of the container 2 to the outside.

Der Behälter ist mit Hilfe eines stopfenartigen Verschlusses 8 abgedichtet, der einen metallischen Verschlußring 9, einen in den Ring 9 eingepaßten Glasteil 10 und ein Metallröhrchen 11 umfaßt, das im Glasteil 10 eingebettet ist und sich axial durch den Glasteil 10 erstreckt. Die Anschlußleitung 5 ist durch das Metallröhrchen 11 hindurchgeführt. Der Verschlußring 9 und das Metallröhrchen 11 bestehen vorzugsweise aus einem lötbaren Metall, beispielsweise aus einer mit Zinn überzogenen Nickel-Eisen-Legierung od. dgl. Der Behälter 2 und der Verschlußring 9 können auch aus einem nichtlötbaren Metall hergestellt werden. In diesem Fall erfolgt die Verbindung durch Verschweißen.The container is sealed with the aid of a plug-like closure 8 which comprises a metal closure ring 9, a glass part 10 fitted into the ring 9 and a metal tube 11 which is embedded in the glass part 10 and extends axially through the glass part 10 . The connecting line 5 is passed through the metal tube 11. The locking ring 9 and the metal tube 11 are preferably made of a solderable metal, for example a tin-coated nickel-iron alloy or the like. The container 2 and the locking ring 9 can also be made of a non-solderable metal. In this case, the connection is made by welding.

Am Glasteil 10 liegt ein Isolatorelement 12 an, das aus einem gegen chemische Angriffe sowie gegen Wärme beständigem Material mit geringer Dampfdurchlässigkeit und Absorptionsfähigkeit besteht. Das Isolatorelement besteht vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen. Es kann auch aus anderen fluorierten Kohlenwasserstoffpolymeren sowie aus Kunststoffen mit ähnlichen Eigenschaften bestehen. Das stopfenförmige Isolatorelement 12 ist mit einer rund um die Umfangsfläche verlaufenden Nut 13 versehen, in der sich ein O-Ring 14 befindet, der aus nachgiebigem Material besteht und eine einwandfreie Abdichtung zwischen Behälter 2 und Isolatorelement 12 gewährleistet. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, ist die Behälterwandung im Bereich des Ringes 14 gegen den Isolatorteil 12 nach innen gedrückt, um einen innigen Kontakt zwischen dem Ring und der Behälterwandung sowie dem Isolatorelement 12 zu gewährleisten und um das Isolatorelement 12 festzuhalten.An insulator element 12 rests on the glass part 10 and consists of a material which is resistant to chemical attack and heat and has a low vapor permeability and absorption capacity. The isolator element is preferably made of polytetrafluoroethylene. It can also consist of other fluorinated hydrocarbon polymers as well as plastics with similar properties. The plug-shaped insulator element 12 is provided with a groove 13 running around the circumferential surface, in which there is an O-ring 14 made of flexible material and ensuring a perfect seal between the container 2 and the insulator element 12. As can be seen from the drawings, the container wall in the region of the ring 14 is pressed inwards against the insulator part 12 in order to ensure intimate contact between the ring and the container wall and the insulator element 12 and to hold the insulator element 12 in place.

Der Ring 14 besteht vorzugsweise aus Butylkautschuk. Er kann auch aus anderen natürlichen oder synthetischen Elastomeren hergestellt werden, beispielsweise aus Butadienpolymeren und Mischpolymeren.The ring 14 is preferably made of butyl rubber. He can too made from other natural or synthetic elastomers, for example made of butadiene polymers and copolymers.

Der Rand des Behälters 2 ist über den Verschlußring 9 gebogen und mit diesem bei 18 verlötet. Das obere Ende des Metallröhrchens 11 ist ebenfalls durch eine Lötverbindung 16 abgedichtet. Die am Glasteil 10 anliegende Fläche des Isolatorelementes 12 ist erfindungsgemäß mit einer Aussparung 15 versehen, um die Leckverluste herabzusetzen. Die Anschlußleitung 5 verläuft axial durch das Isolatorelement 12 und durch das Metallröhrchen 11 und ist innerhalb des Metallröhrchens 11 mit der Zuleitung 6 verschweißt, die gewöhnlich aus einem lötbaren Metall besteht, beispielsweise Nickel, Kupfer od. dgl. Die Zuleitung 6 ist mit dem nach außen abstehenden Ende des Röhrchens 11 durch die Lötverbindung 16 verbunden. Auf der Stirnfläche des Kondensatorwickels 3 ist eine Isolationsscheibe 17 angeordnet, welche die Anschlußleitung 5 in der richtigen Lage hält und eine Berührung zwischen der Anschlußleitung 5 und dem Behälter 2 verhindert.The edge of the container 2 is bent over the locking ring 9 and soldered to it at 18. The upper end of the metal tube 11 is also sealed by a soldered connection 16. According to the invention, the surface of the insulator element 12 resting on the glass part 10 is provided with a recess 15 in order to reduce the leakage losses. The connecting line 5 runs axially through the insulator element 12 and through the metal tube 11 and is welded inside the metal tube 11 to the supply line 6, which usually consists of a solderable metal, for example nickel, copper or the like. The supply line 6 is connected to the outside protruding end of the tube 11 is connected by the soldered connection 16. On the end face of the capacitor winding 3, an insulating disk 17 is arranged, which holds the connection line 5 in the correct position and prevents contact between the connection line 5 and the container 2.

Die im Isolatorelement 12 vorgesehene Aussparung 15 ist in der dargestellten Ausführungsform ringförmig ausgebildet, kann jedoch auch eine andere beliebige Form aufweisen. Es können auch mehrere voneinander getrennte Aussparungen vorgesehen sein. Durch die Aussparung 15 wird die Grenzfläche zwischen dem Glasteil 10 und dem Isolatorelement 12 unterbrochen und dadurch die Ausbildung von auf Kapillarkräfte zurückzuführende Leckströmungen verhindert. Weiterhin wird durch die Aussparung 15 ein inniger Kontakt zwischen dem Glasteil 10 und dem Isolatorelement 12 gewährleistet.The recess 15 provided in the insulator element 12 is annular in the embodiment shown, but it can also have any other shape. It is also possible to provide several recesses that are separate from one another. The interface between the glass part 10 and the insulator element 12 is interrupted by the recess 15 and the formation of leakage flows due to capillary forces is thereby prevented. Furthermore, intimate contact between the glass part 10 and the insulator element 12 is ensured by the recess 15.

Bei der Herstellung der Aussparung 15 sollte darauf geachtet werden, daß in der Mitte eine zum Abschluß des Metallröhrchens 11 geeignete Dichtungsfläche erhalten bleibt, damit beim Schweißen kein geschmolzenes Material und andere Verunreinigungen in den Kondensator eindringen können.When producing the recess 15, care should be taken to ensure that a sealing surface suitable for terminating the metal tube 11 is retained in the center so that no molten material and other impurities can penetrate into the capacitor during welding.

Erfindungsgemäß ausgestaltete Kondensatoren wurden zusammen mit handelsüblichen Kondensatoren, die durch eine Dichtung aus übereinandergeschichteten Elementen aus Polytetrafluoräthylen und Butylkautschuk abgeschlossen sind, längere Zeit auf einer Temperatur von 85° C sowie 125° C gehalten und anschließend wurde der Gewichtsverlust festgestellt. Dabei wurde festgestellt, daß bei den elektrischen Kondensatoren nach der Erfindung der Gewichtsverlust beträchtlich geringer war als bei den handelsüblichen bekannten Kondensatoren. Beispielsweise wiesen handelsübliche Kondensatoren mit einem organischen, kein Wasser enthaltenden Elektrolyten, die 2000 Stunden lang auf 85° C gehalten worden waren, einen Gewichtsverlust von 90 mg auf. Demgegenüber wiesen elektrische Kondensatoren nach der Erfindung nach der gleichen Behandlung nur einen Gewichtsverlust von etwa 1 mg auf.Capacitors designed according to the invention were used together with commercially available Capacitors, characterized by a seal made of stacked elements Polytetrafluoroethylene and butyl rubber are completed on a long time Maintained temperature of 85 ° C and 125 ° C and then the weight loss established. It was found that in the case of the electrical capacitors of the invention the weight loss was considerably less than that of the commercial ones known capacitors. For example, had commercial capacitors with an organic electrolyte containing no water that lasts for 2000 hours had been kept at 85 ° C, a weight loss of 90 mg. In contrast exhibited electrical capacitors according to the invention after the same treatment only a weight loss of about 1 mg.

Bei einem typischen Herstellungsverfahren wird zunächst das Isolatorelement 12 mit dem in der Nut 13 befindlichen Ring 14 sowie der hindurchlaufenden Anschlußleitung 5 in den Behälter 2 gebracht, dessen Wandung dann in der in der Zeichnung dargestellten Weise zusammengestaucht wird, um das Isolatorelement 12 festzuhalten. Dann wird die Zuleitung 6 an die Anschlußleitung 5 geschweißt. Nachdem die äußere Fläche des Isolatorelementes 12 gereinigt worden ist, wird der mit dem Verschlußring 12 versehene Glasteil 10 auf den Isolatorteil 12 gelegt und der Rand des Gehäuses umgebogen. Anschließend werden dann die Lötverbindungen 16 und 18 hergestellt.In a typical manufacturing process, the isolator element is first 12 with the ring 14 located in the groove 13 and the connecting line running through it 5 brought into the container 2, the wall of which is then shown in the drawing Way is compressed to hold the isolator element 12 in place. Then it will be the supply line 6 is welded to the connection line 5. After the outer surface of the Isolator element 12 has been cleaned, is provided with the locking ring 12 Glass part 10 placed on the insulator part 12 and bent over the edge of the housing. The soldered connections 16 and 18 are then produced.

Gegebenenfalls kann in der ringförmigen Aussparung 15 ein O -Ring aus beispielsweise Butylkautschuk angeordnet werden, der beim Zusammenbau des Kondensators gegen den Glasteil 10 und die Bodenfläche der Aussparung 15 gepreßt wird.If necessary, an O-ring made of, for example, butyl rubber can be arranged in the annular recess 15, which O ring is pressed against the glass part 10 and the bottom surface of the recess 15 when the capacitor is assembled.

Claims

Claims: 1. Electrolytic capacitor in which a capacitor winding is housed in a container filled with electrolyte, at least at one end is sealed by a plug-like closure, through the one Connection line is passed, and the one from an outer glass part and one inside this isolator element from a chemical attack and heat-resistant material with low vapor permeability and absorbency consists, characterized in that the adjacent surface of the glass part 10 Isolator element 12 is interrupted at least by a recess 15 and between the peripheral surface of the isolator element and the container wall made of a flexible material Seal (14) is attached.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that that the insulator element (12) consists of fluorinated polyethylene.

3. Capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that the isolator element with a is provided around the circumferential surface extending groove (13) in which the annular Seal (14) is seated.

4. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting line (5) is made of a film-forming metal consists.

5. Capacitor according to any one of the preceding claims, characterized in that a metal tube (11) is passed through the glass part (10) through which the connecting line (5) extends. Documents considered: French Patent No. 1179 834; U.S. Patent No. 305 072.