DE1806018A1

DE1806018A1 - Einstellbarer Kondensator

Info

Publication number: DE1806018A1
Application number: DE19681806018
Authority: DE
Inventors: Mittler Martin A; Blickstein Martin I
Original assignee: Voltronics Corp
Current assignee: Voltronics Corp
Priority date: 1968-02-08
Filing date: 1968-10-30
Publication date: 1969-08-14
Also published as: US3483450A; FR1597924A; GB1185958A

Description

Einstellbarer Kondensator Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Kondensator mit zwei Kondensatorelektroden,einer aus einem röhrenförmigen Gehäuse herausragenden Durchführung und einer Stellschraube, wobei eine der Kondensatorelektroden fest am Gehäuse und die andere verstellbar angebracht ist.
Es sind einstellbare Miniaturkondensatoren mit Luft als Dielektrikum bekannt, die beispielsweise als Trimmerkondensatoren benutzt werden. Bei einer bekannten Konstruktion wird der Kondensator von einer Stator-Elektrode in Form konzentrischer Röhren und einer Rotorelektrode ebenfalls in Form konzentrischer Röhrengebildet, wobei beide Elektroden konzentrisch ineinandergreifen. Der Stator ist an einer Seite des Gehäuses angeordnet, und der Rotor wird mit Hilfe von außen her zugänglichen Schrauben in das Gehäuse eingedreht, welche mit einem an der Innenwand des Gehäuses vorgesehenen Gewinde in Eingriff stehen. Die Kapazität wird in dem Maße verändert, wie der Rotor in das Gehäuse eingeschraubt wird, und sich entsprechend die Elektroden von Stator- und Rotor überdecken. Die zur Herstellung eines röhrenförmigen Gliedern ausgebildet sein. Das Gehäuse besteht zweckmäßiger=;tieise,zumindest an seiner zylindrischen Außenwand, aus nichtleitendem Material.
Eine Durchführung,-die vorzugsweise ebenfalls röhrenförmig ist, ragt aus dem Gehäuse heraus.Sie kann aus Metall bestehen und besitzt eine Stellschraube, die sich axial in Ihr Inneres hineinerstreckt. Die Stellschraube ist vorzugsweise mittels einer UnterlegschdbLe und einer Dichtungsvorrichtung drehbar an der Stirnseite der Durchführung befestigt. Die verstellbare Kondensatoreie-ctrode kann mit einem Gewinde o. dgl. versehen sein, in das die Stellschraube eingreift, derart, daß die Kondensatorelektrode,durch Drehen der Stellschraube@ohne Drehung zwischen einer Rüekstellposition innerhalb der Durchführung und einer Auslenkposition innerhalb des Gehäuses gleitet. In der Auslenkposition. greift sie mit der Statorelektrode ineinander, so daß sich zwischen beiden Elektroden ein dielektrischer Zwischenraum bildet. Die verstellbare Kondensatorelektrode besteht vorzugsweise aus einem der Querschnittsform der Statorelektrode angepaßten Paßteil, wobei. jedoch darauf zu achten ist, daß zwischen den Oberflächen der beiden Elektroden in zusammengeschobenem Zustand ein Luftring vorhanden ist. Besitzt*die Statorelektrode die vorzugiehende Form von konzentrischen Röhrenteilen, so ist die verstellbare Elektrode ebenfalls aus konzentrischen Rohren aufgebaut, die zwischen den Rohren des Stators konzentrisch gleitend angebracht sind. Es können Gleitführungen vorgesehen sein, die die verstellbare Kondensatorelektrode zwischen ihren Endlagen führen, ohne eine Drehung zu ermöglichen. Diese Gleiten besitzen vorzugsweise die Form sich axial entlang der Innenfläche der Durchführung erstreckender Schlitze, die mit entsprechenden an der verstellbaren Elektrode angebrachten Stegen, die in die Schlitze eingreifen, zusammenwirken. Die feste und die verstellbare Elektrode sind elektrisch voneinander isoliert, und es sind getrennte von außen her . zugeführte elektrische Leitungen an sie angeschlossen. Vorzugsweise steht die verstellbare Kondensatorelektrode '. über den gesamten Verstellweg über eine mit Federarmen versehene Federschraube mit der Durchführung in Verbindung, so daß stets eine direkte Verbindung zwischen der verstellbaren Elektrode und der Durchführung besteht. Die verstellbare Elektrode ist gegen die feste Elekttode isoliert, .und als zweite-Anschlußklemme dient entweder die feste Elektrode direkt oder ein von der festen Elektrode aus dem

isolierten Gehäuse herausgeführter Ansohluß. Die Stellschraube

durch

kann von außen her/Drehen eines an der Stirnseite der Durch-

führung zugänglichen bekannten gesehl-itzten Schraubenkopfes. eingestellt werden.. Während der Drehung der Stellschraube wird die Verstellbare Elektrode zwischen ihren Endlagen bewegt, um die gewünschte Kapazität einzustellen. Innerhalb der Statorelektrode ist vorzugsweise ein aus Kunststoff bestehender Führungsbolzen angeordnet, der dazu diafit, die verstellbare Elektrode während ihrer Bewegung agi.a.l -.zu*',..:-, führen.
In den Fig. 1 bis 4 ist mit 1 das zjilindrisehe»Gehäuse aus Ißoliermaterial, z.B. Keramik; bege:i,ahnet4.däß'ah@ seinen Rändern 2,3 metallisiert ist. In 41ei;em 'dehäuse ist. die Statorelektrode 4 an der Stirnplatte* 5. angebräeht. @ Sie . besteht aus mehreren konzentrischen zylindrisehen"Röhren. Die gesamte Einheit kann aus metallischem Präzisionsspritzguß, z.B. Zink, hergestellt. sein. Die Statorelektrode steht über die Stirnplatte 5 mit dem metallisierten Rand des.:Ge-'.@ häuses 1 in Verbindung, und sie kann bei 6 angelötet'.°,sein. Die Mittelachse der Statorelektrode ist in Form eines Gletbolzens 7 ausgebildet, auf dem die aus Kunststoff beste'nen,c@:e Gleitführung 8 angebracht ist. Die Metalldurchführungg--.känn

aus einem

in .-gleicher Weise /Präzisions-Spritzgußstück bestehen,

welches am anderen Ende des Gehäuses 1, z.B. durch Löten, bei 10 an dem Metallstreifen-2 befestigt ist. Die Durchführung 9 bildet auf diese Weise einen Fortsatz des Gehäuses.
Sie weist in ihrem Inneren sich axial erstreckende Führungsschlitze 11 auf, von denen alle, mit Ausnahme von zweien, sich nicht über die volle Länge der Durchführung erstrecken und mit blinden Absätzen 12 versehen sind. Innerhalb der Durchführung 9 gleitet die verstellbare Kondensatoreinheit 13. Sie besteht aus mehreren zueinander konzentrischep zylindrischen Rohren, die konzentrisch in die Rohre der ßtatorelektrode 4 unter Beibehaltung eines Luftspaltes-eingreifen. Die verstellbare-Elektrode 13 kann ebenfalls aus Präzisions-Spritzguß aus Metall hergestellt und mit der einstöckig angeformten Stirnseite 14 versehen sein, so daß sie in der gleichen Weise wie der Stator 4 die Form eines an einem Ende offenen Zylinders aufweist. Die Stirnseite 14 ist axial durchbohrt und mit dem Gewinde 15 versehen. Sie ist weiterhin mit Vorsprängen 16 ausgestattet, die in die Führungsschlitze 11 eingreifen und darin gleiten und demzufolge eine Drehung verhindern. Die mit federnden Kontaktarmen 18 versehene Federscheibe 17 erstreckt ihre Federarme in den Schlitzen 11 durch nahezu die gesamte Durchführung. Das Ende der Durchführung 9 ist ringförmig ausgeschnitten, so daß sich zwischen den Schlitzen 11 die Schultern 11 a bilden. Die Federscheibe 17 ist gegen diese Schultern 11a gedrückt und verhindert dadurch, daß sie gegen den Stator 4 gedrückt werden kann. Die Bewegung in der entgegengesetzen Richtung wird von der Scheibe 21 und der umgebogenen Kante 22 verhindert. Die Federscheibe 17 besteht vorzugsweise aus Beryllium-Bronze, während die Kontaktarme 18 leicht gebogen sind, um gleitenden Kontakt mit der verstellbaren Elektrode 13 herzustellen und die Innenseite der Durchführung 9 elektrisch mit der Elektrode zu verbinden. Innerhalb der Durchführung 9 erstreckt sich axial die Stellschraube 19, die an ihrem Ende mit einem erweiterten Kopf oder Flansch versehen ist. Dieser liegt auf der Scheibe 17 und verhindert eine Axialbewegung der Stellscheibe in Richtung auf das Gehäuse 1. Das nach außen gerichtete Ende des Flansches 20 liegt an der gegen die umgebogene Kante 22 der Durchführung abgestütztegficheibe 21 an, und der Flansch 20 ist von dem Dichtungsring 23 umgeben, um eine Abdichtung zwischen dem Flansch 20 und der Durchführung 9 zu bewirken. Um dieStellschraube mit einem herkömmlichen Schraubenzieher verstellen zu können, ist sie mit einem Schlitzkopf 24 versehen.Sie ist'drehbar in der Durchführung befestigt und bildet mit 23 eine Rotationsdichtung, die sowohl den-Abschluß des Gehäuses als auch das gesamte Innere des Kondensators schützt. An der Stirn-.
leite 5 kann eine elektrische Anschlußklemme angebracht sein., während der elektrische Anschluß der Läuferelektrode an der Durchführung 9 vorgesehen sein kann, oder aber dieser Kontakt von der Durchführung selbst gebildet wird. Die Betriebskapazität bildet sich zwischen der verstellbaren Elektrode 13 und der Statorelektrode aus, wenn beispielsweise eine elektrische Verbindung an Durchführung 9 und an die Stirnseite 5 des Gehäuses gelegt wird.Sie kann durch Einführen eines Schraubenziehers in den Schraubenkopf 24 und durch Drehung des Schraubenziehers verändert werden. Die Schultern 12 bilden einen Anschlag für die verstellbare Elektrode 13 in ihrer ausgefahrenen Position, dem größten Kapazitätswert entsprechend. Die Federscheibe 17 dagegen bildet den entsprechenden Anschlag für die eingefahrene Position, entsprechend dem kleinstmöglichen Kapazitätswert. Da das Gewindeteil 15 des Läufers mit dem Gewinde der Schraube 19 in Eingriff steht, wird bei Drehen des Schraubenziehers die verstellbare Elektrode 13 ohne Drehung von der in Fig. 2 gezeigten zurückgefahrenen Position in die ausgefahrene Stellung geschoben, in welcher sie in den Stator 4 unter Beibehaltung eines Zwischenraumes mit Luft als Dielektrikum eingreift. Die Kapazität wird durch Veränderung des Überdeckungsgrades der beiden konzentrischen Elektroden variiert. Die aus Kunststoff bestehende Führung B. dient dazu, die konzentrische Bewegung zu führen. Durch den Dichtring 23 ist der Kondensator vollständig abgedichtet. Als Dichtring kann ein 0-Ring oder eine@laehe Scheibe verwendet werden. Die Verengung 22 kann z.B. durch Drücken hervorgerufen sein. Das Abstimmen des Kondensators wird erleichtert, wenn die Stellschraube und der Schraubenkopf 24 ohne Axialbewegung drehbar sind. Weiterhin kann.der Stellweg der verstellbaren Elektrode -für-vorgegebene Kondensatorabmessungen gegenüber den bekannten Kondensatoren erheb- lich vergrößert, in den meisten Fällen verdoppelt, werden. Obwohl die Elektroden vorzugsweise die Form zylindrischer Körper aufweisen, die konzentrisch ineinandergreifen, können sie auch andere Formen annehmen, die unter Beibehaltung eines gegenseitigen Abstandes so ineinandergreifen, daß zwischen ihnen ein dielektrischer freier Raum entsteht. Vorzugsweise sind diese Elektroden so ausgebildet, daß sie eine große Oberfläche bilden und gleichzeitig leicht herzustellen sind. Während der Zwischenraum,zwischen der verstellbaren Elektrode und der Statorelektrode das Dielektrikum bilden kann, können auch eine oder beide dieser Elektroden zusätzlich mit einem Überzug aus dielektrischem Material versehen sein,wie beispielsweise dielektrischem Kunststoff. So kann beispielsweise die Innenseite des Stators mit einem dünnen Belag eines Isoliermittels; wie "Paralene" (Handelsbezeichnung) beschichtet sein. Dieser Überzug verhindert etwaige durch Schmutz auftretende Kurzschlüsse, erhöht die Betriebsspannung und erweitert außerdem geringfügig den Kapazitätsbereich. Die in den Fig. 5 und 6 dgrgestellte Vorrichtung ist mit Ausnahme der Formgebung von Statorelektrode und verstellbarer Elektrode identisch mit dem zuvor beschriebenen Kondensator. Die verstellbare Elektrode, die hier mit 25 bezeichnet ist, hat eine symmetrische Querschnittsform mit einer Anzahl sich radial nach außen erstreckender Längsrippen 26. Entsprechend ist die Statorelektrode an ihrer.Innenseite-mit einwärts gerichtete, Kanäle 29 bildenden Rippen 28 versehen, wobei in die Kanäle 29 die Rippen 26 der verstellbaren Elektrode unter Wahrung eines. Abstandes hineinragen. Eine nach innen gerichtete axiale Bewegung der Stelisehraube 19 wird einerseits-durch eine an der Durchführung vorgesehene Schulter 32 und andererseits durch einen an der Stellschraube 19 anstelle des Flansches 20 vorgesehenen-mit der, Nut 34 versehenen Flansch 33 verhindert, wobei das schräge Flanschteil 35 die Schulter 32 berührt. In jeder anderen Hinsicht ist sowohl die Ausbildung-als auch die Arbeitsweise identisch mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung. Die mit dem Dichtungselement 23 und der Nut 34 bewirkte Abdichtung kann druckdicht erfolgen, und das.Innere des Kondensators kann evakuiert sein, so daß man einen Vakuum-Kondensator erhält. Beim Aufbau eines derartigen Kondensators kann natürlich auch jede andere Art von hermetisch abschließenden Ringdichtungen verwendet werden.. Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators-benötigten Teile können auf einfache Weise aus Präzisions-Spritzguß hergestellt werden, so daß die Gesamtkosten des Kondensators wesentlich verringert werden, obwohl auf der anderen Seite die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Bauelementes gesteigert wird.

Claims

A n s p r ü c he 1. Einstellbarer Kondensator mit zwei Kondensatorelektroden, einer aus einem rohrförmigen Gehäuse herausragenden Durchführung und einer Stellschraube, wobei eine- der Kondensatorelektroden fest am Gehäuse und die andere verstellbar angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode im Gehäuse angebracht ist, daß die verstellbare Kondensatorelektrode (13) aus ihrer einen Endlage in der Durchführung (9) durch Drehen der Stellschraube-*(19)in ihre andere Endlage im Gehäuse (1) transportierbar ist, daß Führungsmittel (11,16) zur Verhinderung einer Drehung der verstellbaren Elektrode (13) gegenüber dem Gehäuse vorgesehen sind, und daß beide Elektroden derart ausgebildet sind, daß sie ohne gegenseitige Berührung relativ zueinander axial verschieblich sind.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode (4) und die verstellbare Elektrode (13) als koaxial zueinander angeordnete Hohlzylinder ausgebildet sind.
3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden oder beide Elektroden aus mehreren jeweils koaxial übereinanderliegenden Zylindern bestehen. Kondensator nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel aus an der verstellbaren Elektrode (.13) bzw. an der Durchführung (9) vorgesehenen Nuten (11) und darin eingreifenden Rippen (16) bestehen.. 5.'Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (19) in der Durchführung (9) derart drehbar befestigt ist, daß ihr Schraubenkopf (24) von außen her zugänglich ist. 6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchführung (9) eine Scheibe (17) mit auf der verstellbaren Elektrode (13) federnd gleitenden Kontaktarmen (18) angebracht ist. 7. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) wenigstens teilweise aus nichtleitendem Material besteht. B. Kondensator nach Anspruch 4; dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Durchführung (9) axial verlaufende Nuten (11) und an der Außenfläche:-der verstellbaren Elektrode (13) darin eingreifende Vorsprünge (16) vorgesehen sind: g. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschraube (19) einen Flansch (20) aufweist, welcher mit einer ihn umschließenden Dichtung (23) versehen ist. 10. Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (20) an einer mit sich zwischen der verstellbaren E 1Q l trode (13) und der Innenwand der Durchführung (9) erstreckenden.Blattfedern (18) versehenen Scheibe (17) anliegt, wobei die Blattfedern sich federnd an der Elektrode und der Durchführung abstützen. 11. Kondensator nach Anspruch 9 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Durchführung (9) an .ihrem Ende (22) nach innen umgebogen ist und ggf. unter Zwischenschaltung einer Scheibe (21) zur Festlegung des Flansches (20) dient. 12. Kondensator nach einem der Ansprüche 1. bis 11, dadurch gekennzeichnet,. daß die feste Elektrode (4) an der stirnseitigen Begrenzungsplatte (5) des Gehäuses angebracht ist, und daß die Begrenzungsplatte (5) einen kunststoffüberzogenen Zentrierstift (7) für die verstellbare Elektrode aufweist. 13. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4,13) aus Spritzgußteilen bestehen. 14. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da ß die Stellschraube (19) von einer mitdrehenden Dichtung umgeben ist. 15. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge (12,17) zur Begrenzung der Stellbewegung der verstellbaren Elektrode (13) vorgesehen sind. 16. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der an der Durchführung (9) vorgesehenen Nuten Anschläge (12) zur Begrenzung der Bewegung der verstellbaren Elektrode angebracht sind. 17. Kondensator nach einem der-vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden (4,13) einen dielektrischen Überzug aufweist. 18. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden im Querschnitt sternförmig ausgebildet und einander so angepaßt sind, daß der Elektrodenabstand über den gesamten Umfang wenigstens annähernd gleich ist.